幾年前，當(dāng)美國(guó)約翰霍普金斯大學(xué)生理學(xué)副教授Jennifer Pluznick在進(jìn)行她的生理和感覺系統(tǒng)的研究時(shí)，她驚訝地發(fā)現(xiàn)腎臟有些地方看起來很奇怪。腎臟中竟然存在一種嗅覺受體，一種看起來本該待在鼻子中的蛋白質(zhì)。因?yàn)槟I臟主要將廢物過濾到尿液中并保持血液中正確的鹽含量，所以很難想象嗅覺受體在那里有什么用。然而，當(dāng)她深入研究嗅覺受體的作用時(shí)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)令人驚訝的現(xiàn)象：腎臟可以接受來自腸道共生微生物的信息。
在過去的幾年里， Pluznick和一些志同道合的研究人員發(fā)現(xiàn)腸道細(xì)菌可以影響血壓，因此如果腸道菌群被破壞，宿主血壓就會(huì)受到影響。研究人員從分子水平解釋了腸道微生物是如何與腎臟和血管共同操縱血液流動(dòng)的。
研究人員在腎臟中發(fā)現(xiàn)的這一嗅覺受體叫做Olfr78，起初被認(rèn)為是一個(gè)孤兒受體，未發(fā)現(xiàn)其內(nèi)源的配體：它之前在鼻子的感覺組織中被發(fā)現(xiàn)，但是沒有人知道它會(huì)對(duì)什么氣味或化學(xué)信使產(chǎn)生反應(yīng)。Pluznick首先測(cè)試了各種可能的化學(xué)物質(zhì)并最終將候選對(duì)象縮小到乙酸和丙酸。這些短鏈脂肪酸分子來自長(zhǎng)鏈碳水化合物（營(yíng)養(yǎng)學(xué)家稱之為膳食纖維）的發(fā)酵分解。人類、小鼠、大鼠和其它動(dòng)物不能消化纖維，但是生活在腸道中的細(xì)菌可以。
血液中超過99%的乙酸和丙酸是有細(xì)菌消化纖維所產(chǎn)生的，而宿主自身的貢獻(xiàn)是非常小的。因此，細(xì)菌是激活Olfr78的唯一有意義的來源，進(jìn)一步的研究表明，Olfr78參與血壓的調(diào)節(jié)。
我們的身體必須與血壓保持微妙的平衡，就像電線中的電流一樣，太多意味著爆炸而太少意味著停電。如果血壓太低，生物體就會(huì)失去意識(shí)；而如果血壓太高，心臟和血管所承受的壓力可能是致命的。因?yàn)樯矬w的血液中不斷地有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和改變平衡的化學(xué)信號(hào)物質(zhì)，所以對(duì)血壓的調(diào)控必須是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的。機(jī)體調(diào)控的方法之一就是使用一種叫做腎素（renin）的激素，當(dāng)需要維持血壓時(shí)，它會(huì)使血管變窄。Pluznick及其同事發(fā)現(xiàn)，Olfr78有助于促進(jìn)腎素的產(chǎn)生。
嗅覺受體如何承擔(dān)這一工作呢？這可能要?dú)w功于進(jìn)化的力量。嗅覺受體的基因幾乎存在于身體的每個(gè)細(xì)胞中。如果在進(jìn)化過程中，這些化學(xué)傳感器連接到制造激素的結(jié)構(gòu)上而不是嗅覺神經(jīng)元，如果這種連接被證明是有用的，那么即使在遠(yuǎn)離鼻子的身體部位，進(jìn)化也會(huì)保留這種安排。就像腎臟目前的情況一樣。
然而，Olfr78并不是故事的結(jié)尾。當(dāng)研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)另一種叫做Gpr41的受體也從腸道微生物中獲得信號(hào)。研究人員揭示了在血管內(nèi)壁發(fā)現(xiàn)的Gpr41受體的作用。與Olfr78一樣，Gpr41也會(huì)對(duì)乙酸和丙酸起反應(yīng)，但是它的作用是降低血壓而不是升高血壓。
高血壓與腸道微生物和短鏈脂肪酸的改變有關(guān)，短鏈脂肪酸是腸道細(xì)菌在消化淀粉和纖維素時(shí)產(chǎn)生的，短鏈脂肪酸通過嗅覺受體Olfr78和G蛋白偶聯(lián)受體Gpr41來發(fā)揮作用。研究顯示，Olfr78和Gpr41都會(huì)被短鏈脂肪酸激活，只不過效果剛好相反，Olfr78使血壓升高而Gpr41使血壓降低。高纖維飲食可增加短鏈脂肪酸的產(chǎn)生，降低血壓。微生物產(chǎn)生的短鏈脂肪酸水平低的人血壓更高。
當(dāng)我們攝入膳食纖維時(shí)，腸道細(xì)菌以此為食并釋放短鏈脂肪酸。當(dāng)所有被消耗的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充斥在血液循環(huán)中時(shí)，這種脂肪酸信號(hào)就會(huì)激活降低血壓的Gpr41。當(dāng)血壓下降到一定水平時(shí)，就是Olfr78的用武之地了。Olfr78受體在下一次脂肪酸信號(hào)到來時(shí)而激活，通過促進(jìn)腎素的產(chǎn)生來收縮血管以防止血壓降至最低點(diǎn)。因此，腸道菌群可能通過產(chǎn)生短鏈脂肪酸激活Gpr41和Olfr78受體而調(diào)節(jié)血壓的平衡。研究腸道菌群和腎臟-心血管系統(tǒng)的聯(lián)系可能有助于更好地理解和治療高血壓。
了解具體細(xì)節(jié)是理解是否可以將健康的微生物移植到患者身上重塑患者的腸道菌群以解決健康問題的關(guān)鍵。早期的一項(xiàng)有名的研究表明，給瘦鼠移植肥胖人類的腸道微生物可以使它們肥胖，而瘦人的腸道微生物使小鼠保持瘦弱。早前的研究也發(fā)現(xiàn)，腸道菌群的改變可以導(dǎo)致高血壓，說明糞菌移植也可能對(duì)高血壓有用。對(duì)于那些具有高血壓遺傳傾向的人來說，即使交換新細(xì)菌只能略微降低他們的血壓，從理論上講，即使交換新細(xì)菌只能略微降低那些具有高血壓遺傳傾向的人的血壓，它也可能會(huì)在一生中產(chǎn)生影響。相比改變我們的基因，改變我們的腸道菌群要容易得多。
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