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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肠道微生物组最新研究进展

来源:本站原创 2017-11-30 10:00

2017年11月30日/生物谷BIOON/---肠道是人体最大的消化和排毒器官,其回旋盘转的结构被形象地称为人体第二大脑。肠道中寄生着数以计亿的细菌,它们是人体内最重要的一种外环境,各种微生物按一定比例组合,相互制约,相互依存,在质和量上形成一种生态平衡。然而肠道菌群并不都是人类的朋友,按特性来讲,它们可分为3大类,即好菌、坏菌和中性菌。当人体肠道中好菌比例下降而坏菌数量上升时,人体免疫力下降,极易导致多种疾病的发生。

研究表明,肠道菌群紊乱与多种疾病的发生密切相关,如消化系统疾病、内分泌系统疾病、精神系统疾病、自身免疫性疾病以及一些感染性疾病。基于此,小编针对肠道微生物组最新研究进展,进行一番梳理,以飨读者。

1.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

图片来自Cell, 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”。

为了探究单个细菌基因对秀丽隐杆线虫寿命的影响,Wang与贝勒医学院分子与人类遗传学副教授Christophe Herman博士和专门开展细菌遗传学研究的其他同事们合作开展研究。他们采用了一 种完整的大肠杆菌基因缺失文库;一组大肠杆菌集合,每种大肠杆菌缺失将近4000个基因中的一个。Wang说,“我们给秀丽隐杆线虫喂食每种突变细菌,然后研究这些线虫的寿命。在我们测 试的将近4000个细菌基因中,29个基因当缺失时会增加这些线虫的寿命。12种突变细菌也会阻止这些线虫发生肿瘤生长和β-淀粉样蛋白堆积。”

进一步的实验表明一些突变细菌通过作用于这些线虫中的一些已知与衰老相关的过程增加寿命。其他的突变细菌通过过量产生荚膜异多糖酸(colanic acid)增加这些线虫的寿命。当这些研 究人员给秀丽隐杆线虫提供纯化的荚膜异多糖酸时,这些线虫也活得更长。荚膜异多糖酸也在实验室果蝇和在实验室培养的哺乳动物细胞中表现出类似的影响。

2.Nat Med:上海交大瑞金医院王卫庆教授证实,通过肠道微生物群可干预肥胖
doi:10.1038/nm.4358


近日,上海交通大学医学院附属瑞金医院王卫庆教授团队以中国汉族青少年为研究对象,首次揭示中国肥胖人群的肠道菌群组成,发现一个能抑制肥胖的肠道微生物-多形拟杆菌 (Bacteroides thetaiotaomicron),并阐述了其对代谢物氨基酸水平的影响,该研究成果以“Gut microbiome and serum metabolome alterations in obesity and after weight-loss intervention”(肥胖及减肥干预后肠道菌群和血清代谢物改变)为题于2017年6月19日在线发表在Nature Medicine上。上海交通大学医学院附属瑞金医院刘瑞欣博士、洪洁教授、顾燕云博 士、华大基因徐晓强、冯强博士、张东亚为论文的共同第一作者,瑞金医院的王卫庆教授、宁光院士和华大基因的Karsten Kristiansen教授为该研究的通讯作者。

上海交通大学医学院附属瑞金医院王卫庆教授团队聚焦青少年肥胖人群的肠道菌群研究,建立较大规模、高质量青少年肥胖-正常体重人群队列(GOCY研究),与华大基因合作开展肠道菌群宏 基因组测序并进行深度解析,首次揭示中国青少年肥胖的肠道菌群组成,发现一系列丰度显着异于正常人群的肠道共生菌,其中多形拟杆菌丰度在肥胖人群明显下降,进一步通过代谢组学分 析血清代谢物水平,发现肥胖人群中谷氨酸的含量显着高于正常体重人群,并且其含量与多形拟杆菌数量呈反比。进一步通过小鼠灌胃实验研究证明多形拟杆菌能够降低降低小鼠血清谷氨酸 浓度,增加脂肪细胞的脂肪分解和脂肪酸氧化过程,从而降低脂肪堆积,延缓体重增长速度、降低肥胖度。为了进一步证明多形拟杆菌在减肥获益中的作用,研究团队进一步分析了接受减重 手术(袖状胃切除术)的肥胖患者手术前后的肠道菌群改变,发现肥胖患者肠道内下降的多形拟杆菌在减重手术3月后即明显升高,恢复至正常体重人群水平,同时,术后血清谷氨酸水平亦明 显下降至接近正常体重人群水平。这些研究结果提示,多形拟杆菌水平的恢复可能有助于肥胖患者的减重过程。

这项研究结合队列人群、动物及临床干预等多层次证据,证明多形拟杆菌有望成为新的益生菌研发靶点,用于减肥药物或食品研发;该工作为未来针对中国人减肥药物的研究提供了全新的方 向和候选菌株。

3.Science:肠道微生物决定着食物对肠道的影响
doi:10.1126/science.aag2770


日前,哈佛大学的研究人员报道,除了肠道微生物本身,它们的基因同时还会编码各种酶,这些酶的存在扩大了肠道微生物可消化物质的“名单”。例如现在研究较多的碳水化合物活性酶, 包括糖苷水解酶和碳水化合物酯酶等等,可以帮助我们消化复杂的糖类,让我们的身体不再需要额外进化出能够降解饮食中各种多糖所需的复杂酶系统。

我们每天吃的食物都需要肠道微生物来处理,从中“提取”营养物质和能量。每个人对食物中成分的转化和吸收有很大的“个体差异”,这大致是由于肠道微生物及相关酶的不同。

有些人的肠道中有一种产粪甾醇真细菌(Eubacterium coprostanoligenes),它能将胆固醇分解为不能被吸收的粪甾醇,随着粪便排出体外,粪甾醇的比例能达到50%。这就意味着,肠道内 有产粪甾醇真细菌的人吃下高胆固醇食物后吸收的部分比其他人要少一半。

除此之外,我们熟知的烤肉致癌也和肠道微生物脱不了干系。在烤制过程中,会产生一类统称为杂环胺的致突变(致癌)物质,它能够诱导基因突变、DNA断裂或染色体畸变等。而有研究发现 ,我们肠道中大肠杆菌携带的uidA基因可以编码β-葡萄糖醛酸糖苷酶,这个酶的存在会使杂环胺的毒性提高3倍!而uidA突变后的大肠杆菌则无法产生这种酶,降低了杂环胺致癌的可能性。

4.Science:重大发现!在肠道上皮内,罗伊氏乳杆菌诱导促进耐受性的T细胞产生
doi:10.1126/science.aah5825

图片来自Martha Sexton/public domain。

免疫细胞在肠道中巡逻,确保隐藏在我们吃的食物中的有害细菌不会入侵人体。能够触发炎症的免疫细胞与促进免疫耐受性的免疫细胞处于平衡,从而在不会让敏感组织遭受损伤的情形下保 护人体。当这种平衡过于偏向炎症时,炎症性肠病就会产生。

如今,在一项新的研究中,来自美国华盛顿大学医学院和普林斯顿大学的研究人员在肠道中携带一种特定细菌的小鼠体内发现一类促进耐受性的免疫细胞。再者,这种细菌需要色氨酸来触发 这些免疫细胞的出现。相关研究结果于2017年8月3日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Lactobacillus reuteri induces gut intraepithelial CD4+CD8αα+ T cells”。

这些研究人员发现当小鼠从一出生就在无菌环境下生活时,因缺乏肠道微生物组,它们不会产生这类促进耐受性的免疫细胞。当将罗伊氏乳杆菌引入到这些无菌小鼠的体内时,这些免疫细胞 就产生了。

为了理解罗伊氏乳杆菌如何影响免疫系统,这些研究人员在液体中培养罗伊氏乳杆菌,随后将少量的这种含不含细菌的液体转移到从小鼠体内分离出的未成熟的免疫细胞,即CD4+ T细胞。这 些未成熟的免疫细胞通过下调转录因子ThPOK变成促进耐受性的免疫细胞,即CD4+CD8αα+双阳性上皮内T细胞(CD4+CD8αα+ double-positive intraepithelial T lymphocytes, 简称DP IEL),并且这些DP IEL细胞具有调节功能。当从这种液体中纯化出活性组分时,他们证实它是色氨酸代谢的一种副产物,即3-吲哚乙酸。

当这些研究人员将小鼠食物中的色氨酸数量增加一倍时,DP IEL细胞的数量增加大约50%。当色氨酸水平下降一半时,DP IEL细胞的数量也下降一半。

5.Science:揭示膳食纤维如何有助肠道保持健康
doi:10.1126/science.aam9949; doi:10.1126/science.aao2202


在一项新的研究中,来自美国加州大学戴维斯分校的研究人员发现肠道细菌消化膳食纤维产生的副产物如何作为合适的燃料协助肠道细胞维持肠道健康。

这项研究是比较重要的,这是因为它鉴定出一种让肠道菌群再次恢复平衡的潜在治疗靶标,同时让人们更进一步了解肠道菌群和膳食纤维之间的复杂相互作用。相关研究结果发表在2017年8月 11日的Science期刊上,论文标题为“Microbiota-activated PPAR-γ signaling inhibits dysbiotic Enterobacteriaceae expansion”。在发表在同期Science期刊上的一篇标题为“Gut cell metabolism shapes the microbiome”的观点类型(Perspectives)论文将肠道细菌描述为体内抵抗潜在传染因子(如沙门氏菌)的防御系统中的“搭档”。

肠道细菌代谢可消化的膳食纤维,产生短链脂肪酸,这就指示大肠道内壁上的细胞最大化消耗氧气,因而限制扩散到肠腔(肠道内与被消化的食物直接接触的开放空间)中的氧气数量。

论文第一作者、加州大学戴维斯分校医学院医学微生物与免疫学助理教授Mariana X. Byndloss说,“令人关注的是,能够降解膳食纤维的有益肠道细菌不能在富含氧气中的环境中存活下来, 这意味着我们的肠道菌群和肠道细胞一道形成一种维持肠道健康的良性循环。”

这项新的研究鉴定出宿主受体过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator receptor gamma, PPARg)是负责维持这种保护循环的调节物。

6.Cell Metab:间歇性断食的健康根源---改变肠道菌群,转化脂肪组织
doi:10.1016/j.cmet.2017.08.019


间歇性断食的最新发现|间歇性断食(每隔一天断食一次)是体重控制和改善健康的有效而自然的方法,然而,其中的机制尚不清楚。生物钟的改变?白色脂肪“棕色化”?这些机制似乎都 有可能。2017年9月,来自于中美的研究人员在知名期刊《Cell Metabolism》上发文,揭露了一种潜在的作用机制:间歇性断食通过改变肠道菌群的组成,进而促进白色脂肪的“米色化”, 达到减肥、降脂和护肝的效果!

主要发现概括如下:(1)间歇性断食可以选择性地刺激白色脂肪组织内的米色脂肪发育,并显著改善肥胖、胰岛素抵抗和脂肪肝;(2)间歇性断食诱发肠道菌群的组成发生变化,进而导致 两类发酵产物—乙酸盐和乳酸盐的升高,并且在米色细胞中选择性上调单羧酸转运蛋白1(monocarboxylate transporter 1,MCT1)的表达。MCT1是脂肪细胞中乙酸盐和乳酸盐运输的驱动者 ,“米色化”过程中,其水平会增加;(3)将肠道菌群通过抗生素处理移除后,小鼠对间歇性断食诱导的“米色化”产生了抗性,而重新将肠道提取的微生物移植到抗生素处理的小鼠后,“ 米色化”重新被激活,代谢的稳态重新恢复。

7.Nature:肠道菌群分泌药物分子可调节肠道与免疫系统健康
doi:10.1038/nature24661

图片来源: CC0 Public Domain。

根据最近发表在《Nature》杂志上的一篇文章,作者通过阻断生孢梭菌降解色氨酸的功能,发现小鼠血液中一种特定的分子的水平受到了影响。进一步,作者发现小鼠的免疫系统以及肠道的 稳态发生了显著变化。

作者发现产包梭菌能够降解色氨酸产生IPA。他们总共鉴定出了12种出现在这一过程中的分子,其中9中在血液中有积累,而其中仅仅有三种是由细菌分泌的。进一步,作者发现了产包梭菌进 行色氨酸代谢活动的必须基因,fldC。

之后,作者给无菌小鼠接种野生型或IPA缺陷突变体的产胞梭菌。结果显示,野生型细菌定植能够导致小鼠血液中IPA的浓度上升到80uM,而突变体细菌定植则检测不到任何细菌。最后,作者 发现IPA浓度的下降会导致免疫细胞数量的上升,包括中性粒细胞、单核细胞、记忆T细胞等等。此外作者发现突变体细菌定植会导致小鼠产生肠道炎症反应。

8.Cell子刊:二甲双胍改变肠道菌群并调节葡萄糖感知通路
doi:10.1016/j.cmet.2017.09.019


在一项新的研究中,研究人员发现二甲双胍可调节小肠上部的钠与葡萄糖协同转运蛋白-1(SGLT1)。

在小鼠中,他们发现小肠上部葡萄糖感知触发SGLT1依赖信号通路,降低葡萄糖产量;高脂饮食(HFD)降低小肠上部的葡萄糖感知和SGLT1表达。

二甲双胍治疗恢复小肠上部SGLT1表达和葡萄糖感知,并部分通过增加乳杆菌属的丰度以改变小肠上部菌群。

将小肠上部菌群从二甲双胍处理的HFD大鼠移植到未处理的HFD大鼠的小肠上部,乳杆菌属丰度增加,SGLT1表达上调,同时葡萄糖感知增加。

9.Science:震惊!肠道细菌影响免疫疗法抵抗上皮性肿瘤的效果
doi:10.1126/science.aan3706


在一项新的研究中,来自法国的一个研究团队分析了249名接受了抗PD-1免疫治疗的肺癌、肾癌等多种上皮性肿瘤的患者,其中有69名患者在免疫治疗开始之前或刚开始时,接受了抗生素治疗 。他们发现这些接受抗生素治疗的患者对这种免疫治疗药物产生原发耐药性,很快就出现癌症复发,而且具有更短的存活期。这就说明抗生素治疗极大地影响免疫治疗的效果:抗生素抑制这种免疫治疗药物给晚期癌症患者带来的临床益处,而且这种原发性耐药是由于异常的肠道微生物组组成导致的。相关研究结果于2017年11月2日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Gut microbiome influences efficacy of PD-1–based immunotherapy against epithelial tumors”。

为了寻找其中的因果机制,这些研究人员对这种免疫疗法作出反应的癌症患者和未作出反应的癌症患者的肠道微生物组进行比较。他们发现一种被称作Akkermansia muciniphila的有益细菌的 相对丰度与癌症患者对这种免疫疗法作出的临床反应相关联。在此之前,人们已发现这种细菌具有预防肥胖和糖尿病的作用。在这项新的研究中,他们发现它能够增强这种免疫疗法的效果。

随后,这些研究人员将来自对这种免疫疗法作出反应的癌症患者和未作出反应的癌症患者的粪便微生物组移植到无菌的或者接受抗生素治疗的小鼠体内,发现那些接受来自对这种免疫疗法作 出反应的癌症患者的粪便微生物组移植的小鼠对这种免疫疗法作出的反应得到更好的改善。此外,那些接受未作出反应的癌症患者的粪便微生物组移植的小鼠口服这种有益细菌补充剂后也能 够通过将CCR9+CXCR3+CD4+ T细胞招募到肿瘤床中,以一种依赖于IL-12的方式恢复对这种免疫疗法作出的反应。这些结果再次表明肠道微生物组调节着癌症免疫疗法的效果。

10.Science:震惊!肠道细菌调节黑色素瘤对免疫疗法作出的反应
doi:10.1126/science.aan4236

图片来自Dr. Luigi Nezi。

在一项新的研究中,来自美国德州大学MD安德森癌症中心的研究人员报道生活在人肠道中的细菌能够如何影响癌症对免疫疗法作出的反应,这为改进治疗的研究开辟新的途径。相关研究结果 于2017年11月2日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Gut microbiome modulates response to anti–PD-1 immunotherapy in melanoma patients”。 通过分析转移性黑色素瘤患者的 粪便样品来评估这些患者的肠道微生物组,这些研究人员发现如果这些患者含有更加多样化的肠道细菌群体或者大量的某些细菌,那么他们接受抗PD1免疫检查点阻断治疗后能够在更长的时间 内控制他们的疾病。

免疫检查点阻断药物会激活人体自身的免疫系统来攻击癌细胞,从而让大约25%的转移性黑色素瘤患者受益,但是这些免疫治疗反应并不总是持久的。为了评估肠道微生物组的影响,Wargo和 同事们分析了接受抗PD1免疫治疗的患者的粪便样品和口腔拭子(buccal swab),其中口腔拭子是来自脸颊内的组织样品,而抗PD1免疫治疗阻断T细胞表面上的对免疫系统起着抑制作用的PD1 蛋白。他们开展16S rRNA测序和全基因组测序来确定口腔拭子和粪便微生物组的多样性、组成和功能潜力。

结果表明对抗PD1免疫治疗作出反应的患者(肠道中具有较高的有益的梭菌/瘤胃球菌水平)具有更多的T细胞进入到肿瘤中和更高水平的杀死异常细胞的循环T细胞。那些具有更高拟 杆菌水平的患者具有更高水平的循环调节性T细胞、髓源抑制性细胞(myeloid derived suppressor cells)和减弱的细胞因子反应,从而抑制抗肿瘤免疫反应。

最后,这些研究人员通过粪便微生物组移植(fecal microbiome transplant, FMT)将来自对抗PD1免疫治疗作出反应的患者和不作出反应的患者的粪便微生物组移植到无菌的小鼠中。那些接 受来自作出反应的患者的粪便微生物组移植的小鼠具有显著下降的肿瘤生长和更高水平的有益T细胞和更低水平的免疫抑制性细胞。当接受免疫检查点阻断治疗时,它们也具有更好的治疗结果 。

11.Neoplasia:“益生菌”促进癌症免疫疗法治疗效果
doi:10.1016/j.neo.2017.08.004


最近,来自Harold C. Simmons癌症综合研究中心的研究者们针对恶性黑色素瘤患者的研究成果表明,肠道内存在特定微生物的患者会对癌症免疫疗法产生较好的反应。他们通过对39名接受免 疫疗法的癌症患者的肠道微生物进行分析,发现其中一类微生物的含量与患者接受免疫治疗之后的反应存在明显的相关性。

在这项研究中,研究者们发现Spurr先生的肠道微生物组中存在一些有益的细菌。经过分析,研究者们鉴定出了具体的细菌类型:Bacteroides thetaiotaomicron、Faecalibacterium prausnitzii和Holdemania filiformis。

12.Cell:揭示肠道微生物组与自身免疫疾病存在关联
doi:10.1016/j.cell.2017.09.022


如今,在一项新的研究中,Santamaria和卡明医学院的Kathy McCoy博士及其团队揭示出肠道微生物组中的一种调节促炎性细胞和抗炎性细胞的新机制。McCoy说,“我们发现由被称作拟杆菌(Bacteroides)的肠道细菌表达的一种蛋白快速地招募白细胞来杀死一种导致炎症性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)的免疫系统细胞,从而阻止IBD发生。我们认为这种机制可能有助阻止大多数人患上IBD。”

然而,这种被称作整合酶(integrase)的蛋白招募白细胞的方法有一个缺点。Santamaria说,“在一些人中,这些白细胞对导致IBD的细菌的存在作出过度反应。导致IBD等问题的原因不是这些细菌本身,而是这种蛋白触发免疫系统产生的严重反应。这些相同的过度活化的白细胞也是导致糖尿病等其他的自身免疫疾病的细胞。这一发现证实了肠道微生物组对免疫系统的影响,并发现了肠道微生物组变化能够增加自身免疫疾病风险的新机制。尽管我们专门研究IBD,但是肠道中的多种蛋白可能通过类似的机制促进其他的自身免疫疾病产生。”

13.PNAS:年龄与肠道微生物影响多发性硬化疾病恶化
doi:10.1073/pnas.1615715114

图片来源: Credit: Marvin 101/Wikipedia。

最近,来自Rutgers大学医学院的研究者们发现年轻时肠道微生物会影响多发性硬化的发生与发展。这项研究结果发表在最近一期的《PNAS》杂志上,文章的作者是来自神经学系的博士后研究员Sudhir Yadav博士以及副教授Kouichi Ito博士。由于小鼠在自然条件下并不会出现多发性硬化的症状,因此作者等人构建了多发性硬化的小鼠模型,并且用于研究多发性硬化的发生因素。

首先,作者发现这类遗传突变的小鼠在无菌的环境下并不会出现多发性硬化的症状,而在有菌的正常环境中则会产生类似于多发性硬化的表型,这表明肠道微生物对于诱发多发性硬化具有重要的作用。此外,他们还发现肠道微生物与多发性硬化之间的相关性,这一相关性在幼年时期最为明显。总之,这项研究首次发现了肠道微生物丢诱发免疫系统的变化,进而导致多发性硬化疾病发生的机制。

14.Nature:重大突破!利用定量微生物组谱计算你的健康
doi:10.1038/nature24460


量的代谢疾病和炎性疾病与肠道微生物组的组成和代谢潜力发生变化相关联。到目前为止,基于测序的肠道菌群研究已从微生物组组成的比例变化角度描述了这些肠道菌群失调(dysbiotic)状态。然而,在一项新的研究中,比利时鲁汶大学的Jeroen Raes教授和他的团队发现,当涉及肠道细菌含量及其与健康的关系时,不仅肠道细菌的比例比较重要,而且它们的数量也比较重要。他们还证实他们开发出的一种新方法能够快速地和准确地确定粪便样品中的细菌载量。相关研究结果于2017年11月15日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Quantitative microbiome profiling links gut community variation to microbial load”。

Raes教授说,“我们开发出的这种方法是对粪便样品中的细菌细胞平行开展微生物组测序和流式细胞计数。这两种工作流程的结合使我们能够产生真实的以每克样品中含有的细菌细胞数量而不是它们所占的比例进行表达的定量微生物组谱(Quantitative Microbiome Profiling)。”

Raes教授说,“到目前为止,比例分析方法一直是微生物组研究的标准方法。然而,如果缺乏定量数据,比例数据不能够告诉你一种特定的细菌在特定条件下是否真正地变得更加丰富。比例增加可能也只是提示着这种感兴趣的细菌物种仅是维持它的初始水平,而所有其他分类学中的细菌都在下降。这就使得将微生物组数据与定量健康参数相关联在一起并推断疾病机制比较困难。通过定量微生物组谱,我们朝解决这个问题的目标又接近了一步。”

15.Nature:肠道有益细菌可阻止高盐饮食诱导的高血压
doi:10.1038/nature24628


在一项新的研究中,来自美国麻省理工学院、德国马克斯-德尔布吕克分子医学中心和弗里德里希-亚历山大大学的研究人员在小鼠和人类中发现高盐饮食会降低某种有益细菌的数量。结果就是被称作Th-17的促炎性免疫细胞的数量增加了。相关研究结果于2017年11月15日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Salt-responsive gut commensal modulates TH17 axis and disease”。论文通信作者为麻省理工学院微生物组信息学与治疗学中心主任Eric Alm教授和马克斯-德尔布吕克分子医学中心的Dominik Muller。

在这项新的研究中,这些研究人员组成一个研究团队旨在确定高盐饮食如何影响肠道微生物组,以及肠道微生物组发生的变化是否可能与这种饮食对健康的有害影响存在关联。相比于给小鼠喂食的正常饮食(含0.5%的食盐),这些研究人员给小鼠喂食高盐饮食(含4%的食盐)两周的时间。他们发现这种饮食导致一种被称作鼠乳杆菌(Lactobacillus murinus)的有益细菌数量下降。这些小鼠也具有更多的Th-17细胞数量,而且它们的血压增加了。当给具有高血压的小鼠服用含有鼠乳杆菌的益生菌时,它们的Th17细胞数量下降了,而且它们的高血压也下降了。

通过研究12名人类受试者,这些研究人员发现在两周的时间里,往这些受试者的饮食中每天添加6mg食盐也会改变肠道细菌的组成。乳酸杆菌的数量下降了,而且这些受试者的血压和Th-17细胞数量上升了。

16.npj Bio Microbio:震惊!肠道微生物组或会让癌症化疗药物对患者产生毒性影响!
doi:10.1038/s41522-017-0034-1


日前,一篇刊登在国际杂志npj Biofilms and Microbiomes上的研究报告中,来自爱因斯坦医学院的研究人员通过研究发现,人类肠道菌群组成或能帮助解释为何某些人在摄入治疗转移性结直肠癌的关键药物后会遭受危及生命的机体反应。

研究者Libusha Kelly教授解释道,我们都知道,人类机体的遗传组成能够影响其对药物的反应,如今研究人员也越来越清楚,机体肠道微生物组的变化或会影响机体对疗法产生的效应。伊立替康是一种治疗扩散或转移性结直肠癌的三种一线药物中的一种,然而,接受伊立替康治疗的40%患者都会经历严重的腹泻,从而使得患者需要住院治疗甚至引发患者死亡,你可以想象一下,当某些病人病情很重时,给与患者会引发肠道问题的疗法会使得患者非常困难,与此同时,药物伊立替康也是一种治疗癌症的重要药物。

研究者Kelly及其同事调查了是否机体肠道微生物组的组成会影响药物伊立替康是否会被再度激活,研究者收集了20名健康个体的粪便样本,并利用失活的药物伊立替康来处理这些样本,随后利用代谢物组学技术,研究人员根据是否这些样本能够对药物进行代谢或再度激活来对这些粪便样本进行分类,其中发现4份样本具有较高的代谢特性,而其余16份样本具有较低的代谢特性。

随后研究人员对两组参与者的粪便样本进行研究,分析其微生物组组成的差异,重点关注β-葡糖醛酸糖苷酶的存在,结果发现,相比较低代谢特性的微生物组而言,具有较高代谢特性的微生物组含有较高水平的三种类型的β-葡糖醛酸糖苷酶(此前并未报道)。研究者Kelly说道,我们假设,如果给予伊立替康进行治疗,具有较高代谢特性的个体或许出现副作用的风险较高,但我们就需要不断检测癌症患者机体的微生物组。

17.Nature:揭秘地球微生物组计划
doi:10.1038/nature24621

图片来自Nature, doi:10.1038/nature24621。

地球微生物组计划(Earth Microbiome Project)的目标是尽可能多地对地球微生物群落进行取样,以便促进人们对微生物及其与包括植物、动物和人类在内的环境之间的关系的理解。这一任务需要来自世界各地的科学家的帮助。到目前为止,这一计划已覆盖了从北极到南极的七大洲和43个国家,而且有超过500名研究人员为样品和数据收集作出了贡献。这一计划的成员正在使用这种信息作为大约100项研究的一部分,其中一半的研究已在同行评审的期刊上发表。

地球微生物组计划的成员通过对16S rRNA基因进行测序,分析了不同环境、地理位置和化学反应中的细菌多样性。16S rRNA基因是细菌和古生菌的特异性遗传标记,可作为“条形码”鉴定出不同类型的细菌,从而允许研究人员在来自全世界的样品中追踪它们。这一计划的研究人员也利用一种新的方法消除这些数据中的测序错误,使他们能够更加准确地了解这些微生物组中独特序列的数量。

在第一次公布的数据中,地球微生物组计划的研究人员鉴定出大约30万个独特的微生物16S rRNA序列,其中将近90%在现有的数据库中找不到精确匹配的序列。(生物谷 Bioon.com)

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