Nature:揭示腸炎期間腸道微生物被破壞的過程

2020-12-05 生物谷

2019年6月5日訊 /

生物谷

BIOON /——由哈佛大學T.H.Chan公共衛生學院、麻省理工和哈佛Broad研究所的研究人員完成的一項新研究是第一個觀察到擾亂微生物和觸發炎症性腸病(IBD)發病期間免疫反應的複雜的化學和分子事件的研究，包括克羅恩病和潰瘍性結腸炎。


雖然之前的研究已經對IBD期間的微生物變化進行了分類，但本研究中的研究人員開發了一個獨特的生物技術工具箱，以了解IBD期間微生物群發生變化的原因以及這如何引發不健康的炎症反應。這些工具使他們能夠測量微生物的化學變化和人類基因調控的變化，潛在地為未來的新療法提供了可能。

圖片來源：Nature


這項包括數十名合作者的研究是人類微生物組項目(HMP)第二階段的一部分。該項目的第一階段於2007年由美國國立衛生研究院(NIH)共同基金髮起，旨在確定健康成年人和特定微生物群相關疾病患者的微生物群特徵。最新的研究階段始於2013年，得到了美國國立衛生研究院(NIH)各部門的支持，並受命梳理微生物群落在疾病中的作用背後的分子機制。


"人類微生物組項目努力在理解微生物對健康的貢獻，並在創建一個社區的研究人員可以研究微生物發現新的

診斷

和治療疾病。"該研究的資深作者、哈佛大學計算生物學和

生物信息學

教授Curtis Huttenhower說道。"我們的研究結果為早期發現疾病活動中即將出現的情況鋪平了道路，這些情狀況可以被積極治療，或者潛在地為鼓勵IBD完全緩解的新的生化治療機會鋪平了道路。"該研究結果將於近日發表在《Nature》雜誌上。


腸道微生物群是由數萬億微生物組成的群落，包括

細菌

、病毒和真菌。每個人都有自己獨特的微生物群，研究表明，微生物群在包括IBD在內的許多疾病中發揮著重要作用。IBD在全球影響著350多萬人，而且發病率正在不斷上升。IBD是一種慢性疾病，以緩解期為特徵，然後突然發作，在此期間疾病變得活躍。


在這項研究中，研究人員對132名參與者進行了為期一年的跟蹤研究，並將克羅恩病和潰瘍性結腸炎患者與一組沒有患有IBD的對照組進行了比較。參與者每兩周提供一次糞便樣本，大約每季度提供一次血液樣本，並在研究開始時提供一組結腸活檢以進行分析。總計2965例糞便、活組織檢查和血液樣本被前所未有的分子、細胞和臨床工具所分析，以了解該疾病的詳細生物化學特徵。


首先，這些詳細的測量使得觀察和確認以前的研究結果變得容易，比如整體腸道生態多樣性的減少，以及在疾病期間特定的"親"和"抗炎"微生物的得失。


更重要的是，為這項研究部署的工具套件允許研究人員確定這些變化的原因。結果顯示，在疾病活動期間，IBD患者體內的微生物源性化學物質較少，他們推測這可能是多種因素綜合作用的結果，包括有益的微生物代謝更少、營養吸收更差、腸道內的水或血液水平更高以及腸道運動更急。這些因素降低了腸道微生物生態系統的整體穩定性，導致IBD患者出現更多的免疫反應不當和對正常腸道微生物群的過度反應。


具體來說，在疾病活動期，IBD患者的多不飽和脂肪酸水平較高，包括腎上腺素和花生四烯酸鹽。研究人員還發現，煙酸幾乎只存在於IBD患者的糞便中，IBD患者的腸道中維生素B5和B3的水平特別低。


研究小組還發現，膽汁酸--一組由人類製造但由腸道微生物進行化學修飾的化合物--在IBD過程中也被破壞，這與微生物群的分子調控有關。這些細菌包括一組與Subdoligranulum屬有關的細菌，幾乎所有人都攜帶Subdoligranulum屬的細菌，但在炎症過程中細菌數量減少，而這些

細菌

此前從未被分離出來或加以鑑定。


總的來說，這些發現提供了迄今為止IBD患者體內活躍和非活躍疾病狀態下微生物群的最詳細快照。研究結果表明，與潰瘍性結腸炎相比，不同形式的IBD-Crohn病對微生物群的活性和組成有不同的影響。研究人員說，這些發現為潛在的IBD治療提供了有希望的新靶點，包括多不飽和脂肪酸、膽汁酸衍生物和人類免疫反應途徑，以及新的數據、工具和協議，將使未來對IBD和微生物群的研究成為可能。


"鑑於微生物與我們的健康和幸福之間的緊密聯繫，這些結果解釋我們如何避免這種關係出錯時出現的問題，以及我們如何更好地管理這些終身伴侶。" Jason Lloyd-Price說道，他是該論文的主要作者之一。（生物谷Bioon.com）


參考資料：


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