Cell：药物会以可预测的方式改变人体的肠道微生物组

我们的肠道微生物组由数万亿生活在肠道内的细菌和其他微生物组成。它们帮助身体分解食物、协助免疫系统、向大脑发送化学信号，并可能具有许多研究人员仍在努力了解的功能。当微生物组失衡时，会影响我们的整个身体。

许多研究人员已经意识到抗生素会破坏肠道微生物组，但较少被认识到的是，其他药物也能重塑这个微生物群落。在11月17日发表于《细胞》杂志的一项研究中，斯坦福大学的研究人员深入探究了多种常见药物如何影响肠道中数万亿的微生物，以及这对代谢、免疫反应和整体健康可能产生的深远影响。

研究表明，肠道微生物组的许多变化是由对营养物质的竞争驱动的——药物减少了某些细菌种群，改变了营养物质的可用性，而最能够利用这些变化的细菌得以生存。

"这项工作揭示了药物引起的微生物组紊乱遵循可预测的生态学规律，这为预测甚至预防对肠道健康的副作用打开了大门，"该论文的资深作者、斯坦福大学工程学院和医学院的教授、微生物学和免疫学教授KC Huang说。"这对药物设计、个性化医疗和微生物组的恢复力具有重要意义。"

营养争夺战

我们粪便中的细菌可以合理地代表消化系统中的生物。为了了解不同药物如何影响肠道微生物组，斯坦福团队培养了来自9名捐赠者粪便样本的微生物群落，并系统地用707种不同的临床相关药物进行了测试。

在博士后研究员Handuo Shi的带领下，研究人员检测了不同细菌物种生长的变化、群落组成以及代谢组——即微生物产生和消耗的称为代谢物的小分子混合物。他们发现，有141种药物改变了样本的微生物组，即使是短期治疗也会产生持久的变化，完全消灭了一些微生物物种。微生物群落对药物抑制产生反应的主要驱动力是营养物质竞争。

"我们肠道细菌中的赢家和输家通常可以通过了解它们对药物的敏感程度以及它们如何争夺食物来预测，"该论文的第一作者Shi说。"换句话说，药物不仅仅杀死细菌；它们还会重新安排我们肠道中的'自助餐'，而这种重新安排决定了哪些细菌会胜出。"

尽管细菌群落很复杂，但研究人员能够创建数据驱动的计算机模型，准确预测它们对特定药物的反应。他们考虑了不同细菌物种对该药物的敏感性以及竞争环境——本质上，就是谁在与谁争夺哪些营养物质。

他们的工作提供了一个框架，用于预测一个人的微生物群落可能如何随着给定药物而变化，并可能帮助科学家找到预防这些变化或未来更容易恢复健康肠道微生物组的方法。

"我们的研究推动了一种转变，即从将药物视为作用于单个微生物，转变为将其视为作用于一个生态系统，"Shi说。"如果我们能够理解并模拟生态系统的反应，那么有一天我们选择药物及伴随的饮食或益生菌时，不仅可以根据它们治疗疾病的效果，还可以根据它们维持或促进健康微生物组的能力。"

构建肠道健康的未来

研究人员希望，这种对塑造我们肠道微生物组力量的新理解，能够有助于设计对微生物伙伴更友好的、有益肠道健康的饮食、益生菌和药物组合。他们正在将当前的工作扩展到小分子药物之外，对一些社区使用了数千年的传统草药进行类似的测试。

"我认为传统草药是一个非常有趣、尚未开发且具有潜在临床价值的资源，但为了利用它，我们需要了解其中真正发生的过程，"Huang说。"其中一些草药对微生物组有着巨大的影响。"

Huang希望使用一种可摄入的技术直接从小肠取样，以便更近距离地观察微生物组的变化过程。他还在与斯坦福大学人类微生物组研究中心的同事们一起，利用这个框架研究许多其他因素，如饮食、水、运动和其他外源性物质对肠道微生物组的影响。

"理解微生物如何争夺食物，最终能够解释这种附带损害故事的很大一部分，"Huang说。"这使我们能够预测谁将存活，谁将死亡，并使随之而来的混乱看起来非常直观。我认为这是我们最感到兴奋的地方。"（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Handuo Shi et al, Nutrient competition predicts gut microbiome restructuring under drug perturbations, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.10.038.