肠道菌群及其代谢组学研究.ppt

(最新整顿)肠道菌群及其代谢组学研究2021/7/261“肠道菌群肠道菌群-宿主宿主”对话及其代谢组学研究对话及其代谢组学研究2021/7/262“肠道菌群肠道菌群-宿主宿主”对话对话BAD BACTERIABAD BACTERIAEscherichia coliLactobacillusPeptostreptococcus russellii2021/7/2633.肠道菌群是重要的代谢器官，肠道菌群是重要的代谢器官，在维持宿主生理稳态中起着至在维持宿主生理稳态中起着至关重要的作用关重要的作用“肠道菌群-宿主”对话肠道菌群1.肠道内存在数目巨大的细菌肠道内存在数目巨大的细菌“肠道菌群肠道菌群”5.肠道微生物失调对多种疾病肠道微生物失调对多种疾病的发生有很大影响，包括肥胖、的发生有很大影响，包括肥胖、糖尿病，苯丙酮尿症和炎症性糖尿病，苯丙酮尿症和炎症性肠病等肠病等4.通过为宿主的生化代谢途通过为宿主的生化代谢途径提供多种酶，肠道微生物径提供多种酶，肠道微生物群可以执行多样的代谢活动，群可以执行多样的代谢活动，包括氨基酸、碳水化合物和包括氨基酸、碳水化合物和胆汁酸的代谢，并与宿主形胆汁酸的代谢，并与宿主形成共代谢关系成共代谢关系2.肠道菌群功能包括消化食物成分、肠道菌群功能包括消化食物成分、合成必需维生素、刺激和调整免疫合成必需维生素、刺激和调整免疫系统、排除病原体、清除毒素和致系统、排除病原体、清除毒素和致癌物、支持肠道功能等癌物、支持肠道功能等intestinal microbiota2021/7/264“肠道菌群-宿主”对话宿主宿主-肠道菌群代肠道菌群代谢互相作用轴：特定宿谢互相作用轴：特定宿主细胞途径与一系列微主细胞途径与一系列微生物种类、亚微生物和生物种类、亚微生物和活性之间的多向互动式活性之间的多向互动式化学通讯通道化学通讯通道益生菌益生菌益生元益生元合生元合生元寄生虫治疗寄生虫治疗粪便移植术粪便移植术肾脏排泄肾脏排泄脂肪细胞脂肪细胞花生四烯酸乙醇胺花生四烯酸乙醇胺瘦素瘦素瘦素受体瘦素受体大麻素受体大麻素受体内脏感觉内脏感觉饮食饮食抗生素抗生素环境环境肠道菌群肠道菌群药物研发药物研发免疫系统轴免疫系统轴黄素单氧化酶系统黄素单氧化酶系统粘膜血管生成粘膜血管生成短链脂肪酸轴短链脂肪酸轴胰岛素抵御胰岛素抵御生活方式生活方式胆固醇、类固醇调整胆固醇、类固醇调整微生物组用药微生物组用药减肥手术减肥手术胆汁酸核受体轴胆汁酸核受体轴内源性大麻素轴内源性大麻素轴芳香酸酚醛轴芳香酸酚醛轴合成生物学合成生物学饮食调整饮食调整生态工程生态工程炎症代谢轴炎症代谢轴胆碱胆碱-三甲胺转换轴三甲胺转换轴神经递质轴神经递质轴Holmes E,Kinross J,Gibson G R,et al.Therapeutic Modulation of Microbiota-Host Metabolic InteractionsJ.Science Translational Medicine.2021/7/265“肠道菌群-宿主”对话肠道微生物代谢产物的生理病理作用健康肠道菌群健康肠道菌群肠道菌群变化肠道菌群变化营养效应营养效应上皮屏障建立上皮屏障建立Treg 发育发育抗炎症抗炎症癌症癌症动脉粥样硬化动脉粥样硬化脂肪形成脂肪形成自闭症障碍自闭症障碍膳食纤维抗性淀粉膳食纤维抗性淀粉胆固醇胆固醇胆碱胆碱左旋肉碱左旋肉碱Lee W J,Hase K.Gut microbiotagenerated metabolites in animal health and diseaseJ.Nature Chemical Biology.2021/7/266“肠道菌群-宿主”对话DOI:10.1126/science.aau5812肠道菌群在胆汁酸转化中起重要作用肠道菌群在胆汁酸转化中起重要作用氨基酸与肠道菌群之间的互相作用氨基酸与肠道菌群之间的互相作用色氨酸胆碱2021/7/267“肠道菌群-宿主”代谢组学研究代谢组代谢组:往往只看到，也只能看到冰山一角！往往只看到，也只能看到冰山一角！10%90%mM(10-3）M(10-6）nM(10-9）pM(10-9）fM(10-12）NMRNMRMSMS定制定制/专属仪器专属仪器代谢动态平衡代谢动态平衡有机酸有机酸血脂血脂氨基酸氨基酸核苷酸核苷酸类固醇类固醇花生酸类花生酸类神经递质神经递质多肽多肽微量元素微量元素代谢组代谢组特点特点2021/7/268“肠道菌群-宿主”代谢组学研究代谢组学代谢组学:几种分析层次几种分析层次化合物定量化合物定量精确性、敏捷度精确性、敏捷度化合物定性化合物定性代谢物覆盖率和数目代谢物覆盖率和数目SamplingSamplingMS/MSMS/MSTICTICNMRNMRQTOFQTOF靶向分析靶向分析谱图分析谱图分析代谢指纹代谢指纹代谢通路分析代谢通路分析代谢通路分析代谢通路分析靶标和非靶标代谢组学靶标和非靶标代谢组学靶向代谢组学靶向代谢组学:针对性针对性地提取和定量分析已地提取和定量分析已知的特定代谢物，研知的特定代谢物，研究其与生化反应酶、究其与生化反应酶、反应动力学，以及生反应动力学，以及生化通路信息间的复杂化通路信息间的复杂关系和作用机制机理。关系和作用机制机理。非靶向代谢组学非靶向代谢组学:优化优化样本提取和分析检测样本提取和分析检测的流程和措施，以获的流程和措施，以获取尽量多的代谢物，取尽量多的代谢物，再寻找并定性鉴定差再寻找并定性鉴定差异代谢物，解释代谢异代谢物，解释代谢通路和生物过程。通路和生物过程。非靶向分析非靶向分析2021/7/269“肠道菌群-宿主”代谢组学研究代谢组学代谢组学:广泛的应用领域广泛的应用领域多组学整合多组学整合与系统生物与系统生物学、代谢物学、代谢物的作用机理的作用机理与机制与机制植物中间代植物中间代谢功能性食谢功能性食品品发酵过程的发酵过程的优化与监测优化与监测中药现代化中药现代化研究、疾病研究、疾病病理生物化病理生物化学、药物安学、药物安全、毒理学、全、毒理学、药效学药效学初期诊断、初期诊断、分型、疗效分型、疗效监测、精确监测、精确医疗医疗 基础研究基础研究 农业和营养工业农业和营养工业 生物技术生物技术 药物研发药物研发 临床应用临床应用2021/7/2610“肠道菌群-宿主”代谢组学研究代谢组学研究代谢组学研究:不只是标志物的发现不只是标志物的发现生物标志物生物标志物:疾病初期诊断、筛查疾病初期诊断、筛查与分期、治疗效果的预测、监测与分期、治疗效果的预测、监测与评价，以及精确医疗等。与评价，以及精确医疗等。机理与机制机理与机制:疾病、功能性障碍、疾病、功能性障碍、紊乱或来自外来物质的治疗，或紊乱或来自外来物质的治疗，或者不利原因影响所引起的有关代者不利原因影响所引起的有关代谢物变化模式、过程与机制机理。谢物变化模式、过程与机制机理。系统生物学系统生物学:系统性连接代谢产物系统性连接代谢产物与基因与基因(体现体现)、蛋白、蛋白(功能功能)、其他、其他信号分子，以及生理病理和微环信号分子，以及生理病理和微环境等多方面的变化，以及生物网境等多方面的变化，以及生物网络关系。络关系。2021/7/2611“肠道菌群-宿主”代谢组学研究代谢组学代谢组学:未来的趋势未来的趋势自动化自动化代谢组学代谢组学便携式便携式代谢组学代谢组学扩大代谢扩大代谢组覆盖度组覆盖度量化量化从试验室从试验室到临床应用到临床应用90%90%的代谢组学研究，侧重半定的代谢组学研究，侧重半定量分析量分析(相对峰面积、峰强度等相对峰面积、峰强度等)10%10%的代谢组学研究，采用绝对的代谢组学研究，采用绝对定量的措施。定量的措施。代谢组学成果转向实际应用:定量分析会愈发重要！Metabolomics2021/7/2612“肠道菌群肠道菌群-宿主宿主”共代谢物代谢组学共代谢物代谢组学2021/7/2613谢谢谢谢2021/7/26142021/7/2615