中英兩國科學家聯合攻關，通過對一個四世同堂的中國家庭7位成員的腸道微生物組成和人體代謝特征的詳細分析，在認識腸道內哪一些重要的細菌參與了人體的哪一些代謝過程方麵取得重要進展。其研究成果發表在近期出版的《美國國家科學院院刊》上。
生活在人體腸道內數以萬億的細菌被統稱為腸道菌群，它們和人體有著密不可分的互利互生關係。腸道菌群的組成影響著每個人的健康，研究發現，腸道菌群結構紊亂與許多疾病如糖尿病、肥胖症等有關。
盡管腸道菌群能夠參與機體內很多代謝過程已廣為人知，但在數以萬計的細菌中，究竟哪一些在發揮重要作用，具體影響哪些代謝通路，人們了解得還很粗略。而以往的研究結果多集中在菌群對脂肪的代謝上。之所以有這樣的認識局限，因為在一個活的人體內觀察人體與菌群之間細微的相互作用十分困難的。一方麵，腸道菌群不僅數量巨大、種類繁多，而且其中絕大部分尚未被人類培養；另一方麵，對於反映人體代謝變化的尿液中大量代謝物的定量檢測也是一個技術難題。
事實上，要弄清楚一個人體內所有腸道微生物的組成，即使利用細菌的DNA測序和指紋圖譜技術加之深入詳盡的分析，也是一件非常複雜、而且花費很大的事。在此之前，全世界隻有5個健康人的腸道菌群結構得到全麵分析並被公開發表。
而這項新研究利用細菌DNA指紋圖譜和基因組標記測序等基因組技術全麵深入地刻畫了這7位中國成員腸道菌群的組成結構。研究結果發現，他們盡管屬於同一個家庭，遺傳背景彼此相關、生活環境相似，但每一個個體仍然具有其特有的腸道菌群結構特征。研究同時發現，中國人的腸道菌群結構在種的水平和以往報道的5個美國人有明顯差異。而這也給我們提供了新思路：在比較兩個國家各種疾病發生風險時，除了考慮遺傳差異，還必須要考慮腸道菌群的差異。
同時，研究人員利用基於核磁共振的代謝組技術分析誌願者尿液中代謝物的組成，用以反映人體的整體代謝狀況。通過比較誌願者腸道菌群組成變化與他們代謝特征變化的關係，初步發現了腸道內某些特定細菌與人體尿液中的某些代謝物呈顯著相關關係，這也提示這些腸道細菌對人體健康特別重要。例如，研究者發現，存在於人體腸道內共有的一種“友好”細菌與8種人類的代謝物質有統計相關性，這也表示，這種細菌在參與宿主多種代謝過程中有著重要作用。
有關人士認為，這種將微生物基因組技術與代謝組技術相結合，通過分析人體的代謝譜來解析腸道菌群組成和功能的新研究體係，能夠更準確地分析腸道細菌與宿主之間的互作關係，使人們有可能利用這些代謝信息確定一個人腸道微生物的組成和功能。這項新研究為將來充分認識不同的腸道細菌如何影響機體代謝———那些使機體能夠正常工作的化學作用，譬如如何將食物轉化成能量、如何維持細胞存活等等問題邁進了一大步。
參加本研究的英國帝國理工生物分子醫學係團隊負責人傑米·內切爾森教授表示：“我們現在發展出了一種研究細菌與人體關係的新方法。我們希望能就此找到一把打開理解共生細菌與人體健康的金鑰匙，從而顯著改善腸道相關疾病的治療效果。”
該研究另一主要團隊負責人中國工程院院士、浙江大學第一附屬醫院傳染病診治國家重點實驗室李蘭娟教授表示，盡管這項研究隻選取了一個健康的家庭，但該研究方法也能推廣至研究感染性疾病對人體腸道微生物及代謝的影響，為治療感染性疾病提供更有效的治療方法。
負責指導該研究測序工作的中國科學院院士、中國人類基因組南方中心執行主任趙國屏教授指出，盡管科學界注意到腸道菌群複雜組成和對健康的重要性已有很多年，但直到大規模測序和指紋圖分析技術出來後，才有可能對其生態結構和功能取得清楚的認識。而要通過對從人到細菌的大量生物的大規模基因組測序來幫助解決健康問題，還有很長的路要走。
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