2016，照亮腸道微生物的十大重磅研究

過去的一年裡，有點誇張的說，幾乎每周都有腸道微生物的重磅研究刊登在各個頂級期刊上，但是，就像老編輯BioTalker同志曾經在文章里說的，腸道微生物與疾病相關性的研究非常多，但是鮮有研究能說出背後的原因。這就意味著，科學家知道腸道微生物與健康有關，但是存在什麼樣的因果關係，目前還不清楚。

但即使如此，每當我們看到一個充滿了「進步意義」的研究時，我們都會為這可能只是一點「微小的改變」而感到高興。帶著這樣的心情，小編為大家盤點了過去一年裡，腸道微生物領域發生的那些「你可能注意到也可能沒注意到的」十大研究。

1、一項會改變剖宮產認識和剖宮產流程的研究

自1985年以來，國際醫療界一直認為「理想的」剖宮產率是10%至15%。為什麼要控制剖宮產的比例呢？因為已經有不少研究證明，通過剖宮產降生的寶寶日後患肥胖、免疫力低下、哮喘等疾病的風險要高於經產道生產的嬰兒，而這些疾病在很大程度上是跟腸道微生物有一定關聯的。

所以怎麼用「微生物的辦法」來解決這個問題呢？在2月1日，《自然 醫學》雜誌上刊登了Dominguez-Bello的研究成果：對於剖宮產嬰兒，如果在產後立即用媽媽陰道的微生物擦洗嘴部、臉部和身體，就可以部分恢復腸道微生物菌群。對於接受這種擦洗的4個嬰兒，他們的腸道微生物在30天的時間內發生了變化，出現了媽媽的陰道菌群。

用媽媽陰道的微生物擦洗小嬰兒的嘴部、臉部和身體

雖然這個實驗只有4個觀察對象和30天的觀察期，但是的確是為研究人員「開了腦洞」，Dominguez-Bello在這個試驗後也還在繼續，她正在跟蹤另外75個受試者，希望用 1年的時間得到更確切的答案。另外，她還有一個更長遠的計劃，希望能招募1200個受試者，觀察3-5年的時間，探索她們的處理方法對受試者過敏和哮喘發病率的影響。如果Dominguez-Bello的研究成果奏效，這必將成為一個改寫人類生殖史的技術。

2、腸道寄生蟲居然能治病？！

在今年的4月份，紐約大學朗格尼醫學中心（NYU Langone Medical Center）的研究人員在頂級期刊《科學》上刊登了讓人震驚的研究成果——腸道中的寄生蟲可以改變腸道菌群平衡，或可預防腸胃疾病！

這種寄生蟲叫做Trichuris muris，在給小鼠餵食了寄生蟲之後，發現炎症性腸病（IBD）小鼠體內發生了三種變化：第一，IBD常見的腸道細胞異常現象消失了；第二，兩種炎症指標水平下降了；第三，IBD小鼠腸道微生物菌群發生了變化，Bacteroides菌群的數量驟降，Clostridiales的數量上升，而在吉隆坡居民中做的調研也證實了腸道寄生蟲會改變腸道菌群，這倒是意外的為人類的腸道健康做了貢獻。

一種腸道寄生蟲

為什麼會發生這些變化？寄生蟲與「炎症B菌」和「健康C菌」之間到底發生了什麼？是不是還有其他對人體有益的寄生蟲？這些問題目前還不清楚，這種現象背後的機理，還有待未來進一步的研究。

3、一個「老套」但又很重要的研究：個人的生活方式對腸道菌群會產生巨大影響

格羅寧根大學醫學中心的研究人員通過一項大規模的研究揭示了食物和藥物對人體腸道微生物的影響。研究人員收集了參與「生命線（LifeLines）計劃」的1100多名志願者的糞便樣本和飲食、用藥以及健康狀況等信息，「生命線計劃」是針對荷蘭北部16.5萬居民的健康狀況所開展的一項監測計劃。

研究人員對糞便樣本進行了DNA分析，結合收集到的其他信息，發現飲食對腸道菌群會產生影響，比如喝咖啡及葡萄酒會增加腸道菌群的多樣性，而全脂牛奶和高熱量的飲食則會降低菌群的多樣性。

啊~炸雞薯條~啊~罪惡的根源~

在研究中，研究人員發現了60種飲食因素和至少19種藥物會對腸道微生物產生影響，比如抗生素和二甲雙胍都會使腸道微生物多樣性減少。研究的通訊作者Wijmenga呼籲大家，除了基因等不可改變的因素之外，我們應該對飲食習慣和藥物服用習慣等進行調整，保護我們腸道微生物的多樣性。

文章檢索：Population-based metagenomics analysis reveals markers for gut microbiome composition and diversity

4、腸道微生物竟然是控制我們胖瘦的「幕後黑手」！

6月，耶魯大學醫學院的研究人員在《自然》雜誌上發表研究，幾近完美地解釋了「腸道菌群究竟是如何引起肥胖的？」這一困擾學界多年的問題。近十年來的研究證明，短鏈脂肪酸作為腸道微生物的一種代謝產物，可能是肥胖的罪魁禍首。在這些研究的基礎上，耶魯大學的Gerald I Shulman教授對短鏈脂肪酸展開了研究，最終發現醋酸鹽（acetate）是導致肥胖的關鍵所在。

通過在小鼠體內的探索，研究人員最終梳理出了腸道微生物失衡引起肥胖的全過程。高熱量食物在進入腸道後，在微生物的發酵作用下，產生大量的醋酸鹽，被腸道吸收，隨血液循環穿過血腦屏障，進入大腦，激活副交感神經系統。副交感神經會給胰島發出分泌胰島素的指令，於是β細胞開始大量分泌胰島素，細胞啟動儲存能量的程序；同時，它還會給胃發出釋放飢餓激素（ghrelin）的指令，飢餓激素大量產生，飢餓感隨之而來。長此以往，腸道微生物失衡的小鼠會食量越來越大，慢慢變得肥胖，還會出現胰島素抵抗這種前兆糖尿病現象。

腸道微生物失衡引起肥胖的過程

5、僅靠一種腸道微生物就能逆轉自閉症患者的癥狀？

美國貝勒醫學院的研究人員發現，缺乏一種特定的腸道微生物會導致小鼠社交能力不足，這些社交能力不足正是人類自閉症譜系障礙（autism spectrum disorder， ASD）的癥狀。通過將這種微生物添加到受影響的小鼠腸道中，研究人員逆轉了這些小鼠的社交行為問題。

利用全基因組測序，研究人員發現，這種微生物是羅伊氏乳桿菌（Lactobacillus reuteri），有趣的是，研究人員發現羅伊氏乳桿菌也促進「融合激素」 催產素（oxytocin）的產生，而過去的研究已經證明催產素在社交行為中發揮著關鍵性作用，而且與人類自閉症相關聯。這個研究如果在人類患者的身上也得到了驗證的話，那麼也就為益生菌介入治療人類神經發育障礙奠定了一定的基礎。

文章檢索：Microbial Reconstitution Reverses Maternal Diet-Induced Social and Synaptic Deficits in Offspring

6、焦慮？抑鬱？還是腸道微生物在搗鬼

在2016年的美國微生物學會微生物年會上，美國東北大學的微生物學家公布了一個驚人的消息：人體內一種腸道微生物KLE1738有個「變態」的飲食習慣，它們必須要以食用幫助我們緩解焦慮和抑鬱的物質GABA（γ-氨基丁酸）為生！GABA是我們中樞神經系統重要的抑制性神經遞質，大約40%以上的中樞神經突觸用GABA傳遞信號，當GABA的水平降低時，人就會感到焦慮、抑鬱和疲倦。

KLE1738

KLE1738在過去的研究中一直處於「隱身狀態」，在實驗室培養不出來，所以研究人員一直沒能「抓住它」。而這次研究的領導者Philip Strandwitz因為在海洋微生物中發現過微生物的「共生行為」，他就把這個靈感帶到了腸道微生物中，也就「恰好」發現了KLE1738的生長需要Bacteroides fragilis KLE1758的幫助，進而在培養液成分的試驗中發現了原來KLE1738必須以GABA為食才能生長。

對於這一發現，許多研究人員認為，這或許有助於解釋為何腸道微生物似乎會影響心情，以及引起一系列神經性疾病。奇點糕也在想，即使微生物治療不能從根本上治癒精神疾病，但Strandwitz的研究成果也是相當有價值的，因為這種方法極有可能大幅改善患者的生活質量。

7、腸道病原菌借著修復組織的免疫反應的「東風」茁壯成長

在9月16日的《科學》雜誌中，加州大學戴維斯分校的研究人員指出了病原體是如何改變腸道中的無氧環境，以利於自己增殖的。腸道致病菌會損傷腸壁，而免疫系統為了修復損傷，會加速上皮細胞的分裂，這些新的不成熟的細胞含有較多的氧氣，使得腸道內的含氧量增加，這就讓病原體「鑽了空子」，大量繁殖。

大家最熟悉的厭氧菌大腸桿菌

研究的通訊作者Andreas B？umler認為這個研究是非常重要的，因為它解釋了腸道致病菌是如何得到「活下去所需要的」氧氣的，而且也為防止有害細菌在腸道內「泛濫」提供了一個新的靶點。

文章檢索：Virulence factors enhance Citrobacter rodentium expansion through aerobic respiration

8、低膳食纖維的飲食習慣，會導致有益腸道微生物「變節」，損傷腸道黏膜

大量的研究已經表明，每天攝取一定量（100克以上）的膳食纖維是有助於身體健康的。不過可能大家都覺得不吃也不會有什麼大問題，畢竟它還是沒有肉好吃嘛。但是！這個研究就告訴我們，事情可沒那麼簡單，你不吃膳食纖維，那你的腸道微生物就要「吃你」了！

研究人員將14種無害或者是有益的腸道微生物移植給無菌小鼠，然後用我們熟悉的「控制變數法」，將膳食纖維含量不同的食物餵給小鼠，同時還用有害的病原菌去感染小鼠，最後觀察不同的飲食條件下，小鼠腸道黏膜的損傷程度。

結果呢，那些食物中穀物和蔬菜等膳食纖維含量為15%的小鼠，腸道黏膜很厚實；而不含膳食纖維（哪怕僅僅只有幾頓飯）的小鼠腸道黏膜很薄，且殘缺不全，與此同時，這一組小鼠腸道中能降解腸道黏膜的有益微生物數量激增，直接導致腸道黏膜千瘡百孔。不僅如此，如果偷懶想用可溶性膳食纖維補充劑來彌補的話，也是沒有用的，腸道微生物們根本「不認這一套」，所以大家還是好好吃點含有膳食纖維的蔬菜水果吧。

9、腸道微生物竟然是帕金森病背後隱藏了200年的「致病幽靈」

12月1日，加州理工學院的Sarkis Mazmanian教授在國際頂級期刊《細胞》雜誌上發表了文章，闡述了腸道微生物與帕金森病的聯繫。研究人員通過三個實驗證明了，腸道中特定種類微生物的分泌物會與α-突觸核蛋白（αSyn）「攜手」導致帕金森病病發。

研究人員在試驗中發現健康人與帕金森患者的腸道微生物中，有十幾個屬存在差異，他們接下來的研究內容之一就是準確地鑒定出是哪種或者哪幾種微生物在起著作用，以便將它們變成治療的「靶點」。

10、腸道微生物分泌蛋白可以提高胰島素水平

在剛剛過去的12月，俄勒岡大學的著名生物學家Karen Guillemin教授帶領她的團隊在《eLife》雜誌上發表了一個重要的成果：唯一能夠分泌胰島素的β細胞的生長分裂可能是由腸道微生物控制的！

他們以斑馬魚為實驗對象，首先通過比較腸道有菌的斑馬魚和無菌斑馬魚胰島β細胞的情況和「血糖水平」鞏固了「前人」的研究，確認腸道微生物與糖尿病之間的確存在關係。接下來，他們又通過逐一的實驗發現了三種氣單胞菌屬(Aeromonas)細菌和一種希瓦氏菌屬(Shewanella)細菌可以讓無菌斑馬魚的β細胞恢復到正常斑馬魚的水平。

斑馬魚

在得到了這個結果後，研究人員們層層篩選，從四種菌中確定了三種，又從三種細菌分泌的蛋白質中確定了一個被取名為BefA的蛋白，實驗證明，當BefA基因被敲掉之後，細菌就不能促進β細胞分裂了。此外，他們還在人的腸道內找到了幾種腸道微生物，可以分泌跟BefA蛋白很像的蛋白，只是相似度不一樣。在用相似度最高和最低兩種蛋白處理腸道無菌的斑馬魚後，研究人員驚喜地發現，斑馬魚的β細胞同樣可以恢復到正常水平。這暗示著，人體內也是極有可能存在類似的現象的。(生物谷Bioon.com)