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Cell子刊推荐综述:人肠道细菌的命运

2015.6.16

  肠道微生物是由一群构成不同的微生物群体组成,其中包括细菌,古细菌和真核生物,它们亲密无间的生活在一起。在过去二十年间,科学家们对于这些小生物的兴趣日趋浓厚,很大一部分原因是由于测序技术相关的分析飞速发展,今天大量的证据表明肠道微生物在宿主生理病理,以及肠道免疫平衡过程中扮演了重要的角色。

  近期Cell出版社旗下的Trends in Microbiology杂志发布了题为“Fate, activity, and impact of ingested bacteria within the human gut microbiota”的综述文章,收集了大量肠道微生物组成和代谢的相关数据,分析它们在临床研究中的意义,同时也探讨了其中的分子机制,以及它们对宿主健康的影响。

  2009年,一组研究人员对胖瘦不同的同卵双胞胎(31对)、异卵双胞胎(23对)及其母亲(46个)共154个个体的肠道微生物进行了研究。

  研究人员测定了这些个体中微生物16S rRNA基因的V2和V6区,并选取了18个个体,测定了其肠道微生物群落的DNA。结果表明肥胖与肠道门级微生物的变化相关,胖人与瘦人相比,微生物多样性明显降低,拟杆菌门(Bacteroidetes)所占比例较低而放线菌门(Actinobacteria)所占比例较高。通过Shotgun reads与多个数据进行比对,他们也发现不同个体中含有大量共有的微生物基因,在基因水平上可将它们定义为“核心微生物组”,而个体中的微生物与核心微生物组的偏离,则与各种不同的生理状态相关(如胖瘦)。

  之后另外一组研究人员以18个II型糖尿病男性患者及18个正常男性为研究对象,对其粪便中微生物16S rRNA基因的V4区进行了测序。序列分析结果发现这些序列分属于五个门的微生物,包括壁厚菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形杆菌门(phyla Proteobacteria), 放线菌门(phyla Actinobacteria)和疣微菌门(phyla Verrumicrobia),其中壁厚菌门和拟杆菌门所占比例高达90%以上。

  糖尿病患者的肠道菌群中壁厚菌门和梭菌纲(Clostridia)的含量明显低于正常人。另外,拟杆菌门/壁厚菌门以及Bacteroidetes-Prevotella/ C. coccoides -E. rectale的比例与血糖浓度成正相关,但是与身体指数却不相关。β变形杆菌(Betaproteobacteria)在糖尿病患者中也大量富集现象,并且这类细菌与血糖浓度也成正相关。由此揭示人类II型糖尿病的病因与肠道微生物群落组成变化有联系。

  另外一方面,研究人员还分析了抗生素对人类肠道微生物群落组成的影响。来自斯坦福大学的研究人员测定了3个人在服用环丙沙星前后肠道微生物16S rRNA基因的V6和V3区的序列。将获得的序列与Silva和RPD数据进行比对,共鉴定得到了3,300~5,700个分类单元。

  研究发现服用抗生素环丙沙星会降低人体肠道微生物的丰富度、多样性及均匀度,受影响的细菌类群约达三分之一,但是这种影响程度存在显著的个体差异。

  此外,还有越来越多的疾病发现与肠道细菌有关,如耶鲁大学的研究人员发现一些坏细菌能够掌控免疫系统,并影响肠道。他们证实了人类肠道中高水平的IgA抗体涂层与炎症反应之间的关联。为此,研究人员从一小群患者中收集了“好”细菌和“坏”细菌,并将它们移植到小鼠体内。在健康小鼠中,它们未对肠道炎症造成影响;而在诱导性大肠炎小鼠中,移植可疑“坏”细菌的小鼠显示出过度的炎症及其他一些炎症性肠病症状。

  这些研究成果均指出了抗菌治疗在相关疾病治疗中的重要作用,也许未来我们能在这一领域获得关键性的进展。

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