作者：赵蓓
(资料图片仅供参考)
吸烟有害健康，但戒烟却比登天还难。还有什么方法能减轻吸烟对人健康的危害？就在去年10月，北京大学基础医学部的姜长涛教授团队发表了一项振奋人心的研究，证明我们肠道中的一种木聚糖拟杆菌能够降解尼古丁。养菌千日，用菌一时，我们自身携带的肠道菌群终于要立功了？别急，让我们看看究竟是怎么一回事。
1.吸入的尼古丁都去哪了？
不管你吸的是普通香烟还是电子烟，甚至二手烟，都逃脱不了尼古丁的危害。尼古丁进入体内后一点也不客气，不仅能够通过肺部毛细血管进入血液循环，甚至可以轻松穿过血脑屏障，直达中枢神经系统，整个过程在10秒内就可以完成，也难怪吸烟的愉悦感来的那么快。
进入体内的尼古丁之所以能够影响多种生理反应，就是因为我们体内广泛存在尼古丁受体。尼古丁与中枢神经细胞表面的烟碱型乙酰胆碱受体高度适配，与之结合后能够增加了神经递质的量，脑中奖励中心的神经元分泌多巴胺，并且结合的时间很长，使脑部神经元持续兴奋。
除了大脑神经元，肺上皮细胞、肠上皮细胞、淋巴细胞等细胞表面都存在尼古丁受体，尼古丁与之结合后，影响细胞的信号传导、代谢状态甚至引发细胞凋亡，因此对我们身体各脏器均会长生影响。
那么尼古丁是如何被我们身体排出呢？尼古丁主要在肝脏处代谢，由干细胞表达的细胞色素酶分解。90%的尼古丁会通过肾脏排出，但还有一部分会黏附在血管、肺纤毛以及脂肪细胞中。
2.大自然中天然存在可降解尼古丁的细菌
肠道中找到能够代谢尼古丁的细菌虽然是意料之外，却又在情理之中。在烟草生长的土壤里天然存在代谢尼古丁的微生物，比如一种叫做恶臭假单胞菌的细菌就能够表达尼古丁氧化还原酶（NicA2），成功将尼古丁分解并当作自己的碳源和氮源加以利用[1]。
而这次姜长涛教授团队发现的肠道中的木聚糖拟杆菌能够表达一种叫NicX的尼古丁代谢蛋白，其核心结构和臭假单胞菌携带的NicA2非常相似，可以将尼古丁代谢为4-羟基-1-(3-吡啶基)-1-丁酮，由粪便排出。肠道中含有木聚糖拟杆菌的吸烟者小肠、血液和粪便中尼古丁的含量更低，并且非酒精性脂肪肝的病症也较轻[2]。
有趣的是，当科研人员们在木聚糖拟杆菌生长的培养液中加入尼古丁时，木聚糖拟杆菌并没有生长的更好或复制的更快，看来代谢尼古丁并不会让木聚糖拟杆菌获利。木聚糖拟杆菌有能力代谢尼古丁是一回事，但它乐意在肠道中代谢尼古丁又是另一回事，至于木聚糖拟杆菌为何会如此“无私奉献”，科研人员还没找到原因。
3.吸烟改变肠道环境和菌群构成
小小一支香烟，竟然也能使肠道风起云涌。吸烟可以改变肠道中的氧气浓度，离子浓度、免疫细胞的功能以及生物膜的完整性，这些微环境的改变都能影响肠道菌群的构成。另外，香烟包含的上千种化合物中，有些还可以直接影响某些微生物的生长和代谢，比如尼古丁可以改变某些维生素或辅酶的代谢[3]。科学家们对比吸烟者和不吸烟人群的肠道菌群发现吸烟引起肠道菌群多样性降低，厚壁菌门所占比重下降，拟杆菌占比增加，这通常是肠道菌群紊乱的标志。
然而肠道菌群对香烟带来的环境改变可不是被动接受，他们也会主动适应，甚至通过肠脑轴影响神经细胞活动，参与到香烟与神经系统之间相互作用的过程中。而木聚糖拟杆菌开启NicX蛋白的表达，主动代谢尼古丁，可能也是在面对压力主动出击，最终获利的既是宿主，可能也是它们自己。
加速体内尼古丁的分解，或阻断尼古丁与神经元的接触，是除了戒烟以外降低吸烟危害的重要手段。除了本文介绍的肠道菌群对尼古丁的分解，科学家们还尝试并研发了尼古丁疫苗[4]，该方法的原理是让疫苗和尼古丁在血液中结合，阻断尼古丁进入大脑，然而这一尝试在临床三期实验中失败了。另外还有通过血液注射尼古丁氧化还原酶（NicA2）的方式直接加速尼古丁的代谢，降低其进入大脑或其他组织的量，这一研究在小鼠模型获得了比较好的结果，有望展开临床试验 [5]。
而这次姜长涛教授的发现，为患有非酒精性脂肪肝的吸烟者带来了新的希望。虽然人群中带有木聚糖拟杆菌的比例不高（约20%），它在肠道中的丰度也较低（大约只有1%）[6]，但木聚糖拟杆菌是经过认证的无害肠菌，可以作为膳食补充菌使用，这就更加有望以益生菌的形式给患者服用。当然，木聚糖拟杆菌是否容易在人群中定植，服用后临床效果究竟有多好，还需要更多的实验和数据支持。说到底，最好的保持健康的方式还是远离香烟，不要毒害自己或身边的人。
审核：陶宁 中科院生物物理研究所 副研究员
参考文献：
1. Tang H, Wang L, Wang W,Yu H, Zhang K, Yao Y, Xu P, Systematic unraveling of the unsolved pathway ofnicotine degradation in Pseudomonas. PLoS Genet. 2013;9(10):e1003923.
2. Chen, B., Sun, L., Zeng, G. et al. Gut bacteria alleviatesmoking-related NASH by degrading gut nicotine. Nature 610, 562–568 (2022).
3. Anna K Whitehead, Margaret C Meyers, Christopher M Taylor, et al.,Sex-Dependent Effects of Inhaled Nicotine on the Gut Microbiome, Nicotine & Tobacco Research,Volume 24, Issue 9, September 2022, Pages 1363–1370.
4. Pentel PR., LeSage MG.,New directions in nicotine vaccine design and use. Adv Pharmacol.2014;69:553–80.
5. Onno CP van Schayck, Bovan Engelen, Thisted T. and Kalnik M., Nicotine degradation in smokers: will anew and potent enzymatic approach work where nicotine vaccines have failed? PrevMed Commun Health , 2018, Volume 1(4): 1-4
6. Kollarcikova M.,Faldynova M., Matiasovicova J., et al., Different Bacteroides Species ColoniseHuman and Chicken Intestinal Tract. Microorganisms. 2020;8(10):1483.
