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泻药影响肠道菌群,且会造成长期变化 | Cell

2018/06/21 来源:生物探索
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导读
“除了腹泻,非处方泻药还会对肠道菌群以及宿主的免疫系统产生持久的影响”——这是6月14日发表在《Cell》期刊上的一篇文章的结论。科学家们以小鼠为模型发现,在服用泻药的一周内,其体内的微生物、免疫系统组成都发生了较大的变化。


A section of the mouse gut imaged with confocal microscopy. Mouse epithelial nuclei are labeled in blue, the mucus layer in green, and bacteria in yellow and red. The large, yellow and golden structures are food fibers. The mucus is thick and continuous as this mouse was not experiencing diarrhea.
CAROLINA TROPINI, SONNENBURG LAB, STANFORD UNIVERSITY

当文章作者、斯坦福大学医学院Justin Sonnenburg实验室的博士后Carolina Tropini还在攻读博士时,就已经注意到一些细菌会受渗透压影响,而且一旦环境恢复正常,细菌会重新开始繁殖。

人体内的肠道微生物经常面临不同浓度的溶液,而且Miralax等缓解便秘的药物会将更多的水带入肠道,从而给“常驻”微生物造成渗透休克。渗透性腹泻是由食物不耐受、吸收不良和使用大量泻药引起的一种流行疾病。Tropini很好奇,微生物是如何应对更剧烈的环境变动,这些反应又是如何进一步影响宿主的。


DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.05.008

泻药改变肠道菌群

为了解开疑惑,Tropin及其同事持续6天向两组小鼠的水中加入了会导致腹泻的Miralax。这两组小鼠分别是被移植了人类肠道微生物的无菌小鼠,以及拥有正常微生物的小鼠。

结果发现,在治疗前、治疗中和治疗后,小鼠的肠道微生物群落的组成差异很大,例如两组小鼠体内的S24-7(一种非常丰富的微生物家族,几乎只存在于恒温动物的肠道中)在服用泻药3天后都近乎灭绝了,而且在治疗后并没有恢复。S24-7菌群负责发酵碳水化合物,在小鼠肠道菌中占据近一半。

在后续的体外试验中,研究团队发现,S24-7在高浓度的盐、糖醇和聚乙二醇(Miralax的主要成分)环境中会停止生长。

Tropini说: “一般来说,每个人都认为腹泻的影响只局限于服用泻药或者出现症状的时间,但我们需要更仔细考虑一些非处方药,因为它们可能会对肠道生态系统产生其他重要影响。”


腹泻对肠道以及菌群的影响,图片来源:Cell

腹泻会激活免疫系统

当小鼠腹泻时,肠道内的粘液层会变薄,但是可以在症状结束后的两周内完全恢复。此外,肠壁细胞也会发生改变,同样也可以恢复正常。之前已有研究表明,粘液层的改变可能会影响宿主的免疫系统。

在这项新研究中,科学家们发现,仅含有3种肠道菌的小鼠在服用泻药之后会产生针对肠道微生物的抗体,而未经处理的对照小鼠不会产生类似的抗体。这表明,小鼠的免疫系统会在腹泻时被激活。而且,免疫系统针对某些微生物的反应会持续超两周以上。

下一步,研究团队将调查泻药是否会以同样的方式影响人类,并明确这些变化持续的时间。这有助于解析微生物群的变化和腹泻患者之间的联系,例如肠易激综合症患者。

参考资料:

Laxative Causes Long-Term Changes to Mouse Microbiome

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