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【Nature】2016:肠道微生物的科学里程碑

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《转》译

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科学界对肠道微生态的热衷显然没有在2016年得到丝毫减缓。事实上,2016年正是肠道微生物组研究的关键一年。

转化研究

目前,肠道微生物组科学面临的中心挑战主要是研究规模和技术平台。人类微生物组计划,MicroBiome质量控制项目,“众包”美国肠道项目,欧盟MyNewGut项目和美国国家微生物组倡议等项目正积极面对着这些挑战。在这里,本文总结了2016年肠道微生物组领域关键的研究与发现。

健康人群的肠道组功能

2016年,一篇基于健康欧洲人群粪便微生物组变化的文章引起了业内人士的广泛关注。基于比利时佛兰芒肠道植物群项目等数据库的资料,一批来自荷兰的科学家确定了造成粪便微生物组变化的具体因素并对学术界以前假设提出了质疑。在人类功能基因组学(HFGG)的支持下,科学家具体探讨了宿主遗传,环境和微生物群在形成人类免疫反应中的相互作用并发现肠道微生物组特征与免疫应答中的个体间变异密切相关。

肠道组与营养不良

2016年,Jeffrey Gordon实验室的两项研究为破解全球营养不良问题提供了新的希望。在Jeffrey Gordon的研究之前,马拉维儿童队列研究已经证实了微生物作为营养不良和发育迟缓问题的主要参与者。研究人员发现低水平人乳寡糖唾液酸化和马拉维婴儿严重发育不良之间的联系。人乳不仅为婴儿的发育提供至关重要的养分,更支持着婴儿肠道微生物种群的健康发展。

肠-脑轴描述胃肠和神经系统之间的信号传导

虽然这个概念最初的设定是将肠道神经系统与中枢神经系统联系起来,但是对许多人来说,这一术语现在涉及更多的概念则是情绪与肠道菌,肠道微生物的代谢物会以不同方式对人类的神经产生各种影响。

2016年,两项基于小鼠模型的研究通过大量数据阐明了肠道微生物与神经发育和帕金森病之间的密切联系。

长期以来,母亲饮食与胎儿发育都是一个备受关注的领域。Buffington等人对母体高脂肪饮食(MHFD)小鼠的研究揭示了哺乳动物神经发育中饮食和肠道微生物之间的联系。研究人员不仅观察到MHFD改变肠道微生物群,宿主的社会行为,更能引起宿主催产素水平上调与腹侧被盖区的突触增强。初次之外,研究人员还确定了罗伊氏乳杆菌足以纠正这些MHFD诱导变化和行为异常的作用。

肠道生物与人类健康

肠道菌群中的不同成员一直是科研领域的研究焦点。2016年,科学家发现不仅只有肠道菌,即便是人体中生活的寄生虫也对粘膜免疫学和人类健康有着意想不到的潜在影响。Howitt等人发现在共生寄生虫Tritrichomonas muris的作用下,小鼠簇细胞会分化为罕见的肠道化学感觉细胞。这类细胞似乎能够协调机体对各种致病蠕虫的免疫反应,并使用味道化学感应途径来启动抗寄生虫免疫。Chudnovskiy等人则发现了另一种哺乳动物肠道内的共生trichomonad,这种寄生虫通过宿主上皮炎症小体激活和IL-18保护宿主肠道粘膜免受粘膜细菌感染,但同时也会加剧小鼠结肠直肠肿瘤和肠炎的易感性。

目前,大多数工业国家慢性肠道寄生虫定植和蠕虫感染的发生率有所下降,而在另一个方面炎症和过敏性疾病的发病率却急剧上升。这一现象则从另一个侧面佐证了肠道寄生生物与宿主过敏反应与炎症的关系。

总体来说,2016年是肠道菌群科学里程碑式的一年。基于更大的队列研究,越来越多的微生物组学研究开始了漫长临床转化的第一步,越来越多的微生物组学研究表现出更多的临床前景。同时,围绕寄生虫,肠道菌菌群作用和宿主免疫的生物学研究也不断取得着各种成就。

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