NAT MICROBIOL | 让肠道微生物监测你的健康状况

来源:生物探索 / 作者:漱石 / 2016-10-13
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人类的肠道是一个复杂的生态系统:无数细菌定居其中,帮助我们消化食物。近日,来自卢森堡系统生物医学研究中心(LCSB)等机构的联合研究小组开发出一种更为详尽的新方法来研究这个生态系统:他们的新方法包括解码细菌的DNA,测序RNA评估活性,识别催化代谢过程的蛋白质。这项研究发表于Nature Microbiology杂志上。

研究人员说,我们第一次可以同时在DNA、RNA、蛋白质三个层面观察肠道菌群的变化。这对于科学家更好地理解一些受肠道微生物组影响的疾病,比如糖尿病是十分重要的。研究人员发现,糖尿病患者和健康人的肠道微生物组成几乎没有什么不同。但是,被这些细菌开启或关闭的基因却差异很大。

糖尿病患者肠道菌群代谢紊乱导致疾病进一步恶化

研究人员分析了多个家族1型糖尿病患者及其健康亲属的粪便样本。他们发现,与人们长久以来的认知不同,健康人和糖尿病患者的细菌种类组成上并没有太大差异。但是,这些细菌的作用却有很存在很大差异。

对于1型糖尿病,这种差异可能发生在人体免疫系统攻击自身胰腺中产生胰岛素的细胞时。由此导致的损伤可能从根本上破坏消化液的成分。而肠道细菌必须适应环境的改变。因而它们调整自身代谢,最终导致这些细菌改变自己生产的蛋白质和维生素水平,如硫胺素。而人体硫胺素水平的改变又会加剧疾病的进程。因而,那些本来有益的肠道细菌变成了影响健康的风险因素,并且可能加重患者的病情。

如此精确地描述微生物中与疾病相关的变化并考察它们对机体的影响至今仍然十分困难。虽然科学家们可以通过传统的DNA分析来确定肠道生态系统中细菌种类构成,但要了解某个特定时间内发生的变化仍然束手无策。而这项研究做到了,其突破之处在于研究人员结合不同的分析手段:他们首次考察了基因组、转录组和蛋白质组信息,这意味着研究人员可以同时观察微生物中DNA、RNA及蛋白质的变化。因此,研究人员现在可以了解哪些基因转录,或者某个特定时间段内产生哪些蛋白质。这种在三个层面上同时进行的研究为科学家们绘制了一个全新的肠道功能过程,比如与代谢有关的过程。

肠道菌群代谢帮助确认疾病生物标志物

科学家还表示,他们希望这项研究可以帮助他们确认生物标志物。生物标志物都是一些分子,比如蛋白质,它们的水平在糖尿病早期可能就会发生改变。这些生物标志物可以让诊断更加容易,这样就可以在疾病早期采取干预措施。

为了推进这些生物标志物的发现,实验还需继续。研究人员希望那些有早期糖尿病儿童的家庭能参与这项研究。对于年轻人来说,尽早发现疾病指标是十分重要的。毕竟,医生干预得越早,越能保证患者的生活受到的影响更小。研究人员正设计更为详细的机制研究让我们能更好地理解微生物组的复杂功能。比如,1型糖尿病患者肠道微生物的硫胺素生物合成究竟有何不同。

备注:本文编译自medicalxpress网站,原标题:“Sick or healthy? Bacterial metabolism tells us which—and why

 

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