Cell子刊：微生物组与糖尿病的关联

在一项迄今最大的微生物组纵向研究中，来自麻省理工学院、哈佛大学附属麻省总医院等处的研究人员，确定了肠道菌群变化与1型糖尿病（T1D）发病之间的联系。这些研究结果发表在最近的《Cell, Host & Microbe》杂志。

　　

生物通报道：在一项迄今最大的微生物组纵向研究中，来自麻省理工学院、哈佛大学附属麻省总医院（MGH）和DIABIMMUNE研究组的研究人员，确定了肠道菌群变化与1型糖尿病（T1D）发病之间的联系。这项研究跟随了有T1D遗传倾向的婴儿，发现他们发病之前出现了微生物多样性的降低——包括已知促进肠道健康的菌种发生不成比例的降低。这些研究结果发表在最近的《Cell, Host & Microbe》杂志，可为T1D患者基于微生物的诊断和治疗选择，铺平了道路。

人体微生物组，由居住在我们体内的数以万亿计的微生物（细菌、病毒和其他各种各样的物种）组成，已经成为医学界一个感兴趣的研究领域，研究人员已经开始探讨它在人类健康和疾病中的作用。而我们微生物组中的大多数都是无害的，甚至是有益的，微生物组的变化（在微生物物种与人类宿主的相互作用中）与各种疾病有关，包括糖尿病和炎症性肠病（IBD）。

为了探讨微生物组变化和1型糖尿病之间的可能联系， MGH胃肠学主席Ramnik Xavier带领的一个研究小组，跟踪了33名有T1D遗传倾向的婴儿（来自一个更大的芬兰和爱沙尼亚儿童队列）。从出生到3岁，该研究小组定期分析受试者的粪便样本，收集他们肠道微生物组的组成数据。

在这期间患上T1D的少数人当中，研究小组注意到，在发病之前一年菌群多样性下降了25%。他们还指出，这种群体变化包括，已知有助于调节肠道健康的细菌减少，可能有害的细菌（已知促进炎症发生）增加。这些结果进一步证明了之前确定的“肠道炎症和1型糖尿病之间的关联”。延伸阅读：科学家发现调节肠道微生物可治疗糖尿病。

JDRF探索研究主任Jessica Dunne说：“我们从以前的人类研究得知，肠道细菌组成的变化与1型糖尿病的早期发展相关，细菌网络直接的相互作用可能是‘为什么一些人有T1D患病风险而其他人则没有’的一个促进因素。这项研究首次表明，微生物组的特定变化如何影响症候T1D的进展。”

以前的研究已经表明，将微生物从易患自身免疫性糖尿病（T1D的小鼠等价物）小鼠，转移到没有这一倾向的小鼠，可使本不易患上该病的小鼠发展自身免疫性糖尿病的几率增加。在人类中的研究也表明，T1D和肠道细菌组成之间存在关联。然而，这些研究是回顾性的，意思是他们是在患者发病之后进行的研究，从而使得因果关系很难证明。

Xavier说：“这项研究的独特之处在于，我们选取了一组1型糖尿病高风险的儿童，随后探寻‘什么微生物组变化对疾病进展起决定性作用？’”

Xavier实验室博士后研究人员、本文第一作者Aleksandar Kostic认为，这项研究是“微生物组在1型糖尿病中起直接作用”的一个令人信服的证据。

由于该研究也跟踪了最终没有患T1D的婴儿，因此研究人员也能够深入了解微生物组在婴儿期的正常发展。他们发现，存在于肠道微生物组的细菌物种，在个体之间的差异是很大的，个体微生物组的组成随着时间推移一般是稳定的。

此外，利用代谢组学分析（研究受试者粪便样本中的代谢物——代谢过程中的小分子），研究人员还发现，虽然细菌物种在个体之间有所差异，但是微生物组中各个物种所发挥的生物学功能，随着时间的推移仍然保持一致。Kostic说：“无论细菌群落非常小——如同它是在婴儿早期，还是它在生命后期比较大，群落总是发挥相同的主要功能，无论其成分如何。无论存在哪些物种，它们都编码相同的主要代谢途径，表明它们正在做相同的事情。”

通过揭示微生物组在健康个体和正要患上T1D的人当中的发展模式，这些研究结果最终可能对诊断或治疗产生影响。在诊断方面，了解发病前的微生物组如何变化，最终会帮助临床医生认出T1D的早期微生物特征。

至于治疗方法，Xavier表示，知道哪些物种是不存在的，哪些在T1D儿童胃肠道内茁壮生长，就有可能通过某种方式调控微生物组，在发病后缓解疾病的进展。

他说，下一步是拓宽样本范围，以确定环境和微生物组中的什么因素可能使芬兰人（具有非常高的1型糖尿病患病风险）比其他群体更容易患上该病。研究人员也正在检测研究中所收集的宏基因组数据，以确定微生物群正作用于什么生物学通路——或者它们产生什么代谢产物，从而导致疾病。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
The Dynamics of the Human Infant Gut Microbiome in Development and in Progression toward Type 1 Diabetes
Summary：Colonization of the fetal and infant gut microbiome results in dynamic changes in diversity, which can impact disease susceptibility. To examine the relationship between human gut microbiome dynamics throughout infancy and type 1 diabetes (T1D), we examined a cohort of 33 infants genetically predisposed to T1D. Modeling trajectories of microbial abundances through infancy revealed a subset of microbial relationships shared across most subjects. Although strain composition of a given species was highly variable between individuals, it was stable within individuals throughout infancy. Metabolic composition and metabolic pathway abundance remained constant across time. A marked drop in alpha-diversity was observed in T1D progressors in the time window between seroconversion and T1D diagnosis, accompanied by spikes in inflammation-favoring organisms, gene functions, and serum and stool metabolites. This work identifies trends in the development of the human infant gut microbiome along with specific alterations that precede T1D onset and distinguish T1D progressors from nonprogressors.