科学家揭开肠道微生物群的“图谱”

By Emily Cooke

2023/10/23

   Health

    一种新的计算工具已经允许科学家来映射微生物在肠道中怎样相互作用，并且有朝一日可被用于开发疾病的更针对性治疗方法。

人类肠道包含数万亿共同的构成了所谓的肠道微生物群的微生物。(Image credit: THOM LEACH / SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images)

    一项新的研究表明，科学家现在能预测肠道中的单个细菌如何与彼此相互作用来揭示它们如何影响我们的健康更好或更糟。

    共存在身体的内部和表面的数万亿微生物和病毒集体被称为微生物群。这些微生物的最大浓度被发现在肠道中。有些已被显示在体内来执行有帮助的角色，例如能帮助消化的乳酸杆菌种类，而另一些例如大肠杆菌的有毒菌株，能造成疾病。

    许多微生物通过消耗已经被其他微生物产生的营养物质生存，当这些相互作用分解时，它能造成有帮助的和致病微生物之间的不平衡，导致诸如炎症性肠病（IBD）。然而，到目前为止，一直很难来映射出所有这些复杂的相互作用。

    在周五（10月20日）发表在《自然通讯》杂志上的这项新研究中，科学家们映射了特定肠道微生物如何与彼此相互作用并形成营养上依赖的团体。这些结果可以使来靶向分明的细菌种类或它们的代谢副产物更容易，从而潜在的导致新疗法的开发。

     英国纽卡斯尔大学医学研究员克里斯托弗斯图尔特在一封电子邮件中告诉生活科学杂志，“作者解决了微生物群研究的一个新颖和挑战的方面，移动超越简单的描述对量化交叉喂养相互作用现在正在开发一个哪些细菌的分析框架”，他没有参与这项研究。

    他说，“在这样做中，他们确认了一些已知的关联，并跨许多分明的疾病症状发现了新颖的功能关联”。

    研究人员开发了一种计算方法来识别和排列肠道中微生物之间关键的“喂养”相互作用或营养的交换。这考虑了诸如多样性和被预测来消耗或产生特定营养素的微生物的总数等因素。

    然后，他们在一个模拟了已经被从1600多个人类粪便样本中收集的955种肠道微生物的数据集上测试了这种方法，它的基因组能被重建。提供了样本的参与者跨越15个国家，要么患有以前已经被与肠道微生物群有关的11种疾病之一 ------如炎症性肠病、2型糖尿病或结肠癌 ------要么没有任何这些疾病。

    对11种疾病中的10种，与缺乏这些症状的人相比，研究小组能够定下似乎被扰乱的微生物之间的特定相互作用，这些扰乱源于微生物缺少它们的相应的“喂养”伙伴。例如，当作者使用新方法来分析克罗恩病（一种常见的炎症性肠病形式）患者的粪便时，研究小组发现，这种症状的区别是一个缺乏消耗气体硫化氢的细菌物种，如肠罗氏弧菌（Roseburia intestinalis）。（硫化氢据信在控制肠道炎症中起一个重要角色）。

    英国雷丁大学食品微生物学教授格伦吉布森在一封电子邮件中告诉生活科学杂志 ，硫化氢与疾病之间的联系以前在另一种称为溃疡性结肠炎的炎症性肠病中已经被标志，因此来看到它也与克罗恩病有关潜在的令人惊讶，他没有参与这项研究。

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    在他们的论文中，研究作者承认新方法仍然只是一个“概念框架”，需要进一步的实验和深入分析来验证这些微生物相互作用。斯图尔特说，这些喂养相互作用背后的支撑机制也需要被探索。

    斯图尔特补充说，尽管如此，这项研究代表一个朝向用来自微生物群基因物质来推断特定微生物之间的摄食相互作用的“重要一步”，他说，这最终可能“带我们离更有效的微生物靶向和基于微生物的疗法更近一步”。

https://www.livescience.com/health/scientists-unveil-atlas-of-the-gut-microbiome