胃腸道褪黑素的合成及其對消化道微生物群體影響的研究進(jìn)展

薛 純，歐陽佳良，陳培根，王夢芝

（揚(yáng)州大學(xué)動物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225000）

褪黑素（Melatonin，MT），即N-乙?；?5-甲氧基色胺，是一種普遍存在于大自然的多功能分子，在單細(xì)胞生物、植物、真菌和動物中都具有功能活性[1]。MT 是一種吲哚類激素，主要是由機(jī)體的下丘腦視交叉上核的松果體分泌[2]。松果體作為神經(jīng)內(nèi)分泌傳感器在光/ 暗周期的黑暗階段分泌MT，因此，MT 也被稱為黑暗激素[3]。研究發(fā)現(xiàn)，MT 在抗氧化、調(diào)節(jié)免疫等方面起重要作用[4]。

有研究發(fā)現(xiàn)，胃腸道也能合成分泌大量的MT，并在調(diào)控胃腸道動力、炎癥和抗氧化等方面發(fā)揮積極作用[5]。動物胃腸道中存在大量共生微生物，部分具有振蕩節(jié)律的腸道微生物可驅(qū)動宿主晝夜節(jié)律轉(zhuǎn)錄、表觀遺傳和代謝物振蕩[6]。MT 可作為一種信號分子參與腸道微生物之間的通訊，通過釋放細(xì)胞調(diào)節(jié)因子來影響微生物群落結(jié)構(gòu)及其代謝產(chǎn)物。腸道細(xì)菌通過MT 結(jié)合位點(diǎn)識別并響應(yīng)來自腸道的MT 信號，進(jìn)一步激活腸道免疫細(xì)胞的功能[7-8]。MT 通過NF-κB 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)協(xié)同參與免疫調(diào)節(jié)，并影響微生物代謝的晝夜時鐘[9]。但目前MT 在腸道內(nèi)進(jìn)行信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的通路尚未明確，了解MT 如何在細(xì)菌產(chǎn)生的炎癥信號下介導(dǎo)腸黏膜免疫細(xì)胞的活化與增殖，以及微生物通過何種信號途徑參與MT 免疫調(diào)節(jié)具有重要意義。本文綜述了近年來MT 在胃腸道中的分泌合成、晝夜節(jié)律性、胃腸道微生物代謝的節(jié)律性以及MT 與胃腸道微生物的節(jié)律互作影響的研究，為進(jìn)一步研究闡明MT 與胃腸道微生物群體節(jié)律變化提供一定參考。

1 胃腸道MT 的合成與分布

早期研究認(rèn)為，MT 是由哺乳動物下丘腦視交叉上核（SCN）的松果體合成分泌的一種胺類激素[10]。機(jī)體SCN 損傷會喪失晝夜節(jié)律，而移植SCN 可以恢復(fù)損傷SCN 動物的晝夜節(jié)律[11]。SCN 作為機(jī)體的核心生物鐘系統(tǒng)，可通過多接觸交感神經(jīng)通路抑制或激活松果體合成MT[12-13]。MT 的分泌具晝夜節(jié)律性，一般呈現(xiàn)晝低夜高的趨勢，在02:00—03:00 分泌量達(dá)到峰值[14]。在松果體中，以色氨酸為原料，在色氨酸羥化酶（TPH）作用下轉(zhuǎn)化為5-羥基色氨酸；在5-羥基色氨酸脫羧酶（5-HT-POC）催化下成為5-羥色胺（5-HT）；在N-乙酰轉(zhuǎn)移酶（NAT）作用下轉(zhuǎn)化為N-乙酰-5-羥色胺；最后在羥基吲哚-氧位-甲基轉(zhuǎn)移酶（HIOMT）作用下生成MT[14]。

近20 年來，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)MT 除了由松果體分泌外，在視網(wǎng)膜[15]、皮膚[16]、淋巴細(xì)胞[17]、骨髓[18]、胃腸道[19]等組織中也可以被合成分泌。胃腸道是產(chǎn)生MT 的重要場所之一，主要是由胃腸道黏膜的腸嗜鉻細(xì)胞（Entero Chromaffin Cell，EC）分泌，EC 中含有大量的5-HT 和MT[20]。人類胃腸道 EC 細(xì)胞含有大量的MT 受體，且MT 受體含量高于5-HT[21-22]。胃腸道與松果體雖然分泌MT 機(jī)制不同，但都具晝夜節(jié)律性[23]。胃腸道MT 的合成主要是以色氨酸為原料，在色氨酸羥化酶（TPH）作用下合成5-羥色氨酸；5-羥色氨酸通過芳香族L-氨基酸酶（AADC）脫羧生成5-HT；5-HT分別以2 種途徑分泌生成MT：其一，在5-羥色胺-N-乙酰轉(zhuǎn)移酶（SNAT）作用下轉(zhuǎn)化成乙酰5-羥色胺，最后通過N-乙酰血清素-O-甲基轉(zhuǎn)移酶（ASMT）生成MT；其二，5-HT 在ASMT 作用下轉(zhuǎn)化成5-甲氧基色胺，最后在SNAT 作用下生成MT[24]。

在胃腸道不同部位，MT 含量不同。大鼠胃腸道中MT 含量最高的是十二指腸（主要在上皮細(xì)胞），回腸中也檢測到MT，而空腸幾乎不含MT；越接近直腸，MT含量越高（主要在上皮細(xì)胞中）[25]。Muoz-Pérez 等[26]在虹鱒魚的研究中也有類似的發(fā)現(xiàn)，在虹鱒魚食道到后腸不同位置均檢測到MT，摘除松果體后發(fā)現(xiàn)，胃腸道中仍可以合成MT 且MT 生物合成酶基因aanat1、aanat2和hiomtmRNA 呈節(jié)律性表達(dá)。這說明一部分胃腸道MT 是不依靠于松果體分泌的，分泌的MT 呈節(jié)律性表達(dá)。Steful 等[27]在小鼠試驗中，通過檢測MT 生物合成關(guān)鍵酶SNAT 和HIOMT 的組織特異性表達(dá)，在小鼠腸道中發(fā)現(xiàn)了MT 合成關(guān)鍵酶的基因表達(dá)，其結(jié)果說明胃腸道可以通過自身合成分泌MT，進(jìn)一步維持胃腸道內(nèi)MT 濃度的穩(wěn)定性。除了哺乳動物、單胃動物外，在反芻動物胃腸道中也發(fā)現(xiàn)MT 的存在。檢測奶牛胃腸道各部位MT 含量，發(fā)現(xiàn)瘤胃和回腸中MT 含量較其他組織顯著升高，說明MT 在反芻動物胃腸道各部位中的水平和分布也具有特異性和差異性[28]。目前，在反芻動物中關(guān)于MT 在胃腸道具體的調(diào)控機(jī)制以及通路的相關(guān)研究幾乎沒有，仍需進(jìn)行大量的研究。

另外有研究發(fā)現(xiàn)，動物機(jī)體胃腸道中主要有2 種MT 特定受體MT1（MT1a） 和MT2（MT1b），都屬于G 蛋白偶聯(lián)受體家族，在納摩爾范圍內(nèi)具有高親和力[29]。MT3 是從MT2 分離出的一個假定的強(qiáng)親和性MT 結(jié)合點(diǎn)，是醌還原酶QR（2），與細(xì)胞的異種代謝有關(guān)[30]。小鼠十二指腸、結(jié)腸存在MT1 mRNA轉(zhuǎn)錄物[31]及MT2 mRNA 轉(zhuǎn)錄物，其中，十二指腸中MT1 mRNA 表達(dá)較高；結(jié)腸中，MT2 mRNA 表達(dá)較高[32]。除十二指腸外，小腸的其他部位也存在MT1 和MT2 mRNA 轉(zhuǎn)錄物[33]。人類胃腸道中的直腸、結(jié)腸、十二指腸、肌間神經(jīng)叢、胃腸道血管和胰腺組織均含有MT1、MT2 受體表達(dá)[34]。

2 MT 在胃腸道中的生理功能

2.1 調(diào)節(jié)胃腸道運(yùn)動 MT 參與調(diào)控動物機(jī)體采食及消化過程，調(diào)節(jié)胃腸運(yùn)動。限制小鼠飲食能夠增加小鼠腸道中MT 濃度，禁食可增加小鼠小腸黏膜中EC 數(shù)量，從而提高M(jìn)T 濃度[35]。體外研究發(fā)現(xiàn)，添加MT 后，大鼠小腸以及結(jié)腸的自發(fā)性收縮力減小[36]。通過給小鼠腹腔注射不同劑量的MT，發(fā)現(xiàn)低劑量MT 促進(jìn)小腸運(yùn)動，而高劑量起抑制作用；非選擇性MT 受體拮抗劑Luzindole 可減弱MT 引起的腸肌電活動[37]。由腸黏膜內(nèi)分泌細(xì)胞釋放膽囊收縮素（CCK），可激活迷走神經(jīng)傳入纖維末梢上的CCK1 受體，進(jìn)而啟動迷走神經(jīng)-迷走神經(jīng)反射對胃運(yùn)動功能的抑制[38]。MT 可激活腸內(nèi)分泌細(xì)胞釋放CCK，通過CCK1 受體啟動胃排空的迷走神經(jīng)-迷走神經(jīng)抑制[39]。進(jìn)行MT 治療后，可恢復(fù)被切除松果體大鼠的回腸運(yùn)動[40]。這些研究表明MT 通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)參與了CCK 對腸道運(yùn)動的調(diào)節(jié)作用。

2.2 抗氧化作用 MT 作為一種特殊的抗氧化劑，在胃腸道中參與調(diào)控胃腸道動力、炎癥和抗氧化[41]。MT 在體外具有給電子能力，可減少自由基；MT 除了通過細(xì)胞膜上和細(xì)胞核內(nèi)的受體發(fā)揮作用外，還可以與潛在的損傷因子直接相互作用[42]。MT 不僅在水溶液中具有清除羥基自由基（·OH）能力[43]，在脂質(zhì)環(huán)境中也具自由基清除劑的作用，可以自由通過生理屏障[44]。MT 通過5-甲氧基直接清除·OH、過氧化氫（H2O2）、一氧化氮（NO˙）[45]等氧自由基。在MT 抗氧化聯(lián)級反應(yīng)中，MT 清除2 分子·OH 后形成的代謝產(chǎn)物之一是3-羥基褪黑素（C-3-OHM）[46]。有研究表明通過電離輻射刺激大鼠，使大鼠血液產(chǎn)生大量的·OH，尿中C-3-OHM 含量顯著增加，表明C-3-OHM 含量可做吲哚胺自由基解毒的指標(biāo)，MT 可作為·OH 清除劑作用的一個足跡[46]。MT 逐步進(jìn)行級聯(lián)反應(yīng)生成的N1-乙?；?N2-甲?；?5-甲氧基犬尿氨酸（AFMK）和N1-乙?；?5-甲氧基犬尿氨酸（AMK）都是自由基清除劑。這一系列反應(yīng)大大提高了MT 抗氧化的效果[47]。馬玉娥等[48]在黃羽肉雞飼糧中添加色氨酸，血清中谷胱甘肽過氧化酶（GSH-Px）活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性、谷胱甘肽（GSH）含量和總抗氧化力（T-AOC）升高，說明作為MT 前體物的色氨酸可增強(qiáng)肉種雞的抗氧化能力。Dan 等[49]通過MT 治療結(jié)腸炎小鼠，小鼠血清中抗壞血酸量顯著增加，說明MT 能提高結(jié)腸炎小鼠的抗氧化能力。

2.3 免疫調(diào)節(jié)作用 MT 可以通過受體依賴性和非依賴性途徑對腸黏膜進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)。MT 受體依賴性途徑有3 種受體參與[50]，分別為MT、ROR（孤核受體亞家族，是免疫平衡的重要調(diào)節(jié)因子）和RZR（維甲酸Z 受體）；非依賴性途徑存在于細(xì)胞質(zhì)和線粒體中的各種結(jié)合域，如鈣網(wǎng)蛋白、QR（2）。胃腸道MT 除了清除羥自由基、增強(qiáng)免疫以及抗氧化作用外，還可以增加黏膜血流量和調(diào)節(jié)糞便含水量等[51]。T 細(xì)胞通過與褪黑素受體結(jié)合來調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，T 細(xì)胞含有合成MT 所需的4種酶（AADC、TPH、ASMT 和SNAT）和4 種褪黑素受 體（MT1、MT2、RZRβ和RORα、β、γ），AADC和TPH 參與T 細(xì)胞5-HT 的形成[52]。其中，ASMT基因在Th 細(xì)胞和細(xì)胞毒性T 細(xì)胞中強(qiáng)烈表達(dá)[53]。SNAT和ASMT 的激活導(dǎo)致大量MT 的釋放，ASMT 或TPH的抑制相應(yīng)降低MT 含量[54]。不僅如此，MT 還能控制T 細(xì)胞的活化、分化和增殖，其調(diào)節(jié)作用包括：降低IFN-γ的產(chǎn)生，抑制Th1 的分化；增加IL-4 和IL-10 的產(chǎn)生，促進(jìn)Th2 的分化；抑制Th17 細(xì)胞的分化[55]。添加MT 可導(dǎo)致淋巴結(jié)Th17 細(xì)胞數(shù)量降低，伴隨著一些炎癥因子的減少，如IL-1β、IL-6，促進(jìn)T17 細(xì)胞的分化，這表明MT 有助于抗炎作用[56]。

3 胃腸道微生物及其節(jié)律性

腸道微生物與宿主健康有著不可分割的聯(lián)系。胃腸道菌群可以提高機(jī)體免疫力，參與營養(yǎng)物質(zhì)吸收代謝從而維持機(jī)體健康[57]。腸道菌群還有助于形成抗癌免疫反應(yīng)，有助于更好地治療某些癌癥，如結(jié)直腸癌[58]。腸道微生物數(shù)量眾多，但并非都是有益于機(jī)體代謝。研究發(fā)現(xiàn)，將患乳房炎的奶牛糞便移植給無菌小鼠，無菌小鼠感染乳房炎，表明某些腸道微生物群也能危害機(jī)體健康[59]。

胃腸道在許多生理功能上表現(xiàn)出晝夜節(jié)律性。在其每個細(xì)胞中，節(jié)律性轉(zhuǎn)錄程序由核心時鐘轉(zhuǎn)錄因子網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行，如周期（Per）、隱色素（cryptochrome）、Bmal和Clock，這些因素控制著晝夜節(jié)律啟動子處表觀遺傳標(biāo)記的節(jié)律性變化[60]。通過檢測大鼠結(jié)腸上皮細(xì)胞中節(jié)律基因的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)Per1、Per2、Cry1、Bmal1、Clock、Rev erbα、NHE3的表達(dá)及Per1、Bmal1蛋白的表達(dá)均呈晝夜節(jié)律性[61]。除了腸道上皮細(xì)胞具有晝夜節(jié)律，最近還在哺乳動物胃腸道內(nèi)發(fā)現(xiàn)定植的細(xì)菌群落也會經(jīng)歷晝夜振蕩，大腸中細(xì)菌在定位和分泌代謝物方面都具節(jié)律性[62]。腸道微生物呈現(xiàn)出自己的生物鐘模式，在關(guān)鍵代謝介質(zhì)中產(chǎn)生振蕩，這些介質(zhì)被整合到宿主的晝夜節(jié)律中，維持代謝內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定[63]。還有研究證明，真菌和藍(lán)細(xì)菌也存在晝夜節(jié)律。例如，藍(lán)細(xì)菌中的起搏器通過振蕩日光信號轉(zhuǎn)導(dǎo)來調(diào)節(jié)基因表達(dá)以及時間細(xì)胞分裂[64]。Liang 等[65]在細(xì)菌基因組豐度水平上觀察野生型小鼠糞便微生物群的晝夜節(jié)律，發(fā)現(xiàn)雄性小鼠糞便中的細(xì)菌總數(shù)比雌性小鼠多，但雌性小鼠比雄性小鼠表現(xiàn)出更顯著的晝夜振蕩；通過16S rRNA 基因拷貝數(shù)測量的糞便細(xì)菌負(fù)荷，發(fā)現(xiàn)擬桿菌的絕對豐度在白天波動，而厚壁菌的絕對豐度僅隨時間略有波動；另外，蛋白質(zhì)細(xì)菌的絕對豐度是振蕩的。此外，有學(xué)者利用綜合多組學(xué)和影像學(xué)的方法，證明了腸道微生物群具有振蕩的生物地理分布和代謝組模式，這種模式?jīng)Q定了腸道上皮細(xì)胞在一天內(nèi)對不同細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物的節(jié)律性；反過來，這種晝夜微生物行為驅(qū)動宿主晝夜節(jié)律轉(zhuǎn)錄、表觀遺傳和代謝物振蕩[66]。Per1和Per2基因是宿主生物鐘的關(guān)鍵組成部分，而Per1和Per2基因被切除后，微生物群節(jié)律性大多喪失，刪除Bmal1可消除糞便微生物群的晝夜振蕩[67]。由此可知，宿主核心時鐘中的激活基因（Bmal1）和抑制基因（Per1、Per2）可引起糞便微生物群組成振蕩，進(jìn)一步說明了宿主生物鐘與微生物節(jié)律性的聯(lián)系。穩(wěn)態(tài)微生物群節(jié)律性的破壞不僅使宿主的正常染色質(zhì)和轉(zhuǎn)錄振蕩消失，也會在腸道中激發(fā)全基因組的從頭振蕩，從而影響宿主生理以及對疾病的易感性[66]。

4 MT 與腸道微生物的調(diào)控關(guān)系

4.1 MT 對腸道微生物及其代謝的影響 腸道微生物群體變化和MT 之間的相互聯(lián)系逐漸成為研究熱點(diǎn)。Xu等[68]研究發(fā)現(xiàn)對雄性小鼠灌注MT 顯著降低腸道厚壁菌門（Firmicutes）與擬桿菌門（Bacteroidetes）比例，增加阿克曼氏菌（Akkermansia）的相對豐度，減少了腸道微生物群的數(shù)量，降低了腸道微生物群的豐富性和多樣性；表明小鼠體內(nèi)MT 可以通過改變腸胃微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)從而抑制肥胖，對調(diào)節(jié)胰島素抵抗、肝脂肪變性和低級炎癥有積極作用。Ren 等[69]比較患結(jié)腸炎小鼠和MT 治療結(jié)腸炎小鼠，發(fā)現(xiàn)MT 組小鼠的抗氧化能力明顯強(qiáng)于結(jié)腸炎小鼠，且兩試驗組微生物最豐富類群發(fā)生改變（如乳酸菌的豐度增加），但兩組在多樣性指數(shù)（Shannon 和Simpson）、細(xì)菌培養(yǎng)豐度（Chao1 和ACE）和覆蓋率（Good's coverage estimator）方面沒有顯著差異。此研究結(jié)果支持MT 對結(jié)腸炎小鼠抗氧化能力和微生物群的調(diào)節(jié)作用，有助于預(yù)防腸道疾病，改善腸道健康。

營養(yǎng)物質(zhì)顯著影響微生物代謝物的產(chǎn)生和規(guī)模，微生物代謝物在動物機(jī)體的腸道和相關(guān)的黏膜免疫系統(tǒng)中大量存在，通常是具有生物活性的小分子[70]。作為MT 的前體物，色氨酸通過乳酸桿菌代謝，產(chǎn)生吲哚-3-醛，吲哚-3-醛可與芳香烴受體（AHR）結(jié)合，然后由含有血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2（Ace2）的轉(zhuǎn)運(yùn)體通過上皮細(xì)胞層轉(zhuǎn)運(yùn)[71]。Tatsuo 等[72]研究發(fā)現(xiàn)，Ace2 可控制腸道中性氨基酸水平，其中包括Trp；當(dāng)小鼠體內(nèi)Ace2缺乏，可導(dǎo)致腸道炎癥易感性增高和腸道微生物組成改變，通過添加色氨酸可以平衡微生物菌群。腸道微生物群通過膳食纖維發(fā)酵產(chǎn)生許多代謝物，其中包括短鏈脂肪酸（SCFAs）。部分腸道微生物（如屬于丁基里維布菌屬、梭狀芽孢桿菌屬和真細(xì)菌屬的細(xì)菌）也可產(chǎn)生SCFAs，并被微生物群利用[73]。微生物產(chǎn)生的SCFAs能夠激活腺苷5'-單磷酸活化蛋白激酶，從而誘導(dǎo)線粒體的生成[74]。作為原始需氧多態(tài)性細(xì)菌后代的線粒體，是真核細(xì)胞合成MT 的重要場所[75]。真核細(xì)胞代謝產(chǎn)生的SCFAs 介導(dǎo)了許多重要的功能，其中包括為腸上皮細(xì)胞供能以及參與T 細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞（Tregs）、樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的多種免疫信號通路[76]。因此，可以假設(shè)MT 作為一種信號，參與腸道微生物群線粒體代謝。

4.2 MT 對腸道微生物調(diào)控的機(jī)制

4.2.1L-色氨酸（Trp）代謝對腸道微生物的影響 人類胃腸道中的產(chǎn)氣腸桿菌對胃腸道分泌的MT 敏感，其在群集以及運(yùn)動模式上表現(xiàn)出晝夜節(jié)律性。研究發(fā)現(xiàn)，肺炎克雷伯菌和大腸桿菌，以及實驗室培養(yǎng)的大腸桿菌中沒有表現(xiàn)出明顯的成群結(jié)隊的模式（蜂群），而當(dāng)添加MT 后大腸桿菌和肺炎克雷伯菌培養(yǎng)物中，蜂群數(shù)量增加[21]。利用motA啟動子驅(qū)動luxCDABE 構(gòu)建，將產(chǎn)氣大腸桿菌培養(yǎng)物轉(zhuǎn)化為表達(dá)熒光素酶，通過檢測培養(yǎng)物發(fā)光量發(fā)現(xiàn)，未添加MT 的產(chǎn)氣腸桿菌的晝夜節(jié)律是高度可變的；然而在1 nnmol/L MT 存在下，這些節(jié)律的相位同步[77]。證實了產(chǎn)氣腸桿菌與NF-κB 依賴性熒光素酶活性的晝夜節(jié)律變化相關(guān)，產(chǎn)氣腸桿菌對MT的敏感性是通過其大規(guī)模的蜂群節(jié)律變化而表現(xiàn)出來的，表明人類生物鐘系統(tǒng)可能通過攜帶細(xì)菌鐘來調(diào)節(jié)其微生物群[78]。因此，推測MT 可能是一個宿主信號，影響腸道微生物群和介導(dǎo)宿主適應(yīng)性免疫活動，但其具體調(diào)節(jié)機(jī)制不清晰。

作為營養(yǎng)增強(qiáng)劑的Trp 在維持腸道免疫耐受和腸道微生物群的平衡中起著至關(guān)重要的作用。最近研究發(fā)現(xiàn)，Trp、內(nèi)源性Trp 代謝物（酪氨酸、5-HT 和MT）和細(xì)菌Trp 代謝物（吲哚、吲哚酸和色胺）對腸道微生物組成、微生物代謝有著深遠(yuǎn)的影響[79]。其中有1%～2%Trp 通過5-HT 途徑轉(zhuǎn)化為5-HT 和MT。通過研究MT對腸道微生物群的影響發(fā)現(xiàn)，腸道微生物決定Trp 對機(jī)體的有效性，其中氨基酸代謝物尤其受到影響。例如，Trp 通過細(xì)菌介導(dǎo)，生成含吲哚的生物活性代謝物，其中硫酸吲哚和抗氧化劑吲哚-3-丙酸（IPA）受到影響[80]。IPA 的產(chǎn)生完全依賴于腸道菌群的存在，可以通過產(chǎn)孢梭菌的定植來建立。Trp 在腸道致孢梭狀芽孢桿菌和瘤胃球菌共同作用下脫羧生成色胺；吲哚乙酸可以被腸道中的乳酸桿菌、梭狀芽孢桿菌、類桿菌等脫羧轉(zhuǎn)化為3-甲基吲哚（圖1）。這些研究都表明Trp 及其代謝產(chǎn)物與腸道微生物群之間可以相互影響，而Trp 及其代謝物與MT 合成代謝息息相關(guān)，因此，MT 有可能通過Trp代謝通路調(diào)控腸道微生物。

圖1 腸道內(nèi)與微生物群相關(guān)的色氨酸代謝[80]

4.2.2 多種微生物成分 通過NF-κB 和STAT1 等細(xì)胞內(nèi)信號途徑參與MT 對免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié) 包括脂多糖（LPS）和淀粉樣β肽（Aβ）在內(nèi)的多種微生物成分通過NF-κB 和STAT1 等多種細(xì)胞內(nèi)信號途徑參與MT 對免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。NF-κB 是NF-κB 亞基家族的一種二聚體，包括常見的二聚體p50、p65（也稱為Rel-a）、P52、Rel-c 和Rel-b[81]?；罨腘F-κB 二聚體從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核，與靶基因的啟動子區(qū)（如iNOS 和IL-6）連接，從而刺激NF-κB 二聚體的轉(zhuǎn)錄。大多數(shù)細(xì)菌和TLR（細(xì)胞表面受體）結(jié)合，可以刺激NF-κB 信號通路，改變各種促炎癥介質(zhì)的表達(dá)。作為腸道中最主要的革蘭氏陰性菌，擬桿菌約占腸道細(xì)菌的30%，它可以分泌促炎癥神經(jīng)毒素，包括LPS、毒性蛋白水解肽和Aβ[82]。在松果體中，Aβ激活NF-κB 通路，使腺體產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，損害MT 產(chǎn)生。Aβ還通過MT 受體MT1 和MT2 來影響MT 信號傳導(dǎo)，Aβ顯著減少了MT1 結(jié)合位點(diǎn)的數(shù)量。Aβ對松果體功能的影響是通過誘導(dǎo)和抑制MT 合成來加以影響。這揭示了松果體和MT 系統(tǒng)之間的雙向相互作用，但需要進(jìn)一步的研究來揭示Aβ調(diào)節(jié)MT 受體功能的確切機(jī)制[83]。LPS 是革蘭氏陰性菌表面的細(xì)胞壁成分，LPS 可激活多種細(xì)胞內(nèi)信號通路，如TOLL 樣受體刺激NF-κB 下游，從而促進(jìn)iNOS 熱休克蛋白的表達(dá)[84]。作為擬桿菌一種的中間芽孢桿菌，從中間芽孢桿菌中提取的LPS 不同于從腸桿菌科（包括大腸桿菌和沙門氏菌）中提取的傳統(tǒng)LPS，從中間芽孢桿菌中提取的LPS 可以刺激巨噬細(xì)胞產(chǎn)生炎癥介質(zhì)，如免疫細(xì)胞中的NO 和IL-6。MT 通過減少核移位和抑制NF-κB 的p50 活性，有效地阻斷了芽孢桿菌LPS 誘導(dǎo)的NF-κB 信號傳導(dǎo)[83]。除NF-κB 外，STAT 信號通路也參與炎癥反應(yīng)。STAT1、STAT2、STAT3、STAT4和STAT6 是STAT 蛋白家族的成員，在調(diào)節(jié)促炎和抗炎反應(yīng)中起轉(zhuǎn)錄因子的作用[85]。

5 小 結(jié)

MT 具有調(diào)節(jié)機(jī)體生物晝夜節(jié)律、抗氧化、抗炎癥等多種生理作用。近年來，MT 在胃腸道中的生理功能以及對腸道微生物群體的影響備受關(guān)注。對其影響消化道微生物群體和代謝的研究已經(jīng)初步表明，MT 能夠提高機(jī)體抗氧化能力和平衡腸道微生物群體區(qū)系結(jié)構(gòu)，有助于預(yù)防腸道疾病，改善腸道健康；另外，消化道微生物的組成也會通過影響Trp 代謝產(chǎn)物水平，進(jìn)而影響消化道MT 代謝水平。然而，對于MT 對胃腸道微生物群體結(jié)構(gòu)及其生物節(jié)律影響的規(guī)律還都不明了；MT 調(diào)控消化道微生物的的受體和通路機(jī)制也有待進(jìn)一步地研究；同時，微生物影響消化道中MT 代謝水平及其進(jìn)一步對消化道的反饋?zhàn)饔玫榷夹枰M(jìn)一步探索闡明，為消化道微生物的研究和改善消化道健康提供一些思路。