重磅級研究成果解讀腸道菌群對機體健康的重要性!

人體內的腸道微生物數量大約100萬億個，超過自身細胞總量的10倍以上，是人體的「第二基因組」。近年來不斷有研究發現機體中的微生物與許多疾病的發生密切相關，尤其是腸道菌群更是與多種疾病發生密切相關；近年來對於人體內微生物尤其是腸道微生物的研究如雨後春筍般出現，科學家們希望通過研究人類腸道中的微生物群落，了解人腸道中細菌的物種分布以及與人體互作的關係，最終為研究腸道微生物與疾病的發生機制，以及如何調節人體健康提供非常重要的理論依據。

本文中，小編就盤點了近期腸道菌群與機體健康領域的眾多重要研究成果，與大家一起學習！

【1】Nature重磅：超1/4的常用非抗生素類藥物會影響腸道微生物！

doi：10.1038/nature25979

人類使用的藥物中有1/4會抑制腸道微生物的生長。這些藥物會引起抗生素類似的毒副作用，可能會導致抗生素耐性，相關研究於近日發表在《Nature》上。

該研究團隊篩查了1000餘種市售藥物對人類腸道的40餘種代表性細菌的影響，結果發現超過1/4的藥物（923種中的250種）至少影響1種微生物的生長。EMBL的Peer Bork、Kiran Patil、Nassos Typas和Georg Zeller領導了這項研究。

人類腸道包含大量的細菌，被總稱為腸道微生物。在過去十年裡，腸道微生物的組成會影響人類健康已經成為共識。而此前已知抗生素會影響這些微生物，例如會引起胃腸道副作用。

最近發現一些常用的非抗生素類藥物也會引起腸道微生物組成的改變，但是這個現象的全貌還不清楚，而現在這項研究是首個系統探索市售藥物與人體腸道微生物的直接相互作用的研究。不僅是抗感染藥物，而是所有種類的藥物都會抑制不同類型細菌的生長。

「這些攻擊腸道微生物造成附帶損傷的不相關藥物讓我們很震驚。」Peer Bork說道。「尤其是當我們發現這樣的藥物還可能更多時。腸道微生物組成的變化會導致藥物副作用，同時也可能是藥物發揮效應的過程。」

【2】PNAS：有益腸道菌群如何有效適應宿主腸道？

doi：10.1073/pnas.1715016115

近日，一項刊登在國際雜誌Proceedings of the National Academy of Sciences上的研究報告中，來自英國諾裡奇研究所的科學家通過研究發現了腸道菌群定殖及吸附特殊宿主的分子機制，相關研究或能幫助研究人員開發新型改進型的益生菌，這種益生菌或能優化定殖到腸道菌群的能力，同時還能以生物被膜的形式與宿主建立聯繫來幫助宿主抵禦感染性疾病的發生。

本文研究還能幫助我們理解腸道中的微生物菌群如何與宿主建立持久和特殊的關係來維持機體健康。研究者Nathalie Juge表示，我們利用羅伊氏乳桿菌（Lactobacillus reuteri）作為模型來研究腸道微生物菌群如何適應宿主機體，羅伊氏乳桿菌是許多不同動物機體中最常見的一種腸道菌群。

此前研究人員發現，細菌能夠利用一種關鍵蛋白吸附到腸道組織表面，這種蛋白名為富含絲氨酸的重複蛋白質（Serine Rich Repeat Protein，SRRP），其是一類黏附素，主要參與致病菌的感染及生物被膜的形成，當一群微生物菌落聚集在表面時就會形成生物被膜；研究者還發現，SRRP還能在非致病性的細菌細胞中產生，比如乳桿菌屬細菌，其對於小鼠腸道中生物被膜的產生至關重要。

【3】BBR：驚人發現！社會壓力或會改變機體的腸道菌群

doi：10.1016/j.bbr.2018.02.005

近日，一項刊登在國際雜誌Behavioural Brain Research上的研究報告中，來自喬治亞州立大學的研究人員通過研究發現，暴露於社會衝突的心理壓力之下或會改變敘利亞倉鼠機體的腸道菌群。長期以來，人們都會說對事物有一定的「直覺」，但研究人員並不清楚腸道如何與大腦對這些感覺進行交流，腸道微生物是一種生活在人類和其它動物消化道中的微生物有機體，其能夠向大腦發送信號，反之亦然。

此外，最近研究數據表明，壓力會改變機體的腸道微生物群，人們和其它動物所經歷的最常見的壓力就是社會壓力，這種壓力會誘發或惡化人類的心理疾病，本文研究中，研究人員想通過研究來檢測是否適度的社會壓力能夠改變敘利亞倉鼠的腸道微生物群，如果是這樣的話，那麼與在衝突性環境中「失敗」的動物相比，這種反應是否會在「勝利」動物機體中表現出不同。

倉鼠通常是研究社會壓力的理想動物模型，因為當其與其它動物配對時他們會快速形成統治階層，這項研究中，研究者將成對的雄性倉鼠放在一起，隨後其會快速開始競爭，最終決出勝者，而且這種狀態在整個實驗過程中倉鼠都會保持下去，隨後研究者對倉鼠接觸前後及進行9次相互接觸後的腸道微生物樣本進行採集並檢測，研究者對對照組的倉鼠也進行了樣本採集，由於這些倉鼠未進行配對，因此其並沒有社會壓力。研究者Kim Huhman博士表示，我們發現，單獨暴露於社會壓力下就會誘發倉鼠腸道微生物群的改變，而這一結果類似於後期倉鼠遭遇更嚴重身體壓力所得到的結果，而且這種改變會隨著不斷重複暴露於壓力之下而不斷增加。

【4】JCEM：重磅！科學家闡明腸道菌群和肥胖發生之間的神秘關聯！

doi：10.1210/jc.2017-02114

近日，一項刊登在國際雜誌The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism上的研究報告中，來自瑞典隆德大學的研究人員通過研究闡明了腸道菌群和肥胖之間的新型關聯，他們發現，血液中特定的胺基酸或許和肥胖發生直接相關，同時這些胺基酸也是腸道微生物組的重要組分之一。

目前科學家們並不是非常清楚腸道微生物組對機體健康的重要性，很多這一領域的相關研究也都是在動物機體中進行的，研究人員並不能將相關的研究結果應用於人類機體的研究之中，此外，對於某個個體有益的健康腸道菌群並不一定對於其它個體有益。然而，越來越多的研究表明腸道微生物群落在機體健康上扮演者關鍵的角色，其能夠影響機體代謝，同時與肥胖、心血管疾病及2型糖尿病直接相關。

此前研究人員發現，上述疾病患者機體的血液中存在著不同的代謝產物（小分子或代謝殘基），這項研究中研究人員想通過研究在機體血液中鑑別出和肥胖相關聯的代謝產物，從而來調查是否肥胖相關的代謝產物會影響到糞便樣本中細菌菌群的組成。

【5】Microbiome：腸道與I型糖尿病之間的關係

doi：10.1186/s40168-018-0417-4

最近，科學家們發現通過靶向腸道的微生物組能夠幫助預防I型糖尿病的發生。來自昆士蘭大學的研究者Emma Hamilton-Williams博士通過比較對I型糖尿病較為敏感的群體以及耐受性較強的群體體內腸道微生物組的差異，得出了上述結論。

這項研究表明腸道微生物的組成受到遺傳因素的影響，而且也受到了免疫反應的影響。這意味著I型糖尿病患者在病發之前其腸道中微生物的組成就已經發生了改變，而並不是I型糖尿病的伴隨症狀。通過靶向腸道微生物組設計療法或許能夠有助於預防I型糖尿病的發生」，作者們說道。

Hamilton-Williams博士稱這項研究通過表明通過靶向I型糖尿病伴隨性T細胞的免疫療法同樣能夠改變腸道的生物學特性，以及改變腸道微生物組的構成。

【6】Cell Host Micro：對於機體健康而言 腸道菌群或許扮演著「雙面角色」

doi：10.1016/j.chom.2018.01.001

人類機體中居住著數以萬億計的微小細菌（人類微生物組），如今越來越多的研究都表明，人類微生物組在機體健康中扮演著關鍵角色，但我們與這些微生物共存也是非常複雜的，而且如今科學家們正在研究，我們與微生物組之間的微小改變甚至有時候也會造成機體出現大問題。

近日一項刊登在國際雜誌Cell Host & Microbe上的研究報告中，來自羅徹斯特大學醫學中心的研究人員就通過研究發現，小腸中罕見類型細胞的損傷就會促進腸道菌群入侵機體其它器官從而引發嚴重炎症的發生；文章中，研究人員重點對炎性腸病小鼠進行了相關研究。

維持腸道健康需要腸道細胞和周圍細菌之間的密切協作，雖然數量很少，但名為帕內特細胞的腸道細胞卻在腸道健康中扮演者關鍵角色，其能夠製造抑制細菌的抗菌化合物，同時還能幫助形成小腸內壁組織，小腸內壁組織是器官和寄生細菌之間的天然物理屏障。此前研究人員發現，帕內特細胞的改變或突變和克羅恩病患者機體炎症增加直接相關，但科學家們並不確定帕內特細胞如何開啟炎症發生的大門。

【7】Nature：精準操縱腸道菌群可緩解結腸炎

doi：10.1038/nature25172

在一項新的研究中，來自美國德州大學西南醫學中心的研究人員通過對腸道中的細菌群體進行精準編輯來阻止或減輕結腸炎小鼠模型中的炎症嚴重程度。相關研究結果於2018年1月3日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Precision editing of the gut microbiota ameliorates colitis」。

論文共同通信作者、德州大學西南醫學中心微生物學助理教授Sebastian Winter博士說，這種潛在的策略---靶向僅在腸道炎症期間有活性的代謝通路---阻止或降低小鼠結腸炎模型中的炎症，但是對具有健康的處於平衡狀態的細菌群體的對照小鼠沒有明顯的效果。

他說，「我們的研究結果為精確地改變腸道中的細菌種類以便降低與在結腸炎和其他形式的炎症性腸病（IBD）中觀察到的細菌不受控制增殖相關聯的炎症提供一種概念框架。」

Winter博士補充道，「我們強調，這是一項概念驗證研究：我們使用了一種鎢的形式，其中鎢是一種重金屬，當高劑量使用時是有危險的。攝入重金屬是不安全的。鑑於我們具有一種藥物靶標[這種細菌代謝通路]，我們的目標是發現一種發揮著類似效果的安全療法。」

【8】Science：特定腸道共生細菌能夠提高癌症免疫療法的治療成功率

doi：10.1126/science.aao3290   doi：10.1126/science.aar2946

在一項新的研究中，來自美國芝加哥大學的研究人員證實特定的共生細菌---天然地棲息在腸道中的微生物群體---菌株能夠提高晚期黑色素瘤患者對免疫治療藥物的反應率。相關研究結果發表在2018年1月5日的Science期刊上，論文標題為「The commensal microbiome is associated with anti–PD-1 efficacy in metastatic melanoma patients」。

儘管這些免疫系統增強藥物已引發某些癌症的治療變革，但是大約僅35％的黑色素瘤患者從這種免疫治療中獲得了顯著的益處。在這項新的研究中，這些研究人員證實相比於26名（62％）對這種免疫治療不作出反應的患者，包括長雙歧桿菌（Bifidobacterium longum）、產氣柯林斯菌（Collinsella aerofaciens）和屎腸球菌（Enterococcus faecium）在內的幾種特定細菌物種在16名（38％）對這種免疫治療作出反應的患者中更加豐富。

這些特定細菌在腸道中的存在似乎促進T細胞浸潤到腫瘤微環境中，並提高T細胞對癌細胞的殺傷作用，從而增加產生強效且持久的免疫反應的可能性。

論文通信作者、芝加哥大學癌症免疫治療教授Thomas Gajewski博士說，特定腸道細菌與對抗PD-1免疫治療藥物作出的臨床反應之間存在著較強的關聯性，這提示著「存在因果關係」。「特定的細菌明顯地提高患者的抗腫瘤免疫反應。腸道菌群的作用比我們之前想像的更加深遠。」

【9】Science：重磅！我國科學家證實高纖維膳食可改善2型糖尿病患者的健康

doi：10.1126/science.aao5774

根據一項開創性的高纖維膳食研究，在2型糖尿病患者中，利用富含多種纖維的膳食促進特定的一組腸道細菌生長會導致更好的血糖控制、更大的體重減輕和更好的脂質水平。這一發現可能很快會改善對2型糖尿病的治療。這項研究是來自中國上海交通大學、上海市松江區泗涇醫院、上海市松江區泗涇鎮社區衛生服務中心、江蘇省啟東市人民醫院和陸軍軍醫大學（第三軍醫大學）的研究人員開展的。相關研究結果發表在2018年3月9日的Science期刊上，論文標題為「Gut bacteria selectively promoted by dietary fibers alleviate type 2 diabetes」。

這項已開展6年的研究提供證據來證實吃更多的合適的膳食纖維可能讓腸道菌群或者說讓胃腸道中的細菌生態系統重新恢復平衡，這有助於消化食物並且對人體的整體健康是比較重要的。

趙立平教授說，「我們的研究為靶向這組腸道細菌的膳食纖維可能最終成為你的飲食和你的治療方法中的一個重要組成部分奠定基礎和提供了可能性。」

2型糖尿病是最常見的衰弱性疾病之一。當胰腺產生過少的胰島素---一種協助葡萄糖進入細胞中用作能量的激素---或者身體不能很好地使用胰島素時，這種疾病就會產生。

在腸道中，許多細菌分解碳水化合物，如膳食纖維，並產生短鏈脂肪酸，這些短鏈脂肪酸滋養著我們的腸壁細胞，減少炎症並且有助於控制食慾。短鏈脂肪酸缺乏與2型糖尿病和其他疾病存在關聯。根據趙立平教授的說法，許多臨床研究也表明增加膳食纖維攝入可緩解2型糖尿病，但是由於缺乏對其中的作用機制的理解，它的效果會有所不同。

【10】Nat Commun：科學家闡明腸道有益細菌控制宿主基因表達的分子機理

doi：10.1038/s41467-017-02651-5

最近，一篇發表在國際雜誌Nature Communications上的研究報告中，來自巴布拉漢研究所等機構的研究人員通過研究發現了腸道有益菌控制機體細胞基因表達的一種特殊方式，研究結果表明，來自細菌的化學信號能夠改變人類基因組中關鍵化學標記的位置，通過以這種方式進行「交流」，細菌或許就能有效幫助機體抵禦感染並且抑制癌症發生。

文章中，研究者Patrick Varga-Weisz等人通過研究揭示了在水果和蔬菜消化過程中腸道細菌所產生的化學物質如何影響腸道內壁細胞的基因表達，這些名為短鏈脂肪酸的分子能從細菌細胞中移動進入宿主細胞中，從而誘發一系列改變基因活性的過程，最終就會影響宿主的行為。

研究者指出，短鏈脂肪酸能夠增加宿主機體化學標記的數量，這些名為crotonylations的標記也是研究人員最新才發現的，其是機體基因組表觀遺傳標記物的「附加物」；這種短鏈脂肪酸分子能夠通過關閉名為HDAC2的蛋白功能來增加crotonylations標記的數量，因此crotonylations的改變就會通過開啟或關閉基因的表達來改變基因的活性。（生物谷Bioon.com）

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