5月15日/生物谷BIOON/--近期，三大期刊Nature、Science和Cell纷纷发表肠道微生物组方面的重磅研究文章，这些文章从不同的角度揭示了肠道微生物组在人类健康和疾病中发挥着至关重要的作用。看点在哪里呢？请让小编一一道来。
1.
人类肠道是密集且又多样化的微生物生态系统的家园，但是人们对我们肠道中的大量细菌如何相互作用知之甚少。
在一项新的研究中，来自美国布莱根妇女医院和波士顿儿童医院等机构的研究人员报道了不同细菌物种之间存在的一种罕见的合作。相关研究结果于4月25日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“The evolution of cooperation within the gut microbiota”。
研究人员发现一种被称作卵形拟杆菌（Bacteroides ovatus）的细菌消化膳食中的多糖---一种复杂的糖类物质，而且是以自身付出的代价，让其他细菌物种获益。通过利用体外实验和模式小鼠开展研究，研究人员发现卵形拟杆菌接受来自其他的肠道细菌物种的互惠利益作为回报。
论文第一作者兼论文通信作者、波士顿儿童医院传染病科科学家Seth Rakoff-Nahoum博士说，“发现我们肠道中的一种主要的细菌消化膳食中的多糖并不是为了自己使用，如此做的目的似乎为给其他的细菌物种提供食物，这确实非常令人吃惊。”（Nature, doi:10.1038/nature17626）
2.
生物几乎在地球每个环境中蓬勃生长，但是令人吃惊的是，已知当在实验室中培养时，只有一小部分能够茁壮成长。因此，研究人肠道微生物组主要采用基因组方法。如今，在一项新的研究中，通过将微生物培养实验和基因组方法结合在一起，来自英国韦尔科姆基金会桑格学院研究所（Wellcome Trust Sanger Institute）等机构的研究人员及其同事证实与广泛接受的观念---大多数微生物在体外是“不能培养的（unculturable）”---相反的是，大多数已知的肠道微生物物种能够在体外培养和保存。这些研究结果揭示出很多之前“不能培养的”肠道微生物属于新的群体，而且为了在人体外存活下来，它们当中将近60%形成孢子。相关研究结果于5月4日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Culturing of ‘unculturable’ human microbiota reveals novel taxa and extensive sporulation”。
为了评估多少人肠道菌群在体外能够培养，来自韦尔科姆基金会桑格学院研究所的Trevor Lawley和同事们开始利用来自6名健康人的新鲜粪便样品开展研究。他们对这些样品进行测序以便从中鉴定出细菌多样性，在含有YCFA培养基的培养皿上培养来自这些样品的细菌，然后对原始样品的基因组测序数据与能够在培养皿中生长的细菌菌种的基因组测序数据进行比较。他们报道，这些基因组序列的72%在这两者之间是相同的，而且来自这些在体外可培养的细菌菌落的基因组序列代表着一种更加大型的涉及318人肠道微生物组的数据集中存在的全部基因的39%。不过，研究人员发现为了匹配通过对粪便样品直接测序可能达到的菌种检测水平，在培养皿上能够培养800万个细菌菌落。
总体上，研究人员分离出137种截然不同的细菌种类，它们当中的90%位于人类微生物组项目（Human Microbiome Project）中“最想要的”但之前不能在体外培养的也没有测序过的微生物清单中。研究人员分离和保存的这些细菌菌落一起代表着在这6名研究参与者体内鉴定出的细菌群体的90%。Lawley说，“在此之前，人们的一般观点是只能培养这些菌群中的1～5%。但是，我们声称实际上能够培养它们当中的绝大多数。”
基于提示着肠道微生物群落中的很多菌种为了在人体外生存而形成孢子的基因组数据，Lawley团队杀死活的细菌，结果发现几种菌种---共生菌和致病菌---通过形成孢子存活下来。这些孢子只在人胆酸存在时才能萌发，这提示着肠道细菌在不同人之间传播时依赖孢子形成存活下来，而且依赖作为“定植信号（colonization cue）”的胆酸在肠道内生长。研究人员估计，这些形成孢子的菌种代表着肠道总菌群的30%。（Nature, doi:10.1038/nature17645）
3.
从新生儿出生那一刻起，多种多样的有助消化和增强免疫力的微生物就定植在他们的肠道中。但是人们并不清楚新生儿免疫系统如何学会耐受这些外来物种中的绝大多数，而不是将它们作为不友好的入侵者进行攻击。
在一项针对小鼠的新研究中，来自美国加州大学伯克利分校等机构的研究人员揭示出从母乳中获得的免疫球蛋白G（IgG）抗体有助抑制在生命早期对新获得的微生物产生的免疫反应。相关研究结果发表在5月5日那期Cell期刊上，论文标题为“Maternal IgG and IgA Antibodies Dampen Mucosal T Helper Cell Responses in Early Life”。
降低对有益肠道微生物耐受性的异常免疫反应能够导致炎症性肠病，如溃疡性结肠炎和克罗恩病（Crohns disease）。之前的研究提示着母乳提供的免疫球蛋白A（IgA）抗体主要负责在生命早期教授新生小鼠免疫系统对有益肠道微生物产生耐受性。相反，从母体获得的IgG大多被认为在保护新生小鼠免受一系列病原体感染中发挥着至关重要的作用。
这项新的研究挑战了这一常规看法，揭示出来自母乳的IgG抗体在新生小鼠体内对多种多样的肠道微生物建立起合适的免疫反应。论文第一作者、加州大学伯克利分校科学家Meghan Koch说，“这些发现证实针对肠道菌群的抗体免疫反应要比之前所认为的更加复杂，而且揭示出母体IgG抗体在生命早期协助建立合适的免疫反应中具有更加广泛的功能。”
研究人员发现健康小鼠产生的IgG抗体要比IgA抗体识别更加广泛的微生物，这提示着IgG抗体扩大免疫系统对肠道微生物的识别。进一步实验揭示出IgG抗体早在小鼠两周大时就存在于它们体内，而且是从出生后而不是在子宫中从母体中获得的。这些IgG抗体在抑制针对新生小鼠体内的肠道微生物产生的免疫反应中发挥着关键性作用。（Cell, doi:10.1016/j.cell..04.055）
4.
根据一项新的宏基因组学研究，尽管经常清洗和接触富含细菌的物体，我们个人的皮肤微生物环境在一段时间后仍然保持高度稳定。这一认识可能能够被用来更好地理解一系列人类皮肤疾病，从而有助开发益菌素（prebiotic）、益生菌（probiotic）和微生物移植方法。相关研究结果发表在5月5日那期Cell期刊上，论文标题为“Temporal Stability of the Human Skin Microbiome”。论文通信作者为来自美国国家癌症研究所的Heidi Kong和来自美国国家人类基因组研究所的Julie Segre。
在最近的一项宏基因组学研究中，Kong和Segre发现细菌、真菌和病毒群落不仅对特定的皮肤部位表现出强烈的栖息偏好性，而且起着微生物印迹（microbial fingerprint）的作用，其中这种微生物印迹对个人而言是高度独特的。在这项新的研究中，他们通过研究这些皮肤微生物群落的纵向稳定性（即时间稳定性）而扩大研究。研究人员在三个相继的时间点（从1个月到2年）上获取12名健康人的皮肤样品，然后在17个皮肤部位进行宏基因组鸟枪法测序。
令人吃惊的是，皮肤微生物群落在一段时间后保持稳定，尽管经常遭受外部扰动，如经常接触其他人、衣服和环境。每个人并没有从环境中获得流行的微生物，相反保持各自独特的微生物特征。然而，皮肤微生物群落稳定性在不同人之间和微生物物种之间存在差异，其中一些人比其他人表现出更多的变化。（Cell, doi:10.1016/j.cell..04.008）
5.
