新研究：优化肠道微生物组成以对抗多种疾病

土耳鸡烤鸡 · 发表于 2024-12-19 14:19:25

有益细菌在肠道的特定区域占据优势，通过微生物群促进我们的健康。最新研究揭示了这些有益细菌用于在这些区域定居的关键基因，为开发工程化益生菌开辟了新的途径。

长期以来的研究已经证明，肠道微生物群对我们的健康具有深远的影响。例如，研究显示，微生物群与乳腺癌、多发性硬化症以及血糖水平和个性等众多健康因素息息相关。

为了确保微生物群能够有效运作，必须在肠道的特定区域内维持一种平衡，即有益细菌与相对不太有益的细菌之间形成共生关系。由卡内基科学研究所主导的一项新研究发现了一种方法，可以引导细菌到达最能发挥其积极作用的区域。这种方法不仅有助于优化肠道内的微生物组成，也为未来治疗各种疾病提供了潜在的策略。

我们所讨论的是一种极其复杂且相互关联的微生物生态系统，其中每一个物种都需精准定位，从而在适宜的环境中繁荣生长，并促进宿主的整体健康。卡内基科学研究所生态与进化生物学系的William Ludington教授指出，“研究人员们正致力于揭示如何有效地将每一种有益细菌引导至正确位置，同时最大限度地减少有害或次优菌种的定居。”

这一过程被形象地比作机场的行李分拣系统。在这个类比中，有益细菌如同乘客的行李，由登机口被运送至航班的货舱。尽管表面上看似错综复杂，但实际上大多数行李都能够准确无误地送达相应的航班。然而，一旦出现偏差，便会有相应的校正机制确保问题得到及时解决。“同样，在肠道环境中，有益细菌必须抵达并成功定植于特定区域，”该研究的联合首席作者Karina Gutiérrez-García解释道。“我们致力于揭示这些细菌实现这一目标的机制。”

为了解共生微生物如何准确地定位到其所需的生态位，研究人员开发了一项创新技术，可以实时、高分辨率地观测单一植物乳杆菌细胞在果蝇肠道内的定植过程。选择果蝇作为实验对象，是因为其肠道微生物群比人类的更为简单且易于界定。“开发这种成像技术是一项激动人心的挑战，”研究合著者 Ren Dodge 表示，“它使我们能够以前所未有的细节观察到单个细菌细胞与宿主肠道之间的相互作用。”

成功的定植过程高度依赖于一类名为粘附素的蛋白质，这些蛋白质位于细菌表面。顾名思义，粘附素的功能就是附着在人体内的其他细胞、组织或结构上。然而，值得注意的是，粘附素通常不具备选择性，即它们对附着位置并无特定偏好，并且附着的时间也相对短暂。

研究人员采用实时成像技术，首次揭示了从野生果蝇中分离出来的植物乳杆菌所使用的粘附素能够稳定地附着于宿主肠道组织上。相比之下，源自人类的植物乳杆菌则只能形成短暂的附着。进一步的研究表明，细菌在特定肠道生态位中的粘附能力增强，其背后的遗传机制也得以明确。

“通过对使植物乳杆菌在特定生态位中定植的关键基因进行识别，我们现在掌握了更为精准地改造其他细菌的方法，”该研究的共同主要作者Kevin Aumiller表示。“这一发现为开发专为人类肠道特定生态位优化的益生菌奠定了坚实的基础。”