Nat Commun：肠道微生物与宿主代谢网络的多级失调，科学家提出炎症性肠病的研究新视角

在当今社会，随着生活节奏的加快和饮食结构的改变，炎症性肠病（IBD）的发病率逐年上升，给患者带来了极大的痛苦，IBD是一种慢性炎症性疾病，主要表现为肠道黏膜的反复炎症和溃疡，严重影响患者的生活质量。近年来，科学家们逐渐认识到肠道微生物群与宿主之间的相互作用在IBD的发病机制中起着关键作用；然而，这种复杂的宿主-微生物代谢网络在IBD中的具体变化及其潜在机制尚未完全明确。

日前，一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“Metabolic modeling reveals a multi-level deregulation of host-microbiome metabolic networks in IBD”的研究报告中，来自德国基尔大学等机构的科学家们通过进行代谢建模和多组学分析揭示了IBD中宿主与肠道微生物代谢网络的多级失调现象，为IBD的治疗提供了新的思路和方向。

文章中，研究人员发现了IBD患者中宿主与肠道微生物代谢网络的多级失调现象，big揭示其潜在的代谢机制，同时还探索通过饮食干预恢复代谢稳态的可能性。通过整合微生物组、转录组和代谢组数据，研究人员不仅揭示了IBD中宿主与微生物代谢网络的复杂相互作用，还为开发新的治疗策略提供了理论依据。

文章中的研究对象为来自德国北部的62名IBD患者，包括克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC）患者。实验中研究人员使用了患者的粪便、血液和肠道活检样本，同时结合了16S rRNA测序、转录组测序和代谢组学分析等技术。他们首先对患者的微生物组、转录组和代谢组进行了密集分析，然后利用代谢建模技术重建了肠道微生物群和宿主肠道的代谢模型。通过比较IBD患者在药物治疗前后的代谢变化，研究人员识别了与炎症相关的代谢活动变化，涉及NAD、氨基酸、一碳代谢和磷脂代谢等多个层面。

在疾病高发期降低宿主机体的代谢活性

研究结果表明，在IBD患者中，宿主和微生物的代谢活动均显著降低，特别是在炎症期间。在宿主水平上，色氨酸代谢的增强会导致循环色氨酸耗竭进而影响NAD的生物合成。此外，宿主机体的转氨反应减少，同时也破坏了氮平衡和多胺/谷胱甘肽代谢。研究者还发现，宿主机体微生物群的代谢变化会进一步加剧这些宿主代谢失衡。通过代谢建模，研究人员还预测了可能通过饮食干预重塑微生物群以恢复代谢稳态的策略。

本文中，研究者通过整合多组学数据和代谢建模揭示了IBD中宿主与微生物代谢网络的复杂相互作用。研究结果表明，NAD、氨基酸、一碳代谢和磷脂代谢在IBD中受到严重影响，这些代谢途径的变化或与炎症的发生和发展密切相关。此外，通过饮食干预就能调节微生物群的代谢活动从而为IBD的治疗提供了新的潜在策略。

本文研究发现不仅为理解IBD的发病机制提供了新的视角，还为开发新的治疗策略提供了理论依据。未来研究中，研究人员还将进一步探索这些代谢途径在IBD中的具体作用机制，并验证饮食干预在IBD治疗中的有效性。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Taubenheim, J., Kadibalban, A.S., Zimmermann, J. et al. Metabolic modeling reveals a multi-level deregulation of host-microbiome metabolic networks in IBD. Nat Commun 16, 5120 (2025). doi：10.1038/s41467-025-60233-2