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有害细菌生活在健康的身体里,不会引起疾病

健康 89xy 2周前 (11-22) 9次浏览

科学家们在一个巨大的项目中工作,该项目绘制了健康人体内和身体上生活的所有不同微生物的地图,并取得了许多显著的发现,包括有害细菌可以生活在健康人体内,并与宿主和其他微生物共存而不会导致疾病的事实。

本周人类微生物项目(HMP)发表了几篇论文,其中两篇发表在《自然》杂志上,两篇发表在《公共科学图书馆·综合》杂志上。

微生物群

微生物群是所有定居在人体内的微生物的总和:它包括数万亿个微生物,数量是人类细胞的10倍。微生物生活在身体的每个角落,大多数时候这种关系是友好的,因为它们有助于消化食物,增强免疫系统,抵御危险的病原体。

科罗拉多大学博尔德分校生物前沿研究所副教授罗布·奈特是两篇自然科学论文的合著者。他告诉媒体,微生物群可能只占人体质量的1%至3%,但它在人类健康中起着关键作用。

微生物群落的一个有趣的特征是不同的身体部位有不同的微生物群落,它们之间的差异就像海洋和沙漠中微生物群落之间的差异一样。

骑士说:

“通过更好地理解这种微生物变异,我们可以开始寻找疾病的遗传生物标记.”

HMP发现的另一个奇怪的特征是,即使健康的人也携带少量有害细菌,但只要身体保持健康,它们就不会引起疾病,它们只是与有益微生物共存。

奈特说,我们现在需要找出原因:什么会导致病原体变得致命?

人类微生物项目(HMP)

人类微生物项目(HMP)联盟是一个由来自80个研究中心的200多名研究人员组成的合作组织,由美国国立卫生研究院(NIH)组织和资助。这个项目从2007年就开始了。

许多科学家现在认为人体是“超有机体”,是由人类细胞和微生物细胞组成的群落的集合,它们共存于一个整体中,而不是各部分的总和。

HMP背后的想法是,因为微生物群比基因组更多样,更容易修改,它为个性化医疗的目标——个性化定制治疗提供了一个更符合逻辑的起点。

奈特说,HMP已经对许多人的微生物群进行了采样,以“更好地了解可变性,以及微生物如何在复杂的社区中协同工作”。

2009年,由奈特领导的一个来自科罗拉多大学博尔德分校和圣路易斯华盛顿大学医学院的团队在《科学》杂志的一篇论文中发表了第一份人体细菌多样性图谱。

在这项研究中,他们从9名志愿者身体的27个部位采集了拭子样本,发现我们人类的细菌群落在我们的身体上有很大的差异:我们额头上的细菌群落与我们脚上的细菌群落、我们肚脐上的细菌群落和我们鼻子上的细菌群落有不同的特征。

研究微生物组的新方法

在最近发表的2012年研究中,HMP研究人员对242名健康美国人的微生物群进行了采样:在三个不同的时间从129名男性的15个身体部位和113名女性的18个部位收集组织。这些部位包括皮肤、鼻子、嘴、肘部和小肠。

该项目的一个重要特征是研究人员用来识别微生物的方法。他们没有分离和培养单个病原体,而是一个样本一个样本地纯化和分析了所有人类和微生物的DNA,总共有5000多个样本。

为了进行分析,他们使用DNA测序机和计算机来寻找他们知道只存在于细菌中的特定遗传信号。se信号来自细菌中的可变核糖体RNA基因,这些基因有助于创建制造蛋白质的细胞结构。利用这些,研究人员能够追踪不同微生物物种的特征。

利用微生物特征,HMP的研究人员可以忽略任何人类基因组序列,而专注于细菌DNA。

他们使用的另一种方法被称为“宏基因组”测序。这将对整个微生物群落的DNA进行测序,并使研究人员能够研究微生物群落基因中编码的代谢能力。

微生物组的重要发现

HMP的研究人员证实,超过10,000种微生物生活在人类的“生态系统”中。奈特说,他们相信他们现在已经在健康的成年美国人中发现了81%到99%的微生物。

一个关键的发现是人体内微生物群落的明显差异。例如,牙齿上的微生物群落不同于唾液中的微生物群落。

人们发现最多样的微生物聚集在皮肤上,这可能并不奇怪,因为皮肤是身体和外界之间的主要屏障。

在华盛顿大学杰弗里·戈登博士领导的《自然》杂志的一项研究中,研究人员发现,与马拉维和委内瑞拉等其他国家的人相比,美国人的成人和儿童肠道微生物存在显著差异。

奈特说,他们只是“开始触及表面”,即发现人类微生物群是如何在不同的身体部位和不同的国家从婴儿期发展到成年期的。

他说,他们特别感兴趣的是,非西方人口如何不患我们通常与西方生活方式相关的疾病,如哮喘、过敏、肥胖和炎症性肠病。

另一个有趣的发现是,在影响人类新陈代谢的基因中,大多数位于微生物群中,而不在人类基因组中

人类基因组有大约22000个编码蛋白质的基因,但人类微生物群有大约800万个编码蛋白质的独特基因。

结果是,如果没有肠道中的细菌,我们就不能消化食物和吸收重要的营养物质。

此外,肠道细菌不仅仅分解食物及其成分,如蛋白质、脂肪和碳水化合物,它们还产生有益的化合物,如维生素和抗炎剂。

在这种复杂的肠道过程中,HMP的研究人员有了另一个显著的发现:微生物提供的代谢过程的分布比哪些物种真正完成这项工作更重要。

例如,健康的肠道总是包含有助于消化脂肪的微生物群落。但是这项工作不必每次都由同一物种来完成:研究人员说,这就像细菌之间相互“掐击”。

这项新的研究也证实了早期较小规模研究的发现:人类微生物群的组成在患病期间发生了变化。当病人生病或服用抗生素时,由于一种或另一种细菌受到影响,微生物的种类可能会发生实质性的变化。然而,最终微生物群会进入一个新的平衡状态,即使之前的组成没有完全恢复。

不明原因发热的儿童

由华盛顿大学的鲁思·L·斯特曼儿科教授格雷戈里·阿·斯托奇领导的《公共科学图书馆》的一项研究,检测了突发不明原因发热儿童鼻子和血液中的微生物。这是3岁以下婴儿的常见问题,抗生素通常是作为预防措施使用的,但这也是一个问题,因为它会导致抗生素耐药性。

这项研究的研究人员发现,与没有发烧的儿童样本相比,患病儿童样本中的病毒种类更多,其中一些是新的,他们也进行了比较。

虽然发烧是身体抵御可能导致疾病的病毒的方式之一,但这项研究表明,即使没有发烧的儿童也携带病毒,尽管数量较少

研究人员说,这为进一步研究发热和非发热病毒感染之间的差异奠定了基础,导致了在临床上应用微生物学知识的新方法。

粪便样本中发现新生物

在另一项PLoS
研究中,基因组研究所和旧金山加州大学的研究人员在11名健康人的粪便样本中发现了以前未知的微生物群(分类群)。

虽然他们只发现了低水平的这些尚未命名的微生物,但研究人员认为它们可能很常见,因为他们在几个人身上发现了它们。

未来HMP研究

HMP的研究人员现在正计划进行临床研究,寻找微生物群和疾病之间的联系。这些包括:检查怀孕期间阴道微生物的变化;研究肠道微生物群在溃疡性结肠炎、食道癌和克罗恩病中的作用;不明原因发热儿童鼻孔病毒基因的进一步研究:观察银屑病、皮炎和免疫缺陷中的皮肤微生物群;了解微生物群如何导致儿童疾病,如儿童腹痛和肠道炎症。

由凯瑟琳·帕多克博士撰写


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