|
2#

楼主 |
发表于 2017-9-29 20:40:39
|
只看该作者
本帖最后由 顾汉现 于 2017-9-29 21:03 编辑
7. “无肠道,无荣誉!”,论研究运动员肠道微生物组的意义
顶尖的运动员需要不断地刻苦训练以提高自己的竞技水平,但如今他们或许可以从另外一个方面入手:肠道微生物。最近,科学家们发现肠道微生物能够影响顶尖跑步运动员以及划船运动员的表现能力,他们希望通过开发单菌定植的补剂帮助运动员以及业余的健身爱好者提高训练的效果以及对营养物质的吸收水平。
相关结果在第254届美国化学学会年度会议上得到了展示。
"当我们初次想到这个问题的时候,首先想的是能否通过基因组分析的手段预测谁会是下一个迈克尔乔丹",该研究的作者之一Jonathan Scheiman博士说道:"但随之而来的一个更不错的问题是,能否通过提取乔丹体内的生物成分,并人工地培养出下一个乔丹呢?"
为了解决这个问题,微生物似乎是一个不错的选择。"我们体内的微生物数量远远超过了细胞的总量",来自哈佛大学George Church实验室的博士后Scheiman说道。"微生物会影响我们的能量代谢,从而导致我们更容易吸收碳水化合物、蛋白质以及纤维等。此外,它们还参与了炎症反应以及神经功能的实现。因此,微生物组或许与耐力、恢复力以及心理强度等存在内在的联系"。
首先,作者希望找到与提高运动员运动能力有关的特定细菌。它们收集了20名参加了2015年波士顿马拉松的运动员的粪便样本,并且对这些运动员在备赛前后微生物组的改变情况进行了分析。
通过对采集到的细菌济宁基因组测序,作者得到了粪便样本中存在的细菌的类型与数量信息。通过比较比赛前后运动员粪便中微生物的差异,作者发现在马拉松赛后运动员粪便中有一类特殊的细菌出现了数量的急剧变化。"这类细菌的作用是降解乳酸,在高强度的训练过程中,机体分泌乳酸的水平明显高于平常状态,而乳酸则会导致肌肉乏力与困倦。这种细菌或许能够缓解这一现象"。
研究者们从粪便中分离得到上述细菌,并且正在分析该细菌的生理特性。体外实验已经表明其具有降解乳酸的活性,如今研究者们正希望通过小鼠试验验证其能否缓解小鼠出现的乳酸堆积以及疲乏的症状。
在另外一组试验中,作者比较了超级马拉松运动员以及划船运动员的粪便样本中微生物的差异。他们发现一类特异性存在于马拉松运动员体内的细菌,具有降解碳水化合物以及纤维的活性,这对于长距离跑步来说是十分重要的。以上实验结果也表明不同类型的运动也许会培养出不同的微生物组。
8. Science:揭示膳食纤维如何有助肠道保持健康
doi:10.1126/science.aam9949
在一项新的研究中,来自美国加州大学戴维斯分校的研究人员发现肠道细菌消化膳食纤维产生的副产物如何作为合适的燃料协助肠道细胞维持肠道健康。
这项研究是比较重要的,这是因为它鉴定出一种让肠道菌群再次恢复平衡的潜在治疗靶标,同时让人们更进一步了解肠道菌群和膳食纤维之间的复杂相互作用。相关研究结果发表在2017年8月11日的Science期刊上,论文标题为“Microbiota-activated PPAR-γ signaling inhibits dysbiotic Enterobacteriaceae expansion”。在发表在同期Science期刊上的一篇标题为“Gut cell metabolism shapes the microbiome”的观点类型(Perspectives)论文将肠道细菌描述为体内抵抗潜在传染因子(如沙门氏菌)的防御系统中的“搭档”。
论文通信作者、加州大学戴维斯分校医学院医学微生物与免疫学教授Andreas B?umler说,“我们的研究提示着维持肠道健康的最好方法之一可能就是给我们的肠道中的有益细菌喂食膳食纤维,即它们偏好的食物来源。”
他说,“尽管已知肠道是微生物之间持续发起地盘争夺的场地,但是我们的研究提示着有益细菌产生的信号促进肠道限制可能导致潜在有害细菌增殖的资源。”
肠道细菌代谢可消化的膳食纤维,产生短链脂肪酸,这就指示大肠道内壁上的细胞最大化消耗氧气,因而限制扩散到肠腔(肠道内与被消化的食物直接接触的开放空间)中的氧气数量。
论文第一作者、加州大学戴维斯分校医学院医学微生物与免疫学助理教授Mariana X. Byndloss说,“令人关注的是,能够降解膳食纤维的有益肠道细菌不能在富含氧气中的环境中存活下来,这意味着我们的肠道菌群和肠道细胞一道形成一种维持肠道健康的良性循环。”
这项新的研究鉴定出宿主受体过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator receptor gamma, PPARg)是负责维持这种保护循环的调节物。
Bumler说,“当这种宿主信号通路发生功能故障时,它导致肠腔这种的氧气水平增加。这种更高的氧气水平让我们容易遭受沙门氏菌或大肠杆菌等好氧性病原菌感染,这些好氧性病原菌利用氧气战胜竞争性的有益细菌。”
9. Science:肠道细菌与膳食类黄酮联手抵抗流感病毒感染造成的肺部损伤
doi:10.1126/science.aam5336
生活在肠道中的细菌不只是会消化食物。它们也对免疫系统产生深远的影响。如今在一项新的研究中,来自美国华盛顿大学医学院和俄罗斯圣彼得堡国立信息技术大学的研究人员证实一种特定的肠道细菌能够阻止小鼠遭受严重的流感病毒感染,而且可能是通过降解在黑茶、红酒和蓝莓等食物中经常发现的天然化合物---类黄酮(flavonoids)---来实现的。这项研究也表明当在流感病毒感染之前这种相互作用发生时,这种策略可有效地抑制这种感染导致的严重损伤。它也可能有助解释人体对流感病毒感染作出的免疫反应存在着广泛的差异。相关研究结果发表在2017年8月4日的Science期刊上,论文标题为“The microbial metabolite desaminotyrosine protects from influenza through type I interferon”。
论文第一作者、在圣路易斯儿童医院治疗重症监护患者的儿科医生Ashley L. Steed博士说,“多年来,类黄酮被认为具有保护性:协助调节免疫系统抵抗感染。类黄酮在我们的饮食中是较为常见的,我们的这项研究的一种重要的影响就是类黄酮可能与肠道细菌一起保护我们免受流感和其他的病毒感染。明显地,我们还需要更多地了解,但是我们的结果是吸引人的。”
之前的证据提示着肠道微生物组可能在抵抗严重的流感病毒感染中发挥着重要的作用,但是在这项研究中,这些研究人员旨在鉴定出哪些肠道细菌可能提供这种保护。此外,多年来,营养学家们一直在探究与含有类黄酮的食物相关联的潜在健康益处。
论文通信作者、华盛顿大学医学院病理学与免疫学系教授Thaddeus S. Stappenbeck博士说,“这不仅是食物中富含类黄酮,我们的研究结果证实还需要肠道中具有合适的细菌,这些细菌利用类黄酮控制免疫反应。我们能够鉴定出至少一种细菌利用这些膳食化合物增强干扰素信号。干扰素是一种协助产生免疫反应的信号分子。这会阻止小鼠发生流感相关的肺部损伤。在人体中,这种损伤经常导致肺炎等严重并发症。”
作为这项研究的一部分,Stappenbeck和Steed对人肠道细菌进行筛选以便寻找一种能够代谢类黄酮的肠道细菌。这些研究人员鉴定出这样的一种肠道细菌,他们猜测它可能抵抗流感病毒感染导致的损伤。这种被称作Clostridium orbiscindens的肠道细菌降解类黄酮,从而产生一种增强干扰素信号的代谢物。
Steed说,“这种代谢物被称作脱氨基酪氨酸(desaminotyrosine, DAT)。我们给小鼠喂食DAT,随后利用流感病毒感染它们。相比于未接受DAT处理的小鼠而言,这些小鼠经历更少的肺部损伤。”
有趣的是,尽管接受DAT处理的小鼠的肺部并没有遭受如此多的肺部损伤,但是它们的病毒感染水平与没有接受这种处理的小鼠中的是一样的。
Stappenbeck说,“这些感染基本上是一样的。这种肠道细菌和DAT本身并不会阻止流感病毒感染。但是DAT阻止免受系统伤害肺部组织。”
鉴于每年的流感疫苗并不总是有效地阻止流感病毒感染,这些发现是比较重要的。
Steed说,“但是一旦人们确实遭受流感病毒感染,利用DAT就可能阻止他们患病。这种策略并不靶向流感病毒。相反,它靶向对这种病毒作出的免疫反应。这可能是有价值的,这是因为流感病毒随着时间的推移会发生变异,利用药物和疫苗靶向这种病毒面临着挑战。”
下一步的研究包括鉴定出可能也利用类黄酮影响免疫系统的其他肠道细菌,以及为这些细菌在肠道中未充足定植的人们寻找提高它们的水平的方法。这些研究人员说,在下一个流感季节来临之前喝黑茶和吃富含类黄酮的食物可能并不是一个坏主意。
10. Science:重大发现!在肠道上皮内,罗伊氏乳杆菌诱导促进耐受性的T细胞产生
doi:10.1126/science.aah5825
免疫细胞在肠道中巡逻,确保隐藏在我们吃的食物中的有害细菌不会入侵人体。能够触发炎症的免疫细胞与促进免疫耐受性的免疫细胞处于平衡,从而在不会让敏感组织遭受损伤的情形下保护人体。当这种平衡过于偏向炎症时,炎症性肠病就会产生。
如今,在一项新的研究中,来自美国华盛顿大学医学院和普林斯顿大学的研究人员在肠道中携带一种特定细菌的小鼠体内发现一类促进耐受性的免疫细胞。再者,这种细菌需要色氨酸来触发这些免疫细胞的出现。相关研究结果于2017年8月3日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Lactobacillus reuteri induces gut intraepithelial CD4+CD8αα+ T cells”。
论文通信作者、华盛顿大学医学院病理学教授Marco Colonna博士说,“我们发现一种被称作罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)的细菌物种和一群促进耐受性的免疫细胞的产生之间存在关联。罗伊氏乳杆菌是肠道微生物组的一个正常的组成部分。小鼠食物中含有的色氨酸越多,它们拥有的这些免疫细胞就越多。”
如果这些发现也适用于人体,那么这提示着罗伊氏乳杆菌和一种富含色氨酸的食物组合使用可能促进一种更加耐受性的更低炎性的肠道环境产生。这可能有助缓解上百万美国人因炎症性肠病而遭受着的腹痛和腹泻。
这些研究人员发现当小鼠从一出生就在无菌环境下生活时,因缺乏肠道微生物组,它们不会产生这类促进耐受性的免疫细胞。当将罗伊氏乳杆菌引入到这些无菌小鼠的体内时,这些免疫细胞就产生了。
为了理解罗伊氏乳杆菌如何影响免疫系统,这些研究人员在液体中培养罗伊氏乳杆菌,随后将少量的这种含不含细菌的液体转移到从小鼠体内分离出的未成熟的免疫细胞,即CD4+ T细胞。这些未成熟的免疫细胞通过下调转录因子ThPOK变成促进耐受性的免疫细胞,即CD4+CD8αα+双阳性上皮内T细胞(CD4+CD8αα+ double-positive intraepithelial T lymphocytes, 简称DP IEL),并且这些DP IEL细胞具有调节功能。当从这种液体中纯化出活性组分时,他们证实它是色氨酸代谢的一种副产物,即3-吲哚乙酸。
当这些研究人员将小鼠食物中的色氨酸数量增加一倍时,DP IEL细胞的数量增加大约50%。当色氨酸水平下降一半时,DP IEL细胞的数量也下降一半。
人体也具有与小鼠中一样的促进耐受性的免疫细胞,而且我们大多数人的胃肠道中也含有罗伊氏乳杆菌。不过,不清楚的是,来自罗伊氏乳杆菌的色氨酸副产物是否像在小鼠中那样诱导人体产生这些免疫细胞,但是在炎症性肠病(inflammatory bowel disease)患者中已发现与色氨酸相关的基因存在缺陷。
论文第一作者、博士后研究员Luisa Cervantes-Barragan说,“这些免疫细胞的产生很可能是我们想要发生的,这是因为这些免疫细胞控制肠道内表面上的炎症。潜在地,在罗伊氏乳杆菌的存在下,高水平的色氨酸可能诱导这群免疫细胞增殖。”
11. Science:重磅!发现肠道细胞抵抗细菌感染的后备免疫防御通路
doi:10.1126/science.aal4677
调节一种被称作自噬的细胞循环系统的基因经常在克罗恩病(Crohn's disease)患者中发生突变,但是自噬与炎症性肠病之间存在的关联仍然是未知的。
如今,在一项新的研究中,来自美国德州大学西南医学中心、麻省总医院和布罗德研究所的研究人员在小鼠中发现一种后备的抗病原体系统利用细胞中的自噬复合体运送蛋白武器到前线(即细胞表面)来抵抗细菌攻击。相关研究结果于2017年7月27日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Paneth cells secrete lysozyme via secretory autophagy during bacterial infection of the intestine”。论文通信作者为德州大学西南医学中心免疫学系主任、霍华德-休斯医学研究所研究员Lora Hooper博士。
Hooper说,“这是首个例子说明这种替代通路在动物体内用于免疫防御。”
美国疾病控制与预防中心(CDC)估计,大约有300万美国居民患上炎症性肠病(包括克罗恩病和溃疡性结肠炎),其中克罗恩病患者和溃疡性结肠炎患者大约各占一半。这两种疾病的特征是慢性胃肠道炎症。
论文第一作者、Hooper实验室博士后研究员Shai Bel博士说,这项研究的重要意义在于理解肠道中的复杂的动态的生态系统。
Bel说,“我们的肠道充满着几万亿个细菌,它们通过协助我们消化食物提供着大量益处,但是一旦侵入我们的组织,它们也能够导致疾病。为了让有益的细菌保持在一个安全的距离,肠道内壁上的细胞产生抗菌蛋白(包括溶菌酶)。这些抗菌蛋白是细胞表面上的微小武器,被用来靶向和杀死入侵肠道细胞的细菌。”
他继续说道,危险的细菌,比如导致食物中毒的那些细菌,产生先进的武器系统,旨在克服第一道防线。他补充道,在这项研究中观察到的这种后备通路似乎强化细胞表面上的防线。
经典的自噬是细胞用来降解和循环使用不需要组分的一种细胞循环系统。尽管这项研究中观察到的这种后备防御系统并不是经典自噬通路的一部分,但是它似乎使用了自噬复合体的一些组分。Hooper说,“在第一道防线失败之后,这种替代通路利用经典的自噬复合体运送抗菌蛋白武器到肠道细胞表面上。”
为了研究这种后备防御系统,这些研究人员使用了麻省总医院合作者们通过基因改造而具有在很多克罗恩病患者观察到的基因突变的小鼠,随后让它们接触沙门氏菌(一种食源性致病菌)。
Hooper说,“当来自正常的野生型小鼠的肠道细胞遇到沙门氏菌时,它们的抗菌蛋白武器通过这种迂回的或者说后备的通路进行运送,成功地到达细胞表面上的防线。在携带这种克罗恩病突变的小鼠体内,这种迂回通路受到阻断,不能够杀死细菌。与我们的发现相一致的是,我们的合作者们发现当接触另一种食源性致病菌时,这些小鼠病得更重。”
这些研究人员观察到这些小鼠肠道内壁上的异常类似于在克罗恩病患者的细胞中发现的蛋白包装异常。然而,Hooper强调到,克罗恩病是一种复杂的疾病,而且这项研究并未涉及任何人体实验。
她说,“理解克罗恩病患者发生什么和突变在这种后备防御系统中发挥的作用将需要开展更多的研究。我们认为这项研究有助更好地理解克罗恩病患者肠道内壁中发生什么差错。时间会证明一切。”(生物谷 Bioon.com)
http://news.bioon.com/article/6710442.html

(華成旅行最便宜 03-3833-9823) |
|