Science、Cell三篇文章：扭转乾坤的微生物组

　　

生物通报道：人类消化道中居住着大量的微生物，它们被统称为肠道微生物组。肠道微生物组在人类代谢食物、抵御感染和应答药物等过程中起到了重要的作用。许多人类疾病都与微生物组失衡有关。

本期Science和Cell杂志发表的三项研究表明，肠道微生物组具有扭转乾坤的力量。在热量匮乏的情况下，肠道菌群的组成可以决定个体是健康生长还是发育不良。这三项研究“是全球健康尤其是营养学的一个分水岭，”弗吉尼亚大学的传染病专家William Petri评论道。

Petri没有参与这次发表的研究，但他曾和华盛顿大学的微生物学家Jeffrey Gordon合作，跟踪分析了孟加拉两岁以下幼儿的健康情况。Petri和Gordon发现，随着幼儿的生长发育，他们的肠道菌群也会随之改变。然而发育不良的幼儿不具备复合自己年龄的肠道菌群，他们的微生物组还很不成熟。（更多详细信息请参见：Nature：营养不良破坏你的微生物组）

Gordon团队这次在马拉维幼儿中发现了同样的模式，他们发表在Science杂志上的新研究为人们展示了肠道菌群影响机体生长的证据。研究人员建立了本身不具备微生物组的的无菌小鼠，把营养不良幼儿的不成熟微生物组和健康幼儿的成熟微生物组分别移植给这些小鼠，并用马拉维幼儿的典型食物进行饲养。研究显示，移植了不成熟微生物组的小鼠生长情况较差，微生物组成熟的小鼠在饮食相同的情况下会长出更多的肌肉和更致密的骨骼。

法国生物学家François Leulier也在自己发表的Science论文中描述了类似的发现。他的研究团队发现，与肠道菌群正常的小鼠相比，同样饮食的无菌小鼠只能长出较少的肌肉和骨骼。这项研究还揭示了这种现象背后的一个机制：肠道菌群能影响小鼠自身的激素水平。

在健康动物中，生长激素刺激IGF-1增加，进而促进组织生长。研究人员发现，无菌小鼠的生长激素和其他小鼠差不多，但血液、肝脏和肌肉里的IGF-1活性比较低。虽然现在还不清楚细菌是如何影响激素的，不过给无菌小鼠注射IGF-1或者提供一种特定的乳酸菌，都能帮助它们赶上其他小鼠的生长进度。

微生物组与激素之间的关联，可能就是营养不良幼儿出现发育迟缓的原因。Gordon及其同事在Cell杂志上发表的文章指出，母乳可以帮助幼儿建立合适的肠道菌群，让幼儿处于正确的生长轨道上。健康母亲一般生产经过修饰的糖分子，即唾液酸化的人乳低聚糖。幼儿并不利用这些营养物质，从中获益的其实是肠道菌群。研究显示，严重营养不良的母亲只能生产较少的微生物组“食粮”。

研究人员将这些低聚糖纯化出来添加到小鼠的饮食中，结果移植了不成熟微生物组的小鼠长出了更多的肌肉和更大的骨骼，小鼠大脑和肝脏的代谢也出现了很大改变。Gordon推测，细菌可能通过处理这些低聚糖，生产了帮助机体生长的物质。（更多详细信息请参见：Cell：宝宝健康成长不能缺少它）

这三项研究为人们带来了影响深远的启示，操纵肠道菌群有望调整儿童的营养状态。Gordon和Leulier正在计划展开饮食干预的临床测试，尤其是对那些营养不良的孩子。每年营养不良导致了300多万儿童死亡，造成了发育迟缓、免疫及认知发育缺陷。安全而且有效的益生菌“将起到令人惊叹的效果，”Petri指出。

Cell杂志此前发表的一项研究显示，遗传学组成能够通过塑造微生物组决定我们的胖瘦。伦敦国王学院和康奈尔大学的研究人员收集了416对双胞胎的1千份粪便样本，并对其中的微生物进行了基因测序。与异卵双胞胎相比，同卵双胞胎（基因完全相同）之间的微生物丰度更为相似。这样的结果说明，基因对肠道菌组成有着深远的影响。

研究人员还从中鉴定了一种鲜为人知的肠道菌，这种细菌高度可遗传，而且在身材苗条的人体内更为普遍。移植到小鼠体内之后，这种细菌可以避免小鼠发胖。由此可见，提高这种肠道菌的丰度，有望帮助人们预防肥胖或者有效减肥。（更多详细信息请参见：Cell惊人发现：可遗传的微生物组）

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文：Gut bacteria that prevent growth impairments transmitted by microbiota from malnourished children

Lactobacillus plantarum strain maintains growth of infant mice during chronic undernutrition

Sialylated Milk Oligosaccharides Promote Microbiota-Dependent Growth in Models of Infant Undernutrition