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国际研究小组发现影响人类肠道微生物组组成的遗传因素

根据国际MIBioGen财团研究的新证据,人类基因对塑造我们的肠道生态系统产生了影响,该研究涉及18,000多人。由荷兰格罗宁根大学医学中心领导,布里斯托大学的研究人员参与的研究结果发表在《自然遗传学》上。

在过去的十年中,我们极大地拓宽了对人类微生物组(居住在我们体内外表面的微生物生态系统)的了解。与我们生活在一起的数万亿微生物不仅是乘客,而且还积极参与许多人类功能,帮助我们消化食物,训练免疫系统,甚至通过肠脑轴影响我们的情绪。

人体中最大,最丰富的微生物组居住在肠道中,对我们的健康做出了重要贡献。然而,影响其组成的因素尽管受到了广泛研究,但仍不清楚,并且个体之间肠道微生物组的差异超过80%仍无法解释。通常,饮食和药物等环境因素起主要作用,然而,通过遗传性细菌的鉴定,也就是人类遗传变异,也就是双胞胎和家庭成员中较常见的细菌,也已提示了人类遗传变异的作用。

现在,来自全球超过20个实验室的MiBioGen联盟的一项新研究突出了影响18000多人的人类肠道微生物组组成的常见宿主遗传因素。他们报告说,至少有两个人类基因在塑造我们的肠道生态系统中具有重要影响:乳糖酶基因(LCT)(其影响消化乳糖的双歧杆菌的丰度)和岩藻糖基转移酶(FUT2)基因(其决定了鲁米诺球菌的丰度)扭矩。他们还表明其他人类基因影响微生物组组成的因素涉及宿主代谢,营养和免疫力的重要方面。他们的分析一直延伸到建立几种细菌物种与人类疾病之间的关系。例如,更高数量的双歧杆菌降低了炎症性肠病性溃疡性结肠炎的风险,以前的临床试验中也报道了这一观察结果。

“这项研究是大规模国际合作的一个很好的例子,并且是第一个准确估计宿主遗传学对肠道微生物组的影响的研究,”该联合会的主要研究人员之一亚历山德拉·兹纳纳科娃(Alexandra Zhernakova)解释说。“未来的研究可能会随着样本量的增加而识别出更多的遗传效应,但是我们的多中心方法的确确证了在人群中共有的稳健基因座。但是,在更大,更同质的群体中开展进一步研究对于鉴定特定人群的效应至关重要以及基因与环境的相互作用。”

“由于巨大的技术差异和不同人群之间的生物学差异,将来自多个队列的数据集组合起来是一个挑战。但是,这种多样性也带来了优势。例如,我们可以看到乳糖酶基因中的遗传变异决定了成年人中双歧杆菌的丰度。 ,但对儿童却没有,而且这种影响在欧洲人口中更为明显。”该研究的第一作者亚历克斯·库里希科夫(Alex Kurilshikov)说。“大样本量也使我们能够应用遗传方法,并表明某些细菌是导致疾病发展的原因。”

来自布里斯托尔医学院的研究人员David Hughes博士,Nic Timpson教授和Kaitlin Wade博士与比利时的合作者(Jeroen Raes教授和Rodrigo Bacigalupe博士)一起,将弗拉芒肠道菌群计划的结果贡献给了MiBioGen财团。作者还建议进行孟德尔随机分析,孟德尔随机分析是布里斯托尔教授乔治·戴维·史密斯教授和医学研究理事会综合流行病学部门首创的一种分析技术,以了解宿主肠道微生物组与各种健康结果(包括心血管疾病和饮食)之间的因果关系。

布里斯托尔医学院流行病学讲师,该研究的作者之一凯特琳·韦德博士补充说:“每一个不断增长的全基因组关联研究和财团,例如MiBioGen,都提供了更多机会来了解宿主遗传对人类肠道变异的贡献。人们还有望通过孟德尔随机化等方法来研究肠道微生物组在人类健康中的因果作用,估计因果作用仍然是一个复杂的过程;但是,当类似研究的证据证实了其他流行病学的研究结果时,研究表明,我们对肠道微生物组可用于预防或治疗疾病的信心将会提高。”

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