哥本哈根大学：通过考虑肠道转运时间推进人体肠道菌群研究

背景

人类胃肠道 (GIT)内微生物密集，在从复杂多糖消化到神经信号调控等广泛生理过程中发挥重要作用。成年人肠道微生物群的组成和代谢受多种因素的影响，包括饮食、人口统计、药物使用、健康状况和塑造肠道环境的环境因素。

简介

2022年9月28日，来自丹麦哥本哈根大学的Henrik M Roager及其团队在Gut (IF: 19.819)杂志上发表名为Advancing human gut microbiota research by considering gut transit time的研究[1]。

研究要点

1、肠道转运时间在个体之间和个体内部有很大差异，这解释了人与人之间肠道微生物群组成差异的大部分原因。

2、肠道转运时间影响结肠中底物的利用，从而影响糖分解的和蛋白水解发酵之间的权衡。

3、肠道微生物群可以通过产生代谢产物刺激肠道运动，从而影响转运时间。

4、许多疾病相关的微生物群特征可能会因肠道转运时间的改变而混淆。

5、在人体研究中，考虑个体间和个体内转运时间的差异，可以更好地阐明饮食-微生物群相互作用和疾病相关微生物群特征。

主要结果

在这些环境因素中，肠道转运时间 (即食物通过GIT所需的时间)似乎是肠道微生物群变异的主要驱动力。肠道转运时间在个体之间和个体内部存在显著差异，且与肠道微生物多样性、组成和代谢相关。GIT的解剖节 段(如胃、小肠和结肠)具有节段特异性转运时间，会影响驻留的肠道微生物的组成。尽管这一知识已得到很好的证实，但在研究个体特异性肠道微生物群特征时，个体内部和个体之间的转运时间和pH值差异在很大程度上被忽视。在本文中，我们回顾并讨论了肠道转运时间作为肠道微生物组成和代谢以及许多与人类健康相关的饮食-微生物群相互作用的关键决定因素的作用 (图1)。我们讨论了肠道转运时间改变对健康和疾病的影响，并概述了目前评估人类肠道转运时间的可用方法。

图1. 阐明饮食、肠道微生物群和肠道转运时间之间的复杂相互作用

通过胃肠道的转运时间

转运时间的个体间和个体内差异

在健康人群中，个体之间的全肠转运时间 (WGTT)有很大差异，WGTT平均时间约为28小时。节段特异性转运时间通常称为胃排空时间 (GET)、小肠转运时间 (SITT)和结肠转运时间 (CTT)。GET是食物从胃排空并以半流质食糜的形式进入小肠所需的时间。SITT是食糜从十二指肠 (即近端小肠)通过直至回盲肠区域的持续时间，类似地，CTT对应于食糜从盲肠通过直至以粪便形式排出的持续时间。对于固体的GET，已报告个体之间的渡越时间变异系数为24.5%。几项人体研究发现，SITT个体间差异较大，中位值约为5小时 (范围为2-7.5小时)。与小肠相比，通过结肠的时间要慢得多，中位值为21小时。因此，CTT常可见较大的个体间差异，报告的最小和最大通过时间近端结肠为0.1–46小时，远端结肠为0.3–80小时，直肠乙状结肠为1–134小时 (图2)。

图2. 整个胃肠道的节段转运时间和pH及其与肠道环境和肠道微生物代谢的关系

肠道微生物代谢影响肠道转运时间

显然，肠道转运时间是肠道微生物群落异质性的主要驱动因素，并直接或间接影响宿主-微生物共代谢。更复杂的是，有证据表明微生物群与肠道转运时间之间的相互作用是双向的，因为微生物及其排泄化合物的存在可能会影响肠道能动性 (图3)。无菌小鼠在GIT中表现出蠕动受损，可通过肠道定植恢复。研究还显示，在接受便秘患者粪便微生物群的小鼠中，肠蠕动和结肠血清素水平降低。此外，研究显示，服用某些益生菌可改善便秘症状，这表明某些物种的存在可能会改变肠道转运。微生物影响肠道转运的可能机制之一是通过宿主细胞通过toll样受体对细菌分子成分的识别，toll样受体介导微生物群和肠神经肌肉器官之间的相互作用。

图3. 肠道上皮中微生物衍生的信号代谢物及其对肠道动力的影响的示意图概述

结论及展望

综上所述，有令人信服的证据表明，肠道转运时间不仅在健康个体之间存在差异，而且在日常受试者内部也存在差异，许多疾病与肠道转运时间的改变相关。肠道转运时间的变化与粪便pH值、粪便微生物负荷和组成的变化相关，但最重要的是与饮食-微生物相互作用和微生物代谢 (包括从糖水解转变为蛋白水解发酵)相关。由于微生物衍生的代谢物是宿主生理的重要调节因子，因此肠道转运时间可能在宿主健康中发挥关键作用。虽然在许多肠道微生物组研究中，肠道转运时间在很大程度上被忽视，但越来越多的人体研究纳入了WGTT或节段转运时间 (SITT或CTT)，并评估了其对微生物组成和其他目标结局的影响，证实了这一因素的重要性。通过将肠道转运时间纳入肠道微生物相关研究，我们可以加深对肠道微生物群、饮食和疾病之间联系的理解。这种见解可能是预防、诊断和治疗肠道及整个生命周期内的多种疾病的关键。

原文链接

https://gut.bmj.com/content/early/2022/09/28/gutjnl-2022-328166

转自：“生物医学科研之家”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！