研究揭示由SIV/HIV感染所觸發(fā)的腸道菌群遷移模式及概率

近年來(lái)，隨著對(duì)腸道菌群研究的不斷深入，對(duì)于其作為“第二基因組”在宿主健康中發(fā)揮的極端重要性，學(xué)界和普通大眾有了較為充分的了解。然而，腸道菌群還有相對(duì)鮮為大眾所熟知的另一方面：從腸道逃逸的菌群可能會(huì)有極端危險(xiǎn)性。在正常情況下（也就是在健康人體中），腸道菌群會(huì)受到腸黏膜屏障的嚴(yán)密控制，同時(shí)免疫系統(tǒng)也嚴(yán)陣以待，此時(shí)它們各司其職，表現(xiàn)得忠誠(chéng)友善。然而，一旦受到宿主內(nèi)外環(huán)境的影響，尤其是免疫系統(tǒng)出現(xiàn)漏洞或受到類似HIV/SIV病原體攻擊時(shí)，腸黏膜屏障極易出現(xiàn)損傷，此時(shí)腸道菌群很可能會(huì)逃離“兵營(yíng)”。其后果正像從戰(zhàn)場(chǎng)上逃逸的士兵一樣，當(dāng)中的一些或許會(huì)掉轉(zhuǎn)槍頭，對(duì)“老東家”下手。

中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所馬占山團(tuán)隊(duì)研究人員試圖回答如下問(wèn)題：（1）受HIV/SIV病毒感染后，腸道菌群中微生物逃逸（學(xué)術(shù)名詞是“菌群易位”或 microbial transloation）)是有計(jì)劃、有組織的逃逸，還是近乎無(wú)序的隨機(jī)游離？（2）可否從理論上估計(jì)出遷移概率以及遷移比例。該研究近日在線發(fā)表于FEMS Microbiology Ecology上。研究通過(guò)理論建模分析，首次對(duì)以上問(wèn)題做出了較為合理的回答。

當(dāng)宿主感染SIV/HIV后，胃腸道黏膜中的CD4+ T細(xì)胞會(huì)迅速衰減，黏膜免疫被過(guò)度激活，持續(xù)性的炎癥反應(yīng)誘發(fā)上皮細(xì)胞凋亡和緊密連接中斷，從而使得黏膜上皮完整性被破壞（“腸漏”）；與此同時(shí)，腸道內(nèi)環(huán)境紊亂也致使其內(nèi)部棲息的菌群失調(diào)，益生菌數(shù)量驟減，機(jī)會(huì)性病原菌逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。這一系列的免疫病理過(guò)程最終導(dǎo)致胃腸道內(nèi)微生物發(fā)生逃逸。

研究人員通過(guò)分析SIV感染的獼猴的多組織（包括腸道、腸系膜淋巴結(jié)和肝臟）菌群數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)微生物從胃腸道逃逸到其他組織的過(guò)程類似于物理學(xué)中的隨機(jī)游動(dòng) （random walk）。也就是說(shuō)，雖然腸道微生物逃逸很可能是由于SIV感染導(dǎo)致的，但逃逸的過(guò)程是隨機(jī)的，并非有組織的確定性遷移。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)菌群從胃腸道逃逸至腸系膜淋巴結(jié)或肝臟的概率（即遷移率，在屬水平均>0.5）顯著高于菌群在胃腸道內(nèi)部的擴(kuò)散率（在屬水平=0.01），并且胃腸道菌群中有接近23%的菌門(mén)和55%的菌屬可能會(huì)從胃腸道逃逸至腸系膜淋巴結(jié)和肝臟。

微生物易位與SIV/HIV感染過(guò)程中機(jī)體出現(xiàn)的慢性炎癥密切相關(guān)。此外，易位到其他組織的微生物很可能會(huì)觸發(fā)自身免疫，從而增加了病毒感染者患退行性疾病的風(fēng)險(xiǎn)。該研究在揭示微生物易位模式的同時(shí)，也加深了目前對(duì)組織菌群的認(rèn)識(shí)。直到不久前，許多組織還被認(rèn)為是完全無(wú)菌的環(huán)境。然而，最近的研究卻逐漸改變了對(duì)這一觀點(diǎn)的認(rèn)知。除胃腸道外，肺、乳腺組織、健康的胎盤(pán)、肝膽系統(tǒng)、前列腺甚至血液中都發(fā)現(xiàn)了微生物菌群的存在，其中一些菌群可能是自身攜帶的正常菌群，有些則可能是通過(guò)微生物易位或外界感染所形成的。對(duì)組織菌群的研究雖然起步較晚，但其重要性不言而喻。特別是在腫瘤的相關(guān)研究中，越來(lái)越多的證據(jù)表明微生物通過(guò)代謝和與宿主細(xì)胞的相互作用參與塑造了調(diào)節(jié)腫瘤發(fā)生的微環(huán)境（tumor microenvironment）。該研究利用理論模型，初步解讀了組織微生物菌群的形成和維系的潛在生態(tài)學(xué)機(jī)制，為日后相關(guān)領(lǐng)域研究提供了一定的理論基礎(chǔ)。(生物谷Bioon.com）

小編推薦會(huì)議 2020（第六屆）腸道微生態(tài)與健康國(guó)際研討會(huì)

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