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Nature:揭开人体微生物的来源之谜!人体是由人类细胞和微生物共同构成的超级有机体,重整微生物、可能治疗人体疾病

Nature:揭开人体微生物的来源之谜!人体是由人类细胞和微生物共同构成的超级有机体,重整微生物、可能治疗人体疾病

科学

让科研和SCI论文成为临床工作的副产品。


关键词:肠道/口腔菌群;来源Nature

最近几年微生物组学的长足进步,使得我们人类需要重新审视对自己的认识;也就是,人体不再仅仅是由我们自身的细胞和基因组成,而是一个复杂的生态系统

A,从人体的构成看:我们的身体是一个由人类细胞和微生物(如细菌、病毒、真菌和原生动物等)共同构成的超级有机体。这些微生物与我们的细胞共存,相互影响,共同维持我们的生命活动。

B,从健康的决定因素看:我们的健康受到多种因素的影响,包括遗传因素、环境因素、生活方式、心理状态以及肠道微生物等。这些因素相互作用,共同影响我们的生理功能、免疫系统、代谢以及心理健康。


健康的肠道微生物群需要多样性和稳定性。越来越多的研究证实,多种慢性非传染性疾病(如炎症性肠病、肥胖、糖尿病、癌症、心血管疾病、认知/精神疾病,以及自身免疫性疾病等)与微生物组的失调或异常组成相关。

与此同时,人体微生物组是动态变化的,意味着可能通过调节微生物组来调理甚至治疗上述疾病。

但人体微生物的确切来源、或者说传播途径尚不清楚。

2023年1月18日Nature杂志发表了包括中国学者在内的全球多中心合作完成的题为“The person-to-person transmission landscape of the gut and oral microbiomes”研究,强调了母子对、双胞胎、家庭、同居个体以及不同人群之间的细菌菌株共享率,为人类肠道和口腔微生物组的传播模式做了全面的解释【1】。

研究收集的样本库分别来自于从美洲(阿根廷、哥伦比亚和美国)、非洲(几内亚比绍、加纳和坦桑尼亚)、亚洲(中国)和欧洲(意大利)等不同地理区域。其中来自中国的西安交通大学公共卫生学院、上海市第十人民医院、上海锐翌生物科技公司参与了本研究。

(图1:用于调查人与人之间微生物组菌株传播的宏基因组框架及设计。)


研究发现,在出生后的前3年里,人类肠道和口腔微生物组的传播对于建立和维持微生物多样性至关重要。


肠道微生物的垂直传播(从母亲到婴儿)在出生时就已经稳定地建立,并且持续时间非常长,但随着年龄增长,母亲与婴儿的微生物共享率逐渐降低。具体来说,1 天、1 周和 1 年时的中位共享率分别为 65%、50% 和 47%;在 1-3 岁时,母子的微生物共享下降到 27%;3 岁后母子共享率趋于稳定,18 岁以下为 19%,30 岁以下为 14%。但对于孩子来说,即使他们到了老年阶段(50-85 岁)、母子菌株共享的微生物仍然很重要,非同居的母子对共享的菌株仍明显多于不是生母的母亲(16% vs. 8%)。

此外,分娩方式似乎影响了传播速率:通过阴道分娩的婴儿与其母亲共享的菌株数量多于通过剖腹产分娩的婴儿。

(图 2:肠道微生物组的母子共享。)


随着年龄超过3岁,同居家庭成员之间的微生物共享性显著增加。

但随着年龄增长,来自于非家庭成员的菌株比例逐渐增高,尤其是同一村庄的非同居家庭成员之间的微生物共享性很高。


(图 3:家庭内部的肠道微生物组传播。)


研究者进一步比较了人群的口腔微生物共享性,发现同居个体的口腔菌株共享率比同一人群中的非同居个体高 10 倍,远高于肠道菌群的共享率;表明口腔细菌菌株的人际传播比肠道微生物组传播更频繁。


对于这项精彩而具有重要意义的研究,2023年4月12日Nat Rev Gastroenterol Hepatol发表了德国学者撰写的评论文章,并且总结了人体的微生物来源分布图【2】。
如下所示,
肠道微生物组传播分析表明,儿童(0-3 岁)与其同居母亲的菌株共享率中位数为 34%,而同一家庭中的个人(4 岁及以上)为12% ,同村人或分居的双胞胎均为 8%。
相比之下,口腔微生物群的传播效率更高,但主要是水平传播,并且随着同居时间的延长而增加。

(人类微生物的传播模式。图源:Ref 2)


编者按:


一篇好的科学论文,也可以让我们像读金庸小说一样让我陶醉其中,享受知识的丰盈。


从临床意义看,

我们的身体是由自身细胞 +无数的微生物共同构成一个整体本研究为我们提供了关于人类肠道和口腔微生物组传播模式的宝贵见解。

  • 人体的微生物是母体微生物印记 + 生命后期共享社会环境驱动的菌株传播共同作用的结果;生时的微生物影响非常持久,来自生母的影响维持到人体的老年阶段。

  • 随着年龄增长,社会互动在塑造我们的微生物组结构方面比最初的母子微生物种子传播更为重要

  • 本研究不仅有助于我们更好地理解微生物在人类健康中的重要作用,还为治疗与微生物组相关的慢性非传染性疾病提供了新的策略。


从科研设计角度,

这是一个很好的模板,展示了如何分析微生物差异的标准模式;即可以把本文结果的逻辑用于针对“具体疾病微生物菌群研究”的课题设计上。

未来,我们可以通过调整微生物组的传播模式,预防和治疗这些疾病,从而改善人类的生活质量和健康状况。


最后请教各位科学大咖一个问题:

有没有可能通过进食某些微生物(肠溶剂)来达到调理和治疗某一疾病的目标?


期待这些能够引起您或者您孩子喜欢科学和加入到科学研究的兴趣,也更期待从“为什么”出发来探索和揭开更多自然界的秘密。


参考资料来源:

【1】 Valles-Colomer M,  et al. The person-to-person transmission landscape of the gut and oral microbiomes. Nature. 2023 Feb;614(7946):125-135. doi: 10.1038/s41586-022-05620-1. Epub 2023 Jan 18. PMID: 36653448; PMCID: PMC9892008.

【2】 Metwaly A, Haller D. Elucidating the transmission landscape of the human microbiome. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2023 Apr 12. doi: 10.1038/s41575-023-00780-5. Epub ahead of print. PMID: 37046097.


声明:
本文仅为已发表研究论文的数据分享,仅供学术讨论,而不具临床指导意义


编辑:Henry,微信号:Healsan助理:ChatGPT
封面图片制作:Healsan Consulting LLC©,委托OpenAI制作;原型:Jackson
解析机构:
美国Healsan Consulting,主要从事大数据分析、生物医学统计和临床数据库的咨询与培训;成为越来越多生物制药公司、科研机构和医生科学家外挂专家组


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