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【盘点】2015年肠道微生物亮点研究Top10

2016-04-09

 肠道微生物也就是sbf胜博发通常所说的“肠道菌群”,这类微生物数量超过人体自身细胞的10倍以上,对营养物质代谢、人体自身发育、免疫及疾病的产生等方面都起到极其重要的作用。

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近年来全球科学家都将目光转移到研究肠道微生物上,而且很多研究结果都表明肠道微生物和多种疾病发病直接相关,比如癌症、肥胖、神经变性疾病等;时至岁末,小编盘点了2015年关注度较高的10篇肠道微生物研究报道。

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【1】Science:肠道微生物竟然影响癌症免疫治疗效果

 

检查点抑制剂是能够唤醒免疫系统抵抗肿瘤的新型药物,对癌症的治疗具有显着的疗效。然而一些临床结果表明该类药物对一部分病人并没有效果。最近两篇研究文章对此内在的机理进行了阐释。作者们认为这部分病人体内的微生物种群存在异常,因而不能正常地产生免疫反应。

 

这两项研究第一次将免疫检查点抑制剂与肠道的菌群联系起来。正常情况下,免疫细胞表面的一些受体能够限制其对自体组织进行杀伤。然而肿瘤组织同样能够激活这些受体,导致特异性的免疫细胞无法对其进行识别与杀伤。像ipilimumab等免疫检查点抑制剂则能够通过阻止肿瘤细胞对这些受体的激活而维持免疫细胞的活性。

 

这项新的研究能够改变医生用药的方式。“这两篇文章证明了微生物能够影响治疗效果”,来自NIH的过敏与传染病研究所的免疫学家Yasmine Belkaid说到。过去研究者们经常专注于寻找患者基因组中的的突变,并以此解释为何免疫检查点抑制剂药物治疗效果存在个体差异。而如今的这两篇研究指出除基因组之外,微生物可能也有同样的影响。

 

【2】Nat Med:婴儿肠道微生物繁荣兴衰史

 

近日,来自华盛顿大学医学院的研究人员发现细菌不是定植在婴儿肠道内的唯一外来者,病毒也会在那里安家,这些看不见的体内居民对于人类健康具有重要影响。相关研究结果发表在国际学术期刊nature medicine上。

 

研究人员指出:"sbf胜博发才刚刚开始理解生活在sbf胜博发肠道中的不同生命之间的关系,它们并不是互相独立的群体。sbf胜博发在这项研究中看到婴儿肠道内的环境存在非常极端的动态变化,这与成年人相对稳定的肠道环境存在很大差别。"

 

生命早期对于免疫系统发育非常重要,同时也会影响成年阶段的身体健康。虽然关于婴儿肠道菌群的研究已经建立起来,但是sbf胜博发对婴儿肠道内病毒微生物的认识仍然不足。

 

在这项研究中,研究人员收集了健康双胞胎婴儿的粪便,并对其中的遗传物质进行了检测,分析了婴儿肠道中的病毒微生物和肠道菌群组成,结果发现双胞胎之间的病毒和细菌组成更加类似,而不相关的婴儿之间存在一些差异。研究人员还观察到婴儿肠道病毒中噬菌体病毒的种类最丰富,而非感染人类细胞的病毒,并且从婴儿出生到他们两岁,他们肠道中的病毒和细菌会逐渐扩张,但这同时伴随着噬菌体比例的缩减,而肠道细菌恰恰相反,它们开始的时候数目比较少,随着婴儿逐渐长大,肠道细菌的多样性也逐渐增加。

 

【3】Cell Host Mircrobe:新生儿肠道微生物菌群研究

 

肠道微生物菌群被认为与人类健康息息相关。但是微生物菌群是如何稳定建立的,还没有很好的定量研究。在近期的《Cell Host & Microbe》上,通过宏基因组测序分析,科学家们分析了新生儿和母亲肠道菌群,分析了新生儿出生第一年肠道微生物菌群的建立。他们发现,自然生成的婴儿和剖腹产婴儿的肠道菌群存在很大差异,前者更接近他们的母亲。而且不同时期的饮食不同,微生物菌群也存在着差异,并随着时间变化,微生物菌群趋于稳定和成熟,越来越接近成人肠道微生物菌群。

 

通过不同时期的母亲、婴儿粪便采样,科研人员采集了4356个基因组(微生物宏基因组)数据。他们发现了婴儿生产方式的不同会对婴儿肠道菌群产生很大影响。比如,通过剖腹产的婴儿,肠道菌群很多是来自体表的微生物和环境中的微生物,因为这些微生物最早进入婴儿消化道。这种差异对有些菌群来说,从4到12个月开始慢慢消失,而其他菌群则差异一直存在。而且发现母亲的肠道微生物菌群和婴儿很接近,可能存在着一种直接的微生物群转移。这种相似性在自然生产婴儿更明显。

 

在婴儿发育的过程中,肠道微生物菌群也是在逐渐成熟的。在头12个月的发育中,婴儿肠道微生物菌群在功能上开始更加复杂,而且越来越接近成人的肠道微生物菌群。在这个过程中,婴儿之间菌群功能的差异开始逐渐减小。在一出生的婴儿体内就检测到了抗生素抗性基因,而且有些婴儿接受了四个月抗生素治疗也没有发现肠道微生物菌群基因群体的频率变化。而且,不同的菌群影响着能量物质的利用。

 

【4】Nat Med:剔除肠道菌群竟然可以阻断肥胖!

 

肠道微生物组对机体健康非常关键,但一项对小鼠进行的研究却发现,在涉及胰岛素敏感性和肥胖症上,肠道微生物组或许并不像科学家们认为的那样。

 

近日,一项刊登在国际杂志Nature Medicine上的研究论文中,来自瑞士日内瓦大学的科学家通过研究表示,没有肠道菌群的动物或许会表现出更好的葡萄糖耐受性和胰岛素敏感性,而且还会表现出低脂肪低体重指数的情况。

 

研究者Mirko Trajkovski说道,尽管利用高剂量抗生素治疗肥胖并不切实际,主要是由于抗生素耐受性出现的风险,但sbf胜博发仍然像开发出一种可替代的方法来抑制或修饰微生物菌群,从而鉴别出对这种现象负主要责任(抗生素耐受性)的确切细菌;文章中研究者及其同事对小鼠进行研究,首先利用抗生素剔除消除肠道的菌群或者在无菌环境中饲养小鼠,随后给予小鼠高脂肪饮食,当正常小鼠变得肥胖时,无菌小鼠还可以依然保持苗条,同时还会产生更多的米色脂肪(beige fat),即一种可以燃烧机体能量的脂肪组织。

 

【5】Science新研究:肠道菌群互相竞争 保证肠道生态稳定

 

最近一项研究发现人类肠道中的菌群生态系统复杂多样,不同菌群之间的竞争关系帮助维持了肠道生态系统的稳定,这对于保持人类机体健康是必不可少的。来自英国牛津大学的科学家们在国际学术期刊Science上发表了相关研究结果,他们建立了数学模型用于研究人类肠道中成百上千种细菌如何能够成功共存。

 

在他们的研究中,研究人员证明不同种类细菌之间的协作关系会扰乱菌群生态系统的稳定,这与之前大众的推测恰好相反,而益生细菌之间的竞争关系反而会通过负反馈回路抵消菌群多样性造成的不稳定,从而使肠道生态系统保持稳定。

 

研究人员推测,人类可能通过许多种方式干预了肠道生态系统,扮演了"生态系统工程师"的角色,帮助维持了肠道系统的天然稳定性。

 

文章通讯作者Kevin Foster教授表示:"sbf胜博发已经知道无论是在体表还是在体内,人类都携带了大量的细菌群体--特别是在sbf胜博发的消化道内,这些细菌的存在对于人类健康起到了非常重要的作用,但是这些群体如何能够长期保持稳定,sbf胜博发了解得很少。

 

【6】Science:健康不健康 看看肠道菌群就知道

 

随着研究的深入,sbf胜博发已经知道在sbf胜博发的肠道中居住着几千种不同的细菌,并将其称之为肠道菌群,这些肠道细菌的变化对人类健康具有重要影响。但是sbf胜博发对于这种影响仍然了解较少。

 

近日,来自魏茨曼研究所的科学家们在著名国际学术期刊science上发表了一项最新研究进展,他们从一个全新的角度阐述了肠道菌群对人类健康的作用。

 

在这项研究中,研究人员首先采用了目前菌群研究的常用方法--基因组测序--对样本中所有类型细菌的DNA进行了测序,通过测序构建了细菌种类图谱以及它们的相对丰度。但是从这些结果中,研究人员发现测序技术还可以提供另外一种信息。

 

领导这项研究的Segal教授指出:"样本中的细菌一直在做着它们最擅长的事情:不断地对基因组进行复制以进行细胞分裂。因此大部分的细菌包含着不止一套基因组,比如1.5套基因组或者1.43套基因组。"大部分的菌株其基因组内都会预置"起始"和"终止"密码,从"起始"密码附近复制生成的短序列最多,而在基因组末端,最后进行复制的DNA序列在样本中最少。研究人员发现通过分析起始DNA和末端DNA的相对含量可以反映每一支菌株的生长速率。

 

【7】Cell:改变肠道菌群 预防结肠癌

 

近日,来自美国St.Jude儿童医院的科学家们发现一种表达于免疫系统的基因在决定结肠癌侵袭性方面发挥着重要作用。他们发现这种叫作AIM2的基因发生缺失会导致小肠细胞增殖失控,同时,研究人员还发现AIM2能够影响肠道菌群,在肠道中增加"好"细菌的数量可能对于预防结肠癌的发生具有重要意义。最近,这一研究的相关研究成果发表在国际学术期刊cell上,这些发现将在结肠癌的预防,诊断和治疗方面发挥重要作用。

 

许多研究已经证明AIM2基因突变在结肠癌病人中比较常见,但一直以来人们只知道AIM2在免疫系统中具有重要作用,它能够感知细菌和病毒入侵,帮助免疫系统对抗细菌和病毒感染,AIM2在肿瘤发生中的机制问题一直没有得到很好的了解。

 

在该项研究中,研究人员利用化合物处理小鼠模拟结肠癌的发生,在这一过程中,他们发现AIM2功能活性明显下降,这一点也得到了结肠癌病人结果的支持。他们还发现利用遗传学方法降低AIM2功能,再结合化合物处理,会产生更多的肠道肿瘤。研究人员的研究结果还发现,AIM2除了发挥免疫学功能,还能够抑制小肠干细胞群的异常扩张,而当AIM2发生功能异常,其对小肠干细胞异常增殖的抑制作用就会解除。

 

【8】Cell:特殊肠道菌群揭示致病分子机制

 

近日,发表在国际杂志Cell上的一篇研究论文中,来自加州理工学院的研究人员通过研究表明,肠道中的特殊细菌或对于机体外周血清素的产生非常重要,而血清素被认为是一种大脑神经递质,大约90%的机体血清素都是在消化道中产生的,而实际上改变这种外周血清素的水平或许和很多疾病的发生有关,比如肠易激综合征、心血管疾病及骨质疏松症等。

 

外周血清素是在肠道中由肠色素细胞及特殊类型的免疫细胞和神经元产生的,研究者想知道如果到底是哪一种肠道微生物对于血清素的产生具有效应,于是他们测定了包含正常肠道细菌菌群的小鼠机体中的外周血清素水平,同时也测定了缺乏正常菌群的无菌小鼠的外周血清素的水平。

 

结果显示,来自无菌小鼠的肠色素细胞产生的血清素水平大约低于正常菌群小鼠所产生血清素水平的60%,而当将正常肠道菌群重新植入无菌小鼠机体后,其血清素水平就会恢复;下一步研究者就开始寻找是哪种细菌帮助机体产生了血清素,通过对不同的肠道微生物进行筛选分析,研究者发现了一个由20种产芽孢细菌组成的微生物组或许可以增加无菌小鼠机体血清素的产生水平;利用这组细菌来处理小鼠可以明显增加其肠道的运动型,而且可以明显激活血小板的功能,而血小板可以利用血清素来进行凝血。

 

【9】Cell Host Microbe:你的肠道菌群谁做主

 

近日,国际期刊cell host &microbe 刊登了来自加州大学旧金山分校和哈佛大学Peter J. Turnbaugh研究小组的一项最新研究成果,他们利用五种不同的近交系小鼠和超过200只远交群小鼠发现相比于宿主基因型,饮食对个体肠道菌群环境改变起到更为重要作用。

 

虽然人类或者同种类哺乳动物之间的肠道菌群存在一些相类似特征,但是每个个体之间肠道菌群的构成仍然存在很大差别,这种差别主要由宿主基因型不同导致还是主要受到外部因素,如饮食的影响,至今仍不清楚。因此Rachel N. Carmody等研究人员为解决这个问题,选用五种不同近交系小鼠,四种转基因小鼠和最近得到广泛应用的多样性远交群小鼠(DO)系统性分析饮食摄取和宿主基因型对肠道菌群的影响。研究人员发现,在给与近交系小鼠高脂饮食和高糖饮食刺激后,近交系小鼠的肠道菌群因饮食不同出现两个明显不同的群落,但同时也发现,不同近交系小鼠在受到高脂和高糖饮食刺激后,肠道菌群改变的方向也因宿主基因型不同和宿主肠道菌群背景不同而存在差异。同时在实验中发现,饮食对肠道菌群的影响可能掩盖了因基因型不同而导致的本已存在的差异。通过对远交系小鼠的观察发现,远交系小鼠的肠道菌群对高脂和高糖饮食刺激呈现快速持久的应答。总的来说,肠道菌群的变化对饮食的应答呈现明显的剂量依赖关系,饮食的微妙变化会引起肠道菌群成分结构的改变。

 

【10】Cell Metabol:要减肥,肠道菌群告诉你怎么吃

 

来自查尔姆斯理工大学研究者的一项最新研究或可基于机体的肠道微生物来指导sbf胜博发的饮食选择,这对于有效减肥及降低疾病风险非常重要,相关研究刊登于国际杂志Cell Metabolism上,该研究首次成功揭示了机体代谢期间常见的肠道细菌相互作用的分子机制。

 

文章中,研究者开发了一种新型数学计算平台,其可以帮助预测不同病人对基于其机体肠道微生物组组成的修饰化饮食的反应。研究者Jens Nielsen博士表示,这种方法或可帮助sbf胜博发轻松鉴别出每一种细菌类型的代谢机制从而来帮助理解人类机体的代谢机制。在人类消化系统中存在高达1000多种不同类型的细菌及其它微生物群落,其中许多细菌都以一种或多种方式进行代谢,而人类肠道微生物组的组成也会因个体不同而异,究其原因研究者目前并不清楚。然而过去很多年间研究者们进行的多项研究表明,某些疾病和人类肠道微生物组之间存在着千丝万缕的关系。

 

比如2型糖尿病、动脉硬化以及肥胖症而言,都和肠道微生物群落有关,而且有研究表明肠道微生物群落或许还和抑郁症发病直接相关,当然也对多种癌症疗法的反应存在一定反应。阐明微生物同食物及个体饮食的关系非常复杂,截止到目前为止,研究者很难理解搞清楚这几个因素的因果关联,而在本文研究中研究者通过进行临床试验首次利用数学模型的方法阐明了微生物群落和饮食方式的关联。

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