黄色谜题已解：发现负责尿液颜色的酶

在一项重大的科学突破中，研究人员确定了导致尿液变黄的酶，揭示了肠道微生物组在人类健康和疾病管理中的关键作用。

根据2024年1月3日发表在《自然微生物学》杂志上的一项新研究，马里兰大学和美国国立卫生研究院的研究人员已经确定了负责使尿液呈黄色的微生物酶。

这种称为胆红素还原酶的酶的发现为进一步研究肠道微生物组在黄疸和炎症性肠病等疾病中的作用铺平了道路。

酶解开生物学奥秘

“这种酶的发现最终揭开了尿液黄色背后的奥秘，”该研究的主要作者、马里兰大学细胞生物学和分子遗传学系助理教授布兰特利·霍尔说。 “一种日常生物现象在这么长时间内没有得到解释，这真是太了不起了，我们的团队很高兴能够解释它。

血红素降解途径的图示表示。 关键的人类酶用灰色文字标记。 

当红细胞在六个月的寿命后降解时，会产生一种称为胆红素的亮橙色色素作为副产物。胆红素通常分泌到肠道中，在那里它注定要排泄，但也可以部分被重新吸收。过度重吸收会导致胆红素在血液中积聚，并可能导致黄疸——一种导致皮肤和眼睛发黄的疾病。一旦进入肠道，常驻菌群可以将胆红素转化为其他分子。

“肠道微生物编码胆红素还原酶，将胆红素转化为一种称为尿胆素原的无色副产物，”霍尔解释说，他在马里兰大学高级计算机研究所联合任命。“然后，尿胆素原会自发降解成一种叫做尿胆素的分子，这是我们都熟悉的黄色的原因。

长期以来，尿胆素一直与尿液的黄色调有关，但研究小组对负责的酶的发现回答了一个多世纪以来一直困扰着科学家的问题。

对健康和疾病的影响

除了解开科学之谜外，这些发现还可能对健康产生重要影响。研究小组发现，胆红素还原酶几乎存在于所有健康成年人中，但新生儿和炎症性肠病患者往往缺乏胆红素还原酶。他们假设胆红素还原酶的缺乏可能导致婴儿黄疸和色素沉着性胆结石的形成。

“现在我们已经确定了这种酶，我们可以开始研究肠道中的细菌如何影响循环胆红素水平和黄疸等相关健康状况，”该研究的共同作者和NIH研究员Xiaofang 江说。“这一发现为理解肠肝轴奠定了基础。

肠道微生物组在人类健康中的作用

除了黄疸和炎症性肠病外，肠道微生物组还与各种疾病和病症有关，从过敏到关节炎再到牛皮癣。这一最新发现使研究人员更接近于全面了解肠道微生物组在人类健康中的作用。

“由于我们实验室之间的合作，我们能够实施的多学科方法是解决为什么我们的尿液呈黄色的生理难题的关键，”霍尔说。“这是我们团队多年工作的结晶，凸显了我们的肠道微生物组对人类健康如此重要的另一个原因。