解放軍306醫(yī)院4月13日組織了多學(xué)科、多中心高端研討會(huì)，共同探討研究腸道菌群和肝臟的代謝(互相)作用以及在肥胖、糖尿病、以及消化道腫瘤發(fā)病機(jī)制中的影響。美國(guó)夏威夷大學(xué)終身教授、夏威夷大學(xué)癌癥研究中心賈偉教授做了專題演講。中國(guó)科學(xué)學(xué)院生物物理研究所、解放軍306醫(yī)院及空軍總醫(yī)院等多單位的設(shè)計(jì)消化、代謝、心腦血管、急救、皮膚等專業(yè)的基礎(chǔ)及臨床的學(xué)科帶頭人共同參加，進(jìn)行了深入探討。并將進(jìn)一步加強(qiáng)代謝疾病的研究工作。顧建文院長(zhǎng)、崔彥副院長(zhǎng)、王守力主任參加了研討會(huì)。

?　　會(huì)上賈偉教授作了專題發(fā)言，他從系統(tǒng)生物學(xué)的角度闡釋了腸道微生態(tài)系統(tǒng)作為潛在的藥物治療靶點(diǎn)的可能性，并重點(diǎn)提出了基于腸道菌群的藥物治療策略和可能的干預(yù)模式。生活在人體腸道內(nèi)數(shù)以萬億的細(xì)菌被統(tǒng)稱為腸道菌群，它們和人體有著密不可分的互利互生關(guān)系。腸道菌群的組成影響著每個(gè)人的健康，研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群結(jié)構(gòu)紊亂與許多疾病如糖尿病、肥胖癥等有關(guān)。盡管腸道菌群能夠參與機(jī)體內(nèi)很多代謝過程已廣為人知，但在數(shù)以萬計(jì)的細(xì)菌中，究竟哪一些在發(fā)揮重要作用，具體影響哪些代謝通路，人們了解得還很粗略。而以往的研究結(jié)果多集中在菌群對(duì)脂肪的代謝上。之所以有這樣的認(rèn)識(shí)局限，因?yàn)樵谝粋€(gè)活的人體內(nèi)觀察人體與菌群之間細(xì)微的相互作用十分困難的。一方面，腸道菌群不僅數(shù)量巨大、種類繁多，而且其中絕大部分尚未被人類培養(yǎng);另一方面，對(duì)于反映人體代謝變化的尿液中大量代謝物的定量檢測(cè)也是一個(gè)技術(shù)難題。新型研究利用細(xì)菌DNA指紋圖譜和基因組標(biāo)記測(cè)序等基因組技術(shù)全面深入地刻畫腸道菌群的組成結(jié)構(gòu)。

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　　利用基于核磁共振的代謝組技術(shù)分析志愿者尿液中代謝物的組成，可以反映人體的整體代謝狀況。通過比較人們腸道菌群組成變化與他們代謝特征變化的關(guān)系，可以發(fā)現(xiàn)了腸道內(nèi)某些特定細(xì)菌與人體尿液中的某些代謝物呈顯著相關(guān)關(guān)系，這也提示這些腸道細(xì)菌對(duì)人體健康特別重要。細(xì)菌在參與宿主多種代謝過程中有著重要作用。

　　其次賈偉教授針對(duì)中藥研究的瓶頸問題——復(fù)雜成分中藥的藥代動(dòng)力學(xué)，提出采用代謝組學(xué)與生物學(xué)分析技術(shù)相結(jié)合的手段進(jìn)行多組分中藥藥物代謝動(dòng)力學(xué)研究的新策略，并提出了Poly-PK(polypharmacokinetics)的新概念，文章以普洱茶中多組分的藥代動(dòng)力學(xué)為例子展示和總結(jié)了Poly-PK的研究思路和方法。該研究在美國(guó)《科學(xué)》雜志為中藥研究增設(shè)的副刊Science,The Art and Science of Traditional Medicine上發(fā)表綜述文章。

　　普洱茶根據(jù)發(fā)酵工藝不同分為生茶和熟茶兩種，生茶由曬青茶精制而成，熟茶則需經(jīng)過渥堆、發(fā)酵的過程，并且一般認(rèn)為普洱茶存放時(shí)間越長(zhǎng)，茶的色澤味越好，生物活性作用也越強(qiáng)。前期的實(shí)驗(yàn)中，研究小組通過對(duì)存放1~10年的普洱熟茶成分譜的分析發(fā)現(xiàn)，隨時(shí)間的增加，普洱茶的化學(xué)成分譜隨之發(fā)生明顯變化。與1年的普洱茶相比，10年的茶中的生物活性成分，如表兒茶素、葡萄糖含量增加，而茶中具有神經(jīng)興奮作用的咖啡因含量則相對(duì)減少。對(duì)不同工藝制備的茶進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，茶葉中的色素，茶褐素(theabrownin,TB)在普洱茶中含量較高，而立頓紅茶和龍井綠茶則以茶紅素(thearubigin,TR)為主，這可能與普洱茶獨(dú)有的渥堆發(fā)酵工藝有關(guān)。

　　很多研究表明普洱茶具有降低血脂和血清總膽固醇水平的作用，但對(duì)普洱茶中究竟哪些是真正被機(jī)體吸收利用的活性成分并不十分清楚。賈偉教授利用代謝組學(xué)平臺(tái)采用Poly-PK的研究思路對(duì)普洱茶中的化學(xué)成分進(jìn)行了藥代動(dòng)力學(xué)研究?！　?p>?

　　對(duì)志愿者飲茶后0、1、3、6、9、12、24小時(shí)的尿液樣本分別進(jìn)行收集，然后采用超高效液相色譜四級(jí)桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜儀和氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜儀對(duì)普洱茶提取液中所含化學(xué)成分以及人喝茶后尿液中的代謝成分的變化進(jìn)行了研究。采用多元相似性分析方法，將喝茶后不同時(shí)間點(diǎn)的尿液與0點(diǎn)相比較，尋找到喝茶后引起改變的內(nèi)源性物質(zhì)118種。將喝茶后不同時(shí)間點(diǎn)的尿液與茶提取液相比較，得到尿液中有19種物質(zhì)成分是從普洱茶中吸收的，還有26種物質(zhì)成分是從普洱茶吸收并經(jīng)體內(nèi)代謝產(chǎn)生的，接下來又通過相關(guān)性分析研究表明這幾組物質(zhì)間存在正相關(guān)或負(fù)相關(guān)關(guān)系。如發(fā)現(xiàn)咖啡因與它的代謝產(chǎn)物次黃嘌呤、茶堿、馬尿酸、3-羥基苯乙酸呈明顯正相關(guān)。而次黃嘌呤與內(nèi)源性小分子物質(zhì)鳥氨酸、纈氨酸、酪氨酸等呈明顯正相關(guān)，茶堿與2-甲基鳥苷呈正相關(guān)而與尿素等呈負(fù)相關(guān)，升高的3-羥基苯乙酸導(dǎo)致氨基丙二酸二乙酯和2-氨基丁酸的升高。該研究結(jié)果闡明了喝茶后能被機(jī)體吸收的成分物質(zhì)以及能產(chǎn)生生物活性作用的物質(zhì)組成基礎(chǔ)，并以期刊封面論文發(fā)表在2012年的Journal of Proteome Research上。

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　　Poly-PK的研究思路可以針對(duì)中藥多組分的特點(diǎn)對(duì)復(fù)雜成分進(jìn)入體內(nèi)后的動(dòng)態(tài)代謝過程，以及對(duì)機(jī)體內(nèi)源性小分子代謝物的影響同時(shí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，闡明多組分藥物在體內(nèi)的吸收、代謝，清晰的了解復(fù)雜成分中藥中哪些可能是具有生物活性的物質(zhì)成分。

　　其次他談到在中國(guó)人群中證實(shí)支鏈氨基酸和芳香族氨基酸可預(yù)測(cè)糖尿病風(fēng)險(xiǎn)。近年來，幾項(xiàng)針對(duì)西方人群的研究發(fā)現(xiàn)支鏈氨基酸和一些芳香族氨基酸的血清水平與二型糖尿病患病風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)。最近，賈偉教授開展的一項(xiàng)靶向性代謝組學(xué)研究證實(shí)這幾個(gè)氨基酸能夠預(yù)測(cè)糖尿病風(fēng)險(xiǎn)的研究結(jié)論在中國(guó)人群中也同樣成立。

　　這項(xiàng)針對(duì)中國(guó)人群的研究采用了一個(gè)具有十年隨訪信息的樣本集(依據(jù)合作單位上海市第六人民醫(yī)院的糖尿病研究隊(duì)列–Shanghai Diabetes Study)，在1250例具有隨訪信息的樣本中精選了213例樣本，其中十年后51例罹患糖尿病，162例仍然保持健康。研究還使用了另一個(gè)由5000多例參加者的上海市肥胖病研究隊(duì)列(Shanghai Obesity Study)，從中精選了共216例樣本，包括72例健康體瘦者，72例超重/肥胖者和72例糖尿病患者。六院轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心研究人員采用超高效液相-三重串聯(lián)四級(jí)桿質(zhì)譜儀檢測(cè)了血清樣本中的氨基酸水平，同時(shí)對(duì)相應(yīng)的臨床指標(biāo)進(jìn)行了分析，重點(diǎn)探究了支鏈氨基酸、芳香族氨基酸與胰島素抵抗和罹患糖尿病風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系。

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　　在對(duì)具有十年隨訪信息的樣本集研究中發(fā)現(xiàn)，十年后患糖尿病的與仍然保持健康的相比，血清氨基酸水平在十年前就出現(xiàn)明顯不同，尤其是亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸3個(gè)支鏈氨基酸和苯丙氨酸、酪氨酸2個(gè)芳香族氨基酸均明顯升高，而兩組的各項(xiàng)常規(guī)臨床指標(biāo)十年前均未顯示出明顯的異常。這一現(xiàn)象在對(duì)橫斷面研究的樣本集中再次被印證，超重/肥胖者和糖尿病患者血清中的5種氨基酸水平明顯高于健康體瘦者。進(jìn)一步的相關(guān)性研究發(fā)現(xiàn)，由5種氨基酸組成的組合變量與血糖、血脂和胰島素抵抗指數(shù)等呈明顯正相關(guān)關(guān)系，同時(shí)組合變量在兩個(gè)樣本集的糖尿病和健康對(duì)照中均有顯著性差異。因此，該研究證實(shí)3個(gè)支鏈氨基酸和2個(gè)芳香族氨基酸是中國(guó)人群糖尿病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)因素，是早期預(yù)測(cè)糖尿病發(fā)生的潛在生物標(biāo)志物。

　　纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸等與神經(jīng)遞質(zhì)合成、蛋白降解和轉(zhuǎn)化、淋巴細(xì)胞生長(zhǎng)增殖、糖原合成、能量代謝等密切相關(guān)。文獻(xiàn)報(bào)道這幾種氨基酸可以早期預(yù)測(cè)心血管疾病、腎臟疾病、胰腺癌、心源性腦卒中等。目前，對(duì)于支鏈氨基酸預(yù)測(cè)糖尿病發(fā)生的機(jī)制尚未完全清楚，但多數(shù)學(xué)者認(rèn)為在高脂飲食或營(yíng)養(yǎng)過剩的條件下，支鏈氨基酸在全身各組織中尤其是脂肪細(xì)胞中的分解代謝受到抑制，導(dǎo)致血液中濃度升高。包括支鏈氨基酸在內(nèi)的多種氨基酸(尤其是亮氨酸)可以調(diào)節(jié)β細(xì)胞生長(zhǎng)增殖和胰島素分泌;支鏈氨基酸可以促進(jìn)肝臟、骨骼肌對(duì)葡萄糖的攝取及糖原合成等。此外，腸道菌參與支鏈氨基酸的合成和芳香族氨基酸的降解，因此，糖尿病患者血清氨基酸水平的大幅升高可能與腸道菌群的變化存在密切的關(guān)系。

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　　進(jìn)一步研究提示游離脂肪酸可預(yù)測(cè)糖尿病風(fēng)險(xiǎn)，肥胖是2型糖尿病、心血管病等代謝性疾病的重要危險(xiǎn)因素。但流行病學(xué)研究表明約25%~40%的肥胖者可以在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)保持健康且不發(fā)生任何代謝性疾病，而一部分體重并未達(dá)到肥胖標(biāo)準(zhǔn)的人也有較高的代謝綜合征患病風(fēng)險(xiǎn)。目前國(guó)際上將良性肥胖人群稱為“代謝健康型肥胖”，而另一類稱為“代謝非健康型肥胖”。但是，如何鑒別肥胖者是“健康型”還是“非健康型”，醫(yī)學(xué)界并沒有普遍接受的標(biāo)準(zhǔn)。

　　對(duì)此，賈偉教授帶領(lǐng)上海市第六人民醫(yī)院轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心研究人員開展了4項(xiàng)獨(dú)立研究，包括一個(gè)橫斷面對(duì)照(體重正常的健康者、健康肥胖者、肥胖伴糖尿病患者)樣本集、一個(gè)對(duì)健康肥胖者長(zhǎng)達(dá)10年隨訪的樣本集、一個(gè)代謝手術(shù)后隨訪2年的樣本集、一個(gè)為期8周低熱量飲食干預(yù)的樣本集，共收集452份臨床血清樣本。利用代謝組學(xué)平臺(tái)，研究人員采用超高效液相飛行時(shí)間質(zhì)譜儀檢測(cè)了血清樣本中的40余種游離脂肪酸，并全面分析了其與肥胖人群代謝狀態(tài)的關(guān)系。

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　　研究發(fā)現(xiàn)，體重正常的健康者與健康肥胖者血清游離脂肪酸普非常相似，但肥胖伴糖尿病患者血清游離脂肪酸明顯升高，尤其是一些不飽和脂肪酸，如DGLA(C20:3 n6)升高更為突出，并且與糖尿病的臨床指標(biāo)明顯相關(guān);對(duì)健康肥胖者的10年隨訪中發(fā)現(xiàn)，那些未來發(fā)生糖尿病的肥胖者，在基線時(shí)血清中的不飽和脂肪酸就出現(xiàn)了顯著變化，這些變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于血糖、胰島素等臨床指標(biāo)的變化;而接受代謝手術(shù)治療的患者，這些不飽和脂肪酸在術(shù)后明顯下降，且術(shù)前這些不飽和脂肪酸水平的高低可以預(yù)測(cè)術(shù)后2年內(nèi)糖尿病的復(fù)發(fā)情況。

　　游離脂肪酸占血液中總脂肪酸的10%，由于含量較低且動(dòng)態(tài)波動(dòng)范圍較寬，我們面臨的一個(gè)技術(shù)難題就是一次性在血液中同時(shí)檢測(cè)和定量盡可能多的游離脂肪酸。賈教授認(rèn)為研究發(fā)現(xiàn)的這幾個(gè)不飽和脂肪酸可以進(jìn)一步開發(fā)成具有預(yù)測(cè)糖尿病風(fēng)險(xiǎn)及評(píng)價(jià)糖尿病治療效果的生物標(biāo)志物，目前相關(guān)的開發(fā)和技術(shù)轉(zhuǎn)化工作已開始進(jìn)行。

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　　賈教授還談到腸道菌群與我們的健康息息相關(guān)。2008年的三聚氰胺事件在科學(xué)上一直是個(gè)謎。而賈教授的一項(xiàng)研究成果，終于揭開事件謎底：這些都和人體腸道內(nèi)一種菌群有關(guān)。這一研究成果被美國(guó)《科學(xué)》雜志評(píng)為“2013年世界十大科技突破”之一。

　　發(fā)生于2008年的該起奶制品污染事件，共導(dǎo)致逾五萬名嬰兒因患腎結(jié)石而就醫(yī)，其中部分人出現(xiàn)腎衰，有4人死亡。一種用于制造塑料、涂料、化肥等化工產(chǎn)品的工業(yè)原料，本來是不會(huì)被人體吸收的，為什么會(huì)形成結(jié)石并致腎功能衰竭?研究發(fā)現(xiàn)，某些腸道細(xì)菌，尤其是克雷伯氏菌，具有代謝含氮化合物(也稱為固氮)的能力，能夠在腸道中代謝三聚氰胺，轉(zhuǎn)化為三聚氰酸并逐步將其降解。三聚氰胺和三聚氰酸本身毒性極低，但極易互相結(jié)合形成晶體，這兩類物質(zhì)進(jìn)入血液循環(huán)后，在腎小管中與尿酸結(jié)合形成大分子復(fù)合物類的結(jié)石，堵塞腎小管，導(dǎo)致腎毒性。

　　研究先在大鼠模型上得到了證實(shí)，隨后經(jīng)過進(jìn)一步的體外實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)三聚氰胺可以被實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的糞便中培養(yǎng)出的腸道細(xì)菌所降解。將Klebsiella屬細(xì)菌定植于大鼠的腸道中，發(fā)現(xiàn)三聚氰胺的毒性顯著增加，腎臟中的結(jié)石數(shù)目增多。

　　據(jù)分析，只有約1%的嬰兒體內(nèi)具有克雷伯氏菌，而這個(gè)百分率與服用嬰兒配方奶后罹患腎毒性的嬰兒比例剛好契合。這一結(jié)果提示腸道細(xì)菌在因服用配方奶導(dǎo)致腎毒性方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。研究人員指出，這一部分嬰幼兒之所以發(fā)生中毒現(xiàn)象，是由于他們的腸道含有較高豐度的能夠代謝三聚氰胺的細(xì)菌如克雷伯氏菌的緣故。

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　　賈偉，現(xiàn)任美國(guó)夏威夷大學(xué)終身教授、夏威夷大學(xué)癌癥研究中心副主任，博士，教授。賈偉教授于1991年和1996年獲美國(guó)密蘇里大學(xué)放射藥學(xué)碩士、博士學(xué)位，他和他的研究團(tuán)隊(duì)自2004年起建立了基于質(zhì)譜的醫(yī)學(xué)代謝組學(xué)技術(shù)平臺(tái)以來，其研究一直處于國(guó)際領(lǐng)先地位，迄今在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊發(fā)表科技論文200余篇，專著5部。擔(dān)任9家國(guó)際學(xué)術(shù)期刊編委，目前擔(dān)任美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生院多家所的基金項(xiàng)目評(píng)委、香港科技署基金、中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委評(píng)委，曾擔(dān)任國(guó)家科技部重大科學(xué)研究973(2007年蛋白質(zhì)重大科學(xué)計(jì)劃項(xiàng)目-代謝性疾病的蛋白質(zhì)功能和代謝組學(xué)研究)首席科學(xué)家，現(xiàn)主持美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院等資助的多項(xiàng)基金研究項(xiàng)目。賈偉教授的研究領(lǐng)域?yàn)槟c道菌群和肝臟的代謝(互相)作用以及在肥胖、糖尿病、以及消化道腫瘤發(fā)病機(jī)制中的影響。

　　Dr. Wei Jiais Professor at University of Hawaii at Manoa, and Associate Director for Shared Resources at the University of Hawaii Cancer Center (a National Cancer Institute designated cancer center). Dr. Jia’s M.S. and Ph.D. were completed at the University of Missouri-Columbia in the field of radiopharmaceutical chemistry. Dr. Jia leads a state-of-art metabolomics platform and has been a leader in metabolomics-based translational research. He is the author of over 200 scientific papers and 5 books, and serves on the editorial boards for 9 scientific journals in the fields of -omics sciences and translational research. Professor Jia’s current research focuses on gut microbiome-liver metabolic interactions and defining the molecular mechanisms that link metabolic defects to metabolic disorders such as obesity and diabetes, and gastrointestinal carcinogenesis.

　　作者：婁曉同 譚崇陽 陳曉景 趙晶晶——解放軍306醫(yī)院