研究人员发现与改善孟加拉国儿童生长相关的一种特定肠道细菌具有重要意义，这些儿童接受了一种旨在促进健康肠道微生物的特殊治疗食品。这种细菌的特定菌株在儿童的肠道微生物组中含有一个新发现的基因，该基因能够产生和处理调节许多重要功能的基本分子，包括食欲、免疫反应、神经功能以及有害细菌引发疾病的能力。
为了应对影响全球2亿儿童的儿童营养不良问题，华盛顿大学圣路易斯医学院的一组研究人员开发了一种治疗性食品，该食品为有益的肠道微生物提供营养，从而增强儿童的生长和整体健康。为了深入了解这种食品治疗的作用机制，研究团队在医生兼科学家杰弗里·I·戈登（Jeffrey I. Gordon）博士的领导下，集中研究儿童肠道微生物组对这种治疗的反应。
在他们最新的研究中，科学家们发现了一种与改善孟加拉国儿童生长相关的肠道细菌的广泛影响，这些儿童消费了一种名为MDCF-2的治疗性食品，旨在支持健康的肠道微生物。该菌株在儿童的肠道微生物群落中被识别出，含有一个先前未被认识的基因，能够创造和处理关键分子，这些分子调控许多重要功能，从食欲、免疫系统反应到神经系统的功能及致病菌引发疾病的能力。
研究结果于10月25日发表在《科学》（Science）期刊上。
戈登指出：“通过实施针对儿童营养不良和修复肠道微生物组的新疗法，我们有独特的机会深入了解我们的微生物盟友的功能。我们正在揭示肠道微生物如何影响我们生理学的许多方面。这项研究表明，肠道微生物作为主要生化专家，具有我们之前未曾了解的代谢能力。”
研究人员认为，深入了解肠道微生物如何影响我们健康可能为新策略铺平道路，以改善人类健康，并引导多种疾病（不仅仅是营养不良）的治疗开发。
在针对营养不良孟加拉国儿童的两项随机对照试验中，研究人员分类记录了一组微生物，其数量和功能与参与者的生长改善相关。其中一个显著的生物体是被称为Faecalibacterium prausnitzii的细菌。
论文的共同第一作者、病理学与免疫学助理教授千叶成（Jiye Cheng, PhD）和戈登实验室的前博士后研究员、现任华盛顿大学的西德·文卡特什（Sid Venkatesh, PhD）研究了在无菌条件下饲养的小鼠，然后让其暴露在来自孟加拉国儿童的特定微生物群落中。他们发现，被特定菌株的F. prausnitzii定植的小鼠肠道中两种化合物——油酸乙醇酰胺（oleoylethanolamide, OEA）和棕榈酸乙醇酰胺（palmitoylethanolamide, PEA）的水平显著低于未定植的小鼠。这一点尤其有趣，因为OEA和PEA被认为是重要的脂质信号分子，对调节炎症、代谢和食欲至关重要。
戈登的团队利用各种生物信息学和生化技术识别出这种细菌菌株产生的一种酶，称为脂肪酸酰胺水解酶（fatty acid amide hydrolase, FAAH），该酶负责分解OEA和PEA。这种人类版本的FAAH以降解特定类型的神经递质（称为内源性大麻素）而闻名，从而调节人类身体的生理功能。由于其在慢性疼痛、焦虑和情绪障碍等多种神经系统疾病中的作用，这种人类酶是多种实验药物的靶点。
千叶和文卡特什指出，F. prausnitzii FAAH酶的识别标志着首个此类微生物酶的实例，显示微生物如何调节肠道中被称为N-酰乙醇酰胺的关键分子（包括OEA和PEA）的水平。
在治疗食品试验中收集的营养不良儿童的粪便样本分析表明，该治疗降低了OEA水平，同时增加了F. prausnitzii的丰度并促进了其酶的活性。这些发现表明，这种肠道细菌酶可能降低肠道中的OEA水平——一种抑制食欲的化合物，对面临营养不良的儿童是有益的。
除了提供关于治疗性食品积极影响的新视角外，论文还强调这种细菌酶的功能范围远超人类FAAH。这些功能包括能够创造脂质修饰的氨基酸和多种新分子，这些分子调节人类细胞受体感知外部条件，并在肠道内调节免疫反应。
这种细菌酶不仅合成细胞功能的重要调节因子，还调节其他脂质基础的信号分子，例如参与神经元通信的神经递质和有害细菌用来协调感染和阻碍免疫反应的群体感应分子。
戈登指出：“人类FAAH和细菌FAAH酶的结构显著不同；旨在抑制人类酶的实验药物不会影响细菌版本。这为开发选择性靶向细菌酶的活性和产出的新疗法提供了机会。这是微生物在其功能操作中演变出的人类基因组未编码的功能的经典例子。我们现在已经确定我们在两个不同的区域拥有这种酶的两个不同形式——我们的人的细胞和我们的肠道微生物组。”
戈登与他的同事、病理学与免疫学教授兼论文共同作者迈克尔·巴拉特（Michael Barratt, PhD）强调，识别这一肠道细菌酶为探索治疗性食品治疗的有益成果开辟了新机会。巴拉特还提到，除了分解典型饮食的成分外，这类酶可能为了解个体对某些口服药物的反应差异提供见解。
戈登说：“这个微生物版本的酶具有多么显著的功能，这是令人惊讶的。在我们即将进行的研究中，我们期待探讨其他细菌基因组中的类似酶是否能够补充FAAH或参与完全不同的功能。这些生物体是卓越的化学家，我们才刚刚开始理解它们的能力。”
千叶、文卡特什、巴拉特和戈登被列为华盛顿大学圣路易斯提交的与F. prausnitzii FAAH的治疗用途相关的一项专利申请的发明人。
