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健康讲堂

假如百万英雄出现了这道题,你能答对吗!
发布时间:2018-01-19 17:29   点击率:
最近直播答题类节目突然兴起,答对题目就拿钱可以说是非常吸睛了,众多网友纷纷沉浸其中。小锐寒窗苦读那么多年,自然是不甘心只做吃瓜群众,于是在偶尔答题通关薅到羊毛与蒙错选项频频被虐中徘徊不定。

作为一枚纯正的理科生,多么希望题目都是数理化,最好是关于肠道菌群的,比如这样:


遇到这道题,大家是不是会一头雾水?

小锐会哦(嘚瑟.jpg),这题答案是C!




估计肠型是众多网友的盲区,
来来来,今天就跟大家唠一唠有关“肠型”的那些事。


1. 肠型是什么东东?

人的肠道内寄居着种类繁多的微生物,这些微生物称为肠道菌群。肠道菌群按一定的比例组合,各菌间互相制约,互相依存,在质和量上形成一种生态平衡。正常的肠道菌群对人体是有利的,他们可以合成维生素、短链脂肪酸等营养物质供人体利用。同时还影响宿主免疫、排毒和衰老等。

肠道菌群数量非常庞大,肠道微生态系统极其重要复杂。美国国家卫生研究院人类微生物组计划(HMP)、欧洲人类肠道微生物基因组计划(MetaHIT)和多个其他组织研究发现,在人体不同年龄阶段,肠道菌群的组成和结构有所不同,即幼年时期菌群组成变化迅速,成年后趋于稳定,老年时期菌群结构逐步恶化。为了更好地对肠道菌群进行研究,目前科学家们将菌群分型。


2. 肠型,有哪些型?

2011年,MetaHIT团队利用高通量测序技术(NGS)将来自丹麦、西班牙和美国的人类粪便宏基因组样品进行聚类分析,提出了三种肠型,敲黑板:即B型,P型和F型。
其中,肠型B以拟杆菌属(Bacteroides)为优势菌群;肠型P以普氏菌(Prevotella)为主,该菌属丰度与拟杆菌负相关;肠型F以厚壁菌门(Firmicutes)为代表,主要是瘤胃球菌(Ruminococcus)。

后来,Holmes等人提出了另一种分型方式,即 Dirichlet multinomial mixture models,简称DMMs,这个方法关注菌属的丰度而不是距离。使用DMMs方法,他们认为肠道菌群应该分成四种类型。其中两个分别为B型和P型,第三个簇显示了瘤胃菌属和其他厚壁菌门的增加,最后一个簇是不明的分类群。

再后来,美国的一项大规模膳食研究将肠型分为两类:一类是P型,另一部分却是F和B型的融合。委内瑞拉和马拉维农村以及美国大都市地区的人口研究将肠型分成了P型和B型。

虽然目前肠道分型还处在公说公有理,婆说婆有理的状态,未达到完全的统一,但三种肠型还是获得了大多数人的认可。


图1. 278个MetaHIT样本的不同聚类的分层结构
PAMk将其聚成2或3个簇,DMMs将其聚成4个簇


3. 我的肠型,会变吗?

一般来说,健康成年人的肠道菌群组成是稳定的。但是,HMP宏基因组的连续分析显示,在前后6个月的时间里,有16%人群的肠型发生了改变。抗生素的使用,以及长期的饮食调节都可能导致肠型转换(图2)。

图2. 肠型的稳定性评估
来自同一个人的样本通过一条线连接,箭头指向后面的样本;“overall stability”描述了在时间点之间切换或保持在相同肠型中的样品数量

不同肠型的功能和生态学特性有所不同。功能差异主要表现在碳水化合物代谢方面,例如:
非西方饮食或高纤维饮食的个体通常以P型居多,这是因为Prevotella水解酶可以用于植物纤维的降解。并且,研究发现P型群体脂质和蛋白消化能力下降。

相反,习惯于大鱼大肉等高动物蛋白的个体以B型居多,这是由于拟杆菌中含有大量的特异性碳水化合物活性酶(CAZymes)(50%),帮助进行食物的消化分解。

表1. 碳水化合物活性酶在不同肠型的分布

4. 肠型,有什么实际意义?

肠道分型在临床上的意义是很重大的,它不仅可以帮助诊断个体的疾病状态,作为疾病易感性的指标,还可能预测疾病发展。另外,由于肠道菌群参与药物代谢,肠型可指导用药并评估治疗效果。

肠型与人类疾病之间的关联(图3)已有报道,例如拟杆菌增加,多样性降低与非酒精性脂肪肝、结直肠癌、恶性肿瘤、免疫衰老和持续性炎症相关。MetaHIT数据集的再分析发现,与肠型F(FDR <0.1)相比,肠型B中的淋巴细胞数目和C反应蛋白显著升高;肠型F平均胰岛素抵抗指数(HOMA IR)和胰岛素水平更低;Prevotella丰度升高与长期使用抗生素、类风湿性关节炎、II型糖尿病和艾滋病相关等。

看到这里大家也不要方,并不是说肠型B的人就一定会患炎证,肠型F的人一定会患糖尿病,疾病的发生通常具有多个指征,单独的肠型还不足以作为独立诊断疾病的标志。

但是呢,肠道分型有利于确定与菌群相关的医学参数,长久来看将有利于指导患病风险,所以科学的基础研究都是未雨绸缪。


图3. 肠型与疾病与饮食之间的关联


5. 肠型,有标准化的分型方法吗?

与此同时,有必要做好肠型的分型标准化。聚类分析,由于DNA提取方法、样本准备、测序技术、引物选择以及数据处理的差异,影响检测的细菌的比例,从而出现分型偏差,从多个研究中组合数据具有挑战性。

基于MetaHIT和HMP1以及中国II型糖尿病研究的数据,Paul I. Costea等29位科研大佬制作了用于肠道分型的分类器。如果从头聚类的结果与分类器的输出结果不同,作者建议直接比较分层结果与宏基因组分析的肠型该方法通过确定与参照组组成类似的样本,定义了肠型空间,用于定义正常肠道菌群的边界,辨别除此之外的个体,从而作为健康指示。

例如病例报道了肠型H,富含肠杆菌,上面的分类器会认为这个“肠型”的样本与大型数据集中的样本在组成上是不一样的,因此它们将被标记为在肠型空间之外。具有这种不寻常组成的个体经常患有肥胖、NASH、高血乙醇和活性氧(ROS)水平,表明这种不寻常的组成状态是有害的。

图4. 肠型确定的流程图
左图代表从头的肠型发现,右图代表依据现有数据的肠型分类。分类器可以在线获得(http://enterotypes.org)


尽管对肠型的认识还比上血型,但肠型分类将加强微生物群的诊断,治疗或疾病预防,在临床上意义重大。随着科学研究的发展,未来的某一天,当你走进医院,医生可能会询问你的肠型从而提供个性化治疗。
好了,科普到此结束。
下次遇到这种题目,你能答对了吗?

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参考文献:
Costea PI, Hildebrand F, Manimozhiyan A, Bäckhed F, Blaser MJ, Bushman FD, de Vos WM, Ehrlich SD, Fraser CM, Hattori M, Huttenhower C, Jeffery IB, Knights D,Lewis JD, Ley RE, Ochman H, O'Toole PW, Quince C, Relman DA, Shanahan F, Sunagawa S, Wang J, Weinstock GM, Wu GD, Zeller G, Zhao L, Raes J, Knight R, Bork P.Enterotypes in the landscape of gut microbial community composition. Nat Microbiol. 2018 Jan;3(1):8-16. doi: 10.1038/s41564-017-0072-8. Epub 2017 Dec 18. Review. PubMed PMID: 29255284.

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