药物基因组学长期以来被认为是药物反应个体间差异的主要决定因素,然而遗传多态性仅能解释观察到的治疗结果异质性的一小部分。另一个平行且未被充分认识的维度——人类肠道微生物组的代谢能力——已成为同样重要的药代动力学和药效学调节因子。药物微生物组学(pharmacomicrobiomics)领域研究肠道微生物群与异型生物质(包括已批准的药物、前体药物和生物活性营养保健品)之间的双向分子相互作用。本综述综合了跨越四个核心机制的现有证据:(1) 直接的微生物药物失活,例如由 Eggerthella lenta 通过强心苷还原酶 (cgr) 操纵子介导的 digoxin 还原为 dihydrodigoxin;(2) 系统吸收前微生物对药物生物利用度的消耗,如 Enterococcus faecalis 酪氨酸脱羧酶介导的 levodopa 向外周 dopamine 的转化;(3) 微生物群依赖性的治疗药物疗效增强,例如 metformin 的部分机制依赖于 Akkermansia muciniphila 的富集和短链脂肪酸信号传导;(4) 膳食多酚经微生物生物转化成为具有药理活性的循环代谢产物,包括鞣花酸向 urolithin A 以及 daidzein 向 equol 的不可替代的转化。探讨的次要主题包括肠道细菌 β-glucuronidase 对 irinotecan 毒性代谢物 SN-38 的再激活、微生物群对胆汁酸的转化及其对核受体信号传导(FXR, TGR5)的下游影响,以及这些机制所驱动的新兴转化策略——微生物组分析、靶向酶抑制、粪菌移植。如果不考虑本文所述的微生物药理学层面,临床医生和临床研究人员将无法负责任地解释药物失效、剂量变异或营养保健品干预试验。
关键词:药物微生物组学、肠道微生物群、药物代谢、levodopa、digoxin、metformin、Akkermansia muciniphila、urolithin A、鞣花酸、equol、irinotecan、β-glucuronidase、胆汁酸、精准医学
1. 引言
临床药理学家的传统框架将药物代谢分配给两个主要器官——肝脏以及程度较轻的肠上皮——受一套特征明确的 cytochrome P450 酶、葡萄糖醛酸转移酶和外排转运蛋白控制。这一框架虽然在其范围内是准确的,但系统性地忽略了人类消化道内蕴含的一个代谢功能强大的生态系统:肠道微生物群,估计包含 1013 个微生物细胞,编码超过 500 万个不同的基因。[^1] 就化学多样性而言,该群体的总体酶能力超过人类肝脏几个数量级,并且它作用于每一个穿越肠腔的异型生物质分子。
认识到肠道细菌可以转化药理活性化合物并非新鲜事——早在 1982 年就有关于 Eubacterium lentum 使 digoxin 失活的报道。[^2] 不同的是,自宏基因组学、无菌小鼠模型和结构生物化学出现以来,这些相互作用在分子水平上得到了解析。我们现在了解了导致帕金森病患者空肠内 levodopa 脱羧的具体基因、酶,甚至是单核苷酸多态性。[^3] 我们知道负责 digoxin 还原的精确操纵子。[^4] 我们知道哪些细菌属将鞣花酸转化为 urolithin A。并且我们开始理解为什么 metformin 可能需要特定的粘膜共生菌来充分发挥其血糖调节作用。[^5]
药物微生物组学(pharmacomicrobiomics)这一术语被引入来描述这一领域——即系统研究微生物组变异如何导致药物反应和药物不良反应的个体间差异,这与药物基因组学的概念结构相平行。[^6] 药物微生物组学的范围比临床实践中通常认识的要广,在临床实践中,微生物组主要与抗生素治疗期间的益生菌给药相关。本综述专门针对临床医生和临床研究人员,旨在建立微生物-药物相互作用的分子基础,并阐明其对患者管理、给药策略和营养保健品解释的直接影响。
所选格式为临床综述文章,因为该领域的主要需求是为执业医师提供结构化的综合信息,而不是针对定义的干预性问题的荟萃分析。证据基础涵盖了机制生物化学、无菌动物模型、人类观察性队列和早期临床试验——这些异质性的研究设计最适合通过叙述性方式进行综合。
2. 机制基础:微生物群如何与异型生物质相互作用
2.1 直接酶促生物转化
肠道细菌拥有丰富的酶活性储备,能够对药物分子进行化学转化。主要的反应包括水解(糖苷水解酶、β-glucuronidases、硫酸酯酶)、还原(偶氮还原酶、硝基还原酶、羰基还原酶、二醇脱水酶)、脱羧、脱羟基和乙酰化。[^7] 由于其中许多反应是不可逆的,或者产生无法穿过血脑屏障的代谢物,其临床后果从简单的疗效丧失到产生毒性产物不等。
至关重要的是,这些酶能力在细菌群落中的分布并不均匀。负责 digoxin 还原的 cgr 操纵子仅存在于 Eggerthella lenta 菌株的一个子集中。[^4] 介导 levodopa 脱羧的 tyrDC 基因主要发现于 Enterococcus faecalis 和某些 Lactobacillus 物种中。[^3] 这种基因层面的精细度意味着微生物群的药理影响不是物种层面的现象,而是菌株层面、甚至等位基因层面的现象——这对基于微生物组的精准医学具有直接影响。
2.2 对宿主代谢的间接调节
除了直接的药物转化外,微生物群还通过以下方式间接塑造药物药代动力学:改变肠道通透性和药物吸收;通过循环微生物代谢物(包括胆汁酸和短链脂肪酸)调节肝脏 CYP 酶的表达;调节药物转运蛋白的表达;以及改变药物反应环境的系统性免疫调节。[^6][^8] 肠-肝轴(部分由次级胆汁酸的门脉循环介导)代表了一个特别重要的间接途径——将在第 5 节中单独讨论。
2.3 双向性:药物作为微生物调节剂
这种相互作用并非单向的。许多药物在结构上改变肠道微生物群落,从而继发性地改变其自身的药效学环境。抗生素是最明显的例子,但非抗生素药物——包括质子泵抑制剂、metformin、阿司匹林和选择性 5-羟色胺再摄取抑制剂——已被证明能重塑微生物组成,从而对共同给药或随后给药的药物代谢产生下游影响。[^1][^6]
3. 肠道微生物群介导的药物失活
3.1 Digoxin 与 Eggerthella lenta:典型案例
Digoxin 是一种具有窄治疗指数的强心苷,用于治疗心力衰竭和心房颤动,它是第一种在临床严谨性下被证明会被肠道细菌在体内失活的药物。Lindenbaum 及其同事在 1980 年代初期表明,一部分接受稳定口服 digoxin 方案的患者产生了大量尿液浓度的无心血管活性的代谢物 dihydrodigoxin,并且这种转化可以通过针对 Eubacterium lentum(后重新分类为 Eggerthella lenta)的抗生素治疗来阻止。[^2] 随后证明了 E. lenta 培养物将 digoxin 还原为 20R-dihydrodigoxin 具有立体特异性,对 20R 表位异构体的选择性 >99%。[^9]
Haiser、Balskus 和 Turnbaugh 在 2013 年发表于 Science 的一篇具有里程碑意义的论文中阐明了这种转化的分子基础。[^4] 通过转录组分析和比较基因组学,他们确定了强心苷还原酶 (cgr) 操纵子——一个由两个基因组成的集群,编码一种由 digoxin 本身在低精氨酸条件下诱导的细胞色素依赖性还原酶。并非所有 E. lenta 菌株都携带 cgr 操纵子:它的存在是决定特定患者微生物组是否会在体内使 digoxin 失活的关键因素。随后的工作确定 Cgr2 是足以使 digoxin 失活的单一酶,并证明该基因在普通人群中广泛但异质地分布。[^2]
精氨酸依赖性本身具有直接的临床相关性。定植了还原 digoxin 的 E. lenta 并喂食高蛋白(高精氨酸)饮食的无菌小鼠,与低蛋白对照组相比,维持了显著更高的血清 digoxin 浓度。[^4] 这转化为了一个可测试的、饮食可调节的参数:在定植了携带 cgr 的 E. lenta 的患者中,膳食蛋白质摄入量可能部分控制 digoxin 的生物利用度。临床推论是,如果不考虑 cgr 操纵子状态,就不能完全通过 P-glycoprotein 或 UGT1A 位点的药物基因组变异来解释患者间 digoxin 疗效的差异。
最近的综述将这一分析扩展到 digoxin 与微生物群更广泛的代谢相互作用,包括对次级胆汁酸、前列腺素途径和系统脂质稳态的影响,强调 E. lenta–digoxin 相互作用在药代动力学上并非孤立,而是嵌入在更广泛的代谢网络中。[^10]
3.2 Levodopa 与 Enterococcus faecalis / Eggerthella lenta 二步途径
Levodopa (L-dopa) 仍然是帕金森病的主要对症治疗药物,其异质的临床反应(要求患者之间的剂量调整跨越一个数量级)被归因于宿主芳香族氨基酸脱羧酶 (AADC) 的遗传变异、CYP2D6 多态性以及外周药代动力学。一个关键但系统性被低估的贡献者是近端小肠中的微生物代谢。
van Kessel、Frye 和 El Aidy 在 Nature Communications 发表的一项研究中证明,主要由 Enterococcus faecalis 编码并存在于 50 多个 Enterococcus 菌株以及几种 Lactobacillus 物种中的细菌酪氨酸脱羧酶 (TyrDC),即使在酪氨酸作为竞争底物存在的情况下,也能高效地将 L-dopa 转化为外周 dopamine。[^11] 至关重要的是,与 L-dopa 共同给药以专门防止外周转化的宿主靶向 AADC 抑制剂 carbidopa 并不能抑制细菌 TyrDC——它对真核酶具有选择性,但在临床可达到的浓度下对原核同源物无效。[^11][^12] 结果,即使共同给予 carbidopa,多达 56% 的给药 L-dopa 可能仍无法到达大脑。
该分子途径是跨物种且连续的:E. faecalis TyrDC 首先将 L-dopa 脱羧为 dopamine;然后 E. lenta 菌株 A2 通过钼辅助因子依赖性酶 (Dadh) 将 dopamine 脱羟基为 m-tyramine。Maini Rekdal 及其同事在 2019 年的一篇 Science 论文中绘制了这两个步骤,确定了 dadh 基因中预测脱羟基活性的单核苷酸多态性,并证明 E. faecalis 的丰度、tyrDC 基因拷贝数以及 dadh SNP 与帕金森病患者粪便样本中的离体 L-dopa 代谢相关。[^3] 他们进一步表明,(S)-α-fluoromethyltyrosine (AFMT) 能选择性抑制细菌 TyrDC 并增加定植了 E. faecalis 的小鼠的血清 L-dopa 峰浓度——为开发针对微生物而非宿主脱羧酶活性的第三种联用药物提供了概念验证。
2025 年发表在 International Journal of Molecular Sciences 上的一项研究将这些发现扩展到了临床分层队列。与反应良好的患者相比,对 L-dopa 反应不佳的患者表现出显著更高的体外粪便 L-dopa 向 dopamine 的转化;在 MPTP 帕金森小鼠中进行的粪菌移植实验证实,供体微生物组组成直接决定了纹状体 dopamine 的利用率和运动结果。在这些模型中针对性地清除肠道微生物群增强了 L-dopa 的生物利用度和纹状体 dopamine 水平,建立了因果关系而非仅仅是相关性。
这一证据体迫使人们重新评估当前的临床实践。对于管理具有不明原因运动波动、治疗反应不佳或异常高剂量需求的帕金森病患者的神经科医生来说,粪便或空肠样本中的 tyrDC 定量——尽管尚未标准化临床应用——代表了一个合理的诊断靶点。改变饮食以减少竞争性酪氨酸底物或针对性调节 E. faecalis 丰度最终可能成为辅助治疗策略。
4. 微生物群依赖的药物疗效:Metformin–Akkermansia muciniphila 范式
Metformin 是全球处方量最大的口服抗糖尿病药物,其机制长期以来被归因于通过抑制线粒体复合物 I 和激活 AMPK 来抑制肝脏糖异生。过去十年中积累的证据挑战了这一完全以肝脏为中心的观点,将肠道微生物组定位为 metformin 治疗效果的重要中介。
Shin 等人在 2013 年的一项 Gut 研究中首次证明,在高脂饮食喂养的小鼠中,metformin 治疗显著增加了 Akkermansia(一种与肠道屏障完整性相关的粘素降解厌氧菌)的相对丰度,且在不使用 metformin 的情况下口服 A. muciniphila 也能重现葡萄糖耐量和脂肪组织炎症的改善。[^5] 这一观察结果在人类受试者中得到了 de la Cuesta-Zuluaga 等人(Diabetes Care, 2016)的证实,他们发现服用 metformin 的糖尿病患者与未服用 metformin 的糖尿病患者相比,A. muciniphila 和几种产生 SCFA 的生物(包括 Butyrivibrio、Bifidobacterium bifidum 和 Megasphaera)的相对丰度显著更高。[^13]
最严谨的人类证据来自一项针对初治 2 型糖尿病患者的双盲随机试验(Wu 等,Nature Medicine, 2017),并在 Gut 中进行了总结:四个月的 metformin 治疗增加了 A. muciniphila 的丰度以及阳性微生物共发生网络的密度;移植了治疗后粪便的无菌小鼠与接受治疗前粪便的小鼠相比表现出更好的葡萄糖耐量;且 metformin 在纯培养中直接促进了 A. muciniphila 的生长。[^14] 这些无菌移植实验证明,微生物组的变化足以——而不仅仅是巧合——产生血糖获益,满足了关键的因果标准。
提出的分子机制是多重的且部分相互依赖的。Metformin 抑制细菌电子传递链中的复合物 I,选择性抑制对 metformin 敏感的物种,并为 A. muciniphila 创造了生态空间。A. muciniphila 反过来促进粘蛋白层厚度和杯状细胞增殖,改善上皮屏障完整性并减少代谢性内毒素血症。它还通过短链脂肪酸和次级胆汁酸信号传导刺激 L 细胞依赖性的 GLP-1 分泌,从而通过一种完全独立于传统肝脏途径的胰岛素促泌机制放大 metformin 的血糖效应。[^15]
一个重要的细微差别涉及剂量和持续时间。Rajpurohit (2025) 指出,虽然适度的 A. muciniphila 富集能改善肠道屏障,但长期使用 metformin 导致的过度丰度可能通过过度的粘素降解反而使粘液层变薄,从而可能增加肠道通透性和炎症张力。这种双刃剑表型表明,微生物组对 metformin 的最佳反应是幅度依赖性的——这一考虑对复杂患者的长期 metformin 给药策略具有潜在影响。
更广泛的影响是显著的:基线 A. muciniphila 丰度的个体间差异可能部分解释了有据可查的 metformin 血糖反应变异。缺乏足够 A. muciniphila 定植的患者获益可能较少,而富集该生物的益生菌或饮食干预可能作为药物治疗的辅助手段——目前多项正在进行的试验已开始探讨这一假设。
5. 营养保健品的微生物生物转化:将膳食前体转化为活性代谢物
5.1 鞣花酸–Urolithin A 轴
鞣花酸是一种存在于石榴、核桃、浆果和某些橡木桶陈酿茶中的多酚,通常以可水解鞣质(鞣花鞣质)的形式存在。摄入后,鞣花鞣质在胃和小肠中水解释放出鞣花酸。鞣花酸本身由于水溶性低且肠道代谢迅速,吸收较差;其作为完整分子的全身生物利用度微乎其微。在生物学相关浓度下循环的——以及似乎负责归功于富含鞣花酸食品的健康益处的——是尿石素(urolithins):完全由肠道微生物群产生的二苯并吡喃酮代谢物。
生物转化途径通过连续的微生物酶促还原和内酯化进行。Gordonibacter 和 Ellagibacter 属已被确定为早期转化步骤的关键介导者,此外,一项抗生素清除体外发酵研究表明,Bifidobacterium 物种(特别是 B. longum、B. adolescentis 和 B. bifidum)也对 urolithin A 的形成有贡献。[^16] Urolithin A——最主要且研究最深入的最终产物——表现出通过激活 PINK1/Parkin 途径实现的线粒体自噬刺激活性、通过抑制 NF-κB 和激活 Nrf2 实现的抗炎特性、通过调节 PI3K/AKT/mTOR 实现的针对激素依赖性肿瘤的抗增殖活性,以及与肌肉衰老和肌少症相关的线粒体功能改善。[^17][^18]
至关重要的是,从膳食鞣花酸产生 urolithin A 的能力并非普适。人群研究确定了三种不同的代谢表型:代谢型 A(urolithin A 生产者,与更多样化的微生物组相关);代谢型 B(产生包括 urolithin B、isourolithin A 和 urolithin A 在内的混合物的生产者);以及代谢型 0(缺乏必要细菌联合体的新型非生产者)。据估计,代谢型 0 影响 30–40% 的西方人群,这意味着大量食用富含鞣花酸的食物或补充剂的个人无法获得可测量的全身生物活性暴露。[^17]
这种人群异质性对临床试验设计具有直接影响。评估石榴提取物、核桃摄入或鞣花酸补充的研究,如果未能按代谢型对参与者进行分层,将系统地低估真实的效应量,使药理信号被代谢型 0 参与者的无效反应所稀释。对已发表试验进行代谢型分层再分析,始终能得出更强的效应估计值。因此,将简单的尿液 urolithin A 检测作为代谢型分类工具不仅具有学术意义,而且是有效的营养保健品研究设计的先决条件。
5.2 异黄酮、Daidzein 与 Equol:微生物门控的雌激素活性
大豆异黄酮——主要是大豆苷(daidzin)、染料木苷(genistin)和黄豆苷(glycitin)——以糖苷结合物的形式摄入,被肠道乳糖酶-根皮苷水解酶和微生物 β-glucosidases 水解为其苷元形式。苷元 daidzein 是 (S)-equol 的前体,equol 是一种非甾体化合物,其与 estrogen receptor-β 的结合亲和力约为 daidzein 本身的 20 倍,并且还能结合 5α-dihydrotestosterone (DHT),从而拮抗雄激素受体信号传导。Equol 的雌激素和抗雄激素特性是大豆作为更年期症状、骨质疏松症、心血管疾病和激素敏感性癌症治疗性膳食剂的临床兴趣基础。
将 daidzein 转化为 equol 的酶级联反应——涉及 daidzein 还原酶、dihydrodaidzein 消旋酶、tetrahydrodaidzein 还原酶和 dihydrodaidzein 还原酶——需要特定的严格厌氧菌联合体,主要是 Eggerthellaceae 科的成员(特别是 Adlercreutzia equolifaciens、Slackia equolifaciens 和 Slackia isoflavoniconvertens)。[^19] 这些生物并非普遍存在:西方人群中约有 30–50% 是 equol 生产者,而在食用富含大豆传统饮食的亚洲人群中,这一比例升至 50–60%。[^20]
其结果是深刻的药效学分叉:食用膳食大豆或异黄酮补充剂的 equol 生产者会经历雌激素和抗雄激素的系统暴露;而非生产者则不会。不加分层地汇总两组数据的荟萃分析显示,大豆对更年期血管舒缩症状和骨密度的影响微弱且不一致——这一结果完全可以从其机制基础预见到。[^21] 不验证 equol 生产者状态的大豆异黄酮研究实际上是在将两种不同的生物学情况当作一种进行测试。为患者提供大豆补充建议的临床营养师和医生应意识到,根据患者微生物组的不同,该建议有效的可能性也不同。
6. 微生物群介导的药物毒性:Irinotecan–β-Glucuronidase 模型
Irinotecan (CPT-11) 是一种广泛用于结直肠癌、肺癌和卵巢癌的前体药物。其药理激活涉及羧酸酯酶介导的水解生成 SN-38(一种强效拓扑异构酶 I 抑制剂),随后由 UGT1A 葡萄糖醛酸酸化为失活的结合物 SN-38G 以通过胆汁排泄。在结肠腔内,细菌 β-glucuronidase (GUS) 酶将 SN-38G 重新切割为 SN-38,使结肠上皮再次暴露于活性细胞毒素中——这一机制导致了严重的迟发性腹泻(20–40% 的患者出现 3/4 级),这是 irinotecan 的主要剂量限制性毒性。[^22][^23]
微生物 GUS 的因果作用已通过机制得到证实:接受抗生素处理的大鼠在大肠组织中的 SN-38 AUC 减少了约 85%,而系统性 SN-38 药代动力学没有变化,证明毒理学事件是结肠内局部微生物驱动的现象,而不是系统性药代动力学故障。[^24] 针对性的非致死性 GUS 抑制剂——结构上与宿主 GUS 不同,能够在不消除微生物群或损害系统性 irinotecan 疗效的情况下保护结肠上皮——此后在小鼠模型中证明,GUS 抑制既能减少胃肠道毒性,又能通过允许增加剂量,显著增强抗肿瘤疗效。
最近的研究表明,β-glucuronidase 活性并非与 irinotecan 毒性相关的唯一微生物机制。2025 年《Gut》的一篇发表物确定 Bacteroides intestinalis 在发生 irinotecan 相关腹泻的患者中扩张;该生物产生 indole-3-acetate (IAA),这是一种色氨酸分解代谢产物,可抑制肠道干细胞中的 PI3K-Akt 信号传导,从而损害 irinotecan 诱导的化学损伤下的上皮再生。[^25] 临床患者的粪便 IAA 浓度与腹泻严重程度相关,确定了一个独立于 GUS 途径的潜在预测生物标志物。
另一项平行研究确定 Lactobacillus reuteri 是一种表达 GUS 的细菌,它通过消耗肠道干细胞再生池来加剧 irinotecan 肠毒性——这一发现直接关系到临床上常用 Lactobacillus 益生菌来管理化疗相关胃肠道副作用的常规做法。[^26] 认为所有 Lactobacillus 益生菌在化疗期间都具有保护作用的假设在机制上是站不住脚的,并且对于接受 irinotecan 的患者来说可能适得其反。
7. 胆汁酸生物转化:药物和代谢药理学中的微生物代谢物轴
肠道微生物群通过 7α-脱羟基、表构化、氧化和去结合作用将初级胆汁酸(胆酸和鹅去氧胆酸)转化为次级胆汁酸(去氧胆酸、石胆酸、熊去氧胆酸及其众多衍生物),这构成了建立时间最长的微生物-宿主代谢相互作用轴。最近进一步阐明了这一生物转化途径与异型生物质药理学交叉的程度。
初级胆汁酸是法尼醇 X 受体 (FXR) 的优先配体,而微生物产生的次级胆汁酸是 TGR5 (GPBAR1) 的配体。[^27] 肠道 L 细胞中的 TGR5 激活会刺激 GLP-1 分泌,从而直接有助于胰岛素增敏。FXR 信号调节胆汁酸合成、脂蛋白代谢和炎症反应,继发于微生物组失调的 FXR 激活改变与非酒精性脂肪性肝病、炎症性肠病和结直肠癌有关。[^28] 至关重要的是,由于许多目前批准的药物——包括 obeticholic acid(一种批准用于原发性胆汁性胆管炎的选择性 FXR 激动剂)、胆汁酸螯合剂和肠道限制性肠促分泌素——正是通过操纵 FXR 和 TGR5 活性发挥作用,微生物对胆汁酸池组成的决定作用代表了一个直接的药理变量。[^29]
微生物群的改变(由疾病、抗生素或其他药物引起)会改变初级与次级胆汁酸的比例,从而改变基线 FXR 和 TGR5 的激活,并可能修改针对这些受体的药物的药效学反应。微生物群被抗生素清除的患者与未经治疗的患者相比,将具有根本不同的胆汁酸池和受体激活概况——这在临床药物试验中很少被考虑到。
8. 转化医学影响与新兴临床策略
8.1 微生物组分析作为预处理生物标志物
上述证据支持了这样一种概念:基线微生物组分析——特别是相关功能基因的定量(例如 cgr2、tyrDC、编码 GUS 的位点、equol 生物合成基因、urolithin 代谢分型)——可以在特定临床场景中预测药物反应和不良事件风险。基于定量 PCR 的 tyrDC 和 cgr2 检测在技术上是可行的;其临床验证正在进行中。鸟枪法宏基因组测序提供了更广泛的功能注释,但成本和分析复杂性更高。作为营养保健品药效学生物标志物的尿液 urolithin A 测定已在临床研究中部署。
8.2 靶向微生物酶抑制
irinotecan 的 GUS 抑制剂范式展示了一种靶向治疗策略,该策略在不广泛改变群落组成的情况下操纵微生物组的药理活性。类似的方法在概念上也可用于 E. faecalis TyrDC 途径:化合物 AFMT 在离体人类微生物组样本中展示了选择性细菌脱羧酶抑制作用,并在动物模型中增加了 L-dopa 的峰浓度。[^3] 将此类化合物转化为临床辅助疗法需要解决选择性、生物相容性和监管途径问题——但其机制基础已经确立。
8.3 饮食调节
膳食蛋白质摄入量通过精氨酸抑制 E. lenta cgr 转录来调节 digoxin 代谢。酪氨酸摄入会与 L-dopa 竞争细菌 TyrDC。饮食成分在数月的时间尺度内塑造 equol 生产者的丰度。这些是无需药物即可通过临床干预改变的变量,应纳入对特别是服用 digoxin 和 L-dopa 患者的咨询中。
8.4 粪菌移植
粪菌移植 (FMT) 已被研究作为优化药物反应的策略以及一种独立的治疗干预手段。在癌症免疫治疗中,受体微生物组的组成现已被确认为免疫检查点阻断反应的决定因素,将反应者的 FMT 移植给非反应者正在进行活跃的临床试验研究。[^1] 在 L-dopa 背景下,帕金森模型中供体匹配的 FMT 证明了药理表型的因果转移。FMT 用于优化药物疗效的临床应用仍处于研究阶段,但其机制理由得到了充分支持。
9. 结论
药物基因组学教会了医生去询问:患者的基因组对药物反应有何预测?药物微生物组学现在增加了一个同样基本的问题:患者的微生物组预测了什么?这两个问题是互补且非冗余的,因为微生物药理能力独立于宿主基因组,并受到包括抗生素史、饮食、地理微生物组变异和共病在内的不同修正因素的影响。
该领域实现的分子特异性——从 cgr 操纵子对 digoxin 失活的单碱基对决定性,到解释 levodopa 剂量异质性的 tyrDC 基因拷贝数,再到决定膳食鞣花酸是否能作为生物活性 urolithin A 进入系统循环的代谢型三分法——意味着药物微生物组学不再是一个理论问题,而是一组实际可操作的生物标志物和干预靶点。
对于临床从业者而言,本综述得出的最低限度可操作结论包括:饮食模式明确的患者中 digoxin 疗效出现不明原因的变异,应考虑 E. lenta cgr 状态;对于剂量或剂型无法解释的运动波动的帕金森病患者,应评估微生物 L-dopa 代谢;metformin 无反应者可能具有欠佳的 A. muciniphila 种群,可以通过饮食或益生菌干预来解决;基于鞣花酸或异黄酮来源的营养保健品建议应承认患者的代谢型和 equol 生产者状态;并且鉴于表达 GUS 的 Lactobacillus reuteri 的数据,需要重新审视 irinotecan 化疗期间反射性开具 Lactobacillus 益生菌处方的做法。
从以肝脏为中心向全肠道药物代谢模型(将微生物药理学层面视为临床结果的一等决定因素)的转变并非未来的前景。这是精准药理学的现状,其临床整合已迫在眉睫。
致谢
作者声明没有利益冲突。编写本手稿未获得外部资助。
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