氨基酸（Amino Acids，AAs）是人体必需的物质，它不仅是蛋白质合成的原材料，还可以参与微生物代谢。人体获取氨基酸不仅可以通过肠道吸收，还可以由微生物代谢产生。不仅如此，氨基酸组成和丰度的变化可影响代谢细菌群落，并通过TLR受体、NLR受体等调节巨噬细胞和树突状细胞，还可通过AhR受体、5-HT调节肠道微生物免疫轴，以及其他信号通路，所有这些通路在直接或间接调节肠粘膜免疫和微生物群方面起着关键作用，有助于肠道内环境平衡。[1]
通过微生物组学+代谢组学结合的研究方式，可以对氨基酸在代谢活动中变化、宿主代谢变化等多维度监测，全面解读微生物代谢与宿主之间相关联系，探索微生物-代谢产物-宿主三者之间互作机制。
图1.氨基酸在大肠中的代谢[1]
今天，我们将从三个案例，见证代谢组学与多重组学结合的非凡效果，认识代谢组学在研究中的重要性。
宏基因组+非靶向代谢组
英文名称：Obesity Impairs Short-Term and Working Memory through Gut Microbial Metabolism of Aromatic Amino Acids[2]
中文名称：肥胖通过肠道微生物代谢芳香族氨基酸损害短期记忆和工作记忆
期刊：Cell Metabolism
影响因子：27.287
发表时间：2020.10.06
图2.肥胖通过肠道微生物影响记忆
主要研究方法与结论：
（1）宏基因组，代谢组
①实验对象：116名中年人（65肥胖+51非肥胖）粪便宏基因组测序，血浆+粪便代谢组检测
②实验思路：测定大脑功能和结构，测定肠道微生物组，受试者记忆评分，大脑结构+大脑功能+肠道微生物联合分析
③实验结论：特定微生物群组成与不同记忆域相关，在非文字记忆方面与变形菌门相关，工作记忆则与硒单胞菌科、乳球菌相关；一些特定肠道菌群与人脑内结构相关，所有记忆区域评分与血浆中芳香氨基酸改变水平有关，
肠道菌群中与之相关代谢蛋白与词语学习测试显著相关
（2）移植肠道菌群（FMT）：
①实验对象：小鼠（抗生素预处理14天），22名人类移植者（11名记忆高分+11名记忆低分）
②实验思路：实验组：口服粪菌，对照组：口服生理盐水，测试小鼠短期记忆，长期记忆评分，小鼠脑前额叶外皮RNA测序
③实验结论：肥胖受试者的肠道菌群导致受体小鼠记忆得分下降，代谢功能与供体一致，小鼠RNA测序证实芳香族氨基酸与记忆之间的联系。
宏基因组+氨基酸靶向代谢组
英文名称：Altered Gut Microbial Metabolism of Essential Nutrients in Primary Sclerosing Cholangitis[3]
中文名称：原发性硬化性胆管炎肠道必需营养素微生物代谢的改变
期刊：Gastroenterology
影响因子：22.682
发表时间：2021.04
图3.患病组（PSC）、健康组（HC）与肠炎组（IBD）肠道微生组遗传潜力
主要研究方法与结论：
（1）宏基因组+代谢组：特定微生物组与PSC(原发性硬化性胆管炎)有关
①实验对象：原发性硬化胆管炎患者（PSC，136例），健康对照（HC，158例），炎症性肠病患者（IBD，无PSC，93例）
②实验思路：粪便宏基因组测序，血浆靶向代谢组测序
③实验结论：与HC患者相比，PSC的微生物较少，并且维生素B6合成相关基因和支链氨基酸（BCAAs）合成相关基因丰度差异显著，代谢组检测到PSC中维生素B6和BCAAs浓度降低，这与肝移植生存率降低密切相关，这表明研究微生物代谢物可能有助于查明与 PSC病程相关的生物学变化。
微生物组+非靶向代谢组+氨基酸靶向代谢组
英文名称：Citrus polymethoxyflavones attenuate metabolic syndrome by regulating gut microbiome and amino acid metabolism[4]
中文名称：柑橘多甲氧基黄酮通过调节肠道菌群和氨基酸代谢减轻代谢综合征
杂志：Science Advances
影响因子：14.136
发表时间：2020.01.03
图4.柑橘PMFE粪便移植对HFD小鼠具有代谢保护作用
主要研究方法与结论：
( 1）微生物组，非靶向代谢组，靶向代谢组
①实验对象：经过HFD(高脂饮食）喂养小鼠
②实验思路：实验组：PMFE喂养八周，对照组：不喂PMFE，观测小鼠体重等生理结果，小鼠肠道菌群16s rDNA测序，代谢组检测
③实验结论：通过16s rDNA测序和代谢组学分析发现，纯化的柑橘多甲氧基黄酮提取物(PMFE)有效地改善了高脂饮食(HFD)诱导的代谢综合征(MetS)，减轻了肠道的生态失调，并调节了支链氨基酸(BCAA)的代谢。通过抗生素处理和粪菌移植实验证明了PMFE的代谢保护作用依赖于肠道菌群，肠道菌群调节改变了宿主血清和粪便中的支链氨基酸浓度。PMFE极大地增加了共生卵形拟杆菌的丰度，降低了HFD小鼠的支链氨基酸浓度，缓解了代谢综合征的症状。PMFE可用作益生菌剂来减轻代谢综合征，靶向特异性微生物种类可能对代谢性疾病具有独特的治疗前景。
基于以上3篇文章我们可以发现，首先可以选择价格较低，周期较快的微生物多样性（16S rRNA基因）测序，初步了解不同处理组样本微生群落组成的变化，得到差异的物种，若需要进一步在功能层面上进行研究，可进行宏基因组测序，探究功能的组成和变化规律，同时通过代谢组分析（非靶，靶向，广靶等）得到代谢组的组成和差异，最后通过微生物+代谢联合分析，全面的解析相关生物学问题，深入探究疾病发展机理，微生物与动植物互作机制等（如下图所示）。
百迈客微生物组+代谢组联合分析一站式服务
百迈客拥有完备的实验分析平台，可以开展宏基因组（Illumina/ONT）,二代微生物多样性，全长微生物多样性，细菌/真菌基因组测序及数据分析服务,百迈客在微生物组领域深耕多年，致力于提供高质量的科研服务。目前搭建微生物多样性分析平台、宏基因组分析平台、微生物基因组和宏基因组binning分析四大平台。同时百迈客可提供LC-MS检测平台，非靶代谢组学，脂质组学，靶向，代谢组学、广靶代谢组学可以在这里找到解决方案，为你科研提供无忧技术服务。
代谢组检测服务
百迈客联合分析成功案例
百迈客年末促销，钜惠来袭
微生物产品
活动1：扩增子类(含二/三代)，只建库测序，即可免费赠送价值30元/样的云账号分析
活动2：宏基因组(含二代/ONT)，签建库测序分析，即可免费赠送价值1000元/样的Binning高级分析
活动3：ONT宏基因组，签建库测序分析，即可免费赠送同等数据量的二代数据辅助分析
活动4：真菌精细图，签建库测序分析，免费送调研图
活动5：微生物多样性+代谢组660元起；宏基因组+代谢组1400元起,联合分析免费送！
满赠1：签单满2W，赠送一个月扩增子云平台使用权(200以内样品，价值2000元
满赠2：签单满5W，赠送宏基因组云平台分析权限(12个样本，价值6000元)
满赠3：全长16S/二代宏基因组，签单样本满20赠1;ONT宏基因组/细菌完成图/真菌精细图组，签单样本满10赠1
参考文献：
[1] Ma, N. and Ma, X. Dietary Amino Acids and the Gut-Microbiome-Immune Axis: Physiological Metabolism and Therapeutic Prospects. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 2019,18: 221-242.https://doi.org/10.1111/1541-4337.12401
[2] Arnoriaga-Rodríguez M, Mayneris-Perxachs J, Burokas A,and etc. Obesity Impairs Short-Term and Working Memory through Gut Microbial Metabolism of Aromatic Amino Acids. Cell Metab. 2020 Oct 6;32(4):548-560.e7.doi: 10.1016/j.cmet.2020.09.002.
[3] Kummen M, Thingholm LB, Rühlemann MC,and etc. Altered Gut Microbial Metabolism of Essential Nutrients in Primary Sclerosing Cholangitis. Gastroenterology. 2021 Apr;160(5):1784-1798.e0.
doi: 10.1053/j.gastro.2020.12.058.
[4] Zeng S L, Li S Z, Xiao P T, et al. Citrus polymethoxyflavones attenuate metabolic syndrome by
京公网安备 11011302003368号