哈佛医学院肠道菌群能够塑造宿主生理学

哈佛医学院：肠道菌群能够塑造宿主生理学

点击上方“转化医学”定阅我们！干货丨靠谱丨实用来源：生物通最近，关于“细菌如何影响宿主生物学”的研究表明，肠道微生物可引发抑郁症状，并且相干的微生物种群也可能参与多发性硬化症的产生和发展。在年代，名叫AntonvanLeeuwenhoek的荷兰纺织品商人开始磨制放大镜片，以便能更好地视察织物的编织。在好奇心的驱使下，他用他的一个镜头，视察池塘的水，成为历史上第一个看到细菌的人。了解包括于微小生物的世界，仿佛掀起了一阵狂热的研究浪潮，但科学家们却渐渐认识到了这1发现的重要性。VanLeeuwenhoek的视察详图遭到了怀疑，许多人认为这1发现是无关紧要的。随着时间的推移，科学家们意想到，细菌可引发疾病，人们可以预防感染，食品可以进行加工以避免疾病，一些生物乃至可分解食品从而对人类有益。直到最近，我们才开始完全了解细菌对宿主的影响。研究人员现在已将“无害的”肠道微生物与肥胖、营养不良、心脏病和免疫功能联系在一起。更使人惊讶的，或许这些微生物还影响着我们的中枢神经系统；新的研究表明，不同的微生物与不同的行动有关，它们引发的变化可以增进多发性硬化症（MS）。意外发现在西奈山伊坎医学院，PatriziaCasaccia研究MS中的髓鞘修复和神经元损伤。她和她的团队愈来愈好奇，抗生素是如何影响MS小鼠模型的？所以他们设置了一些实验，并开始通过灌胃用抗生夙来医治小鼠。她回想说：“我们在对一个特定小鼠品系进行灌胃的时候，注意到了一些行动差异。有些小鼠开始避免社交场合，并表现抑郁的行动特点。这是一个偶然的发现。”当研究小组继续视察时，他们发现，抗生素不会引发抑郁样表型。事实上，非肥胖型糖尿病（NOD）小鼠仅在生理盐水灌胃后就会表现出社会畏缩和抑郁症状。当Casaccia的团队用抗生素鸡尾酒（已被证明可破坏肠道微生物）对小鼠进行灌胃时，转折点出现了，这阻挠了观察到的行动变化，并表明这些肠道微生物对灌胃后出现的抑郁行动是至关重要的。为了更详细的了解他们的视察结果，Casaccia的团队利用16SrRNA测序，来鉴定NOD小鼠在生理盐水灌胃之前和以后的微生物群，他们发现，来自毛螺旋菌科和瘤胃菌科的微生物增多。然后，它们将来自抑郁样行动小鼠的微生物群，转移到无菌小鼠体内，发现当这些微生物群丰富时，受体小鼠也会发展为社交躲避。Casaccia说：“特定的微生物群落有转移抑郁样症状的能力。”肯定微生物究竟如何引诱小鼠的抑郁样行动，将需要更多的工作，但Casaccia的团队已发现了有趣的代谢物和大脑基因表达变化，伴随着过量的毛螺旋菌和瘤胃菌。Casaccia解释说：“微生物‘社会’能够产生可以通过血液到达大脑的代谢产物，在那里它们常常有利于抑郁样症状的表达，并影响少突胶质细胞的祖细胞分化成髓鞘构成细胞的能力。”其中的一种产物——甲酚，在有抑郁样表型的小鼠中水平很高。在培养的少突胶质细胞中，该研究小组发现，甲酚可防止髓鞘基因表达和祖细胞分化为髓鞘构成细胞，从而表明中枢神经系统的转录变化、肠道微生物和神经退行性疾病MS（其特点是较差的髓鞘化）之间存在一种关联。来自哈佛医学院的LauraCox没有参与Casaccia这项研究，但是他指出：“这对研究脑-肠相互作用，是非常重要的。肠道菌群能够分泌神经活性物资、触发免疫反应、调理医治药物的疗效，或在较远部位塑造宿主生理学。这些微生物-脑-肠相互作用，可能在启动或增进许多精神或神经退行性疾病的病理中发挥作用。”最近Cox和HowardWeiner实验室的同事发现了微生物和髓鞘之间的另一个环节。微生物与多发性硬化症Casaccia的研究遵守一个偶然发现的踪影，将微生物组与髓鞘和MS联系在一起，而Cox和她的同事们开始寻觅的正是这类联系。推理MS是一种免疫介导性疾病，并且肠道菌群影响着免疫系统，Cox的团队利用16SrRNA基因测序，来研究未经医治的MS患者和免疫调节医治的MS患者的肠道微生物之间的差异，并将其与健康对比组进行比较。Cox说：“在微生物研究中发现一个积极影响是很容易的，但更难的是重复地找到它。”她的团队使用罗氏和IlluminaMiSeq平台提供互补信息，并专注于两种方法一致的数据。结果表明，在未经医治的MS患者中，Butyricimonas的数量减少，Akkermansia和短杆菌的水平升高。这些生物对健康有着有趣的影响，可能暗示它们能够增进MS的免疫或神经症状。例如，Butyricimonas产生丁酸，这类物资可舒缓炎症，并帮助保持健康的肠道；Akkermansia可能侵入肠黏液层，它可以根据一个人的健康状况帮助或伤害宿主。最后，Methanobrevibacter可产生甲烷，并在炎症中发挥作用。Cox说：“虽然这是迄今为止最大的研究，但是我们认为，重要的是要在一个更高的水平上来表征微生物的变化，以能够验证我们的初步目标。我们计划随着时间的推移，搜集多例MS患者的样本，和其他的临床数据，以便于更好的了解疾病。”另外，Casaccia和她的团队已积累了数据，和Cox的结果一致，同时在过去3年里与大财团合作，研究MS患者的肠道菌群。他们也正在努力提高他们的人口范围。双方计划研究微生物的功能，Cox计划检测全部宏基因组，而Casaccia将集中在代谢组学。Casaccia说：“我们的下一步是为了更好地了解微生物群落产生的代谢物的作用，以评估其作为抑郁症潜伏医治目标的可能性。流行病学研究支持，这两种疾病（MS和抑郁症）之间有非常强烈的共同发病率。”她和她的团队最近发现，增强髓鞘可逆转抑郁的行动。Cox的研究团队也

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