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宝宝肠道菌群结构谱预测后期的过敏和哮喘

浏览: 发布日期:2018-08-20

宝宝健康

一项由加州大学旧金山分校等单位的研究人员完成的研究表明,婴儿第一个月的肠道菌群可能直接影响其免疫系统的发育,并导致其后期患过敏和哮喘疾病的风险增高。该研究提醒我们早期干预措施对于婴幼儿肠道菌群健康的重要性。

2016年9月12日发表于《Nature Medicine》的这一研究成果[1],将一月龄婴幼儿特殊的肠道微生物模式与其两岁时发生过敏以及四岁时患哮喘的现象联系起来。该论文证明,这些高危婴幼儿体内紊乱的微生态系统会产生某些能降低关键免疫细胞丰度的分子,而这些免疫细胞有助于预防过敏。研究人员推测,这些细胞的减少会导致免疫系统过于敏感,而且最终导致肺部慢性哮喘炎症。

Susan Lynch博士是该论文的共同资深作者,加州大学医学副教授。她相信这一发现意味着一个开发新疗法的机会,而新疗法可以避免过敏和哮喘的发生。

Lynch说:如果我们要预防疾病的发展,我们需要尽早进行干预。而目前,通常情况下,当孩子被诊断出患有哮喘时他们已经六到七岁,这时没有治愈的方法而且必须通过药物进行治疗。但是,如果生命最初阶段的肠道菌群紊乱是病因,那么,这引出了一个令人兴奋的问题:为了防止出现过敏性哮喘,我们能否重构高危婴儿的肠道菌群?

一种少见的新生儿肠道微生物模式使其患哮喘的概率提高三倍

近年来的许多研究都把早期接触环境中的有益微生物与许多有益健康的影响联系起来。母乳喂养,阴道分娩(相对于剖腹产),甚至在出生后第一年就养狗狗都与避免过敏和哮喘有关。最近,哥伦比亚大学的研究人员报道:如果三个月大的婴幼儿体内四种关键的肠道菌丰度较低,那么与那些该菌群含量正常的婴幼儿相比,他们更有可能在他们一岁时显示出哮喘的早期征兆。

Christine ColeJohnson博士说:为了弄明白为什么有些孩子会患上哮喘和过敏症而有些则不会这一问题,我们已经研究了十多年。貌似体内的微生物群落可能是理解此事和其他免疫疾病的关键。Johnson博士是该文的共同资深作者,同时是亨利福特医疗集团公共卫生科学的主席。

自2003年以来,Johnson实验室一直在跟踪婴幼儿生命早期各种哮喘危险因子,这些婴幼儿种族和社会经济多元化,而且出生于底特律及其周围。在这一研究中(即韦恩县健康、环境、过敏和哮喘队列研究)亨利福特医疗集团的研究人员在孩子一岁内进行了多次随访,然后在两岁时进行了过敏测试,四岁时进行了哮喘测试。

作为该研究的一部分,Johnson团队从婴儿的尿布收集了他们的粪便样品并冷冻保存。几年后,Johnson联合Lynch一起研究出生后多久就能检测出能预测未来哮喘的微生物组差异的问题,以及为什么这些微生物对引发这种疾病有如此大的影响。Lynch实验室专门研究人类微生物组。

Johnson说:我们从冰箱中取出粪便样品并送到加州大学的Lynch实验室,使用新的基因技术检测其中的微生物群落。这在十年前是做不到的。

Lynch及其团队使用高通量测序技术检测了130份约一个月大的新生儿粪便样品中的肠道微生物。这是第一次同时对新生儿肠道细菌和真菌多样性进行研究,发现这些婴儿可以划分为三个不同的群体,每个群体都有不同的肠道细菌和真菌物种。

根据亨利福特团队两年期和四年期的随访数据,这三个中最小的那个群体(130个婴儿中的11个)患特应症和哮喘的概率是其他两个群体的三倍。Lynch说:这个高危群体所占的比例与一般人群中过敏性哮喘的发病率惊人地一致,而且菌群结构谱分析显示这些婴儿缺失了某些正常的肠道细菌,同时拥有某些异常高的真菌。

为了弄明白这些高危婴幼儿肠道菌群中的异常物种是如何导致以特应症和哮喘为特征的免疫反应高敏性的问题,加州大学旧金山分校的团队研究了微生物的代谢副产物,粪便样品中的这些分子可能可以为“这些微生物一直在肠道里干什么”的问题提供线索。

他们发现拥有健康微生物组的新生儿的肠道中有一系列能降低炎症的分子。这包括一组脂类分子,研究人员怀疑其为被称作T调节细胞的免疫细胞提供营养,这些细胞的作用是控制免疫系统的其余部分。

相反,这些关键的抗炎脂类在高危婴儿中是缺乏的。研究人员检测了不同的脂类,包括一种与成人哮喘有关的脂肪,叫做“12,13-DIHOME”。进一步的实验发现,即使是健康的成人免疫细胞,在暴露于高危婴儿的肠道微生物的副产物之后也会变得异常敏感,而“12,13-DIHOME”尤其能减少T调节细胞的数量。

研究人员怀疑肠道微生物在处理诸如脂肪等食物成分的过程中起着关键的作用,这给了它们强大的影响力,可以帮助它们判断是否有抗炎或促炎症的分子最终进入肠道。

Homer Boushey是加州大学旧金山分校的医学教授,也是研究小组的成员。他补充说:“在过去的六七十年里,在现代西方社会,哮喘的发病率大概每20年翻一番。所以一种有效的预防策略正在成为公共卫生的迫切需要。” 这篇新论文是第一次不仅仅简单地记录了不同孩子微生物之间的差异,而这些孩子有的患哮喘而有的就不会,他说:“通过关注微生物功能的差异(他们的代谢副产物及其对免疫功能的作用),帮助我们明确那条为了预防该疾病而需要找到的途径”

早期检测微生物组有助于在发病前预防哮喘

为了了解为什么一些孩子会有高危肠道菌群谱,研究人员还调查了很多环境和社会经济因素,但是只发现了几个强相关性:男婴比女婴更可能有这方面的问题,而且没有养狗狗的有这方面的问题的可能性更大。这跟作者的早期发现是一致的。

Lynch说:人类与微生物共进化,因此在某些关键功能方面我们依赖于它们的基因组。我们相信在人类发展的早期阶段更是如此。但在过去的几十年里,生活方式发生了巨大的变化:我们暴露于我们身体所依赖的环境微生物的机会显著减少了。养条狗狗将外界环境引入家里,也许这只是提高婴幼儿所接触的微生物的丰富度的方法之一而已。

2016年8月31日,Lynch和 Johnson的研究小组还在《Scientific Reports》上发表过另一篇论文[2],首次详细阐述了多种社会经济、环境和人口学因素是如何交叉影响WHEALS队列儿童的微生物组的,没有涉及特殊疾病的危险因子。研究人员希望这两篇论文中的发现能够促进相关测试的发展,这些测试可以检测到婴幼儿不健康的肠道菌群的信号,而且实施生命早期的干预措施,使其微生态朝着更健康的方向发展。