四川农大:肠道菌群蕴藏长寿的关键

2016-10-18 14:03 来源: 生物通
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  尽管全球老年人口的迅速增加,影响衰老的生物学因素仍然是难以捉摸的。到目前为止,研究人员一直把重点放在确定有助于健康老龄化的遗传因素,在很大程度上忽视了我们肠道微生物群的作用。最近,来自四川农业大学和美国阿肯色州大学的研究人员,在《Current Biology》上发表的一项新研究,揭示了微生物组在帮助我们生存、延迟或完全摆脱慢性病中所起的作用。四川农业大学动物遗传育种研究所的李英研究员和阿肯色州大学的Jiangchao Zhao博士是本文共同通讯作者。延伸阅读:Nature:肠道菌群如何影响健康;Cell揭示肠道菌群对健康的大影响;PNAS:肠道菌群研究的“大革命”。

  李英研究员1998年毕业于云南大学,2005年毕业于中科院昆明动物研究所,师从张亚平院士,获博士学位,2005年至2011年作为助理研究员、副研究员在中科院昆明动物研究所工作。2009年至2012年在美国密西根大学从事访问学者/博士后研究,2012年进入四川农业大学。一直从事基因和基因家族的分子进化研究,目前主要研究领域为动物肠道菌群与其宿主的生长发育、系统发育以及环境适应性的关系研究,曾以第一作者或通讯作者在Nature Genetics,Current Biology,Scientific Reports,Journal of Molecular Endocrinology, Plos One, Gene等期刊上发表论文。迄今为止以第一作者或通讯作者发表SCI论文18篇。

  Jiangchao Zhao博士早年毕业于中国农业大学,博士毕业于美国威斯康星大学麦迪逊分校,曾在密西根大学从事博士后研究。其带领的实验室主要关注人类和动物微生物组在健康和不同疾病中的作用。使用跨学科的方法——例如多组学(如宏基因组学、代谢组学、环境转录组学)、生物信息学、统计学、大数据和混合培养物,来表征和设计肠胃道微生物组;确定和应用益生元和益生菌来改善人类和动物健康,并降低抗生素的使用;研究人类和动物微生物组的生态学和进化;确定人类和动物呼吸道疾病中的微生物组生物标记物。

  肠道微生物组在许多生理过程中起着重要的作用,包括我们免疫系统的发育。这项研究的资深作者李英(Ying Li)和Jiangchao Zhao,将这个观念进行了扩展,他们推测,我们的肠道菌群可能有助于健康老龄化。

  研究人员对来自中国四川省都江堰和雅安的一个长寿人群中的168个人进行了调查研究,来探讨这个问题。Zhao说:“这些人口是非常令人惊讶的!他们已经有90岁或者更年长,但却是非常健康的。他们仍然非常活跃,非常独立,走路、吃饭和玩耍都不需要太多的帮助。”

  该研究小组首先收集了来自偏远地区人口的粪便样本,这不是一件容易的事,因为大多数的人住在农村的地方,有的在很远很远的地方。

  这项研究的新颖之处在于,研究人员使用机器学习来解释这个队列的细菌测序数据。微生物组数据可能是凌乱,因为它们不符合经典统计模型的假设,如样本的独立性和变量之间有限的互动。

  Zhao博士说:“Random Forest最适合于这个数据集,因为这种方法不需要所有这些假设。”相反,统计方法依赖于数据集子集的随机选择,决定应用哪些随机预测因子。用不同的排列运行模型数千次,可使得研究人员挑选出来确定了的细菌种类,并找到健康老龄化的实际预测因子。在这种情况下,李英和Zhao的研究小组,通过将其模型应用到最近研究的一个意大利百岁老人河超级百岁老人队列,进一步验证了他们的模型。

  尽管存在与饮食相关的偏差,肠道微生物群的两个特点已成为两个队列健康老龄化的指标:肠道微生物群落多样性和有益细菌数的增加,如梭状芽孢杆菌、Ruminococcaceae、Akkermansia和christensenellaceae。

  李英和zhao的团队现在正在研究,这些微生物因子如何促进健康老龄化。换句话说,哪些是原因以及有什么影响?李英说:“我们已经开始着手解决这一问题。我们将来自于长寿者的粪便样品移植到果蝇和其他动物模型中,以测试来自这些人的肠道菌群是否可以延长这些模型生物体的寿命。”从长远来看,他们的研究团队希望开发益生元或益生菌,旨在调节人体肠道微生物,以促进健康老龄化。