腸道微生物代謝產(chǎn)物膽鹽水解酶的生物學(xué)功能及其抑制劑研究進(jìn)展

王 朋 陳倩倩 方正鋒 王金榮*

(1.河南工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，鄭州450000；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究所，教育部動(dòng)物抗病營(yíng)養(yǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都611100)

膽汁酸是由膽固醇合成的具有兩性性質(zhì)(親水性和疏水性)的分子。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)，膽汁酸除了通過(guò)形成混合膠束促進(jìn)腸道對(duì)脂類(lèi)物質(zhì)消化吸收之外，還作為信號(hào)分子通過(guò)膽汁酸受體感知營(yíng)養(yǎng)，調(diào)控膽汁酸和膽固醇穩(wěn)態(tài)、糖脂代謝、免疫反應(yīng)以及介導(dǎo)宿主與腸道微生物交互作用等[1]。膽鹽水解酶(bile salt hydrolase，BSH)介導(dǎo)結(jié)合型膽汁酸(conjugated bile acid，CBA)轉(zhuǎn)化為非結(jié)合型膽汁酸(unconjugated bile acid，UCBA)和甘氨酸或?；撬?，是腸道微生物介導(dǎo)初級(jí)膽汁酸轉(zhuǎn)化為次級(jí)膽汁酸的關(guān)鍵步驟。近期越來(lái)越多研究發(fā)現(xiàn)，BSH對(duì)腸道微生物和宿主生理代謝具有重要調(diào)節(jié)作用。一方面，BSH有助于微生物在腸道定植和黏附[2]；另一方面，BSH通過(guò)調(diào)節(jié)膽汁酸代謝，進(jìn)而影響宿主對(duì)飼糧脂類(lèi)消化吸收、膽固醇代謝、能量代謝和炎癥反應(yīng)[3-4]。本文主要圍繞BSH結(jié)構(gòu)、分布、生物學(xué)功能以及BSH抑制劑促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)作用及其研究進(jìn)展等方面進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述，以期為全面了解BSH功能，并對(duì)其在畜牧業(yè)中應(yīng)用提供參考。

1 BSH簡(jiǎn)介

1.1 BSH結(jié)構(gòu)

BSH是一類(lèi)N-末端親核胞內(nèi)水解酶，介導(dǎo)膽汁中結(jié)合膽鹽生成游離膽汁酸和甘氨酸或牛磺酸。BSH通常含有N端半胱氨酸殘基，在起始甲酰甲硫氨酸蛋白水解后，N端半胱氨酸殘基成為其催化中心。半胱氨酸殘基中SH基團(tuán)對(duì)于BSH活性起著至關(guān)重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，若將BSH半胱氨酸殘基替換為絲氨酸、蘇氨酸或丙氨酸等不具有SH基團(tuán)的氨基酸時(shí)，其酶活性均會(huì)消失[5]；采用氧化劑[麥古利苯甲酸、碘乙酰胺、汞離子(Hg2+)、銅離子(Cu2+)和鎘離子(Cd2+)]氧化SH基團(tuán)也會(huì)導(dǎo)致BSH活性受到抑制[5-7]。此外，天冬氨酸(Asp)-20、酪氨酸(Tyr)-82、天冬酰胺(Asn)-175和精氨酸(Arg)-228通常也被認(rèn)為在BSH活性中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。對(duì)兩歧雙歧桿菌、長(zhǎng)雙歧桿菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌、嗜酸乳桿菌、約氏乳酸桿菌、植物乳酸桿菌、單核細(xì)胞增多性李斯特氏菌和環(huán)形芽孢桿菌BSH蛋白序列比對(duì)發(fā)現(xiàn)，半胱氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺和精氨酸在BSH中均高度保守[8]。

1.2 BSH與膽汁酸代謝

膽汁酸主要由肝臟實(shí)質(zhì)細(xì)胞負(fù)責(zé)合成，我們通常稱肝臟膽汁酸合成通路中的直接產(chǎn)物為初級(jí)膽汁酸。初級(jí)膽汁酸合成主要包括膽固醇類(lèi)固醇環(huán)C7或支鏈C24、C25和C27羥基化，類(lèi)固醇環(huán)修飾和支鏈縮短[9]。膽汁酸在體內(nèi)代謝主要通過(guò)腸肝循環(huán)。在膽汁酸分泌進(jìn)入膽管腔之前，初級(jí)膽汁酸24號(hào)碳原子在膽汁酰輔酶A合成酶(bile acid-CoA synthetase，BACS)和膽汁酸輔酶A:氨基酸N-?；D(zhuǎn)移酶(bile acid coenzyme A:amino acid N-acyltransferase，BAAT)作用下與甘氨酸或?；撬岚l(fā)生結(jié)合產(chǎn)生CBA，包括甘氨膽酸(glycine-conjugated bile acids，G-CBA)或?；悄懰?taurine-conjugated bile acids，T-CBA)[10]。鑒于BAAT具有極高活性，超過(guò)98%的肝臟膽汁酸在分泌之前發(fā)生結(jié)合反應(yīng)。BAAT催化甘氨酸或?；撬崤c初級(jí)膽汁酸結(jié)合反應(yīng)與物種密切相關(guān)，人和豬上CBA主要為G-CBA，而嚙齒動(dòng)物以T-CBA為主[11-12]。

腸道是次級(jí)膽汁酸的主要合成場(chǎng)所，腸道微生物是其執(zhí)行者。腸道微生物對(duì)膽汁酸代謝包括去結(jié)合反應(yīng)，C-3、C-7和C-12位羥基氧化以及7α/β-脫羥基作用[13]。目前已知次級(jí)膽汁酸超過(guò)20種，且存在物種差異(圖1)。需要指出，豬的次級(jí)膽汁酸包括豬脫氧膽酸(hyodeoxycholic acid，HDCA)、脫氧膽酸(deoxycholic acid，DCA)、石膽酸(lithocholic acid，LCA)和熊脫氧膽酸等[10]。BSH介導(dǎo)的去結(jié)合反應(yīng)是腸道微生物參與次級(jí)膽汁酸合成的關(guān)鍵步驟[14]，詳細(xì)過(guò)程見(jiàn)圖1。無(wú)菌小鼠和抗生素處理均會(huì)導(dǎo)致腸腔中CBA大量累積，次級(jí)膽汁酸水平急劇降低[15]。此外，無(wú)菌小鼠定植BSH敲除多形擬桿菌顯著影響宿主膽汁酸代謝功能[16]。

BACS：膽汁酸輔酶A合成酶 bile acid-CoA synthetase；BAAT：膽汁酸輔酶A氨基酸N-乙酰轉(zhuǎn)移酶bile acid-CoA:amino acid N-acetyltransferase；BSH：膽鹽水解酶 bile salt hydrolase；CA：膽酸 cholic acid；GCA：甘氨膽酸 glycine-conjugated cholic acid；TCA：?；悄懰?taurine-conjugated cholic acid；CDCA：鵝脫氧膽酸 chenodeoxycholic acid；GCDCA：甘氨鵝脫氧膽酸 glycine-conjugated chenodeoxycholic acid；TCDCA：牛磺鵝脫氧膽酸 taurine-conjugated chenodeoxycholic acid；DCA：脫氧膽酸 deoxycholic acid；LCA：石膽酸 lithocholic acid；α-MCA：α-鼠膽酸 alpha muricholic acid；β-MCA：β-鼠膽酸 beta muricholic acid；Gα-MCA：甘氨α-鼠膽酸 glycine-conjugated alpha muricholic acid；Tα-MCA：牛磺α-鼠膽酸 taurine-conjugated alpha muricholic acid；Gβ-MCA：甘氨β-鼠膽酸 glycine-conjugated beta muricholic acid；Tβ-MCA：?；铅?鼠膽酸 taurine-conjugated beta muricholic acid；HCA：豬膽酸 hyocholic acid；HDCA：豬脫氧膽酸hyodeoxycholic acid；ω-MCA：ω-鼠膽酸 omega-muricholic acid；MDCA：鼠脫氧膽酸 murideoxycholic acid。

1.3 BSH底物特異性

微生物通常表達(dá)多種BSH基因，且其催化反應(yīng)存在底物偏好性。例如，植物乳桿菌WCFS1、單核細(xì)胞增生李斯特氏菌等均表達(dá)多種BSH基因[17]。BSH可識(shí)別G-CBA和T-CBA，但是絕大多數(shù)微生物BSH對(duì)G-CBA存在偏好性，其對(duì)G-CBA水解效率強(qiáng)于T-CBA[18-21]。此外，部分腸道微生物BSH表現(xiàn)特定的膽汁酸去結(jié)合能力。例如，布氏乳桿菌JCM1069 BSH僅表現(xiàn)為?；敲撗跄懰崴饷富钚裕痪邆渑；悄懰崴饷富钚訹22]；嗜酸乳桿菌NCFM BSH僅能水解含結(jié)合型鵝脫氧膽酸(chenodeoxycholic acid，CDCA)[23]；植物乳桿菌BSH傾向于水解甘氨結(jié)合型脫氧膽酸，而動(dòng)物乳桿菌BSH傾向于水解?；墙Y(jié)合型脫氧膽酸[24]。

1.4 BSH分布

最新研究指出，BSH基因廣泛表達(dá)于12個(gè)門(mén)112個(gè)微生物屬，包括乳桿菌屬、雙歧桿菌屬、腸球菌屬、梭菌屬和擬桿菌屬等腸道共生菌[25]，其中59.73%BSH基因表達(dá)微生物屬于厚壁菌門(mén)[26]。在腸道共生菌中，BSH基因還表達(dá)于單核細(xì)胞增生李斯特氏菌和牛布魯氏菌等病原微生物[27-28]。此外，除了擬桿菌屬和黃單胞菌屬外，BSH基因表達(dá)菌均為革蘭氏陽(yáng)性菌，而包括埃希氏桿菌屬和鼠傷寒沙門(mén)氏菌在內(nèi)的革蘭氏陰性菌既不具有BSH活性，也不表達(dá)BSH同源基因[29]。由于乳酸菌屬具有人類(lèi)和嚙齒動(dòng)物中最高的BSH活性，且其對(duì)7種主要CBA具有最穩(wěn)定水解能力和最高活性[17, 26]。因此，當(dāng)前對(duì)腸道微生物BSH研究集中于乳桿菌屬。

2 BSH生物學(xué)功能

BSH生物學(xué)功能主要從腸道微生物和宿主代謝2部分展開(kāi)，見(jiàn)圖2。

FXR：法尼醇X受體 Farnesoid X receptor；TGR5：G蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體5 G protein coupled bile acid receptor 5；Stomach：胃；Duodenum：十二指腸；Jejunum：空腸；Ileum：回腸；Cecum：盲腸；Colon：結(jié)腸；Feces：糞便。

2.1 BSH與腸道微生物

包括乳酸菌在內(nèi)眾多微生物功能發(fā)揮有賴于其以活性形式定植于腸道，而B(niǎo)SH對(duì)微生物在腸道存活和定植均發(fā)揮重要作用。例如，與野生型相比，BSH基因突變單核細(xì)胞增生李斯特氏菌存活率顯著降低[31]；胃腸道中BSH基因重組植物乳桿菌和英諾克李斯特氏菌存活率均要顯著高于野生型[32]。此外，BSH還與微生物在腸上皮細(xì)胞黏附作用密切相關(guān)。與BSH基因敲除植物乳桿菌相比，BSH基因表達(dá)植物乳桿菌對(duì)腸上皮細(xì)胞表現(xiàn)出更強(qiáng)的黏附能力[32]。目前關(guān)于BSH調(diào)控微生物存活和定植機(jī)制尚不清楚，已有研究主要圍繞以下4方面進(jìn)行[8,33]：1)BSH的營(yíng)養(yǎng)性作用。BSH介導(dǎo)去結(jié)合反應(yīng)釋放CBA中甘氨酸或牛磺酸，進(jìn)而促進(jìn)微生物生長(zhǎng)。2)BSH改變微生物膜特性。微生物膜的組成、流動(dòng)性、滲透性、疏水性和凈電荷決定了微生物被宿主防御系統(tǒng)的損傷程度[34]，BSH有助于膽固醇或膽汁酸并入細(xì)菌質(zhì)膜，進(jìn)而可能提高質(zhì)膜的抗張強(qiáng)度以及改變其流動(dòng)性和凈電荷。此外，鑒于BSH酶也在致病微生物中表達(dá)以及BSH基因具有與水平基因轉(zhuǎn)移作用，這可能對(duì)于病原微生物持續(xù)感染具有重要作用。3)BSH調(diào)節(jié)腸道微生物膽汁耐受。與野生型相比，BSH基因突變型植物乳桿菌和單核細(xì)胞增生李斯特氏菌均對(duì)膽鹽更加敏感[24,30]；BSH調(diào)節(jié)微生物膽汁耐受功能與以下2方面有關(guān)，一方面，盡管UCBA被認(rèn)為具有更強(qiáng)的細(xì)胞毒性，但其較低水溶性有助于降低其細(xì)胞毒性[17,35]，另一方面，UCBA通過(guò)結(jié)合微生物體內(nèi)質(zhì)子，緩解細(xì)胞內(nèi)pH降低。4)腸道微生物BSH基因同系物。植物乳桿菌WCFS1和單核細(xì)胞增生李斯特氏菌等微生物中存在多種BSH基因同系物，BSH對(duì)CBA存在水解偏好可能有助于增強(qiáng)對(duì)其適應(yīng)能力。

2.2 BSH調(diào)節(jié)宿主代謝

2.2.1 BSH參與調(diào)控宿主脂質(zhì)代謝

研究揭示，腸道微生物BSH具有調(diào)節(jié)宿主脂質(zhì)代謝的功能[36]。直接證據(jù)表明，與野生型大腸桿菌組相比，BSH基因表達(dá)大腸桿菌顯著降低小鼠體增重、脂肪沉積以及血清低密度脂蛋白和肝臟甘油三酯含量，血清低密度脂蛋白和肝臟甘油三酯含量降低幅度分別為60.6%和36.5%[3]。與此相似，BSH基因表達(dá)乳酸菌也對(duì)宿主脂質(zhì)代謝具有調(diào)控作用。例如，乳酸桿菌可以顯著降低肥胖人類(lèi)和嚙齒動(dòng)物體脂含量、體脂百分比[37-38]以及血液低密度脂蛋白膽固醇、總膽固醇和非高密度脂蛋白膽固醇含量[39]。目前關(guān)于腸道微生物BSH與宿主脂質(zhì)代謝直接關(guān)系的研究相對(duì)較少，有限證據(jù)表明其可能與以下2方面有關(guān)。

2.2.1.1 BSH通過(guò)腸道腸道法尼醇X受體(Farnesoid X receptor，F(xiàn)XR)信號(hào)調(diào)控宿主脂質(zhì)代謝

腸道FXR是一種核受體，廣泛表達(dá)于肝臟和腸道等組織，對(duì)于宿主膽汁酸代謝、脂肪代謝、腸道屏障和炎癥反應(yīng)起到重要調(diào)節(jié)作用。例如，腸道FXR特異性抑制劑或茶褐素均通過(guò)抑制腸道FXR-Fgf15信號(hào)降低小鼠體增重、肝臟膽固醇含量和脂肪合成，其功能發(fā)揮主要通過(guò)抑制腸道微生物BSH活性，提高CBA水平[40-41]。與此相似，益生菌組合VSL#3提高腸道微生物BSH和膽汁酸去結(jié)合能力，進(jìn)而抑制腸道FXR信號(hào)[42]。例外的是，與BSH基因敲除多形擬桿菌相比，野生型多形擬桿菌定植并未改變無(wú)菌小鼠腸道FXR信號(hào)通路[16]，提示BSH功能與其微生物來(lái)源和種類(lèi)有關(guān)。

2.2.1.2 BSH通過(guò)G蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體5(G protein coupled bile acid receptor 5，TGR5)信號(hào)調(diào)節(jié)宿主糖、脂代謝

TGR5是G蛋白偶聯(lián)受體家族的成員，廣泛表達(dá)于膽管細(xì)胞、腸細(xì)胞、棕色脂肪組織、免疫細(xì)胞和腸道內(nèi)分泌細(xì)胞等，在機(jī)體能量代謝中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用[36]。一方面，TGR5通過(guò)激活腸道L細(xì)胞分泌胰高血糖素樣肽-1(glucagon-like peptide-1，GLP-1)，促進(jìn)脂肪組織棕色化和提高胰島素敏感性，緩解肥胖發(fā)生；另一方面，TGR5通過(guò)促進(jìn)環(huán)腺苷酸釋放，促進(jìn)棕色脂肪組織產(chǎn)熱。在天然膽汁酸中，次級(jí)膽汁酸LCA和DCA具有最高激活效力[36]。研究發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌通過(guò)降低回腸LCA和TGR5靶蛋白GLP-1，提高斷奶仔豬血糖水平[43]。這提示BSH通過(guò)TGR5信號(hào)通路調(diào)控宿主糖、脂代謝。

2.2.2 BSH參與調(diào)控宿主腸道健康

機(jī)體膽汁酸組成和水平受到腸道微生物調(diào)控，微生物BSH代謝產(chǎn)物次級(jí)膽汁酸對(duì)于腸道健康通常是有害的。例如，次級(jí)膽汁酸LCA和DCA通過(guò)誘導(dǎo)DNA氧化損傷和炎癥等多種方式損傷腸道上皮細(xì)胞功能[4]。CBA對(duì)小腸上皮細(xì)胞增殖無(wú)作用或促進(jìn)作用，UCBA則起到抑制小腸上皮細(xì)胞增殖作用[44]。在豬上進(jìn)行的研究也得到一致結(jié)果，例如，次級(jí)膽汁酸(DCA和LCA)處理抑制豬小腸上皮細(xì)胞(IPEC-J2細(xì)胞)增殖和緊密連接蛋白表達(dá)[45]。次級(jí)膽汁酸HDCA抑制IPEC-J2細(xì)胞增殖[46]，初級(jí)膽汁酸CDCA可以有效緩解脂多糖對(duì)IPEC-J2細(xì)胞腸道屏障的損傷[47]。

除腸道上皮細(xì)胞增殖之外，BSH代謝產(chǎn)物在調(diào)控腸道炎癥中也發(fā)揮重要作用。腸道FXR信號(hào)缺失引起腸道炎癥因子表達(dá)和淋巴結(jié)數(shù)量升高；而激活FXR通過(guò)穩(wěn)定白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)基因表達(dá)進(jìn)而緩解腸道炎癥[36]。相比于CBA，UCBA對(duì)FXR具有更強(qiáng)激活作用。Lin等[45]研究發(fā)現(xiàn)，次級(jí)膽汁酸LCA提高IPEC-J2細(xì)胞促炎因子白細(xì)胞介素-6(IL-6)和白細(xì)胞介素-8(IL-8)基因表達(dá)。因此，腸道微生物BSH可能通過(guò)介導(dǎo)初級(jí)膽汁酸向次級(jí)膽汁酸轉(zhuǎn)化，進(jìn)而損害腸道健康。

最近系列研究揭示，BSH代謝產(chǎn)物對(duì)宿主免疫具有調(diào)節(jié)作用。例如，DCA代謝物3β-羥基脫氧膽酸(3β-hydroxydeoxycholic acid，isoDCA)促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞產(chǎn)生[48]；LCA代謝產(chǎn)物(3-oxoLCA和isoalloLCA)調(diào)節(jié)輔助性T細(xì)胞17和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的平衡進(jìn)而調(diào)控宿主免疫反應(yīng)機(jī)制[49]，此外，isoalloLCA還可以高效抑制產(chǎn)毒型艱難梭菌在體內(nèi)生長(zhǎng)[50]；糞菌移植可通過(guò)恢復(fù)腸道BSH活性治療艱難梭狀芽孢桿菌感染[51]。因此，腸道微生物BSH活性可作為人類(lèi)疾病的無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)[52]。本研究室研究發(fā)現(xiàn)，母豬和胎豬體內(nèi)ω-MCA水平(2～148 nmol/L)遠(yuǎn)低于其發(fā)揮功能的水平，而并未檢測(cè)出isoalloLCA[53]，暗示其并未在母豬和胎豬上發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。

3 BSH抑制劑在畜牧業(yè)中潛在應(yīng)用

飼料中抗生素生長(zhǎng)促進(jìn)劑(antibiotic growth promoter，AGP)禁用是畜牧行業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。在當(dāng)前“禁抗”背景下，如何開(kāi)發(fā)和評(píng)價(jià)AGP替代產(chǎn)品迫在眉睫。盡管關(guān)于AGP調(diào)控動(dòng)物生長(zhǎng)作用機(jī)制還存在爭(zhēng)論，但其對(duì)腸道微生物調(diào)控這一觀點(diǎn)得到廣泛認(rèn)可[54]。膽汁酸代謝在AGP促生長(zhǎng)發(fā)揮重要作用。研究揭示，AGP促生長(zhǎng)作用與膽汁酸代謝、脂質(zhì)代謝和腸道健康密切相關(guān)[55-57]。本研究室研究發(fā)現(xiàn)，脂多糖應(yīng)激抑制斷奶仔豬腸道FXR信號(hào)通路，三丁酸甘油酯通過(guò)恢復(fù)腸道FXR信號(hào)緩解脂多糖應(yīng)激[58]；最新研究指出，抗生素與氧化鋅處理通過(guò)改變斷奶仔豬膽汁酸代謝，激活腸道FXR和TGR5信號(hào)通路，維持腸道健康[56]。如前文所述，BSH具有抑制腸道FXR和TGR5功能，結(jié)合BSH抑制劑促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)[59]，這為BSH抑制劑在畜牧業(yè)中應(yīng)用提供理論依據(jù)。

3.1 腸道微生物BSH與AGP

早在1987年，F(xiàn)eighner等[60]發(fā)現(xiàn)BSH活性與禽類(lèi)生長(zhǎng)抑制密切相關(guān)。例如，飼糧中依羅霉素、維吉尼亞霉素等AGP與雞生長(zhǎng)性能和BSH活性之間密切關(guān)系[60]，并指出BSH活性與禽生長(zhǎng)抑制密切相關(guān)[61]。研究表明，AGP在提高動(dòng)物生產(chǎn)性能的同時(shí)，降低膽汁酸去結(jié)合能力和BSH微生物表達(dá)豐度[62-64]。例如，Guban等[62]研究發(fā)現(xiàn)，桿菌肽處理提高肉雞增重和飼料轉(zhuǎn)化率，降低膽汁酸去結(jié)合能力，主要表現(xiàn)為CBA水平升高和BSH微生物豐度下降。Lin等[64]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧添加泰樂(lè)菌素未改變腸道總菌量，卻顯著降低乳桿菌屬表達(dá)豐度。

體外試驗(yàn)同樣證實(shí)，抗生素對(duì)腸道微生物BSH活性具有抑制作用。例如，四環(huán)素類(lèi)抗生素(土霉素、鹽酸去甲金霉素、鹽酸甲烯土霉素和鹽酸強(qiáng)力霉素)、β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素(鄰氯青霉素和先鋒霉素)、砷劑、林可酰胺類(lèi)和磺胺類(lèi)抗生素均可高效抑制BSH活性[65]。

3.2 BSH抑制劑研究進(jìn)展

Joyce等[3]采用表達(dá)BSH基因重組大腸桿菌，首次發(fā)現(xiàn)BSH對(duì)宿主體重的調(diào)控作用。在未改變采食量前提下，唾液乳酸桿菌JCM1046BSH基因表達(dá)大腸桿菌(ECBSH1)體增重顯著低于野生型大腸桿菌組，與對(duì)照組相比，ECBSH1組體重降低高達(dá)46%[3]。與上述相吻合，飲食中添加乳酸桿菌引起人類(lèi)、嚙齒動(dòng)物、豬和禽類(lèi)體重降低[37-38,66-68]。Geng等[59]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧添加BSH抑制劑顯著提高肉雞日增重。需要指出的是，并非所有腸道微生物BSH均發(fā)揮作用。例如，唾液乳酸桿菌UCC118 BSH并未發(fā)揮調(diào)控動(dòng)物體重作用，羅伊氏乳桿菌I5007 BSH甚至有助于提高動(dòng)物生長(zhǎng)性能[3,69]。導(dǎo)致差異原因可能與BSH底物特異性有關(guān)。例如，最新研究揭示，22種植物乳桿菌對(duì)豬膽汁酸去結(jié)合能力存在種內(nèi)差異[35]。

基于BSH與動(dòng)物生長(zhǎng)和代謝之間密切聯(lián)系，BSH抑制劑的開(kāi)發(fā)逐漸引起動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)界的重視。例如，硫酸銅和硫酸鋅均可抑制BSH活性，抑制率分別為91.7%和89.4%；硫酸錳、硫酸亞鐵、碘酸鉀和碘酸鈉對(duì)BSH也具有強(qiáng)的抑制能力[70-72]。在此基礎(chǔ)上，Smith等[65]構(gòu)建BSH抑制劑高通量篩選系統(tǒng)，鑒定核黃素和咖啡酸苯乙酯等均為BSH高效抑制劑。作為BSH抑制劑，核黃素處理可以激活大鼠小腸上段和回腸FXR信號(hào)通路[73]。值得注意的是，腸道微生物BSH活性受到抑制在高脂飼糧引發(fā)的大鼠葡萄糖代謝紊亂和胰島素抵抗中發(fā)揮重要作用[73]，提示BSH抑制劑可能有助于提高機(jī)體血糖水平。此外，飼糧添加B族維生素以劑量依賴方式提高仔豬平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化效率[74]。最新研究發(fā)現(xiàn)，BSH抑制劑混合物(核黃素、咖啡酸苯乙酯和鼠尾草酸)顯著提高科寶雞平均日增重[57]。以上研究暗示BSH抑制劑在畜禽生產(chǎn)中具有廣闊應(yīng)用前景。

4 小 結(jié)

作為腸道微生物與宿主代謝之間紐帶，腸道微生物代謝產(chǎn)物BSH通過(guò)介導(dǎo)肝臟來(lái)源的初級(jí)膽汁酸向非結(jié)合型膽汁酸以及次級(jí)膽汁酸轉(zhuǎn)化，進(jìn)而對(duì)微生物在腸道中存活和定植，宿主膽汁酸、膽固醇和脂肪代謝以及腸道上皮細(xì)胞增殖、屏障、炎癥和免疫等多方面發(fā)揮調(diào)控作用。值得重視的是，對(duì)于人類(lèi)患者，一方面，BSH通過(guò)FXR和TGR5信號(hào)通路促進(jìn)脂肪分解，提高胰島素敏感性和抑制脂肪合成，維持肥胖病人脂質(zhì)代謝穩(wěn)態(tài)；另一方面，BSH部分代謝產(chǎn)物次級(jí)膽汁酸(例如isoalloLCA)通過(guò)調(diào)節(jié)輔助性T細(xì)胞17和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的平衡，進(jìn)而調(diào)節(jié)宿主的免疫功能。母豬和胎豬體內(nèi)低表達(dá)isoalloLCA，暗示其可能并未有效調(diào)節(jié)宿主的免疫功能。對(duì)于畜禽動(dòng)物，高BSH活性可能不利于動(dòng)物最大生長(zhǎng)潛力的發(fā)揮，通過(guò)篩選并應(yīng)用腸道微生物BSH抑制劑，可能有助于實(shí)現(xiàn)其最佳生長(zhǎng)速度、飼料轉(zhuǎn)化效率和腸道健康。此外，目前在畜牧生產(chǎn)中廣泛使用膳食纖維、益生菌和酸化劑等產(chǎn)品，其功能的發(fā)揮與腸道微生物密切相關(guān)，但是其與腸道微生物BSH之間聯(lián)系尚不明確。因此，如何基于BSH開(kāi)發(fā)和評(píng)價(jià)益生菌、益生元以及其他AGP替代產(chǎn)品是未來(lái)重要研究方向。