為什麼小便是黃色的？ 感謝你的腸道細菌

我們常被告知要注意我們的尿液是脫水等因素的指標──但當你凝視馬桶時，你有沒有想過尿液到底是如何變成黃色的呢？ 最近的一項研究回答了這個長期存在的問題，指出了腸道細菌產生的一種新發現的酵素。

這個過程的重點是一種稱為膽紅素（一種橙色色素）的化合物如何產生的當血紅蛋白在紅血球 120 天壽命結束時被分解時）被代謝。 膽紅素在腸道中被分解或重新吸收，並透過膽汁分泌。 超過 125 年以來，我們都知道這種分解產物稱為尿膽素，它使黃色－但負責其產生的酶，研究背後的團隊將其命名為膽紅素還原酶（BilR），直到現在才被揭示。

「腸道微生物編碼膽紅素還原酶，將膽紅素轉化為一種稱為尿膽原的無色副產品，」該研究的主要作者、馬裡蘭大學細胞生物學和分子遺傳學系助理教授Brantley Hall在一篇文章中解釋。陳述。 “然後尿膽素原會自發性降解成一種稱為尿膽素的分子，它就是我們所熟悉的黃色的原因。”

研究團隊檢查了人類腸道中不同種類的細菌。 他們發現 9 種菌株能夠還原（也稱為給予電子）膽紅素，將其轉化為尿膽素原，而 13 種則不能。 透過檢查表現出這種能力的菌株的基因組，並將其與沒有表現出這種能力的菌株的基因組進行比較，他們將基因組範圍縮小到「與2,4-二烯酰輔酶A 還原酶同源」的基因組（EC：1.3.1.34） ，一種還原碳碳雙鍵的氧化還原酶，類似於預期的膽紅素還原反應。”

研究人員隨後做了大腸桿菌表達編碼膽紅素還原酶的基因，使其具有降低膽紅素的能力，而大腸桿菌這不是為了生產並沒有降低膽紅素。 他們也證明，膽紅素還原酶活性位點中的精胺酸和天門冬胺酸殘基是該酵素還原膽紅素的關鍵，因為這些殘基的突變會顯著降低該酵素的活性。

研究還發現，這種酵素主要是由厚壁菌門中的細菌產生的，厚壁菌門在人類腸道中很常見。 他們還在論文中指出「一些膽汁受體在黃桿菌目細菌中發現了這些基因，這些細菌通常存在於水生和土壤環境中，這表明膽紅素還原酶在分解其他環境中的膽紅素或類似代謝物方面可能發揮作用。

在分析人類腸道宏基因組（對所有的生物體在膽紅素還原酶的樣本中，研究團隊發現了一些有趣的資訊。 他們發現，直到嬰兒一歲結束前，這種酵素經常在嬰兒體內缺失。 這段缺席的時期與風險最高，這與黃疸有關造成的由於膽紅素在血液中積聚。 他們還發現，與沒有這些疾病的人相比，患有潰瘍性結腸炎或克隆氏症的人明顯缺乏這種酵素。

「既然我們已經鑑定了這種酶，我們就可以開始研究腸道中的細菌如何影響循環膽紅素水平和黃疸等相關健康狀況，」研究合著者、美國國立衛生研究院研究員姜曉芳說。 “這一發現為理解腸肝軸奠定了基礎。”

霍爾說：“值得注意的是，一種日常生物現象長期以來都無法得到解釋，我們的團隊很高興能夠解釋它。”

該研究發表在期刊上自然微生物學。