肠道微生物组是否稳定 MIT学者追踪一年找答案

时间:2014-08-08 15:49 点击:
    麻省理工学院及其他机构的研究人员对两名个体的肠道微生物组进行了长达一年的追踪,发现肠道微生物群落大致保持稳定,但它们也会随着宿主行为(如饮食)而改变。这项基于测序的分析成果于7月25日发表于《Genome Biology》上。

    文章的通讯作者是MIT计算与系统生物学的副教授Eric Alm。他表示:“在任何一天,一个物种的数量可能会变化很多倍,但在一年后,该物种仍然在相同的中位数水平。在很大程度上,我们发现解释巨大差异的主要因素是饮食。”

    Alm及其同事对两名无亲缘关系的男性参与者及其微生物组进行了近一年的追踪。每一天,参与者收集粪便和唾液样本以便分析。研究人员也为参与者提供了一个iPhone应用程序,让他们能够轻松报告健康和生活方式的变化,如饮食、运动、疾病、情绪等。

   研究人员通过16S核糖体RNA的高通量测序,鉴定了参与者的样本。随后,他们根据序列相似性将测序reads分成操作分类单元(OTU)。总体而言,研究人员发现肠道和唾液微生物组都相当稳定。例如,他们指出,75%-88%的细菌都表现出固定的动力学,而高丰度和低丰度的分类单元也可能是固定的。

    不过,Alm及其同事也指出,某些事件会干扰微生物组的稳定性。

    在研究过程中,对象A离开美国一个大城市,去了东南亚一个发展中国家的首都,大约在50天后返回。在东南亚时,研究人员发现其肠道微生物组有了一些改变。例如,他们观察到Bacteroidetes菌群的增加和Firmucutes菌群的减少。个人资料显示他的饮食有了变化。而当他回到美国和之前的饮食习惯时,其肠道微生物组也很快恢复到旅行前的状态。

    对象B也经历了肠道微生物组的改变。在大约150天时,他因食物中毒而病倒,这体现为沙门氏菌OTU reads的尖峰。在感染后,即使他保持相同的饮食习惯,但微生物组仍改变。在感染前只占15%的OTU在感染后增加至65%。同样,一些感染前占44%的reads骤降至不足1%。

    与对象A不同,对象B的微生物组并未恢复到生病前的状态。研究人员推测,具有相似功能的细菌接替了他患病期间丢失的类群的作用。功能稳定性可能是保守的,但组成稳定性已丢失。

    研究人员还发现,规模较小的变化,如饮食,也可能影响微生物组的组成。四个Clostridiales OTU与吃橘子相关,而Bifidobacteriales水平的变化与吃酸奶相关。有趣的是,使用牙线与Streptococcus的减少相关联。

    在这篇文章中,研究人员指出,他们的研究受到样本量小的限制,但这项工作提出了一系列问题。例如,他们想了解感染后的恢复是由生态力量还是宿主来推动的,以及分类群的功能作用是否影响其稳定性。下一步,他们打算研究是什么让细菌保持在平均水平。
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