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Protein & Cell观点 | 贾伟团队探讨肠道微生物的纵向分布变化影响疾病发生和疗效

BioArt · 公众号 · 生物 · 2024-11-20 08:33

正文

近日，上海交通大学医学院附属第六人民医院贾伟教授团队在Protein & Cell 杂志在线发表题为Investigating Regional-Specific Gut Microbial Distribution: An Uncharted Territory in Disease Therapeutics的观点文章，探讨了肠道微生物群在不同肠段的区域特异性分布会影响宿主的代谢和免疫平衡，并讨论了靶向肠段菌群重分布在疾病预防和治疗中的潜在意义。

区域特异性微生物分布：一个被忽视的领域

肠道自上而下，从口腔、胃、小肠到大肠，每个区域的微生物组成、分布和功能各不相同，形成了一个复杂而多样的生态系统【1】。外界的刺激如不健康的饮食习惯等，会导致这些微生物群的分布和功能发生显著变化，进而影响宿主的代谢和免疫功能，导致代谢性疾病和胃肠道疾病的发生。

传统上，大多数肠道微生物的研究是通过分析粪便样本来了解肠道微生物的多样性和功能，忽略了肠道其他区域，如胃和小肠的微生物分布，而随着研究的不断深入，人们发现这些区域的菌群对健康和疾病的影响也十分关键。

在外源性饮食因素和病理性因素的刺激下，微生物从其原生环境和位置中迁移或失衡时，可能导致宿主的代谢失衡和免疫系统紊乱。

胆汁酸代谢：微生物与宿主代谢的关键纽带

胆汁酸是肝脏合成的一种重要代谢产物，它在肠道中经历复杂的微生物转化过程，这些转化不仅影响胆汁酸本身的生理功能，还通过与胆汁酸受体（如 FXR、TGR5）结合，介导调节糖脂代谢及肠道免疫的重要作用，参与疾病的进展【2,3】。

小肠细菌过度生长（SIBO）是发生在十二指肠和空肠内的肠道菌群异常增多，常见于代谢性疾病，如肥胖、糖尿病和代谢相关脂肪性肝病（MASLD）。研究者提出，SIBO可能会打破肠道内胆汁酸-宿主调节稳态，排入肠道内的结合型胆汁酸会过早的在小肠上段被菌群去结合，进而影响其在回肠末端对。此外，也有研究发现，某些口腔微生物可以通过消化道的流动迁移至下消化道，这种肠道内不同肠段菌的异位定植可能是导致糖脂代谢紊乱和胃肠免疫失调的重要因素。

创新治疗手段：重塑肠道微生物分布

基于此，研究者们提出通过重塑肠道微生物的区域分布来治疗代谢性及胃肠疾病的新思路。这些手段包括改变肠道结构或干预微生物群的生态位，例如，传统的胃旁路手术（RYGB）等减肥手术、粪菌移植、益生菌干预等通过改变肠道中的营养流动，促进有益菌群的定植和扩展，重建患者肠道的正常微生生态系统，进而改善代谢平衡。

针对小肠上段的细菌过度增长，内镜下十二指肠黏膜刮除术（DMR）以及十二指肠空肠套管（DJBS）等手段来进行干预，恢复代谢稳态。

未来展望

肠道微生物的分布及其代谢功能对宿主健康至关重要。从口腔到大肠，肠道不同区域的微生物群具有各自独特的功能，这种复杂的生态系统在调节代谢、免疫及疾病预防中扮演着关键角色。通过深入研究肠道微生物的区域特异性分布及其对宿主的影响，有望开发出更多有效的预防和治疗代谢性疾病的手段。

在这一过程中，借助人工智能和深度学习技术分析和整合多维度的微生物数据将成为推动精准医疗和个性化治疗的重要工具。

原文链接：

https://doi.org/10.1093/procel/pwae058

制版人：十一

参考文献

1. Martinez-Guryn, K., V. Leone, and E.B. Chang, Regional Diversity of the Gastrointestinal Microbiome. Cell Host Microbe, 2019. 26(3): p. 314-324.

2. Jia W, Xie G, Jia W. Bile acid-microbiota crosstalk in gastrointestinal inflammation and carcinogenesis. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2018 Feb;15(2):111-128.

3. Zheng D, Zhang H, Zheng X, Zhao A, Jia W. Novel microbial modifications of bile acids and their functional implications. iMeta. 2024 Oct 13;3(5):e243.

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