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肠道菌群与人体健康关系研究新进展

已有 7954 次阅读 2008-2-12 23:32 |个人分类:科学方法

        来自上海交通大学系统生物医学研究院、浙江大学第一附属医院、英国帝国理工大学、国家人类基因组南方研究中心和中科院武汉物理与数学研究所5个科研和医疗机构的科学家们组成多学科交叉研究团队,经过近3年的联合攻关,在肠道菌群与人体健康关系的研究中取得了重要进展。研究人员对一个四世同堂的中国家庭7位成员的肠道微生物组成和人体代谢特征进行了详细分析,鉴定出肠道内参与了人体代谢过程的一些重要的细菌。其研究成果日前发表在国际权威学术杂志《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。
生活在人体肠道内数以万亿的细菌被统称为肠道菌群,它们和人体有着密不可分的互利共生关系。肠道菌群的组成影响着每个人的健康。经研究发现,肠道菌群结构紊乱与许多诸如糖尿病、肥胖症等疾病有关。不同的人具有不同的肠道菌群组成结构,饮食、药物以及环境因素可以影响个体肠道菌群的组成。因此,科学家们认为可以通过发明一些以肠道细菌为靶点的药物,纠正紊乱的菌群结构从而达到治疗各种疾病的目的。
肠道菌群能够参与机体内很多代谢过程,但是在数以万亿计的细菌中究竟是哪一些在发挥重要的作用,并且具体影响哪些代谢通路,人们对此了解的还不够深入。之所以有这样的认识局限,是因为在一个活的人体内观察人体与菌群之间细微的相互作用是十分困难的。一方面,肠道菌群不仅数量巨大、种类繁多,而且其中的绝大部分都尚未被人类培养;另一方面,对于反映人体代谢变化的尿液中大量代谢物的定量检测也是一个技术难题。近年来,从基因组到代谢组技术的发展,为解决上述难题提供了新的手段。
该项目的研究人员利用细菌DNA指纹图谱和基因组标记测序等基因组技术全面深入地刻画了这7位中国成员肠道菌群的组成结构,发现他们尽管属于同一个家庭,遗传背景彼此相关、生活环境相似,但每一个个体仍然具有其特有的肠道菌群结构特征。同时也发现了,中国人的肠道菌群结构在种的水平和以往报道的5个美国人有明显的差异,这也提示我们在比较两个国家各种疾病发生的风险时,除了考虑遗传差异,还必须要考虑肠道菌群的差异。
同时,研究人员利用基于核磁共振的代谢组技术分析志愿者尿液中代谢物的组成,用以反映人体的整体代谢状况。通过比较志愿者肠道菌群组成变化与他们的代谢特性变化的关系,初步发现了肠道内某些特定细菌与人体尿液中的某些代谢物呈显著的相关关系,提示这些肠道细菌对人体健康特别重要。例如,研究者发现人体肠道内共有的一种“友好”细菌—属于厚壁菌门(Firmicutes)梭菌科(Clostridiaceae)的Faecalibacterium prausnitzii8种人体的代谢物质有统计相关性;提示这种细菌在参与宿主多种代谢过程中有着很重要的作用。
这种将微生物基因组技术与代谢组技术相结合,通过分析人体的代谢谱来解析肠道菌群组成和功能的新的研究体系,能够更准确的刻画出细菌与宿主代谢之间互作关系的蓝图,使人们有可能利用这些代谢信息确定一个人肠道微生物的组成和功能;这项新的研究成果,为将来充分认识不同的肠道细菌如何影响机体代谢过程,譬如如何将食物转化成能量、如何维持细胞存活等等问题迈进了一大步。反之,也可以利用肠道菌群结构的分子标记,诊断人类代谢是否正常或偏差的程度,进而以这些特定的肠道细菌为靶点,通过改变它们与宿主之间的相互作用来开发治疗疾病的新方法。
引自上海交通大学主页新闻:http://www.sjtu.edu.cn/newsnet/newsdisplay.php?id=15219


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