Nature：揭示人類微生物組對抗糖尿病**阿卡波糖產生耐受性的分子機制

2021年12月29日 訊 /生物谷BIOON/ --阿卡波糖（Acarbose）是一種常用的抗糖尿病**，其能通過抑制人類分解復雜碳水化合物的酶類來幫助控制機體的血糖水平；近日，一篇發表在國際雜志Nature上題為“The human microbiome encodes resistance to the antidiabetic drug acarbose”的研究報告中，來自普林斯頓大學等機構的科學家們通過研究發現，口腔和腸道中的一些**后能失活阿卡波糖，并潛在地影響該**的臨床表現及其對人類微生物組中**成員的影響。

研究者Mohamed Donia表示，如今大量研究都發現，人類機體的微生物組會影響機體健康、**及對多種**性干預措施的反應，然而仍然相對罕見的是，在分子和機制層面上如何確定這種影響的情況，這正是研究人員在該研究中需要去完成的。*初阿卡波糖是研究人員從土壤中的**中分離出來的，這些**能分泌阿卡波糖來抑制環境中其它類型**的生長，從而讓自己更具有競爭優勢。天然的**版本和**阿卡波糖能抑制a-葡萄糖苷酶的功能，該酶類是人類和**機體所表達的一種酶類，其能將復雜的糖類分解為能代謝為能量的形式。

但制造阿卡波糖的**也會表達一種**劑來使其失活，這種**劑實際上是一種名為阿卡波糖激酶的酶類，其能修飾阿卡波糖并使其失活；研究者推測，這種失活阿卡波糖的能力或許并非是土壤中的**所獨有的，其也可能被人類機體微生物組中的**所利用。于是研究人員搜索了人類微生物組中的DNA序列來識別其能預測使阿卡波糖失活的酶類，*終他們搜索出了70種潛在的相關基因。為了探究這些所識別出的基因所扮演的關鍵角色，研究人員合成了選定的基因子集中的DNA序列，并純化了由此所產生的九種酶類，而進一步的研究結果表明，除了一種測試酶之外，其它所有的酶類的功能都與阿卡波糖激酶相似，并能在試管中阻斷阿卡波糖的活性。

當編碼這些新發現酶類*常見的基因被添加到一種通常缺乏阿卡波糖失活酶類的口腔**中時，這類**就會對阿卡波糖的作用產生一定的抗性。研究人員在實驗室中利用X射線晶體學技術深入揭示了這種新發現的酶類如何與阿卡波糖相互作用，以及其在結構上如何與土壤**中的阿卡波糖激酶相似。研究者將這種新發現的人類微生物組蛋白家族稱之為“微生物組衍生的阿卡波糖激酶”（或Maks，microbiome-derived acarbose kinases）。

表達Maks的**似乎會對阿卡波糖耐受，研究者表示，Maks在人類消化道中的**中非常豐富，其存在于口腔和腸道菌群的三個主要類別或門類中，所有這些**在全世界的人類群體中都很普遍，這就表明，很多人或許攜帶有這種能中和重要的抗糖尿病**的**。Donia表示，這似乎對于我們而言沒有意義，既然這些個體中絕大多數都沒有接觸過這種**，那么為何生活在健康人類體內的**會對阿卡波糖產生一種特殊的耐藥性機制呢？

在調查這個問題時，研究人員在人類微生物組中識別出了至少一種**群落，其或許會制造一種與阿卡波糖相類似的化合物，相關研究結果就表明，使得阿卡波糖失活的能力可能是由于微生物組的**之間的競爭所產生的。為了深入探索Maks是否可能會影響阿卡波糖**糖尿病患者的效力，研究人員完成了一項人類臨床試驗來深入揭示飲食、腸道微生物組和2型糖尿病之間的關聯。幸運的是，這項臨床試驗中研究人員招募了一組接受阿卡波糖**但并沒有采取其它任何額外措施的人群，這或許就是一個理想的數據集，其能幫助深入揭示Maks對阿卡波糖療法的潛在影響。

研究者Zhao表示，對著這項研究中的數據進行重新分析后我們發現，與腸道微生物組中不具備這種能力的患者而言，腸道微生物組中有能力通過研究者所發現的激酶來失活阿卡波糖的患者群體或許從**中獲益較少。盡管由于患者人數較少，對于這一發現影響謹慎解釋；但其仍然表明，人類微生物組和一種重要的臨床**之間或許存在和一種意想不到的互動機制，未來研究人員還需要進行大規模的臨床試驗來確定微生物組中Maks的存在如何影響阿卡波糖抵御糖尿病的表現。

研究人員很早之前就知道**會在土壤中利用阿卡波糖類競爭碳水化合物，為此人類就能借用阿卡波糖來**人類糖尿病。這篇研究報告中，研究者發現，**似乎也能在人類機體中利用阿卡波糖樣的分子來進行競爭，從而就會導致一種對這種**非常特殊的抗性機制在人類微生物組的成員中進行廣泛傳播。這種機制可能會意外地影響糖尿病患者對這種**的反應以及其是如何塑造對微生物組的影響的，這一復雜故事就揭示了很多問題的存在，而并非是答案，為此研究人員希望能繼續深入研究來尋找其中的分子細節。

研究者Balaich博士說道，我認為這項研究只是表明人類微生物組是一個如此有趣的研究領域，當然我們還有很多關于**如何與其它**相互作用等相關知識。綜上，本文研究結果提供了微生物組對一種非***的**產生廣泛耐藥性的例子，同時還表明，阿卡波糖耐受性或許已經在人類微生物組中進行了相關傳播，并能作為一種防御性策略來對抗一種密切相關分子所產生的潛在內源性制造者。（生物谷Bioon.com）