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研究人员将人体肠道中的微生物分析为一个复杂

发布时间:2019-03-07 12:41:04

研究人员将人体肠道中的微生物分析为一个复杂的综合生物系统 2012年1月11日 通过分析多种微生物物种在肠道中的协同作用,研究人员在瘦肉和肥胖人群中看到了不同的模式。研究人

  研究人员将人体肠道中的微生物分析为一个复杂的综合生物系统

  2012年1月11日

  通过分析多种微生物物种在肠道中的协同作用,研究人员在瘦肉和肥胖人群中看到了不同的模式。研究人员首次分析了作为复杂的综合生物系统存在于人体肠道中的大量微生物,而非一组单独的物种。他们的方法揭示了与体重过重相对应的模式。人体肠道内的微生物集合是一个繁忙的遗传相互作用和能量使用网络。通过构建这些微生物群落的模型,科学家们发现了肥胖和瘦人之间的新差异。他们能够检测出远离正常“瘦”的组织转变。在显着超重的人的肠道菌群中,以及患有炎症性肠病的人群中。研究结果发表在美国国家科学院院刊上。该论文的高级作者,华盛顿大学基因组科学助理教授Elhanan Borenstein说:“我们的研究引入了一个新的框架,应用系统生物学和电子计算机(计算机)建模研究人类微生物组 - 作为单一内聚系统的人体微生物的复杂集合体。威斯康星大学基因组科学系的Sharon Greenblum和哈佛大学FAS系统生物学中心的Peter J. Turnbaugh都是研究小组的成员。 Borenstein还在华盛顿大学计算机科学与工程系担任兼职任命,并且是Santa Fe研究所的外部教授。该团队的方法是将人类微生物组视为一种有凝聚力的“超生物体”。 ;来自多种微生物物种的基因协同作用,好像它们是单一生物体的一部分.Borenstein说,世界范围的研究计划突出了微生物组如何影响人类健康。微生物组对人类发育,免疫和营养至关重要。人们拥有超过100万亿的微生物。这些微生物生活在人体解剖学上和内部的各种栖息地;肠道是最密集的人口,包含数百种细菌。他们的集体基因组是巨大的:比人类基因集大150倍。肠道微生物组通过制造维生素和蛋白质的构建块,从食物中提取能量以及赋予抗病能力来帮助我们保持活力。先前对肠道微生物组的研究,包括将供体微生物组转移到受体,表明对肠道菌群的操作可能具有有用的临床应用。“表征肠道微生物组及其与人类宿主的相互作用有可能提供深层对正常人体生理和疾病状态的洞察,“该论文的第一作者格林布鲁姆说。绘制人类微生物组的研究人员正在发现以前未知的物种和基因。确定人类微生物组中不同物种的相对丰度的遗传研究已将物种的各种组合与某些人类条件联系起来。研究人员已经观察到,肥胖和瘦人在肠道微生物组中存在差异。相关故事遗传特征的一致性被认为对延长肾移植物的保存至关重要研究发现非洲血统群体中与哮喘相关的新遗传线索与西班牙裔儿童ALL风险较高相关的第四个基因的遗传变异根据Borenstein的说法,初步研究结果仍然缺失。全面的系统层面理解微生物组遗传组成的这些变化如何影响其组织,从而影响其代谢潜力(能量产生,使用和储存)及其对人类宿主的影响.Borenstein的研究小组获得了来自之前的两项研究描述了瘦弱和肥胖个体以及炎症性肠病患者的肠道微生物组中的基因组。该团队使用先进的计算技术重建这些微生物群落的模型以及各种基因之间的相互作用。该小组还估计了变化丰富与各种宿主状态相关的酶:瘦,肥胖或患有炎症性肠病。他们的模型反映了酶之间的代谢相互依赖性,而不是它们在肠道中的物理位置。

   某些相互作用是微生物群落代谢的核心。然而,那些代表肥胖或瘦肉的酶大多远离核心网络及其关键代谢功能。这些酶在模拟网络的外围起作用。这些外周酶可能代表研究人员推测,代谢的第一步是依靠非微生物组制造的物质或释放微生物组未使用的产物的终点.Borenstein解释说,这些酶很可能直接使用或产生表征肠道环境的物质,并形成界面微生物组与肥胖和炎症性肠病相关的酶水平变化与微生物组与人类肠道环境相互作用的变化有关,而不是微生物组核心代谢过程的变化。 ," Borenstein说。他说其他研究结果表明肥胖微生物组“使用多种能源的潜在能力,这可能是他们从饮食中提取能量的能力提高的原因。这种系统方法也为肥胖和炎症性肠病提供了可能的生物标志物。标记可以指示疾病的常见潜在诱因或肠道微生物组对疾病的响应。肥胖和瘦微生物组网络模型之间的比较还显示肥胖微生物组与较低水平的拓扑性状称为“模块性”相关联。肥胖微生物群落的模块性类似于居住在更恒定环境中的单一物种的模块性。虽然从研究中得出的关联可能无法明确暗示复杂和难以理解的疾病(如肥胖和炎症性肠病)的特定机制,Borenstein指出,他们证明了承诺使用系统生物学方法来研究人类微生物组及其对人类健康的贡献。来源:华盛顿大学