哈佛新发现挑战医学常识！Cell：胀气还有意外惊喜？肠道细菌在氢气存在下将类皮质激素转化为黄体酮衍生物，对女性健康及产后情绪产生影响

原来胀气（flatulence）除了让人不舒服或觉得好笑之外，还有其他作用！近期，来自哈佛医学院等研究机构的研究人员在一项新研究中发现：一些肠道细菌释放的气体会刺激其他肠道细菌产生一种激素，这种激素与怀孕有关，也与一种美国食品药品管理局（FDA）批准的治疗产后抑郁症的药物有关。

相关研究结果发表在2024年6月6日的Cell期刊上，论文标题为“Gut bacteria convert glucocorticoids into progestins in the presence of hydrogen gas”。

这项新颖研究揭示了肠道细菌的非凡能力：它们能利用胆汁中存在的类固醇，创造出新的激素，担当起类似内分泌腺的功能。此发现为肠道微生物群在塑造人类生理及健康方面的影响增添了崭新视角，并呈递了令人瞩目的证据，预示未来医生或许能通过操控肠道微生物群来介入治疗或预防若干精神健康问题。

论文第一作者、哈佛医学院布拉瓦特尼克研究所Sloan Devlin实验室博士后研究员Megan McCurry说，“肠道健康对我们的整体健康很重要，这已是人所共知的事实，但驻留在我们肠道中的细菌究竟如何相互影响以及如何与我们自身的细胞相互作用，从而影响我们的心理健康，我们仍在探索之中。这项新的研究揭示了某些肠道细菌如何进行化学转化，进而产生可能波及女性健康及产后抑郁的类固醇物质。”

制造药物的肠道细菌

McCurry及其同事们在实验室培养皿中和小鼠身上发现了人类胃肠道中的两种相关细菌——帕氏戈登氏杆菌（Gordonibacter pamelaeae）和迟缓埃格特菌（Eggerthella lenta），能够转化类固醇。

尤为重要的是，这些细菌执行的化学修改路径与人体内类固醇合成的方向相反，人体细胞在合成过程中失去电子（氧化），而这些肠道细菌则通过获得电子（还原）逆向操作，展现出独特的生物化学转化机制。

研究人员发现这两种肠道细菌能改变胆汁中的类皮质激素（即在免疫功能和代谢中发挥作用的类固醇）。并且，这两种肠道细菌能将类皮质激素转化为黄体酮衍生物（即一种会影响大脑和神经系统的性激素和神经类固醇）。

Devlin说，“我们知道，人体在肾上腺、胎盘和卵巢中制造黄体酮。我们的研究表明肠道微生物组能够作为一种额外的内分泌器官发挥作用。”

Devlin和他的团队发现，肠道细菌产生的黄体酮衍生物之一是别孕烯醇酮（allopregnanolone）。通过与哈佛医学院副教授 Andrea Edlow 合作，他们对妊娠期间别孕烯醇酮的产生进行了研究。

对研究参与者的粪便样本进行分析后发现，怀孕三个月的女性体内别孕烯醇酮水平较非孕期高出百倍，并且她们体内与这两种肠道细菌相关的遗传标记更为丰富，这强烈提示：这些细菌在促进孕期别孕烯醇酮生成中发挥着积极作用。

图片来自Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.05.005

研究人员还发现低水平的别孕烯醇酮与产后抑郁以及其他情绪和精神疾病有关，并且此化合物作为活性成分被纳入名为brexanolone的药物中，该药已获FDA批准用于治疗产后抑郁。

基于这些认识，Devlin及其研究团队拟扩展其粪便样本研究范围，旨在跟踪调查对象从妊娠初期至晚期乃至产后的状况。他们指出，这样做的目的是为了更好地了解肠道细菌是否会影响整个孕期的别孕烯醇酮水平，并增加或预防产后抑郁症的风险。Devlin说，“一旦我们发现相关影响，这将开启一个全新的研究领域，即考虑利用针对肠道微生物的疗法来干预抑郁症等神经系统疾病。”

化学反应的背后

此外，该团队还阐明了这两种肠道细菌实现化学转变的具体机制。他们首先生成功确定了关键作用的基因，并且揭示了帕氏戈登氏杆菌和迟缓埃格特菌进行此类转化过程中对氢气的依赖性，氢气是肠道内其他细菌分解食物时释放的副产品之一。Devlin指出，气体对细菌新陈代谢活动的影响此前并未得到充分重视，这可能归因于实验室条件下难以模拟此类环境。“我们的研究提示，肠道内其他由发酵产生的气体也可能对细菌过程产生重要影响，这是一个先前被忽视的领域。”

该团队期待这一开创性工作能够确立肠道细菌的化学活动对妊娠期间人类健康及行为表现的直接效应。Devlin总结说：“以往，人们普遍认为类固醇主要由人体自身产生，肠道微生物在此过程中的作用几乎未被考虑。我们希望通过本研究，能够说服科学界认识到肠道细菌不仅能够转化类固醇，还能生成影响宿主情绪、行为等多方面的分子，从而彻底改变这一领域的认知。”（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Megan D. McCurry et al. Gut bacteria convert glucocorticoids into progestins in the presence of hydrogen gas. Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.05.005.