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王軍研究組在人體腸道菌群的原位重建及晝夜節律的研究中取得進展

作者: 發布時間:2021.05.08 文章來源:

  腸道微生物組是生活在人體腸道的各種微生物,包括細菌、古菌、病毒及真菌,在宿主健康和疾病中起著關鍵作用。目前, 大多數研究的人體腸道微生物組來源于糞便, 這些研究也產生了許多關于腸道微生物群落的組成和功能的重要知識。然而, 微生物組來源材料的依賴限制了對腸道其他位置的微生物動態的調查。糞便微生物組在很大程度上代表了腸道微生物群落的最后過渡階段,許多生物地理分析顯示,與發生重要生物過程的不同腸道部分的微生物組相比,糞便微生物組是有區別的。此外, 由于人類生理學因素的限制, 無法在更精細的時間尺度上進行人體腸道菌群動態變化的調查,如在小鼠模型中已經觀察到并被證明與宿主的生理平衡密切相關的腸道菌群晝夜節律。 

  
 

  近期, 王軍研究員團隊與南京醫科大學第二附屬醫院張發明教授團隊聯合在Engineering期刊在線發表了題為 “Reconstruction and dynamics of the human intestinal microbiome observed In Situ” 的研究論文。該研究利用結腸途徑經內鏡腸道植管術(一種最初為糞菌群移植開發的技術)原位采集了人體腸道回盲部菌群樣本。結合同時間段內的糞便樣本, 采用多組學測序分析技術揭示了腸道菌群在受到瀉藥干擾后的動態變化。隨著時間的推移,人體腸道微生物表現出與干擾前狀態更高的相似性,這顯示出了腸道微生物組的固有復原力。此外,晝夜的回盲部微生物組呈現出規律性變化, 即一系列細菌物種和代謝途徑具有晝夜周期性振蕩,其中包含許多與短鏈脂肪酸產生有關的細菌和代謝通路,如Propionibacterium acnes和輔酶A生物合成II。 

           

  該研究開創性地采集了人體腸道原位菌群樣本,比以往研究具有更高的時間分辨率,揭示了瀉藥干擾后腸道微生物的動態重建。首次提供了人類回腸微生物組在組成和功能層面上的晝夜震蕩模式的直接證據。在多組學水平上理解糞便和回腸微生物組動態變化,以及腸道微生物如何潛在地影響宿主的生理過程,包括晝夜節律。 

  
 

  

 

  
 

  圖1. 滲透性瀉藥干擾后糞便和回腸菌群組成和功能動態重建 

  
 

  

 

  圖2. 腸道回盲部原位微生物組的代謝途徑和細菌晝夜規律性變化 

 

  原文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S209580992100196X
 

  中國科學院微生物研究所王軍研究員、南京醫科大學第二附屬醫院張發明教授為本文的共同通訊作者。中國微生物研究所碩士研究生劉小林、南京醫科大學第二附屬醫院戴敏為該論文的共同第一作者。該研究得到了國家重點研發計劃、中國科學院戰略優先研究計劃及國家自然科學基金等多項資金的支持。 


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