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2篇Science1篇Cell揭秘:肠道微生物如何造成宝宝发育不良?

2016/02/20 来源:生物探索
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导读
猴年开工第一周,Science、Cell期刊相继刊出三篇文章,再次为肠道微生物“加光环”,证实其与儿童发育不良有关联!母乳中的低聚糖成分会影响婴幼儿肠道微生物的生态平衡,有利于婴幼儿的发育成长。而不成熟的肠道微生物会阻碍老鼠发育,导致大脑、肌肉、骨骼等发育不良。


人体内共存着数以万亿计的微生物,远多于人体的细胞数。这些微小生命体对于我们的健康不可或缺。如今,随着研究技术、维度的深入,科学家们发现微生物能够为一系列疾病的预防和治疗提供全新的范式,包括精神分裂症、孤独症、帕金森、糖尿病、心血管疾病等等。

其中,尤以肠道微生物的研究最为火热。猴年开工第一周,Science、Cell期刊相继刊出三篇文章,又一次为肠道微生物“加光环”,证实其与儿童发育不良有关联!

发育不良的儿童,肠道微生物“不成熟”?

据统计,全球近1.8亿儿童发育不良。这些程度不一的身体缺陷通常由营养不良、反复感染等疾病造成。2014年,为探究肠道微生物对肥胖、饥饿的影响,美国弗吉尼亚大学传染病学专家William Petri、肠胃疾病研究国际中心Tahmeed Ahmed教授和华盛顿大学医学院微生物学家Jeffrey I. Gordon合作进行研究。他们通过采集2岁以下婴幼儿的排泄物作为研究样本,发现随着孩子的成长发育,其肠道微生物组成也会发生改变。

而且,研究人员发现发育不良的儿童的肠道微生物组成有异于同龄健康儿童,被划分为“不成熟”微生物群(immature microbiomes)。随后,Gordon研究团队选取非洲马拉维国家的婴幼儿作为调查对象,进行了相同的样本采集分析实验,发现了与前年一样的研究模式:肠道微生物伴随儿童的成长变化。且,营养不良的儿童肠道微生物组成“不成熟”。

那么,肠道微生物是否影响发育呢?

Science:肠道微生物,发育不良的又一“元凶”

Gordon研究团队以没有肠道微生物的老鼠为研究模型,以马拉维儿童常吃的食物为饲料进行喂养。

结果发现,随着喂养时间的延长,接种了不成熟微生物群的无菌鼠表现出的营养不良症状越来越严重,身体发育状态越来越恶化。而接种了成熟微生物群的无菌鼠,即便食用相同的饲料,发育情况却表现良好,老鼠的肌肉量、骨密度等身体指数都正常。

同一时间,巴黎高等师范学校生物学家François Leulier团队在Science发表论证了类似的发现。他们以年幼、无菌的老鼠和成年健康老鼠作为研究动物,喂养相同的食物后发现,无菌小鼠的肌肉和骨骼发育缓慢,且不及成年老鼠水平。相关研究成果于2月19日发表在《Science》期刊。


肠道微生物影响激素平衡,阻碍发育

在正常动物体内,生长激素调控胰岛素样生长因子(IGF-1)的分泌,从而促进机体发育。Leulier团队发现,即便无菌鼠体内含有与正常老鼠等量的生长激素,但是它们血液、肝脏和肌肉中的IGF-1浓度却很低。虽然对于肠道微生物如何影响激素水平还不清楚,但是给无菌鼠注射IGF-1后,其发育情况会明显好转,达到正常老鼠的基准。相关研究成果于2月19日发表在《Science》期刊。

这一结果预示着,肠道微生物影响动物的激素分泌。这两者联系的揭示,有利于进一步解释营养不良儿童出现发育不良症状的机理。

上述研究证实肠道微生物会影响生长发育,那么为什么不少儿童会出现“不成熟”肠道微生物呢?弄清楚原因,我们才能够从微生物水平进行干预。

Cell追究根源:原来母乳很关键!

依然是来自于华盛顿大学医学院Gordon团队对此进行了深入研究。他们发现,母乳喂养有利于肠道微生物的正常构建,正确辅佐婴幼儿的成长过程。

健康产妇的母乳中会富含唾液酸化的人乳低聚糖。作为一类存在于人乳中的天然低聚糖,人乳低聚糖有着抵御肠道病原微生物感染、维持肠道生态平衡的双重作用,有利于婴幼儿生长发育。而且,已有研究证实,婴幼儿本身并不吸取这些营养物质,它们是肠道微生物均衡存在的根基。

为了弄清楚是否是母乳中低聚糖成分影响婴幼儿肠道微生物稳定,研究人员以马拉维食物作为老鼠喂养饲料时,特别在食物中添加了从乳清中提纯的低聚糖。当以这一特殊食材喂养接种了不成熟微生物种群的老鼠后,结果发现老鼠发育明显正常,除了肌肉量、骨质密度指标转好之外,老鼠大脑发育、肝脏代谢都得到了可喜改善。

Gordon团队推测,正是因为这些低聚糖,肠道微生物才得到平衡,从而促进了机体的正常发育。除了老鼠,研究团队还以猪作为研究对象,验证结果一致。相关研究成果于2月18日发表在《Cell》期刊。

小结

上述研究证实:肠道微生物与儿童生长发育有着紧密关联。保持均衡的肠道菌群,对于孩子的健康成长至关重要。这对于儿童健康管理将有着重要指示意义。围绕肠道微生物与各类疾病问题的研究仍在继续,科学家们将通过理清楚微生物与疾病之间的关联,从而改变、平衡肠道微生物组成,实现对疾病的干预性诊疗。

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