肠道细菌在氢气存在下将糖皮质激素转化为孕激素

研究亮点：① Gordonibacter和Eggerthella 通过21-脱羟基将宿主皮质醇转化成孕激素。② 细菌产生氢气促进21-脱羟基。③ 用比较基因组学和功能基因组学方法鉴定了21-脱羟基基因。④孕激素水平和基因簇丰度在怀孕期间显著较高。

研究背景：肠道细菌直接影响宿主生理，在人类健康和疾病中发挥重要作用。最近的研究表明，肠道细菌组成，宿主表型，与性和应激相关的类固醇激素水平之间存在相关性。重点关注肠道细菌将糖皮质激素转化为孕激素的过程。微生物组在这些神经活性孕激素代谢物的产生中起到了作用。作者研究肠道微生物区系如何执行还原的21-脱羟基，并将人体胆汁中丰富的糖皮质激素，特别是THDOC，转化为孕激素，特别是四氢孕酮(THPS)。最初观察到，在怀孕最后三个月，孕妇粪便中的THPS水平比未怀孕的人高两个数量级，这促使作者揭示了微生物群形成THP的机制。我们发现人类肠道细菌Pamelaeae和Eggerthella lenta可以将3a5aTHDOC转化为THPS。值得注意的是，还发现氢气(H2)的产生是必要的，也是促进强劲的21-脱羟基化的充分条件。我们的结果表明，肠道细菌产生的主要气体H2可以促进肠道微生物高度还原的代谢和次生代谢物的产生。使用比较基因组学和同源和异源表达来确定THP产生菌株中的一个基因簇，该基因簇在体外和体内共同定居的GF小鼠中都对21-脱羟基活性负责。此外，我们发现含有该基因簇的细菌在怀孕后期会升高。总之，这些研究揭示了肠道细菌将一类宿主产生的类固醇转化为另一类具有不同生物功能的机制。他们还为未来研究细菌孕酮的产生如何影响宿主生理，特别是在怀孕期间和怀孕后的工作奠定了基础。

研究特色：发现了人类肠道细菌Gordonibacter pamelaeae和Eggerthella lenta通过21-脱羟基将丰富的胆汁皮质激素转化为孕激素，从而将一类免疫和代谢调节类固醇转化为一类性激素和神经类固醇。利用比较基因组学、同源表达和异源表达，鉴定了一个执行21-脱羟基的细菌基因簇。表明氢调节肠道中的次生代谢。某些细菌孕酮的水平，包括别孕酮，更为人所知的是布雷沙诺酮，一种FDA批准的治疗产后抑郁症的药物，在怀孕人类的粪便中大幅增加。因此，细菌将皮质激素转化为孕激素可能会影响宿主生理，特别是在怀孕和妇女健康的背景下。

参考来源：McCurry, et al. Gut bacteria convert glucocorticoids into progestins in the presence of hydrogen gas [J]. 2024, Cell, 187, 2952-2968.