肠道微生物吃我们的药

尤梅尼雷克达尔第一次操纵微生物，他做出了一种很好的酵母面包。当时，年轻的马伊尼雷克达尔和大多数去厨房拿沙拉酱、爆米花、发酵蔬菜或焦糖洋葱的人都没有考虑这些混合物背后的关键化学反应。

更重要的是盘子清洗后的反应。当一块发酸的面团通过消化系统时，生活在肠道中的数万亿微生物会帮助身体分解面包来吸收营养。因为人体无法消化某些物质——比如所有重要的纤维——微生物逐渐代替人类进行化疗。

“但这种微生物代谢也可能是有害的，”艾米丽巴尔斯库斯教授实验室的研究生、他发表在《科学》杂志上的新研究的第一作者马伊尼雷克达尔说。据美因尼雷克达尔说，肠道微生物也能咀嚼药物，这通常会产生危险的副作用。美因尼雷克达尔说：“也许这种药物不会在体内达到目的，也许它会突然变得有毒，也许它会有所帮助。

在他们的研究中，加州大学旧金山分校的巴尔斯库斯、马伊尼雷克达尔和他们的合作者描述了微生物群如何干扰药物通过身体的预期路径的第一个具体例子。他们专注于左旋多巴，这是帕金森病的主要治疗方法。他们确定哪些细菌负责降解药物，以及如何防止这种微生物干扰。

帕金森病攻击大脑中产生多巴胺的神经细胞。没有这些神经细胞，身体会出现震颤、肌肉僵硬以及平衡和协调问题。左旋多巴将多巴胺输送到大脑来缓解症状。但是只有大约1%到5%的药物真正到达大脑。

这个数字以及药物的功效因患者而异。自从20世纪60年代末引入左旋多巴以来，研究人员已经知道，人体酶(必要化学的工具)可以在肠道中分解左旋多巴，并阻止药物进入大脑。因此，制药行业引入了一种新药，卡比多巴，以防止不必要的左旋多巴代谢。总之，治疗似乎是有效的。

“尽管如此，”马伊尼雷克达尔说，“有很多新陈代谢无法解释，人与人之间有很大的变化。”这种差异是一个问题：不仅药物对某些患者无效，而且当左旋多巴在大脑外转化为多巴胺时，该化合物会引起副作用，包括严重的胃肠道不适和心律失常。如果到达大脑的药物较少，患者通常会得到更多的药物来控制症状，这可能会加重这些副作用。

Mainrekdal怀疑微生物可能是左旋多巴消失的原因。因为之前的研究表明抗生素可以改善患者对左旋多巴的反应，科学家推测细菌可能是罪魁祸首。然而，没有人确定哪些细菌可能有罪，或者它们如何以及为什么吃药。

因此，巴尔斯库斯团队展开了调查。不寻常的化学物质左旋多巴多巴胺是他们的第一条线索。

很少有细菌酶能进行这种转化。然而，有很多与酪氨酸结合——酪氨酸是一种类似于左旋多巴的氨基酸。其中一种来源于牛奶和泡菜中常见的食物微生物(短乳杆菌)，能同时接受酪氨酸和左旋多巴。

以人类微生物学项目为参考，马伊尼雷克达尔和他的团队利用细菌DNA来发现哪些肠道微生物具有编码类似酶的基因。有几个符合他们的标准；但是一次只有一个粪肠球菌(粪肠球菌)吃掉所有的左旋多巴。

通过这一发现，研究小组首次提供了将粪肠球菌和细菌酶(依赖于PLP的酪氨酸脱羧酶或TyrDC)与左旋多巴代谢联系起来的有力证据。

然而，人类的酶可以并且确实在肠内将左旋多巴转化为多巴胺，卡比多巴被设计用来阻止同样的反应。那么为什么研究小组想知道粪肠球菌酶能否逃脱卡比多巴的影响呢？

尽管人类和细菌的酶执行完全相同的化学反应，但细菌看起来有些不同。马伊尼雷克达尔推测卡比多巴可能不会穿透微生物细胞，或者轻微的结构差异可能会阻止药物和细菌酶之间的相互作用。如果是真的，对宿主的其他治疗可能和卡比多巴针对类似微生物的阴谋一样无效。

但原因可能无关紧要。巴尔斯克斯和她的团队发现了一种可以抑制细菌酶的分子。

“分子关闭了这种不必要的细菌代谢，却没有杀死细菌；它只针对一种不必要的酶，”马伊尼雷克达尔说。这种化合物和类似的化合物可以为开发改善帕金森病患者左旋多巴治疗的新药提供一个起点。

团队可能就此止步。相反，他们进一步推动了解锁左旋多巴微生物代谢的第二步。粪肠球菌将药物转化为多巴胺后，第二种生物将多巴胺转化为另一种化合物——间甲胺。

为了找到第二种生物，美因尼雷克达尔在他母亲的面团上留下了一个微生物菌落来测试粪便样本。他把不同的微生物群体放入达尔文的游戏中，并向微生物群体提供多巴胺，以确定哪些是繁荣的。

格特海伦塔赢了。这些细菌消耗多巴胺，并产生副产物间酪胺。即使对化学家来说，这种反应也是具有挑战性的。“没有办法在工作台上做到这一点，”马伊尼雷克达尔说。“没人习惯。

知道做过这种确切反应的酶。”

间 - 酪胺副产物可能导致一些有害的左旋多巴副作用;需要做更多的研究。但是，除了对帕金森病患者的影响外，E。lenta的新化学提出了更多问题：为什么细菌会适应多巴胺，而多巴胺通常与大脑有关?肠道微生物还能做什么?这种化学反应会影响我们的健康吗?

“所有这些都表明肠道微生物可能导致不同患者服用L-多巴时副作用和疗效观察到的剧烈变异，”Balskus说。

但这种微生物干扰可能不仅限于左旋多巴和帕金森病。他们的研究可以进行额外的工作，以准确发现谁在我们的肠道，他们能做什么，以及他们如何影响我们的健康，无论好坏。