微生物组

从人体微生物组计划(2007年)到国家微生物组计划(2016年),美国酝酿了十年,各国也对微生物组研究投入了大量努力。微生物组学研究发展非常快,肠道微生物组与人体的多种疾病相关联,深刻影响了疾病的治疗和临床研究,包括体重、糖尿病、免疫系统、肠道疾病、代谢疾病、炎症、心脏病、大脑神经系统等等,被认为是人体的“第二基因库”。

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Science:科学家发现对抗“超级细菌”的“超级英雄细菌”

来源:生物谷 2015-11-04 16:16

(Salk研究所该课题成员:Michelle Lee,Alexandria Palaferri Schieber,Janelle Ayres,图片来自源网站

2015年11月4日 讯 /生物谷BIOON/ --随着人们对耐抗生素的"超级细菌"关注度逐渐提升,Salk研究所的科学家们也许找到了能够解决这一难题的办法——即肠道部位寄生的、有时会移动到其它器官组织的"超级英雄"细菌。这些细菌能够减轻感染带来的长期负面效应。

在最近一期发表在《science》杂志上的一篇报告类文章中,salk研究所的研究人员发现小鼠微生物组中的一类大肠杆菌能够提高小鼠对肺部以及肠道感染的耐受性,具体体现在一般小鼠在受到感染时肌肉组织会出现消解,这一类细菌能够有效阻止这种情况的发生。如果人类体内能够找到具有相似特征的细菌,我们就有办法治疗由抗生素耐受性细菌引发的感染类疾病,比如脓毒症等。
 
"一直以来,我们对于治疗微生物感染的方案都集中在消除这些微生物上,然而真正具有致命性的并不是微生物感染本身,而是感染进一步引发的副效应。"该研究的主要作者,来自salk研究所的助理教授Janelle Ayres说到。
 
"我们的研究证明,对于一些损伤的阻止,比如肌肉消解症状,能够明显延缓感染造成的长期性危险"。如果我们不对这些细菌赶尽杀绝,它们也不会快速地进化从而变成我们都无能为力的超级细菌。
 
抗生素曾经是世界上最有效、最具革命性的药物,然而由于在强烈的药物刺激压力下,细菌发生着快速的进化,如今也达到了其极限。抗生素耐药性的显现使得人类健康再一次面临感染的威胁,自抗生素发现以来一度被认为是轻而易举可以治愈的疾病如今也再次成为了我们的噩梦。最近一项研究指出:美国医院中发生的感染,其中一半的致病菌对常规的抗生素都是十分耐受的。
 
根据美国疾病预防控制中心的报告,仅在美国范围内,每年有将近200万人受到耐药菌感染,其中23000因此死亡。
 
"抗生素曾经是医药界了不起的成就,然而利用药物对细菌进行杀灭具有其天然的弱点",这项研究共同作者,来自Ayres 的科研助理Alexandria Palaferri Schiebe 说到:"大多数研究者们至今仍在一门心思地寻找新的抗生素,然而这只是在为医生与细菌之间的军备竞赛火上浇油。立足于疾病的耐受,即主要抑制这些疾病对人体造成的损害而不去管致病菌本身,才是有希望的一条新路"。
 
致力于解决感染等一系列问题,Ayres团队将目光转向了微生物组。在人体内,微生物的细胞数量甚至是体细胞的10倍,其总重量达到了体重的3%。尽管如此,这些微生物对我们人体的发育,以及与免疫系统的关系究竟如何还不清楚。
 
Ayres从研究生时期就开始从事这方面的研究,她猜想肠道的微生物群体中可能包含着能够保护机体免受感染损伤的细菌类别。"已经有很多证据支持这一观点,但至今仍没有任何一株细菌被鉴定,确认对机体有保护作用"。
 
基于这一背景,他们以小鼠为实验对象,通过筛选,他们发现有部分小鼠对感染引发的肌肉组织消解十分耐受,通过比较这一类特殊的小鼠与普通小鼠体内的微生物群体,他们发现一类大肠杆菌菌株只在耐受型小鼠体内出现。当普通的小鼠通过饲喂定殖这一类大肠杆菌后,它们也获得了在感染期间肌肉组织消解损伤的耐受性。
 
下一步,他们希望研究这一类细菌是通过怎样的方式使小鼠获得这一耐受特征的。通过与同研究所的Ronald Evans实验室合作,他们发现:在感染期间,大肠杆菌从肠道迁移到脂肪组织,从而介导了肌肉组织的保护效应。
 
一般情形下,肺部或肠道感染的小鼠体内IGF-1(insulin-like growth factor 1)激素水平会下降,这一激素是维持肌肉质量的主要信号分子。然而,保护性的大肠杆菌能够激活IGF-1信号通路,使IGF-1保持在一个正常的水平,因此尽管在感染期间依然保持了稳定的肌肉质量。
 
该团队发现大肠杆菌维持体内IGF-1含量的方式是基于细胞内一个叫做"炎症小体"的蛋白质复合体实现的。在炎症反应过程中,炎症小体介导了下游炎症因子的释放。大肠杆菌利用相同的信号"提醒"机体异常状况的出现,从而保持了IGF-1的水平。
 
这一"超级英雄"细菌在人类体内是否存在目前还不清楚,Ayres团队目前正在质粒与研究该大肠杆菌的"药效"维持时间,以及人类体内是否存在这一类细菌。
 
"目前仍有许多问题需要解释,不过这对于医药研究提供了新的思路,即微生物也许可以作为药物进行使用" (生物谷Bioon.com)
 

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