马里兰大学和美国国立卫生研究院的研究人员进行的一项开创性研究表明，胆红素还原酶是尿液呈黄色的原因。这一发现将肠道微生物群与各种健康状况联系起来，标志着在了解黄疸和炎症性肠病等疾病的生物学过程和潜在治疗方法方面取得了重大进展。来源:SciTechDaily.com
在一项重大的科学突破中，研究人员已经确定了这种酶尿液的黄色是不可能的，这揭示了肠道微生物群在人类健康和疾病管理中的关键作用。
根据2024年1月3日发表在《自然微生物学》杂志上的一项新研究，马里兰大学和国立卫生研究院的研究人员已经确定了导致尿液呈黄色的微生物酶。
这种被称为胆红素还原酶的酶的发现，为进一步研究肠道微生物群在黄疸和炎症性肠病等疾病中的作用铺平了道路。
酶揭开生物之谜
该研究的主要作者、马里兰大学细胞生物学和分子遗传学助理教授布兰特利·霍尔(Brantley Hall)说:“这种酶的发现最终揭开了尿液黄色背后的神秘面纱。”“一个日常的生物现象这么长时间都无法解释，这是很了不起的，我们的团队很高兴能够解释它。”
血红素降解途径的图示。关键的人类酶被标记为灰色文本。来源:霍尔等人，《自然微生物学》
当红细胞在六个月的寿命后降解时，一种被称为胆红素的亮橙色色素就会作为副产品产生。胆红素通常被分泌到肠道中，在那里它被排出体外，但也可以部分被重新吸收。过多的再吸收会导致血液中胆红素的积累，并可能导致黄疸——一种导致皮肤和眼睛变黄的疾病。一旦进入肠道，常驻菌群可以将胆红素转化为其他分子。
“肠道微生物编码胆红素还原酶，将胆红素转化为一种无色的副产物，称为尿胆红素原，”霍尔解释说，他在马里兰大学高级计算机研究所担任联合研究员。“然后尿胆素原会自发降解成一种叫做尿胆素的分子，这就是我们所熟悉的黄色的原因。”
长期以来，人们一直认为尿胆素与尿液的黄色有关，但研究小组发现的这种酶回答了一个困扰科学家一个多世纪的问题。
对健康和疾病的影响
除了解决一个科学谜团，这些发现可能对健康有重要影响。研究小组发现，几乎所有健康成年人都存在胆红素还原酶，但在新生儿和炎症性肠病患者中却经常缺失。他们推测胆红素还原酶的缺失可能导致婴儿黄疸和色素胆结石的形成。
“现在我们已经确定了这种酶，我们可以开始研究肠道中的细菌如何影响循环胆红素水平和黄疸等相关健康状况，”研究合著者、美国国立卫生研究院研究员蒋晓芳说。“这一发现为理解肠肝轴奠定了基础。”
肠道微生物群在人体健康中的作用
除了黄疸和炎症性肠病外，肠道微生物群还与各种疾病和状况有关，从过敏到关节炎再到牛皮癣。这一最新发现使研究人员更接近于全面了解肠道微生物群在人类健康中的作用。
霍尔说:“由于我们实验室之间的合作，我们能够实施多学科的方法，这是解决为什么我们的尿液呈黄色这一生理难题的关键。”“这是我们团队多年工作的成果，也是我们肠道微生物群对人类健康如此重要的另一个原因。”
本文改编自Brantley Hall和Sophia Levy提供的文本。
参考文献:“BilR是一种将胆红素还原为胆红素原的肠道微生物酶”，作者:Brantley Hall, Sophia Levy, Keith Dufault-Thompson, Gabriela Arp, Aoshu Zhong, Glory Minabou Ndjite, Ashley Weiss, Domenick Braccia, Conor Jenkins, Maggie R. Grant, Stephenie Abeysinghe，杨一艳，Madison D. Jermain，吴志浩，马兵和蒋晓方，Nature Microbiology, 2024年1月3日。DOI: 10.1038 / s41564 - 023 - 01549 - x
除了Hall, umd附属的共同作者还包括stephanie Abeysinghe(理学士)'23，公共卫生科学);Domenick Braccia博士’22，生物科学);生物科学专业的玛吉·格兰特;生物化学博士生康纳·詹金斯;生物科学博士研究生Gabriela Arp (B.S.19年，公共卫生科学;文学士学位19年，西班牙语)，麦迪逊·杰曼，索菲亚·利维(理学士)19，化学工程;“狗屁”吴志浩(理学学士)[21];光荣·米纳布·恩杰特(B.S.1922年，公共卫生科学);阿什利·韦斯(Ashley Weiss)1922年，生物科学)。
这项研究得到了美国国立卫生研究院的校内研究计划、国家医学图书馆和UMD的启动资金的支持。本文并不一定反映这些组织的观点。
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