肠道细菌如何帮助调节血压

几年前，当美国约翰霍普金斯大学生理学副教授Jennifer Pluznick在进行她的生理和感觉系统的研究时，她惊讶地发现肾脏有些地方看起来很奇怪。肾脏中竟然存在一种嗅觉受体，一种看起来本该待在鼻子中的蛋白质。因为肾脏主要将废物过滤到尿液中并保持血液中正确的盐含量，所以很难想象嗅觉受体在那里有什么用。然而，当她深入研究嗅觉受体的作用时，发现一个令人惊讶的现象：肾脏可以接受来自肠道共生微生物的信息。

在过去的几年里， Pluznick和一些志同道合的研究人员发现肠道细菌可以影响血压，因此如果肠道菌群被破坏，宿主血压就会受到影响。研究人员从分子水平解释了肠道微生物是如何与肾脏和血管共同操纵血液流动的。

研究人员在肾脏中发现的这一嗅觉受体叫做Olfr78，起初被认为是一个孤儿受体，未发现其内源的配体：它之前在鼻子的感觉组织中被发现，但是没有人知道它会对什么气味或化学信使产生反应。Pluznick首先测试了各种可能的化学物质并最终将候选对象缩小到乙酸和丙酸。这些短链脂肪酸分子来自长链碳水化合物（营养学家称之为膳食纤维）的发酵分解。人类、小鼠、大鼠和其它动物不能消化纤维，但是生活在肠道中的细菌可以。

血液中超过99%的乙酸和丙酸是有细菌消化纤维所产生的，而宿主自身的贡献是非常小的。因此，细菌是激活Olfr78的唯一有意义的来源，进一步的研究表明，Olfr78参与血压的调节。

我们的身体必须与血压保持微妙的平衡，就像电线中的电流一样，太多意味着爆炸而太少意味着停电。如果血压太低，生物体就会失去意识；而如果血压太高，心脏和血管所承受的压力可能是致命的。因为生物体的血液中不断地有营养物质和改变平衡的化学信号物质，所以对血压的调控必须是实时动态的。机体调控的方法之一就是使用一种叫做肾素（renin）的激素，当需要维持血压时，它会使血管变窄。Pluznick及其同事发现，Olfr78有助于促进肾素的产生。

嗅觉受体如何承担这一工作呢？这可能要归功于进化的力量。嗅觉受体的基因几乎存在于身体的每个细胞中。如果在进化过程中，这些化学传感器连接到制造激素的结构上而不是嗅觉神经元，如果这种连接被证明是有用的，那么即使在远离鼻子的身体部位，进化也会保留这种安排。就像肾脏目前的情况一样。

然而，Olfr78并不是故事的结尾。当研究团队进行这些实验时，他们发现另一种叫做Gpr41的受体也从肠道微生物中获得信号。研究人员揭示了在血管内壁发现的Gpr41受体的作用。与Olfr78一样，Gpr41也会对乙酸和丙酸起反应，但是它的作用是降低血压而不是升高血压。

高血压与肠道微生物和短链脂肪酸的改变有关，短链脂肪酸是肠道细菌在消化淀粉和纤维素时产生的，短链脂肪酸通过嗅觉受体Olfr78和G蛋白偶联受体Gpr41来发挥作用。研究显示，Olfr78和Gpr41都会被短链脂肪酸激活，只不过效果刚好相反，Olfr78使血压升高而Gpr41使血压降低。高纤维饮食可增加短链脂肪酸的产生，降低血压。微生物产生的短链脂肪酸水平低的人血压更高。

当我们摄入膳食纤维时，肠道细菌以此为食并释放短链脂肪酸。当所有被消耗的营养物质充斥在血液循环中时，这种脂肪酸信号就会激活降低血压的Gpr41。当血压下降到一定水平时，就是Olfr78的用武之地了。Olfr78受体在下一次脂肪酸信号到来时而激活，通过促进肾素的产生来收缩血管以防止血压降至最低点。因此，肠道菌群可能通过产生短链脂肪酸激活Gpr41和Olfr78受体而调节血压的平衡。研究肠道菌群和肾脏-心血管系统的联系可能有助于更好地理解和治疗高血压。

了解具体细节是理解是否可以将健康的微生物移植到患者身上重塑患者的肠道菌群以解决健康问题的关键。早期的一项有名的研究表明，给瘦鼠移植肥胖人类的肠道微生物可以使它们肥胖，而瘦人的肠道微生物使小鼠保持瘦弱。早前的研究也发现，肠道菌群的改变可以导致高血压，说明粪菌移植也可能对高血压有用。对于那些具有高血压遗传倾向的人来说，即使交换新细菌只能略微降低他们的血压，从理论上讲，即使交换新细菌只能略微降低那些具有高血压遗传倾向的人的血压，它也可能会在一生中产生影响。相比改变我们的基因，改变我们的肠道菌群要容易得多。