《细胞》子刊：科学家发现益生菌关键基因，有效帮助缓解便秘

·我们的概念验证研究还为合理开发可定制的功能性益生菌建立了可推广的原则，这些益生菌在多种模式生物中具有持久的治疗效果。此外，abfA基因簇在肠道微生物群中非常普遍，因此可以将其开发为胃肠道疾病的简单而强大的生物标志物。

人们常说益生菌有助肠道蠕动，但到底是哪个菌株的什么基因发挥了此作用？

新发现，拥有abfA基因簇的长双歧杆菌菌株，会增强对肠道中被称为“阿拉伯糖”难消化纤维的利用，以此来改善便秘。相关论文已于当地时间11月22日刊登在细胞出版社旗下刊物——《细胞·宿主和微生物》（Cell Host & Microbe）。

“我们建立了遗传变异abfA基因簇与长双歧杆菌在多种模式生物（包括小鼠和人）中关键功能差异的因果联系，并提供了单个基因簇如何通过阿拉伯糖代谢，影响宿主肠道运动的机制和生态学见解。”论文共同通讯作者、江南大学食品学院教授翟齐啸说。

论文《A key genetic factor governing arabinan utilization in the gut microbiome alleviates constipation》已发布。图片来源：《细胞宿主和微生物》

据悉，便秘是一种普遍存在的肠道疾病，全球患病率为10%-15%。便秘与肠道微生物生态失调有关，其特征是有益微生物丰度显著减少。因此，口服益生菌已被广泛用于缓解便秘症状。

然而，不同益生菌对便秘的治疗效果存在很大差异。由于难以捉摸的机制，如何合理选择益生菌仍然是医疗保健专业人员和患者面临的挑战。此外，关于益生菌对肠道运动有益作用的大多数证据主要来自对小鼠模型的研究。

“通常在动物模型中有效的益生菌菌株，可能在人体临床试验中失败，或者在人体中的验证效果很差。”论文共同通讯作者、海南大学食品科学与工程学院教授张家超说，“转化研究迫切需要基于人类队列的概念验证研究，并结合动物研究的证据。”

基于此，翟齐啸、张家超，和论文共同通讯作者、香港大学牙医学院教授黄适，开始着手识别并系统验证外源性益生菌，或肠道微生物群影响胃肠道运动的关键遗传因素。

研究人员从354名年龄在0-108岁的中国人体内分离出了185株长双歧杆菌。接着，借助野生长双歧杆菌菌株综合库，他们发现abfA基因簇的调节有效缓解了小鼠便秘，这一关键的遗传因素充分利用了阿拉伯糖，而阿拉伯糖是人类难以消化的纤维，也是正常肠道微生物难以获取的营养来源。

进一步研究表明，除长双歧杆菌外，对于其它肠道微生物（如拟杆菌等）来说，abfA基因簇的存在与否与其缓解便秘的效果同样相关。同时，研究证明功能性便秘患者肠道菌群中abfA基因簇丰度显著低于健康人，移植高abfA基因簇丰度粪菌可使无菌鼠便秘症状得到改善。

此外，团队还发现，肠道微生物abfA基因簇丰度可以作为预测功能性便秘的生物标志物。这为缓解功能性便秘的益生菌菌株筛选提供了分子靶标，为功能性益生菌的高效靶向选育提供了新的策略和思路。

“总的来说，这项研究确定并系统地描述了一个负责阿拉伯糖消化的关键遗传因素，解决了益生菌领域的一个重要挑战，即益生菌治疗功效中广泛但未知的菌株特异性。”黄适说，“我们的概念验证研究还为合理开发可定制的功能性益生菌建立了可推广的原则，这些益生菌在多种模式生物中具有持久的治疗效果。此外，abfA基因簇在肠道微生物群中非常普遍，因此可以将其开发为胃肠道疾病的简单而强大的生物标志物。”