荷爾蒙失衡?發現厭氧菌逆轉機制,有助探索腸道新功能

作者 | 發布日期 2020 年 03 月 03 日 14:45 | 分類 生物科技 , 醫療科技 Telegram share ! follow us in feedly


腸道細菌不僅能幫助消化食物,也透過影響荷爾蒙的組成與平衡,左右人體的生理、發育和行為。中央研究院生物多樣性研究中心江殷儒副研究員發現,一種厭氧菌具有逆轉荷爾蒙的能力,可以將雌激素逆轉成雄激素。此研究將有助探索腸道菌如何影響人體的性荷爾蒙平衡,對婦女停經、男性禿頭及攝護腺癌等困擾帶來一絲曙光。

人體性荷爾蒙的生成依循固定途徑,必須先從膽固醇轉化成雄激素,再轉化為雌激素。長久以來,科學家認為生物無法將雌激素逆轉為雄激素。本論文第一作者王柏翔博士與研究室同仁合作,從迪化污水處理廠找到厭氧菌株──脫硝彎桿菌(Denitratisoma sp. strain DHT3),並發現該菌在含有維生素 B12 的環境中,可將雌激素逆轉為雄激素。

江殷儒解釋,透過基因體定序與細胞、蛋白質及基因突變等實驗,團隊找到關鍵基因及酵素,並證實此一逆轉反應,是由於細菌具有特殊酵素「新型甲基轉移酶」,這種酵素的運作需要維生素 B12 輔助,而相關基因的表現則受到雌激素的誘導。

團隊也發現,甲基轉移酶的主要基因 emtA,亦存在於人體及動物腸道的厭氧微生物中,如產甲烷古菌及產乙酸細菌。而迪化污水處理廠,亦是含有多種來自人類的腸道菌的厭氧環境。因此,透過研究可推測,人體腸道菌可能也具備轉化性荷爾蒙的能力。

江殷儒的專長是微生物的代謝多樣性,他長期研究細菌如何處理環境中難以分解的有毒物質,或產生具生技用途的酵素與化合物。為此,他的研究團隊已解開幾乎所有微生物在缺氧條件下的荷爾蒙代謝途徑。然而,由於鮮少有生物能在厭氧條件下分解雌激素,因此一直無法掌握雌激素的分解機制。本次研究終於找到脫硝彎桿菌做為適合此類研究的菌株。

腸道菌可能會影響人體的荷爾蒙平衡

過去科學界認定雌、雄激素等「固醇類物質」是多細胞真核生物的產物。然而,本次研究揭示,雌雄激素的生物轉換,絕非動物的專利,細菌也有類似功能。江殷儒補充,除了脫硝彎桿菌,團隊也發現淡水河河口底泥中的厭氧菌能將雄激素轉化成雌激素並大量累積,而類似河口底泥及污水處理池,人體及動物的腸道菌也是非常複雜的厭氧系統。

近年許多文獻皆提及,腸道菌可能會影響人體的荷爾蒙平衡,進而影響我們的生理發育乃至行為,而雌激素也是一種活性極強的環境荷爾蒙與致癌物質,曾廣泛地使用於化妝品、避孕藥以及漁業養殖。

本研究顯示腸道菌或許能對人體內的荷爾蒙進行改造與重組,對於利用微生物來分解環境荷爾蒙,也提供了重大的理論支持,若能將相關研究應用於益生菌的研發,將可望解決人體性荷爾蒙失調帶來的困擾。團隊接下來將特別針對人體腸道菌進行實驗,並希望掌握其作用機制及酵素,探討其如何影響人體的荷爾蒙平衡。

本研究論文標題為〈Retroconversion of estrogens into androgens by bacteria via a cobalamin-mediated methylation〉已於今年 1 月刊登於《美國國家科學院院刊》(PNAS),並獲得期刊專文介紹。

研究團隊包括江殷儒副研究員、王柏翔博士、陳宜龍博士、魏廷翔博士、吳衎、吳天宇以及台灣大學漁業科學研究所的李宗徽教授。本文第一作者王柏翔博士,曾任本院多樣中心研究助理,2018 年於加拿大多倫多大學取得博士學位後,目前任職於日本東京工業大學早期地球生命研究所。本次研究經費主要來自中央研究院及科技部。

(首圖來源:pixabay