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重磅级文章解读为何肠道菌群是开发治疗多种人类疾病疗法的关键!

来源:本站原创 2017-07-17 15:41

近年来,随着科学家们研究的不断深入,曾经在研究中被他们所忽视的肠道菌群(肠道微生物)被再次重视起来,多项研究中研究者发现肠道菌群和很多疾病的发生都有关联,比如风湿病、机体衰老、炎症甚至癌症等;当然了肠道菌群也是研究人员治疗多种人类疾病的关键靶点,科学家们往往会利用机体肠道菌群来治疗诸如肥胖、糖尿病、致病菌感染等疾病。本文中小编就对近期相关研究进行整理,分享给各位!

【1】Cell Rep:改变肠道菌群的关键通路或有望开发出治疗肥胖的新型靶向疗法

doi:10.1016/j.celrep.2017.05.077

日前,一项刊登在国际杂志Cell Reports上的研究报告中,来自克利夫兰诊所的研究人员通过研究揭开了肠道细菌代谢和机体肥胖之间的生物学关联,研究者发现,阻断特殊的肠道微生物通路或能帮助抑制肥胖和胰岛素耐受性的发生,同时还会促进脂肪组织更加快速地进行代谢。

研究者J. Mark Brown博士表示,这项研究中,我们对一种能够产生氧化三甲胺(TMAO)的代谢通路进行了研究,在肠道细菌对关键营养物质(胆碱、卵磷脂和肉碱)进行消化的过程中就会产生TMAO,而上述关键营养物质在动物产品中非常丰富,比如红肉、加工肉类、蛋黄和肝脏等。

此前研究中,研究人员发现,高水平的TMAO和个体高风险的严重心血管疾病事件直接相关,比如心脏病发作和中风等。由于心血管疾病和肥胖密切相关,因此研究人员就假设,TMAO或许参与了诱发机体肥胖的代谢通路,随后他们重点对一种名为含黄素单氧化酶3(FMO3)的宿主酶类进行了研究,该酶能够将TMAO转化成为其活性形式,此外,研究者还发现,缺失或FMO3基因失活的小鼠往往会免于肥胖,甚至在被喂食高脂肪、高热量饮食的情况下依然不会肥胖。FMO3阴性的小鼠机体中往往会出现和浅褐色或棕色脂肪细胞相关的高水平的基因表达,相比白色脂肪细胞而言,这些脂肪细胞的代谢活性往往更高。

【2】Cell:肠道细菌有望延缓衰老,提高动物寿命

doi:10.1016/j.cell.2017.05.036

利用源自肠道细菌的补充物延缓衰老过程可能有朝一日是可行的。来自美国贝勒医学院和德克萨斯大学休斯顿健康科学中心的研究人员在秀丽隐杆线虫中鉴定出延长寿命、也延缓肿瘤进展和β-淀粉样蛋白堆积的细菌基因和化合物。β-淀粉样蛋白是一种与阿尔茨海默病相关联的化合物。相关研究结果发表在2017年6月15日的Cell期刊上,论文标题为“Microbial Genetic Composition Tunes Host Longevity”。

论文通信作者、贝勒医学院赫芬顿老化中心分子与人类遗传学副教授Meng Wang博士说,“科学界日益意识到我们的人体与我们体内的微生物组之间的相互作用能够影响很多功能,如认知活动、代谢活动和衰老。在这项研究中,我们研究了这种微生物组的基因组成可能也在寿命中发挥着重要的作用。”

在哺乳动物中因存在技术上的挑战,这种问题是很难研究的,因此这些研究人员选择秀丽隐杆线虫开展研究。在这些线虫的两到三周长的寿命中,它们以细菌为食,长到成年,繁殖,逐渐衰老,丧失力量和健康,最终死亡。全世界的很多研究实验室(包括Wang实验室)利用秀丽隐杆线虫了解基础的生物学过程。

【3】Nat Med:肠道微生物是治疗糖尿病的关键

DOI:10.1038/nm.4345

最近由来自西班牙赫罗纳大学的研究者们发现了治疗糖尿病的经典药物二甲双胍的具体工作机制。他们发现该药物调控血糖的关键在于调控肠道内的微生物。

“一个有意思的现象是,虽然我们已经使用二甲双胍治疗糖尿病长达60年的时间,但对于其具体的工作机制却一直不清楚”,该研究的首席作者,分子医学系教授Fredrik B?ckhed说道。相关结果发表在《Nature Medicine》杂志上。

人体中含有的微生物数量远远超出细胞的数量,大部分细菌都存在于肠道中,是目前已知最密集的生态系统。更令人惊奇的是,细菌拥有的基因的数量是人体基因总量的1000多倍。

Fredrik B?ckhed等人此前已经发现在II型糖尿病患者接受肠道肥胖症治疗手术之后,肠道的微生物会发生明显的变化,通过临床试验,研究者们认为这是由于肠道微生物受到了二甲双胍的影响。

通过对接受药物治疗的22名患者的微生物组以及对照组患者的微生物组进行测序分析,发现患者在接受治疗之后2个月内体内微生物组的水平会发生明显的改变。通过实验室水平的研究,研究者们证明二甲双胍能够促进肠道中一部分与提升代谢水平有关的微生物的数量的上升。

【4】Cell:肠道细菌或可影响结肠癌治疗效果

doi:10.1016/j.cell.2017.03.046

根据一项新的研究,来自美国马萨诸塞大学医学院的Marian Walhout博士和同事们发现,存在于人消化道中的细菌,即肠道菌群,可能在病人能够对化疗药物作出的反应中发挥着重要的作用。他们证实接受大肠杆菌喂食的秀丽隐杆线虫对化疗药物氟尿苷(floxuridine, FUDR)的敏感性是接受其他细菌喂食的线虫的100多倍。相关研究结果发表在2017年4月20日的Cell期刊上,论文标题为“Bacterial Metabolism Affects the C. elegans Response to Cancer Chemotherapeutics”。

令癌科医生长期困惑的是,对患上相同疾病的两名病人如何对相同的治疗作出显著不同的反应,甚至是在具有相同的诊断结果的同卵双胞胎当中,也是如此。Walhout博士说,“患上结直肠癌的同卵双胞胎能够因他们的肠道微生物组存在差异而潜在地对相同的治疗作出非常不同的反应。如果我们能够了解细菌如何影响化疗的疗效或毒性,那么不难设想开发基于可能改善一些癌症治疗临床效果的益生菌(probiotics)的个人化疗法。”

模式生物秀丽隐杆线虫经常用于遗传研究。Walhout和同事们利用这种线虫(作为癌症的一种相关物)来确定不同的细菌如何可能增强或抑制癌症药物的效果。他们先给大肠杆菌喂食大肠杆菌或丛毛单胞菌(Comamonas),随后让这些线虫接触不同的化疗药物来评估它们的表型和基因型变化。其中的一种药物是被用来治疗结肠癌的抗代谢物FUDR。

【5】Science:肠道细菌或有助让新生儿抵抗致病菌感染

doi:10.1126/science.aag2029

在全世界,每年有上万名婴儿死于破坏他们的消化系统的感染,包括沙门氏菌感染和大肠杆菌感染。上百万多人也因此患病。

在小鼠体内开展的一项新的研究提供证据证实肠道细菌中的梭菌(Clostridia)除了有助消化食物之外,还提供至关重要的感染抵抗性。但是这项研究也证实最年轻的新生小鼠并不含有梭菌,这就使得它们最容易遭受入侵细菌(类似于让如此多的婴儿患病的病原菌)的感染。这些发现可能为开发出新的方法来保护婴儿铺平道路。相关研究结果发表在2017年4月21日的Science期刊上,论文标题为“Neonatal acquisition of Clostridia species protects against colonization by bacterial pathogens”。论文通信作者为美国密歇根大学病理学系教授Gabriel Nunez博士和密歇根大学病理学系研究员Yun-Gi Kim博士。

Nunez说,“任何父母都知道在生命的第一年里,新生儿非常容易遭受感染,包括肠道感染。这项研究提示着肠道菌群中保护性细菌的缺乏是一种导致这种易感染性的机制。”

【6】Cell重磅!肠道细菌会影响抗癌药物疗效!

DOI:10.1016/j.cell.2017.03.040

根据伦敦大学学院(UCL)的一项关于线虫加工药物和营养物质的最新研究,抗癌药物的活性居然依赖于肠道微生物的种类。

这项新发现强调了通过操纵肠道微生物和饮食改善肿瘤治疗的潜在价值以及研究药物疗效个体差异的价值。

这项研究近日发表在Cell上,由英国皇家学会和医学研究委员会资助,该研究报道了一种高通量筛选方法,揭示了宿主、肠道微生物和药物活性之间的复杂关系。

“不同病人结直肠癌治疗的疗效差别巨大。我们想知道这是否是由于微生物改变了身体加工药物的过程。我们已经开发出了强大的系统,可以筛查药物、宿主与微生物之间的相互作用,或者是设计变革目前疗法的药物输送方式。”该研究的领衔作者Filipe Cabreiro博士说道(UCL 生物科学)。

“我们忘记了许多生物生活在我们的体内,它们可以与我们消化的药物和食物相互作用。迄今为止,阐明宿主、微生物和药物之间的关系很困难。通常的微生物研究只关注微生物本身,这很不现实,但是通过使用我们的在体方法,我们发现了惊人的现象:肠道微生物可以增强或者抑制药物活性。”论文第一作者Timothy Scott说道。

【7】Science子刊:惊人发现!肠道细菌或可改变肠道和大脑的功能

DOI:10.1126/scitranslmed.aaf6397

日前,一项刊登在国际杂志Science Translational Medicine上的研究报告中,来自麦克马斯特大学的研究人员通过研究发现,肠道中的细菌或许能够影响肠道易激综合征(irritable bowel syndrome,IBS)患者机体肠道和行为的症状,相关研究或为研究人员开发微生物定向疗法提供了新的思路和见解。

肠道易激综合征是一种常见的胃肠道疾病,其会影响机体的大肠组织,而患者也会遭受腹痛以及排便习惯的改变,比如腹泻和便秘等,通常患者还会伴随出现慢性焦虑和抑郁症等,当前的疗法目的就是改善患者的症状,但患者的病因并不清楚,所以这些疗法的疗效显得非常有限。

本文研究中研究人员希望通过研究能够深入阐明是否发生腹泻的IBS患者机体的粪便微生物能够影响受体小鼠机体的肠道和大脑功能,利用粪便移植,研究人员就将IBS患者(焦虑或者非焦虑患者)机体的微生物群落转移到了无菌小鼠机体中,随后研究者发现,相比接受健康个体微生物的小鼠而言,接受IBS患者机体中微生物的小鼠慢慢会表现出肠道功能和行为的改变。

【8】Cell Rep:科学家揭示肠道菌群影响代谢疾病的新线索

doi:10.1016/j.celrep.2017.01.062

最近一项发表在国际学术期刊Cell Reports上的研究中,来自美国威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员发现肠道菌群能够协同宿主基因共同调节胰岛素分泌,影响糖尿病等代谢疾病的发生。这篇文章介绍了宿主基因背景如何塑造肠道菌群,为代谢疾病的发生提供基础。

一直以来大家普遍认为糖尿病等代谢疾病主要受到基因和饮食的影响。了解肠道菌群在食物消化代谢方面的作用不仅可以帮助更加全面的揭示基因、饮食和疾病之间的关联,还可以帮助找到与糖尿病等代谢疾病相关的宿主基因。

在这项研究中,研究人员利用八株不同的小鼠品系进行了队列研究,用这些小鼠的基因来模拟人类群体的基因多样性。“这些小鼠表现出巨大的表型多样性。有一些很瘦;有一些容易发胖;有一些会抵抗肥胖。其中一些表型可以通过肠道菌群进行部分转移。”文章作者Attie这样说道。

研究人员把小鼠饲养在无菌环境中,对小鼠进行高脂高糖饮食喂养,并在这样的实验中找到了基因影响菌群成分组成的线索。通过粪便移植,肠道细菌可以在小鼠品系之间进行有效地交换,帮助研究人员找到基因与肠道菌群之间的内在联系。

【9】JAMA Oncol:科学家证实肠道菌群、饮食及结直肠癌发病之间的关联

doi:10.1001/jamaoncol.2016.6374

近日,来自Dana-Farber癌症研究所和麻省总医院的研究人员通过研究发现,机体大肠中生存的微生物或许在饮食和特殊类型结直肠癌发病的关联中起到了关键的桥梁作用,相关研究刊登于国际杂志JAMA Oncology上。

文章中,研究者重点对具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum)进行了研究,这种细菌是寄居在人类大肠中的常见细菌,同时其也被认为在结直肠癌发生过程中扮演着关键角色;通过对超过137000名个体的饮食进行长达10年的追踪,并且对1000份结直肠癌肿瘤样本进行具核梭杆菌的检测,研究人员发现了一种“稳健”的饮食疗法,即富含全谷物和纤维的饮食能够有效降低个体患结直肠癌的风险(包含具核梭杆菌),但如果缺失具核梭杆菌的话个体患结直肠癌的风险似乎并无改变。

研究者表示,这种特殊的饮食方式能够保护机体免于结直肠癌,而且健康的饮食似乎就能够使得个体获益,从部分方面来讲其能够改变个体消化道中多种微生物的相对水平。研究者Shuji Ogino博士指出,尽管我们的研究针对一种细菌来开展,但其却指向了一个更为广泛的表象,即肠道细菌能够同机体所摄入的饮食相互协作来降低或增加个体患特殊结直肠癌的风险。

【10】强大的肠道菌群!竟然影响黑色素瘤病人对免疫治疗药物的应答

原始出处:Gut microbes linked to immunotherapy response in melanoma patients

在利物浦举办的国家癌症研究所(NCRI)癌症会议上,德克萨斯大学安德森癌症中心的科学家介绍了他们的一项最新发现:对于癌细胞已经扩散的恶性黑色素瘤病人来说,如果他们的肠道细菌多样性更加丰富,他们对免疫治疗产生应答的可能性会更大。

参与该研究的科学家们共分析了超过200张嘴和100份肠道菌群样本,这些样本都来自晚期黑色素瘤患者。他们发现对免疫治疗产生应答的癌症病人其肠道中的细菌多样性也更加丰富,他们还发现了在应答者和不应答者之间存在显著差异的细菌类型。病人的口腔细菌类型并没有差异。

在小鼠上进行的一些早期研究已经发现改变肠道细菌可以提高对免疫治疗的应答情况,但这是首次在病人体内研究这两者之间的关联。

这项研究表明在进行免疫治疗之前通过给予抗生素,益生菌或者粪便移植改变肠道菌群能够增加免疫治疗药物的效果,这些新药目前已经用于治疗几种不同类型的癌症。但是这还需要进行更进一步的临床试验验证。(生物谷Bioon.com)

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