腸道微生物是由一群構成不同的微生物群體組成,其中包括細菌,古細菌和真核生物,它們親密無(wú)間的生活在一起。在過(guò)去二十年間,科學(xué)家們對于這些小生物的興趣日趨濃厚,很大一部分原因是由于測序技術(shù)相關(guān)的分析飛速發(fā)展,今天大量的證據表明腸道微生物在宿主生理病理,以及腸道免疫平衡過(guò)程中扮演了重要的角色。
近期Cell出版社旗下的Trends in Microbiology雜志發(fā)布了題為“Fate, activity, and impact of ingested bacteria within the human gut microbiota”的綜述文章,收集了大量腸道微生物組成和代謝的相關(guān)數據,分析它們在臨床研究中的意義,同時(shí)也探討了其中的分子機制,以及它們對宿主健康的影響。
2009年,一組研究人員對胖瘦不同的同卵雙胞胎(31對)、異卵雙胞胎(23對)及其母親(46個(gè))共154個(gè)個(gè)體的腸道微生物進(jìn)行了研究。
研究人員測定了這些個(gè)體中微生物16S rRNA基因的V2和V6區,并選取了18個(gè)個(gè)體,測定了其腸道微生物群落的DNA。結果表明肥胖與腸道門(mén)級微生物的變化相關(guān),胖人與瘦人相比,微生物多樣性明顯降低,擬桿菌門(mén)(Bacteroidetes)所占比例較低而放線(xiàn)菌門(mén)(Actinobacteria)所占比例較高。通過(guò)Shotgun reads與多個(gè)數據進(jìn)行比對,他們也發(fā)現不同個(gè)體中含有大量共有的微生物基因,在基因水平上可將它們定義為“核心微生物組”,而個(gè)體中的微生物與核心微生物組的偏離,則與各種不同的生理狀態(tài)相關(guān)(如胖瘦)。
之后另外一組研究人員以18個(gè)II型糖尿病男性患者及18個(gè)正常男性為研究對象,對其糞便中微生物16S rRNA基因的V4區進(jìn)行了測序。序列分析結果發(fā)現這些序列分屬于五個(gè)門(mén)的微生物,包括壁厚菌門(mén)(Firmicutes)、擬桿菌門(mén)(Bacteroidetes)、變形桿菌門(mén)(phyla Proteobacteria), 放線(xiàn)菌門(mén)(phyla Actinobacteria)和疣微菌門(mén)(phyla Verrumicrobia),其中壁厚菌門(mén)和擬桿菌門(mén)所占比例高達90%以上。
糖尿病患者的腸道菌群中壁厚菌門(mén)和梭菌綱(Clostridia)的含量明顯低于正常人。另外,擬桿菌門(mén)/壁厚菌門(mén)以及Bacteroidetes-Prevotella/ C. coccoides- E. rectale的比例與血糖濃度成正相關(guān),但是與身體指數卻不相關(guān)。β變形桿菌(Betaproteobacteria)在糖尿病患者中也大量富集現象,并且這類(lèi)細菌與血糖濃度也成正相關(guān)。由此揭示人類(lèi)II型糖尿病的病因與腸道微生物群落組成變化有聯(lián)系。
另外一方面,研究人員還分析了抗生素對人類(lèi)腸道微生物群落組成的影響。來(lái)自斯坦福大學(xué)的研究人員測定了3個(gè)人在服用環(huán)丙沙星前后腸道微生物16S rRNA基因的V6和V3區的序列。將獲得的序列與Silva和RPD數據進(jìn)行比對,共鑒定得到了3,300~5,700個(gè)分類(lèi)單元。
研究發(fā)現服用抗生素環(huán)丙沙星會(huì )降低人體腸道微生物的豐富度、多樣性及均勻度,受影響的細菌類(lèi)群約達三分之一,但是這種影響程度存在顯著(zhù)的個(gè)體差異。
此外,還有越來(lái)越多的疾病發(fā)現與腸道細菌有關(guān),如耶魯大學(xué)的研究人員發(fā)現一些壞細菌能夠掌控免疫系統,并影響腸道。他們證實(shí)了人類(lèi)腸道中高水平的IgA抗體涂層與炎癥反應之間的關(guān)聯(lián)。為此,研究人員從一小群患者中收集了“好”細菌和“壞”細菌,并將它們移植到小鼠體內。在健康小鼠中,它們未對腸道炎癥造成影響;而在誘導性大腸炎小鼠中,移植可疑“壞”細菌的小鼠顯示出過(guò)度的炎癥及其他一些炎癥性腸病癥狀。
這些研究成果均指出了抗菌治療在相關(guān)疾病治療中的重要作用,也許未來(lái)我們能在這一領(lǐng)域獲得關(guān)鍵性的進(jìn)展。
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