跳转到主要内容

谢谢你访问nature.com。您使用的浏览器版本支持有限的CSS。为了获得最好的体验,我们建议您使用更最新的浏览器(Internet Explorer或关闭兼容性模式)。同时,为了确保继续支持,我们网站没有显示样式和JavaScript。

肠道微生物,哺乳动物的新陈代谢和个性化医疗

文摘

哺乳动物肠道微生物群广泛交流与主机通过代谢交换和co-metabolism基质。这样的metabolome-metabolome相互作用知之甚少,但可能涉及许多人类疾病的病因学。在本文中,我们评估肠道微生物群的重要性影响性格,命运和药物毒性的主机,并得出结论,适当考虑个体的人类肠道微生物的活动将是一个未来的个性化医疗模式的必要组成部分。

这是一个预览的订阅内容,通过访问你的机构

相关的文章

开放获取文章引用这篇文章。

访问选项

本文租或购买

本文得到只要你需要它

39.95美元

价格可能受当地税收计算在结帐

图1:可视化主机和肠道微生物co-metabolome交互。
图2:尿代谢物和肠道微生物群惯例化的老鼠。
图3:分析微生物与云。
图4:草药sym-xenobiotic代谢变化。

引用

  1. Urbanczyk-Wochniak、大肠等。并行分析记录和代谢:系统生物学的新方法。EMBO代表。4,989 - 993 (2003)。

    中科院PubMed公共医学中心谷歌学术搜索

  2. 尼克尔森,j·K。福尔摩斯E。,Lindon, j . C。&Wilson, I. D. The challenges of modelling mammalian biocomplexity.生物科技自然》。22,1268 - 1274 (2004)。

    中科院谷歌学术搜索

  3. 罩,l . &联欢会,d . DNA的数字代码。自然421年,444 - 448 (2003)。

    PubMed谷歌学术搜索

  4. 史密斯,l . l .毒理学家在21世纪的关键挑战。的趋势。制药。科学。22,281 - 285 (2001)。

    中科院谷歌学术搜索

  5. Ungelman-Sundberg, m .药物基因学的细胞色素P450和在药物治疗中的应用:过去,现在和未来。的趋势。制药。科学。25,193 - 200 (2004)。

    谷歌学术搜索

  6. Nebert, d . W。,Jorge-Nebert, L. & Vesell, E. S. Pharmacogenomics and 'individualized drug therapy': high expectations and disappointing achievements.点。j .药物基因组学3,361 - 370 (2003)。

    谷歌学术搜索

  7. 尼克尔森,j·K。康奈利,J。,Lindon, j . C。&Holmes, E. Metabonomics: a platform for studying drug toxicity and gene function.自然启药物盘。1,153 - 161 (2002)。

    中科院谷歌学术搜索

  8. Lindon, j . C。,尼克尔森,j·K。福尔摩斯E。&Everett, J. R. Metabonomics: metabolic processes studied by NMR spectroscopy of biofluids.概念。粉剂。的原因。12,289 - 320 (2000)。

    中科院谷歌学术搜索

  9. 分钱,m·j·g·bug和肠道:一个不稳定的婚姻。Pract最好。中国>,Gastroent。18,233 - 239 (2004)。

    谷歌学术搜索

  10. Guarner, f & Malagelada j . r .肠道菌群在健康和疾病。《柳叶刀》361年,512 - 519 (2003)。

    谷歌学术搜索

  11. 尼科尔斯,a·W。,Mortishire-Smith, R. J. & Nicholson, J. K. NMR spectroscopic-based metabonomic studies of urinary metabolite variation in acclimatizing germ-free rats.化学。Toxicol >,16,1395 - 1404 (2003)。

    中科院谷歌学术搜索

  12. 牛,t . j . et al .检测和验证鸟型分支杆菌无性系种群。副结核新鲜ileocolonic粘膜活检标本的人,没有克罗恩氏病。j .中国。Microbiol。41,2915 - 2923 (2003)。

    中科院PubMed公共医学中心谷歌学术搜索

  13. Lhoste e . f . et al .人类结肠微生物区系xenobiotic-metabolizing酶的改变影响儿茶素在男性F344大鼠。食品化学。Toxicol。41,695 - 702 (2003)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  14. 徐,j . &戈登,j . i荣耀你的共生体。Proc。《科学。美国One hundred.,10452 - 10459 (2003)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  15. Todar, k .人类的菌群。Todar细菌学的在线教科书(在线)& lt;http://textbookofbacteriology.net比;(2004)。

    谷歌学术搜索

  16. Suau, a . et al。梭菌属prausnitzii和相关的物种代表人类粪便菌群中占主导地位的集团。系统。达成。Microbiol。24,139 - 145 (2001)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  17. Suau, et al。直接rDNA社区分析揭示了无数的小说在人类肠道细菌的血统。达成。环绕。Microbiol。65年,4799 - 4807 (1999)。

    中科院PubMed公共医学中心谷歌学术搜索

  18. Upreti, r·K。,Shrivastava, R. & Chaturvedi, U. C. Gut microflora and toxic metals: chromium as a model.印度j .地中海,Res。119年49-59 (2004)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  19. 艾奇逊,d . w . k .粘膜免疫反应。Pract最好。中国>,Gastroent。18,387 - 404 (2004)。

    中科院谷歌学术搜索

  20. Hooper, l . V。Bry, L。,Falk, P. G. & Gordon, J. I. Host–microbial symbiosis in the mammalian intestine: exploring an intestinal ecosystem.Bioessays20.,336 - 343 (1998)。

    中科院谷歌学术搜索

  21. M·海尔萨姆。Eerola E。,Janas, M. & Tammela, O. Effects of mode of delivery and necrotizing enterocolitis on the intestinal microflora in preterm infants.欧元。j .中国。Microbiol。感染。说。23,463 - 470 (2004)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  22. 戴,d . Walker & w . a保护营养和不成熟的人类肠道细菌殖民化。放置Pediatr。46,353 - 382 (1999)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  23. Fanaro, S。,Chierici, R., Guerrini, P & Vigi, V. Intestinal microflora in early infancy: composition and development.Acta Paediatr。增刊。91年48-55 (2003)。

    中科院谷歌学术搜索

  24. 莱德博格,j . &麦克雷a T。渗出性中耳炎甜的组学——系谱财政部的单词。科学家158 (2001)。

    谷歌学术搜索

  25. 维生,惠普a microfloral技术和相关代谢研究与药物的吸收和肝肠循环。Xenobiotica11,815 - 830 (1981)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  26. Boxenbaum, h·G。Bekersky,我。,Jack, M. J. & Kaplan, S. A. Influence of gut microflora on bioavailability.药物。满足。牧师。9,259 - 279 (1979)。

    中科院谷歌学术搜索

  27. 尼克尔森,j·k·& Wilson,拿身份证理解“全球”系统生物学:代谢组学和新陈代谢的连续体。自然启药物。2,668 - 676 (2003)。

    中科院谷歌学术搜索

  28. 吉尔摩,m . s . &制造商j。j肠道共生的和病原体之间的细线。科学299年,1999 - 2002 (2003)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  29. Hooper l . v . &戈登,j·l·共生体host-bacterial肠道内的关系。科学292年,1115 - 1118 (2001)。

    中科院谷歌学术搜索

  30. 吉田,k . et al .尿含硫代谢物由肠道细菌后大鼠口服dimethylarsinic酸。化学。Toxicol >,16,1124 - 1129 (2003)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  31. Adlerberth, et al .肠道的殖民肠杆菌科在巴基斯坦和瑞典hospital-delivered孩子。Acta Pediatr。Scand。80年,602 - 610 (1991)。

    中科院谷歌学术搜索

  32. Drasar, b S。,Montgomery, F. & Tomkins, A. M. Diet and faecal flora in three dietary groups in rural northern Nigeria.j . Hyg。96年59 - 65 (1986)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  33. Mathan,诉我。,Wiederman, J., Dobkin, J. F. & Lindenbaum, J. Geographic differences in digoxin inactivation, a metabolic activity of the human anaerobic gut flora.肠道30.,971 - 977 (1989)。

    中科院PubMed公共医学中心谷歌学术搜索

  34. 凯利,d . et al。同桌的厌氧肠道细菌减弱炎症通过调节nuclear-cytoplasmic穿梭PPAR-γ和我国区域。Immunol性质。5,104 - 112 (2004)。

    中科院谷歌学术搜索

  35. 古,s . h . et al . PGC-1促进胰岛素抵抗在肝脏PPAR-α-dependent TRB-3的感应。自然医学。10,530 - 534 (2004)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  36. 韦伦医生,k . e . &格克汗。g . s . Obesity-induced脂肪组织炎症变化。j .中国。投资。112年,1785 - 1788 (2003)。

    中科院PubMed公共医学中心谷歌学术搜索

  37. Fekete,美国最近在兔子消化生理的研究结果和未来的角度:一个回顾。《兽医。挂。37,265 - 279 (1989)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  38. 魏玛,p . j .操纵瘤胃发酵:微生物生态的视角。j .似的。科学。76年,3114 - 3122 (1998)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  39. 罗兰,i r .因素影响肠道微生物群落的代谢活动。药物了。牧师。19,243 - 261 (1988)。

    中科院谷歌学术搜索

  40. 考德威尔j . & Hawksworth通用甲基苯丙胺的脱甲基肠道微生物区系。j .制药。杂志。25,422 - 4244 (1973)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  41. 伍利,j·l·Jr & Siegel, c . w .膳食的角色中硝酸盐和亚硝酸盐还原脱氨基作用磺胺嘧啶的鼠,豚鼠和新生儿小腿。生命科学。30.,2229 - 2234 (1982)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  42. Gardana C。,Simonetti, P., Canzi, E., Zanchi, R. & Pietta, P. Metabolism of stevioside and rebaudioside A from甜菊糖甙rebaudiana提取人体微生物群落。j·阿格利司。食物。化学。51,6618 - 6622 (2003)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  43. Chourasia m . k . & Jain, s . k .制药方法结肠靶向药物输送系统。j .制药。制药。科学。633 - 66 (2003)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  44. 巴克,j . e . & Gustafsson j . a .肠道菌群在农药代谢中的作用与谷胱甘肽共轭。Xenobiotica16,1047 - 1056 (1986)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  45. 布勒公司,r . et al。人类酒精脱氢酶:β和γ亚基之间的结构差异表明平行重复在同工酶进化和单独的基因的后代的主要表达在不同哺乳动物的肝脏。Proc。《科学。美国81年,6320 - 6324 (1984)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  46. Wostmann b . s .的无菌动物营养研究。安。启减轻。1,257 - 279 (1981)。

    中科院谷歌学术搜索

  47. 小川,h . et al .丁酸钠抑制血管生成人类肠道的微血管内皮细胞通过抑制cox - 2。2月。554年,88 - 94 (2003)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  48. 戈登,j . I。,Hooper, l . V。,McNevin, M. S., Wong, M. & Bry, L. Epithelial cell growth and differentiation. III. Promoting diversity in the intestine: conversations between the microflora, epithelium and diffuse GALT.点。j .杂志。273年G565-G570 (1997)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  49. 罗尔斯,j·F。,Samuel, B. S. & Gordon, J. I. Gnotobiotic zebrafish reveal evolutionary conserved responses to the gut microbiota.Proc。《科学。美国101年4596 - 4601 (2004)

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  50. Tabita, K。,Sakaguchi, S., Kozaki, S. & Sakaguchi, G. Comparative studies on肉毒梭状芽胞杆菌A型菌株与婴儿肉毒中毒在日本和在加州,美国。日本。Sci j .地中海。医学杂志。43,219 - 231 (1990)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  51. 能源部,p . b细胞色素P450超科:生物化学、进化和人类药物代谢。咕咕叫。药物金属底座。3,561 - 597 (2002)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  52. 菲普斯,a . N。斯图尔特,J。,Wright, B. & Wilson, I. D. Effect of diet on the urinary excretion of hippuric acid and other dietary-derived aromatics in rat. A complex interaction between diet, gut microflora and substrate specificity.Xenobiotica28,527 - 537 (1998)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  53. 威廉姆斯,r E。,Eyton-Jones, H. W., Farnworth, M. J., Gallagher, R. & Provan, W. M. Effect of intestinal microflora on the urinary metabolic profile of rats: a1H-nuclear磁共振光谱学研究。Xenobiotica32,783 - 794 (2002)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  54. 公园,b K。,Kitteringham, N. R., Powell, H. & Pirmohamed, M. Advances in molecular toxicology — towards understanding idiosyncratic drug toxicity.毒理学153年39-60 (2000)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  55. Ingelman-Sundberg, m细胞色素P450和异型生物质毒性的多态性。毒理学181年,447 - 452 (2002)。

    PubMed谷歌学术搜索

  56. Lindon, j . C。当代问题的毒理学作用的代谢组学在毒理学和彗星的评价项目。Toxicol。达成。杂志。187年,137 - 146 (2003)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  57. Ebbels, t·m·d . et al .毒性分类使用密度从metabonomic数据叠加的方法:“云”。肛交。詹。学报490年,109 - 122 (2003)。

    中科院谷歌学术搜索

  58. Akao T et al,黄芩苷主要黄酮葡糖苷酸的黄芩基数,从大鼠胃肠道吸收糖苷配基,恢复到原来的形式。j .制药。杂志。52,1563 - 1568 (2000)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  59. Bowey E。,Adlercreutz, H. & Rowland, I. Metabolism of isoflavones and lignans by the gut microflora: a study in germ-free and human flora associated rats.食品化学。Toxicol。41,631 - 636 (2003)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  60. 特纳:J。,Thomson, B. M. & Shaw, I. C. Bioactive isoflavones in functional foods: the importance of gut microflora and bioavailability.减轻。牧师。61年,204 - 213 (2003)。

    PubMed谷歌学术搜索

  61. Gonthier, m . p . et al .微生物芳香代谢物在肠道形成占主要部分大鼠尿液中多酚的红酒多酚。j .减轻。133年,461 - 467 (2003)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  62. Solanky k . s . et al . biofluid中的应用1H核磁resonance-based metabonomic技术分析生化膳食异黄酮对人血浆剖面的影响。肛交。物化学。323年,197 - 204 (2003)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  63. Solanky k . s . et al . NMR-based metabonomic表儿茶素在大鼠的生化作用的研究。j·阿格利司。食品化学。51,4139 - 4145 (2003)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  64. 比尔,b .益生菌:他们的小世界正在审查中。科学家1620 - 22 (2002)。

    谷歌学术搜索

  65. 王,y . et al . NMR-based metabonomic战略洋甘菊的代谢影响的检测(洋甘菊recutita L。)摄入。j·阿格利司。食品化学。53,191 - 196 (2005)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  66. 胡椒,m·a . &高盛,p .咖啡酸人类胃肠道细菌的新陈代谢。j . Bacteriol。108年,996 - 1000 (1971)。

    中科院PubMed公共医学中心谷歌学术搜索

  67. 沙利文。,Edlund, C. & Nord, C. E. Effect of antimicrobial agents on the ecological balance of human microflora.Scand。j .感染。说。33,899 - 903 (2001)。

    谷歌学术搜索

  68. 矿脉,H。,Von der Hoh, N., Ziege, S., Borner, K. & Nord, C. E. Ecological effects of linezolid versus amoxicillin/clavulanic acid on the normal intestinal microflora.j . Antimicrobiol。Chemother。46,741 - 749 (2000)。

    谷歌学术搜索

  69. 斑纹,j . t . et al。快速、非侵入性的诊断冠心病的存在1H NMR-based代谢组学。自然医学。8,1439 - 1444 (2002)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  70. “哈特t, b . a . et al。1核磁共振光谱结合模式识别分析揭示了化学模式特征尿液MS-like MS患者和非人类的灵长类动物的疾病。j .神经。科学。212年21 - 30 (2003)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  71. 王,y . et al . Metabonomic调查对小鼠感染曼氏裂体吸虫:一个生物标志物识别方法。Proc。《科学。美国101年,12676 - 12681 (2004)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  72. Fiehn, o . et al .代谢物分析植物功能基因组学。自然生物技术。18,1157 - 1161 (2000)。

    中科院谷歌学术搜索

  73. 大厅,r . et al .植物代谢组学:功能基因组学策略的缺失的环节。植物细胞14,1437 - 1440 (2002)。

    中科院PubMed公共医学中心谷歌学术搜索

  74. 凯尔,d . b .代谢组学和系统生物学:做的汤。咕咕叫。当今。Microbiol。7,296 - 307 (2004)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  75. 琼森,p . et al。一系列战略识别差异大的代谢组样本通过GC / MS分析。肛交。化学。76年,1738 - 1745 (2004)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  76. Clish c . b . et al . APOE的综合生物分析*3-leiden转基因老鼠。组学83-13 (2004)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  77. Pham-Tuan, H。,Kaskavelis, L., Daykin, C. A. & Janssen, H. G. Method development in high-performance liquid chromatography for high-throughput profiling and metabonomic studies of biofluid samples.j . Chromatogr。分析化学。抛光工艺。生物医学。生命科学。789年,283 - 301 (2003)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  78. 帕朗柏,r . s . et al .代谢组学:使用电喷雾质谱耦合反相液相色谱显示大鼠尿液的筛选药物开发潜力。快速Commun。质量范围。16,1991 - 1996 (2002)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  79. 布赫兹,一个。,Hurlebaus, J., Wandrey, C. & Takors, R. Metabolomics: quantification of intracellular metabolite dynamics.Biomol。Eng。195 - 15 (2002)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  80. 尼克尔森,j·k·et al。高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱法(HPLC-ICP-MS)和正交加速飞行时间质谱(o / a-TOF-MS)同时分析和识别2-bromo-4-trifluoromethylacetaniline在大鼠尿液的代谢产物。肛交。化学。73年,1491 - 1494 (2001)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  81. 帕朗柏,r . et al。超高效液相色谱与quadrupole-orthogonal飞行时间质谱分析。快速Commun。质量范围。18,2331 - 2337 (2004)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  82. Cloarec, o . et al .统计总关联能谱法(STOCSY);从代谢的探索性方法潜在生物标志物识别1H NMR数据集。肛交。化学。77年,1282 - 1289 (2005)。

    中科院谷歌学术搜索

  83. Goodacre, r . et al .快速识别使用热解质谱和人工神经网络丙酸菌属曼秀雷敦与狗。j:。Bacteriol。76年,124 - 134 (1994)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  84. 戴维h . M。琼斯,。,Shaw, A. D. & Kell, D. B. Variable selection and multivariate methods for the identification of microorganisms by flow cytometry.血细胞计数35,162 - 168 (1999)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  85. e . r .孤独症和Bolte拍摄有毒物质造成梭状芽胞杆菌地中海。假设51,133 - 144 (1998)。

    中科院PubMed谷歌学术搜索

  86. 肖,w .生物治疗自闭症和PDD。第二版25 - 26(大平原出版公司,温菲尔德,堪萨斯州,2002)。

    谷歌学术搜索

  87. Martirosian, g .厌氧肠道微生物群落在孤独症的发病机制。Postepy。高的。地中海,Dosw。58,349 - 351 (2004)。

    谷歌学术搜索

下载参考

确认

我们感谢BBSRC EPSRC,威康信托基金会和NIH资助这项工作。我们也谢谢p·艾略特,j . Lindon和j·斯科特(伦敦帝国理工学院),j . Utzinger和b歌手(美国普林斯顿大学),j·埃弗雷特(英国辉瑞全球研究),m·宾厄姆(英国雷丁大学)和f·尼科尔森的评论和讨论这项工作和相关的主题,以及a·尼科尔斯(英国葛兰素史克)和r . Mortishire-Smith(默克公司、夏普和Dohme、英国)为他们的援助和先前的无菌鼠惯例化的合作研究,和彗星的团队(h·马m带缆桩,t . Ebbels o . Beckonert)为他们的工作在云分析。

作者信息

作者和联系

作者

相应的作者

对应到杰里米·k·尼科尔森

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有竞争的经济利益。

补充信息

相关链接

相关链接

数据库

可以

叫多形拟杆菌

大肠杆菌

肉毒梭状芽胞杆菌

术语表

血管生成

新血管的生长和/或扩散,通常发生在应对恶性组织。

组合的新陈代谢

高度复杂的过程,多个独立的代谢系统(例如,在宿主和微生物)顺序代谢化合物,从而导致大量的可能的代谢产品多样化的结构。

COX2抑制剂

一个相对较新的类非甾体抗炎药,块环氧酶2 (COX2)活动但不抑制COX1 gastro-protective作用的酶。因此,与阿司匹林和其他非甾体抗炎药,这些化合物不诱发胃的刺激,但他们的安全最近被质疑。

代谢笼

房屋设备的动物个体能力收集尿液或粪便样本。这些笼子里常用的监测药物的生物化学效应,毒素或其他治疗。

代谢轨迹

的可视化动态变化的多元代谢物轮廓biofluid或组织随着时间的推移,预计使用最优化方法。

代谢物

定量补所有低分子量的分子出现在一个生物样品。

METABOTYPE

有机体的代谢表型测定生物体液。

微生物组

主机相关的微生物群落的随从。

MICROMETABOLITES

药物代谢产物存在微观层面(但不同物种之间),所以他们不是通常的特点。这些代谢物往往来源于组合的新陈代谢。

SYM-XENOBIOTIC

代谢物是由肠道微生物和宿主代谢但不能合成通过隔离,并形成任何部分的能量代谢和生物合成的机械系统。

TOXICOGENOMICS

研究动物的基因组和基因表达的变化及其与药物毒性作用的关系和外源性物质。

权利和权限

再版和权限

关于这篇文章

引用这篇文章

尼克尔森,J。福尔摩斯E。&Wilson, I. Gut microorganisms, mammalian metabolism and personalized health care.Nat Microbiol牧师3,431 - 438 (2005)。https://doi.org/10.1038/nrmicro1152

下载引用

  • 发表:

  • 发行日期:

  • DOI:https://doi.org/10.1038/nrmicro1152

本文引用的

搜索

快速链接

自然简报

报名参加自然简报通讯-重要的科学,每天免费发送到您的收件箱中。

一天中最重要的科学故事,自由在你的收件箱。 报名参加自然简报