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“全能”的肠道微生物

admin 2019-06-05 317人围观 ,发现0个评论

两千多年后,医学作业者们宣告了很多研讨成果,他的观念正在一点一点地被证明。当咱们谈到许多缓慢疾病的发病机制时(比方缓慢肠炎、糖尿病,乃至阿尔茨海默症、变老、肥壮症、药物效果等),咱们逐步意识到,肠道微生物简直是绕不开的论题。

微生物细胞组成的微生物群遍及人体各个部位,其间大部分的微生物群都存在于肠道环境中。

肠道是人体消化吸收的重要场所,也是人体最大的免疫器官,在保持正常免疫防护功用中发挥着重要的效果。人体肠道为微生物供给了杰出的休息环境,成人肠道内的微生物数量为10^14个,挨近人体体细胞数量的10倍;质量到达1.2kg,挨近人体肝脏的质量;其包含的基因数目约是人体本身的100倍,具有人体本身不具备的代谢功用。

跟着基因组技能和计算机科学的开展,2007年,美国国立卫生研讨院(NIH)宣告将投入巨资正式启动了“人类微生物组方案”(Human Microbiome Project)。 由美国主导的,有多个欧盟国家及日本和我国等十几个国家参加的人类微生物组方案将运用新一代DNA测序仪进行人类微生物组DNA的测序作业,是人类基因组方案完结之后的一项规划更大的DNA测序方案,方针是通过制作人体不同器官中微生物元基因组图谱,解析微生物菌群结构改动对人类健康的影响。HMP根据其时的研讨发现提出,咱们每个人实际上是由人类和微生物组成的超级生物体。

“全能”的肠道微生物

《天然医学》杂志近来一起宣告了人类微生物组整合方案(iHMP)的三篇论文及两篇相关谈论,向人们深化提醒了宿主和微生物组之间的互作是怎么影响人类身体健康的。此次取得的发现,不光代表了某些疾病中宿主和微生物联络的迄今最全面描绘,还有助于科学家表征多种疾病,猜测患者转归,进而在未来促进医治。

人体微生物组因个别、集体和环境而异,而且会影响人类的健康和疾病情况。iHMP项目选用多组学办法探究了微生物组和宿主的时刻动态改动(如免疫响应和推陈出新),以便了解这些疾病中的微生物—宿主互作。这一项目现在已查询了在炎症性肠病(IBD)、前驱糖尿病、怀孕和早产中,微生物组和宿主的改动。

美国哈佛—麻省理工博德研讨所与哈佛大学陈曾熙公共卫生学院的研讨团队,此次剖析了132名IBD患者和健康的对照组。在第一篇论文中,团队判定出了微生物组组成的改动、肠道内宿主源和微生物组源分子的改动以及基因表达的改动。他们总结标明,这项研讨对IBD中的宿主和微生物活动进行了迄今为止最全面的描绘,为了解疾病发病和开展供给了深化见地。

在第二项研讨中,斯坦福大学医学院小组报告了前驱糖尿病中宿主和微生物组之间的互作。前驱糖尿病会导致糖尿病,可是常常得不到确诊。小组对106名健康个别和前驱糖尿病个别进行了为期4年的研讨,剖析了分子改动、遗传改动和微生物改动,终究发现了能够界说前期疾病开展的规则。

第三项研讨则描绘了微生物关于早产危险的影响。弗吉尼亚联邦大学团队在1527名孕妈妈的整个孕期内对其进行了研讨,提醒了与早产危险相关的微生物组改动。例如,研讨发现了早产孕妈妈的弯曲乳杆菌水平低于足月妊娠的孕妈妈,他们还在早产孕妈妈体内发现了很多过度存在的不同品种细菌。这项研讨将有助于未来提早猜测早产。

来看看肠道微生物与各种疾病之间的根由:

与肥壮,你中有我,我中有你

肥壮是最早的关于肠道菌群的研讨之一。美国科学家Jeffery Gordon从2004年时就开端宣告菌群跟肥壮联络的文章。他发现胖人和瘦人,肠道菌群的功用和结构是不相同的。他通过粪便移植的办法将胖人与瘦人的菌群移植给无菌的小鼠。成果发现移植胖人菌群的小鼠脂肪堆集添加,而移植瘦人菌群的小鼠没有呈现这样的情况。

上一年SELF讲坛中,上海交大生命科学技能学院研讨员张晨虹共享了一项研讨,一个人在他180公斤的时分,体内有一种菌的丰度份额特别高,之后通过减重之后,这种菌就简直消失了。之后他们将这种菌分离出来,并把它移植到无菌小鼠的体内,成果这只小鼠变胖,就像移植了整个肥壮人菌群的小鼠相同,只是移植这一种菌,小鼠就胖了。他们还安排了123名肥壮患者,进行了膳食干涉以调整肠道菌群。通过干涉之后,这些肥壮患者的肠道菌群发作了非常大的改动,而且体重下降,糖代谢、脂代谢等等情况都有显着的改进。

肠道微生物与糖尿病

近几十年来,糖尿病患病率在全球范围内逐年增高,已成为一个重要的公共健康问题。糖尿病现在首要分为1型糖尿病和2型糖尿病(T2DM),其间2型糖尿病占一切糖尿病的90%以上。虽然科学家们近来对T2DM危险要素的知道有了更深一步的了解,成功防备的依据也越来越多,但其发病率和患病率在全球仍持续上升。现在,除了已确认的T2DM危险要素,如遗传易理性、肥壮、饮食习惯和生活方法等,肠道微生物也已成为与T2DM有关的要素之一。肠道微生物影响T2DM等代谢性疾病,其原因可能与肠道微生物群平衡改动有关,而不是单一微生物的效果或简略的多样性添加。

在癌症中横插一脚

已然科学家们现已将肠道微生物与很多看似与其无关的疾病联络了起来,那么癌症这一难啃的骨头是不是也和肠道微生物有关呢?

上世纪90年代,科学家们就以为传染性幽门螺旋杆菌与胃癌有关,1994年,幽门螺旋杆菌被世界癌症研讨机构认定为仅有一个I类致癌细菌。上一年《The New England Journal of Medicine》杂志发布的一项研讨发现,铲除幽门螺旋杆菌可防备异时性胃癌的发作。此外,已在动物中证明,食子酸链球菌、粪肠球菌、软弱拟杆菌、梭杆菌及肝螺杆菌等多种细菌能够促进结直肠癌及肠外安排癌症的发作,如乳腺癌、前列腺癌和肝癌。

研讨以为,肠道微生物群能够促进癌症的发作及开展,首要与致癌细菌、肠道微生物的代谢产品以及缓慢炎症反响有关。此前,《Science》报导的三篇文章中,研讨人员在对接受了PD-1抑制剂医治的不同类型的癌症患者进行大规划的研讨剖析后,成果证明了肠道微生物是癌症免疫医治中决定性的要素。前段时刻,“肠道微生物协助免疫体系对立癌症”的音讯传来。宣告在《Nature Communications》上的一项全球性研讨证明,肠道微生物组与免疫体系抗癌才能之间存在着因果联络。研讨人员找出了能激活免疫体系,推迟小鼠黑色素瘤成长的11种细菌菌株的混合物,还指出了未折叠蛋白反响(UPR,一种保持蛋白质的体内平衡的细胞信号转导通路)的重要效果。根据此,研讨者已将UPR界说为“衔接肠道微生物群与抗肿瘤免疫力之间的重要桥梁”。

肠道微生物与精力疾病

现在的研讨以为肠道菌群能直接与大脑彼此影响,而且研讨者现已发现了肠道与大脑彼此效果的几种不同途径,例如:组成代谢产品及神经递质、迷走神经激动、免疫体系的激活。越来越多的研讨发现人体微生物参加了多种心理进程以及神经精力疾病。其间就包含心情妨碍、焦虑症、神经发育疾病比方孤独症和精力分裂症,乃至是一些神经退行性疾病比方阿尔兹海默症和帕金森病。此外,大部分的精力活性类药物都能够影响人体菌群。

除了与大脑的功用相关,肠道菌群也被以为与大脑的生理发育进程有关。例如,在无菌大鼠大脑中发现前额叶神经元髓鞘构成增多。此外,无菌大鼠大脑的杏仁核和海马的树突形状与对照组大鼠有显着差异。在一项研讨中,研讨者将发育较快和发育较慢的婴儿的菌群别离移植到无菌大鼠出产的幼鼠身上,其间移植了发育较快婴儿菌群的幼鼠有着更快的神经元分解速度。一起,移植了发育较慢婴儿菌群的幼鼠体现出更多的神经炎症反响。最终,由菌群发作的Pglyrp2分子能穿过血脑屏障,且影响了无菌大鼠模型的蛋白表达。

微生物与脑健康的彼此交流有多种方法,其间的因果联络难以分辩,是大脑仍是胃肠道仍是其他体系例如免疫体系的效果?因而,咱们主张在研讨的时分不要将大脑和微生物群看作两个独立的器官,而是看作一个更杂乱的生物体系中的一部分。

自闭症也和它脱不了联络

自闭症(ASD)会导致交际交流和重复行为的各种困难。自闭症的发病与遗传要素及环境要素都密不可分:新发骤变、拷贝数变异等基因组水平的改动观音菩萨灵签会让个别患病和易感,而环境要素则是让易感个别发病的要害。近年来,肠道菌群在疾病发作及医治中的重要性正为研讨者所认可。

近来,来自加州理工学院的Sarkis K. Mazmanian实验室在Cell杂志上宣告了一项研讨证明,自闭症患者来历的肠道菌群移植后,无菌小鼠及其子孙会呈现自闭症的中心行为学表型,还会导致小鼠大脑中自闭症相关基因的可变剪接呈现反常。微生物组及代谢组学剖析指出,特定类型的微生物及其代谢产品是引发行为学反常的要害;部分代谢产品可显着改进自闭症小鼠模型的行为学反常并调理大脑的神经兴奋性。这一研讨标明,肠道菌群可通过生成具有神经活性的代谢产品而调控小鼠的行为,提示肠-脑互作是自闭症发病和医治的要害环节之一。

还有抑郁症

抑郁症是一种情感妨碍性疾病,中心症状是情感失落、爱好和愉快感缺少及毅力行为减退,还包含有不适宜的负罪感、自杀想法、注意力不会集、失眠、胃口妨碍等症状。抑郁症发病率高、难以治好,其发病机制杂乱,一般以为“全能”的肠道微生物由个别、环境、社会几个方面一起效果。因为肠道微生物在各种疾病方“全能”的肠道微生物面的“体现”以及关于抑郁症的研讨逐渐深化,科学家发现抑郁症与肠道中的1000多种细菌有着千丝万缕的联络。

本年早些时分,比利时鲁汶大学Jeroen Raes教授团队在《Nature Microbiology》杂志宣告文章,初次对肠道菌群和心理健康之间的联络进行了大规划人群水平研讨,而且充分考虑了抗抑郁药物的运用对肠道微生物构成和丰度的影响。研讨成果清晰了肠道菌群与心理健康之间的相关性,提醒了与心理健康以及抑郁症相关的特定肠道微生物,而且发现许多肠道菌群能够发作影响包含心情在内的神经活性的物质,使得咱们关于肠道微生物与神经体系、心理健康之间的知道更近了一步。

不过,尚不能确认肠道微生物到底在心理健康和抑郁症中发挥多大效果,怎么应用到临床还有很长的路要走。

微生物的身手过于强壮,好像有才能过剩的现象。能者多劳,有科学家脑洞大开,主张使用肠道微生物来进行“星际殖民”。德国法兰克福歌德大学理论物理研讨所理论物理学家Claudius Gros等人就曾提出一项名为“来源”的方案,即使用探测器向系外行星投送微生物,以协助地球生命在世界中分散。

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