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cq9电子人体微生物组学研究综览

发布日期:2024-08-21 12

继2012年上半年《科学》杂志推出“肠道微生物群”专辑后,该杂志又推出了“肠道微生物与康健”专辑。而《细胞》杂志揭晓的《肠道微生物对于康健的影响—综合述评》一文也被评比为2012年度最好论文,足见肠道微生物于人类康健与疾病中的主要作用。

于人类基因组规划(HGP)圆满完成之后,美国又推出了基在新一代测序平台的“人类微生物组规划”(HMP)工程,欧盟也推出了响应的“人类肠道宏基因组学”(MetaHIT)规划。别的,法国、日本、加拿年夜等国还零丁为微生物组学研究设立了专项。

人类的康健既取决在内涵基因的构成,也取决在外部情况的影响。于外部情况中,最年夜影响要素是人体内外貌(肠道)及外外貌(皮肤)的微生物群。年夜范围人体微生物组学研究将会给咱们的糊口带来甚么转变呢?它真能掀起一场新的医学革命吗?

■曾经庆平

如下一串数字反应了人体内微生物群的繁杂性:品种繁多(多达1万种以上),总量惊人(比人体细胞还多10倍),但品质很轻(仅为200克),此中细菌、真菌、寄生虫至少有100万亿个(1014),而病毒则有1000万亿个(1015)。人体细胞核内仅有2万多个基因,而人体微生物群统共有500万至800万个基因,可谓“小生物”组成的“年夜世界”。

微生物险些无孔不入,它们遍布于人体的所有情况袒露外貌,但重要照旧假寓在消化道内,其次是呼吸道、生殖泌尿道以及体表等部位。肠道微生物以细菌为主,约90%属在拟杆菌门以及硬壁菌门,常见的是拟杆菌、普氏菌属、瘤胃球菌属等“焦点”肠道菌型按差别比例组成的菌群。

一般的肠道菌群能合成某些维生素,促成生长发育以及物资代谢,提高免疫防备功效,于是是维持人体康健的须要要素,也是反应人体内情况是否不变的一壁镜子。

娘肚子里带来的“小精灵”

胎儿于子宫内通常为无菌的,只管羊水中仍有少许细菌。从新生儿排出的胎粪中未检出病毒,仅含少少量的细菌。婴儿的出生情况主宰其微生物构成,差别临盆体式格局使婴儿的微生物群彻底差别。天然临盆的新生儿携带的微生物与阴道微生物(乳酸杆菌、普氏菌以及纤毛菌)不异,而剖腹产的新生儿携带的微生物则与母体皮肤细菌(葡萄球菌、棒状杆菌以及丙酸杆菌)相似。

有趣的是,于有身历程中,妊妇的身体可自动调解肠道微生物构成,以顺应孕期胎儿的养分需求。有身后妊妇肠道细菌的多样性呈现较着降落,变形杆菌以及放线杆菌成为上风细菌,致使血糖升高与脂肪沉积。这类变迁近似糖尿病的初期症状,但好像对于母体康健没有较着影响。

只管成年人体内的微生物数目相对于不变,但每一个人的微生物品种不尽不异,这与个别的饮食习气以及春秋等间接相干。老年人肠道细菌的品种随春秋增加而降落,此中双歧杆菌的数目远比中年人少。

人菌之战:不打不成相识

人体肠道上皮层的总外貌积为200平方米。肠道下部(回肠以及结肠)细菌密集,每一立方厘米多达1012个以上。肠道中已经发明的细菌品种多达1000余种,平均每一人160多种(占15%)。

微生物对于在人体而言并不是无关紧要,其于肠道中的驻存有益在“熬炼”人体的免疫体系。人体黏膜免疫体系的造成及其免疫功效的成熟与完美,有赖在免疫细胞外貌卵白对于外来抗原(如细菌鞭毛、细胞壁脂多糖及肽聚糖)的辨认以及玻弈。这类征象用“不打不成相识”来形容很是贴切。

当Toll样受体(TLR)缺少或者突变时,肠道黏膜免疫体系不克不及一般造成。NOD样受体(NLR)也能辨认微生物,并造成寡聚体(炎症小体)。当NLR缺少时,白细胞介素-18缺少,微生物菌群转变,终极致使小肠增生。

哺乳植物与微生物之间颠末了数百万年的配合进化,两边已经经告竣了某种情势的“让步”。

人体肠道经由过程黏膜层、上皮抗细菌卵白、固有层浆细胞排泄的免疫球卵白A等断绝肠道细菌或者限定肠道细菌的过分生长,其成果是求患上两边的“以及平共处”与“互利共赢”。

不外,肠道内时时刻刻都于发生着“没有硝烟的战役”,肉搏的主角是入侵肠道的病原菌与肠道固有共生菌。啮齿类柠檬酸杆菌(近似侵袭性年夜肠杆菌)是一种能惹起小鼠肠道传染的病原菌,它哄骗Ⅲ型排泄体系(毒性因子)的作用,可以使小肠黏膜细胞肌动卵白重排,促成细菌于上皮细胞定植。

肥胖能“感染”,细菌可治病

虽然“胖妻无瘦夫”的说法不靠谱,但肥胖确凿能经由胖人独有的微生物“感染”给瘦人。植物模子阐发注解,肥胖小鼠肠道中拟杆菌显著削减,厚壁菌显著增长。人体实验也显示出近似偏向,并且减肥历程中陪同有拟杆菌的增长。

肥胖及糖尿病患者体内的柔滑梭菌(益生菌)较稀有,但胃旁路手术可致该菌显著增长,由此降低炎症指标缓和解糖尿病。将一般人的肠道微生物移植给艰巨梭菌传染者后,只需两周就能使其体内微生物由厚壁菌及拟杆菌缺少酿成拟杆菌占上风,而重复爆发的难治性腹泻也“不知去向”。

成也抗生素,败也抗生素

只有用过抗生素的人,体内微生物构成就再也不是“原汁原味”了。纵然未自动服用过抗生素,但被动摄取抗生素(如吸吮含抗生素的乳汁或者食用含抗生素的禽畜产物等),也能使肠道自然微生物益生菌成为“无辜”的捐躯品。

一旦微生物“原生态”受到粉碎,菌群之间原本的彼此制约以及拮抗瓜葛便掉去均衡(生态掉调),从而致使自身免疫及过敏性疾病(类风湿、哮喘)、炎症性肠病(重要是克罗恩病)以及代谢性疾病(肥胖症、胰岛素抗性以及Ⅱ型糖尿病)等。 用抗生素处置惩罚肥胖小鼠可削减脂肪沉积,降低脂肪构造炎症,改良葡萄糖代谢,申明抗生素不成不消,但不克不及滥用。持久服用抗生素会“草菅人命”,让细菌滋长抗性继而“逝世灰复燃”,真菌则可“浑水摸鱼”(二次传染)。

采纳“微生态恢复疗法”,增补益生菌或者饮用含益生菌的酸奶,可以彻底防止使用抗生素。植物试验注解,15%酒精与头孢菌素同样能阻断肠道细菌传染诱发的小鼠急性滑膜炎。人体临床查询拜访也显示,持久少许喝酒可以减缓类风湿性枢纽关头炎症状。

吃甚么饭,长甚么菌

差别的饮食习气致使肠道微生物构成的差异显著。一个典型的例子是,日本人的肠道里都有一种海洋细菌,它可以排泄怪异的水解酶,用来消化日本摒挡“寿司”(米饭外包紫菜)中的海藻。

高脂、高糖饮食(西方饮食)使拟杆菌占上风,低脂、高纤维饮食(东方饮食)使普氏菌占上风。意年夜利萨丁岛百岁白叟一样平常食用的是由橄榄油、鱼、鲜嫩蔬菜以及生果构成的低脂、高纤维康健饮食,被称为“地中海饮食”。

年夜范围、跨区域、超人种的微生物组学研究将带来除了核基因组与线粒体基因组之外的人体“第三基因组”的新理念,并开创“以菌制菌”的生态医疗新时代。

(作者系广州西医药年夜学传授)

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