胶囊捕捉健康人消化的第一眼

使用专门设计的胶囊，研究人员现在可以在消化系统中航行，收集有关消化和微生物的新数据。加州大学戴维斯分校、斯坦福大学和 Envivo Bio Inc.的研究人员组成的团队的这项工作于 5 月 10 日发表在 《自然》 和 《自然新陈代谢》杂志上。

大部分消化过程发生在我们的小肠中，酶会分解食物，使其通过肠壁被吸收。

加州大学戴维斯分校西海岸代谢组学中心主任 Oliver Fiehn 教授说：“到目前为止，小肠只能在禁食的镇静剂患者中接触到，这并不是很有帮助。” 代谢组学是对代谢组的研究，代谢组是参与细胞、组织和器官代谢的小分子。Fiehn 是 Nature Metabolism 论文的资深作者，也是 Nature 论文的共同通讯作者。加州大学戴维斯分校的博士后研究员 Jacob Folz 是 Nature Metabolism 论文的第一作者。

因此，大多数关于肠道代谢和肠道微生物组的研究都是基于粪便样本，但粪便样本实际上是在下结肠取样，而不是小肠。

“测量粪便中的肠道代谢物就像通过检查大象的尾巴来研究大象，”Envivo Bio 的 Dari Shalon 说，他是 CapScan 设备的发明者和论文的合著者。“大多数代谢物是在肠道的较高位置产生、转化和利用的，甚至不会进入粪便。CapScan 首次让我们更全面地了解肠道代谢组及其与肠道微生物组的相互作用。”

胶囊被吞咽并在从上肠到结肠的途中收集少量生物流体和微生物，直到它在粪便中恢复。通过在胶囊上使用 pH 敏感涂层，研究人员可以选择对肠道的哪个区域进行采样。

“这个胶囊和报告是同类产品中的第一个，”费恩说。“所有其他关于人类肠道微生物群的研究都集中在粪便作为结肠代谢的替代物。然而，当然，事实是人类 90% 的消化发生在上肠，而不是结肠。”

正常消化的首次研究

研究人员能够观察 15 名健康人在正常日常消化过程中上肠内容物的变化。

他们使用“多组学”方法分析样品中的细菌、病毒、宿主蛋白质和食物代谢物。他们发现上肠道和粪便在所有这些区域都存在差异，有时差异很大，并确定了近 2,000 种代谢物。该团队还发现了饮食(包括水果和酒精)与代谢物之间的关联。

两个在过去六个月内服用过抗生素的人的羟基脂肪酸生物活性脂肪酸酯 (FAFHA) 和磺脂类代谢物水平存在很大差异，这些代谢物被认为与预防炎症和糖尿病有关。一种名为 Blautia 的细菌被确定为与脂肪酸代谢最相关的细菌。

“总的来说，这个装置可以帮助阐明肠道微生物组和代谢组在人类生理学和疾病中的作用，”Fiehn 说。

Nature Metabolism 论文的其他作者是：加州大学戴维斯分校的 Juan Montes Morales;Rebecca Neal Culver、Jessica Grembi、David Relman 和 Kerwyn Casey Huang，斯坦福大学医学院;和硅谷神经胃肠病学和运动中心的 George Triadafilopoulos。除 Montes Morales 外，他们也是 Nature 论文的作者，还有：Peter Treit、Florian Rosenberger、Philipp Geyer、Johannes Mueller-Reif 和 Matthias Mann，马克斯普朗克生物化学研究所，Martinsried，德国;Handuo Shi、Les Dethlefsen、Eitan Yaffe、Andrés Aranda-Díaz、Sean Spencer 和 Susan Holmes，斯坦福大学;Xiandong Meng，Chan Zuckerberg Biohub，旧金山;和宾夕法尼亚州立大学的 Andrew Patterson。

这项工作得到了国家科学基金会、国立卫生研究院和比尔及梅琳达盖茨基金会的部分支持。