科學(xué)家對(duì)人類糞便的迷之愛戀:腸道微生物五大謎團(tuán)
雖然每個(gè)人在遺傳上近乎相同,但每個(gè)人同時(shí)又?jǐn)y帶著大量微生物基因,這些基因來自細(xì)菌、真菌、病毒和古菌,統(tǒng)稱為“人類微生物群系”。
新浪科技訊 北京時(shí)間5月16日消息,據(jù)國外媒體報(bào)道,也許在2218年,某位學(xué)者在回顧我們這個(gè)時(shí)代的時(shí)候會(huì)很好奇,為什么突然之間,科學(xué)家們對(duì)人類糞便——更準(zhǔn)確地說,是人類糞便中的微生物——如此著迷?
這位學(xué)者可能會(huì)發(fā)現(xiàn),在2012年到2017年這5年間,PubMed(美國國立醫(yī)學(xué)圖書館提供的搜索引擎,主要提供生物醫(yī)學(xué)方面的論文和摘要搜索)上有關(guān)“腸道微生物群系”(gut microbiome)的論文數(shù)量增加了7倍;數(shù)以百萬計(jì)的糞便采集工具包產(chǎn)生了無數(shù)的塑料碎片,同時(shí)全球各個(gè)研究實(shí)驗(yàn)室的冰柜中擺滿了糞便標(biāo)本。到底發(fā)生了什么?
隨著時(shí)間推移,人類基因組科學(xué)已經(jīng)帶來了生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域一些重要的突破,F(xiàn)在,基因組技術(shù)正在向微生物轉(zhuǎn)移。這是因?yàn),雖然每個(gè)人在遺傳上近乎相同,但每個(gè)人同時(shí)又?jǐn)y帶著大量微生物基因,這些基因來自細(xì)菌、真菌、病毒和古菌,統(tǒng)稱為“人類微生物群系”。
如果認(rèn)為對(duì)腸道微生物群系的了解越多,就能解決所有醫(yī)學(xué)問題的話,那就是純粹的傲慢了。不過,這些微生物似乎與人類和我們所處的環(huán)境有著密切的關(guān)聯(lián),能夠改變我們的新陳代謝并調(diào)整我們的免疫系統(tǒng)。它們究竟有著什么樣的能力做到這些?以下就是微生物群系科學(xué)所面臨的5個(gè)最重要問題。
1)是什么讓腸道微生物群系保持“健康”?
“健康微生物群系”這個(gè)詞組應(yīng)該引起警惕。這是因?yàn),就目前而言,如果科學(xué)家對(duì)單一個(gè)體的微生物群進(jìn)行檢查,他們并沒有辦法確定其是否健康——甚至不知道用哪些參數(shù)來定義。健康只與微生物的種類名稱有關(guān)嗎?還是微生物多樣性?或者是它們的功能——遺傳學(xué)上所具備的能力?人類微生物群系計(jì)劃(Human Microbiome Project)的工作重點(diǎn)之一應(yīng)該是定義什么是健康的微生物群,但這一看起來很簡(jiǎn)單的問題至今沒有明確的答案。如果研究人員能夠確定健康微生物群本身的參數(shù),他們或許就能知道不同的操作方法——從益生菌到糞便移植——是否會(huì)帶來人類外在的健康表現(xiàn)。
2)飲食能影響腸道微生物,這會(huì)如何影響健康?
“我們腸道中的許多細(xì)菌種類是可以通過改變飲食來使其變化的,”上海交通大學(xué)的趙立平教授援引2016年的兩次大規(guī)模人群研究說道。讓人感到困惑的是,這種改變是如何影響人體健康狀態(tài)的。
趙立平教授的研究關(guān)注的是在飲食、腸道微生物群落和人體健康之間建立三方聯(lián)系。與此同時(shí),加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)的蓋內(nèi)爾·希利(Genelle Healey)等研究者也在努力追蹤腸道微生物群和人體健康如何對(duì)飲食干預(yù)做出反應(yīng)。
了解飲食誘導(dǎo)的腸道微生物改變對(duì)健康的長(zhǎng)期影響,將使人們?nèi)拥麸嬍硶,找到個(gè)性化的飲食模式——可能與他們的腸道微生物群一樣個(gè)性化——從而獲得最佳的健康結(jié)果。
3)腸道微生物如何被用于免疫系統(tǒng)的微調(diào)?
根據(jù)最新的研究,許多慢性疾病——自身免疫疾病、肥胖和心血管疾病等——都是免疫介導(dǎo)的。慶應(yīng)義塾大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Kenya Honda、美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)的Yasmine Belkaid和猶他大學(xué)June Round,以及其他許多研究者都在努力研究腸道微生物與免疫系統(tǒng)“對(duì)話”的機(jī)制。但是,除了研究特定的微生物之外,還有更多問題需要解決。
“這是令人難以置信的復(fù)雜情況,我們無法給微生物貼上促進(jìn)炎癥或抵抗發(fā)炎的標(biāo)簽。這需要具體問題具體分析,”斯坦福大學(xué)的賈斯汀·索恩伯格(Justin Sonnenburg)說道。但是,如果科學(xué)家能夠找到如何馴服微生物或微生物群的方法,使它們對(duì)免疫系統(tǒng)產(chǎn)生特定影響的話,或許就能開發(fā)出全新的治療方法,為治愈免疫介導(dǎo)疾病提供可能。
4)個(gè)人的腸道微生物群如何以持久的方式重新配置?
對(duì)成人微生物群的長(zhǎng)期檢測(cè)顯示,這些微生物的組成具有高度穩(wěn)定性——事實(shí)上可以說是徹頭徹尾的頑固。不過,當(dāng)有人接受糞便移植,用于治療復(fù)發(fā)性艱難梭菌(學(xué)名: Clostridium difficile)感染時(shí),也可以實(shí)現(xiàn)新的穩(wěn)定腸道微生物生態(tài)。麻省理工學(xué)院的埃里克·阿爾姆(Eric Alm)和其他人的研究顯示,接受移植的患者的腸道微生物群混合了特定的菌株,看起來更像捐獻(xiàn)者。
但什么才是微生物的“植入規(guī)則”呢?了解這一點(diǎn),我們就有可能干預(yù)許多與疾病有關(guān)的微生物群狀態(tài),通過改變它們來改變疾病的進(jìn)程。
5)早期塑造腸道微生物群的因素如何影響后來的人體健康?
研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn),在早期階段,至少會(huì)暫時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)影響腸道微生物群的主要因素:出生模式(無論是順產(chǎn)還是剖宮產(chǎn))和早期生活飲食(無論是配方奶粉還是母乳)。這些因素也同樣與免疫和代謝疾病風(fēng)險(xiǎn)的增加有關(guān)。因此,由出生模式和飲食塑造的嬰兒微生物群,是否就要為后來的健康問題負(fù)責(zé)?
加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)的布雷特·芬利(Brett Finlay)利用“衛(wèi)生假說”,將早期生活中缺少某些特定細(xì)菌與后來出現(xiàn)哮喘等疾病聯(lián)系起來。他說:“我認(rèn)為這些微生物在塑造并推動(dòng)我們的免疫系統(tǒng)發(fā)展,而如果你生命的早期缺乏這些東西,就會(huì)形成一個(gè)更加容易過敏的免疫系統(tǒng)。如果你有這些微生物,就會(huì)變得更加正常。”這些研究或許可以使我們?cè)谏缙诰湍苡嗅槍?duì)性地操縱微生物,從而抵消它們對(duì)健康的負(fù)面影響。(任天)
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