为什么尿液会呈现黄色？为什么患有黄疸的人皮肤看起来发黄？一个多世纪以来，科学家们已经知道urobilin（尿胆素）是导致这种黄色的关键化学物质。然而，负责生成尿胆素的酶一直是个谜……直到最近。美国国立医学图书馆（NLM）的研究人员在一个意想不到的地方找到了答案：肠道微生物组。他们的发现有助于我们更好地理解某些健康状况、身体运作机制以及为何一些婴儿会出现黄疸。
尿液为什么呈黄色？
当身体替换老化的红血球时，会产生bilirubin（胆红素）。这种物质随后进入肠道，在那里它要么被重新吸收回血液，要么被分解成一种叫做urobilinogen（尿胆原）的化学物质。肾脏再将尿胆原转化为urobilin（尿胆素），这使得尿液呈现黄色。
虽然研究人员了解这个过程，但有一个关键环节仍然不清楚：什么导致胆红素分解成尿胆原？然而，NLM和马里兰大学霍尔实验室的研究人员最近发现了缺失的一环——一种名为bilirubin reductase（胆红素还原酶）的关键酶。
当身体分解红血球时，会产生胆红素。胆红素进入肠道后，要么再次被吸收到血液中，要么被转化为尿胆原。这种尿胆原被送往肾脏并转化为废物产物尿胆素，从而使尿液变黄。
研究人员是如何发现这一点的？
他们的第一步是找到一组可以减少胆红素的细菌。许多肠道细菌需要低氧环境才能生存，这在实验室环境中很难实现，因此科学家们还利用计算机实验同时分析了多种细菌的基因组。基因组是一个细胞中完整的DNA指令集。
然后，研究人员从细菌基因组中筛选出编码分解胆红素的酶的基因。
“我们能够确认它们的功能，并观察更大的趋势，例如该基因与不同类型疾病之间的关系，”NLM内部研究部门（DIR）的工作人员Keith Dufault-Thompson博士说。
这项研究的重要性是什么？
大多数情况下，我们的身体每天都会正常分解胆红素。但如果出现问题，胆红素会在血液中积聚。这可能导致健康问题，如黄疸，即皮肤和眼白变黄。黄疸常见于婴儿和肝病患者。在严重的情况下，它可能导致疼痛、发烧、听力损失甚至脑损伤。
研究人员希望了解胆红素还原酶对健康的影响。在发现这种酶之后，他们分析了过去关于肠道微生物组（生活在肠道中的细菌和其他微生物生态系统）的研究数据。他们从健康成年人、年轻婴儿和炎症性肠病（IBD）患者的微生物组中提取了遗传样本，并寻找产生胆红素还原酶的基因。NLM DIR的首席研究员Xiaofang Jiang博士及其团队发现，约70%的婴儿在出生后的第一个月内没有产生胆红素还原酶的关键细菌基因。这可能解释了为什么许多新生儿会患上黄疸——他们的肠道微生物组尚未发育完全。该研究还显示，超过30%的IBD成人患者也没有这种细菌基因。
这项新研究可能会为这些条件带来更好的结果。它还可以帮助我们更多地了解肠道微生物组对整体人类健康的作用。
接下来的研究方向是什么？
自发现胆红素还原酶以来，研究团队回顾了之前关于肠道微生物组的数据。他们希望了解这种酶在肠道环境中是如何进化的。
Dufault-Thompson博士表示，这项工作可以帮助我们了解胆红素还原细菌，并为新的治疗方法铺平道路。由于这项研究，研究团队可以更好地理解肠道细菌的功能及其对人体的影响。这些功能包括微生物如何代谢人工甜味剂和不同类型激素。
“这些项目帮助我们扩大了对微生物对人体健康影响的理解，并展示了我们的微生物组执行的广泛功能，”他说。
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