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人體菌群“蹺蹺板”模型有望成為健康評估新標準

發(fā)布時間:2024-10-08 作者:任朝霞 馮碩 江倩倩 來源:中國教育新聞網(wǎng)

中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)訊(記者 任朝霞 通訊員 馮碩 江倩倩)近日,上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院趙立平教授團隊聯(lián)合國外合作者首次鑒定出對維持人體健康具有關(guān)鍵作用的兩組核心菌群成員“基石功能群”與“病生功能群”,這兩組核心菌群構(gòu)成一個類似“蹺蹺板”的模式,通過彼此的升降波動影響人體健康。相關(guān)研究成果在《細胞》Cell發(fā)表,這一重大發(fā)現(xiàn)有望成為評估人體腸道健康的新標準,并推動個性化菌群檢測技術(shù)的發(fā)展,為臨床疾病防治和大眾健康管理提供強有力的工具。

近年來,大量研究表明,腸道菌群在維持整體健康中起著關(guān)鍵作用。然而,科學(xué)界對維持人體健康必不可少的“核心菌群”具體成員尚未達成共識。趙立平研究團隊對110名2型糖尿病患者進行對照試驗,通過創(chuàng)新開發(fā)高分辨率的菌群測序大數(shù)據(jù)分析技術(shù),將腸道細菌按照協(xié)作或競爭行為劃分成不同的“功能群”,篩選出在不同時間點都能穩(wěn)定地保持協(xié)作或競爭關(guān)系的141株細菌,最終在其中鎖定了一組相互競爭的類“蹺蹺板”樣式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型,通過“你升我降”影響人體健康。

為了確認“蹺蹺板”模型中的細菌是否存在于更多疾病類型的患者及其對照中,研究團隊分析了來自5個國家、涵蓋7種疾病的11項病例-對照數(shù)據(jù)。分析結(jié)果表明,“蹺蹺板”模型廣泛存在于幾乎所有患者和健康人群的腸道樣本中,符合“核心菌群”特征。

研究顯示,核心菌群“蹺蹺板”模型由與疾病緩解相關(guān)的有益功能群(命名為“基石功能群”)和與疾病惡化相關(guān)的功能群(命名為“病生功能群”)組成。為了更直觀地說明“基石功能群”的重要性,趙立平形象地將它們比喻為“大樹菌”。他指出,只有“大樹菌”占據(jù)主導(dǎo)地位時,腸道的微生態(tài)系統(tǒng)才能像茂密的森林一樣保持穩(wěn)定,抑制病生功能群細菌和其他病菌的過度生長,進而維持整體健康。

如果不同地域、種族和疾病種類的人群中都有各自的“蹺蹺板”核心菌群,那么能否構(gòu)建一個全人類共有的通用“蹺蹺板”模型,作為人類的核心菌群呢?為驗證這一假設(shè),團隊綜合前期實驗數(shù)據(jù)對“蹺蹺板”模型進行不斷優(yōu)化升級,用以分析了涵蓋三大洲、涉及15種疾病的26項病例-對照研究的“超級數(shù)據(jù)集”,共包含1780名病人和1604名對照人群。該模型能夠準確判斷超級數(shù)據(jù)集里的不同疾病的患者與對照的樣本,不受地域、人種和疾病類型等因素的影響。此外,團隊還利用該模型搭建了一套概率打分系統(tǒng),用來評估菌群失調(diào)的程度,為定量監(jiān)測腸道健康狀況提供了新方法。

發(fā)現(xiàn)腸道核心菌群的“蹺蹺板”特征,尤其是“大樹菌”對健康的重要性,為個性化醫(yī)療和精準營養(yǎng)開辟了新的途徑。趙立平表示,“接下來,我們要以大樹菌為靶點,開發(fā)一系列可以在臨床上實際運用的檢測和治療方案,并在不同疾病中證明其效果,真正為患者帶來福音”。

該成果由上海交通大學(xué)與美國羅格斯大學(xué)“微生物組與人體健康聯(lián)合實驗室”牽頭完成,實驗室負責(zé)人、上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授趙立平、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一人民醫(yī)院教授彭永德、上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院研究員張晨虹、啟東市人民醫(yī)院主任醫(yī)師施羽擔(dān)任共同通訊作者。美國羅格斯大學(xué)研究助理教授吳國軍、上海交通大學(xué)博士生胥婷、美國塔夫茨大學(xué)研究助理教授趙乃思、香港大學(xué)助理教授Yan Y. Lam和上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一人民醫(yī)院主任醫(yī)師丁小穎為共同第一作者。

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