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[转载]工业化时代进程下的微生物群落变迁

已有 415 次阅读 2019-11-18 14:40 |系统分类:科普集锦|文章来源:转载

谷禾健康 原创

随着现代社会飞速发展,尤其是在医药、食品和卫生等方面都在飞跃,那么在这样条件下微生物群落的变化对人类健康带来哪些影响? 

近日,来自美国斯坦福大学微生物学与免疫学系及人类微生物研究中心的 Justin L. Sonnenburg 和 Erica D. Sonnenburg 在 science 上面发表文章,就工业化对人体肠道微生物群的影响展开讨论,向我们展示了工业化时代新的生活方式驱动的微生物群变化对人健康的有利影响,同时也指出了某些可能被忽略的影响以及应采取的措施。

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首先,我们知道每个人都是一个生态系统,由数以千计的物种和数万亿的成员组成,而这些成员大多数是肠道中的微生物群。微生物群与免疫系统、中枢神经系统和新陈代谢之间存在着密切的联系。

肠道微生物群已经与人类共食了数百万年,经历了数十万代。从非工业化环境迁移到工业化环境,人们的微生物群组成的变化与生活方式改变的时间和严重程度相对应。

我们现在处于工业化世界,人们的微生物群是人类从未经历过的结构。这里我们根据时期划分两种类型:“传统”微生物群,“工业”微生物群。相对于“传统”微生物群,“工业”微生物群似乎具有较低的微生物多样性,种类和功能发生重大变化。

处于工业化时代的人们,从刚出生的时候,微生物群定殖的过程就开始受到许多因素的影响,包括出生方式(自然分娩或剖腹产)、营养(母乳或配方奶粉)、饮食(工业生产食品)、环境(卫生习惯)、感染和抗生素使用等。

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肠道微生物群反映了传统和工业人群的生活方式


图注:

(A)通过Bray-Curtis主成分分析分离的多个研究中肠道微生物群的聚集性16S rRNA计数的差异性。A上图:第一个主成分解释了18个人生活方式的22%的变化,从委内瑞拉的未接触美洲印第安人(上)到完全工业化的澳大利亚、美国、加拿大和爱尔兰人(下)。 A下图:菌在科水平的相对丰度揭示了消失类群的整体模式,这与工业化社会是负相关的,比如拟杆菌科和韦荣菌科。 

(B)热力图修改自 Jha等,显示种属随着生活方式的变化而变化,包括同一个地址位置(尼泊尔)作为觅食者、定居觅食者或农业学家的个体与美国的工业化个体的比较。 

(C)模型修改自Jha等,随着生活方式迁移,菌群损失和/或减少与增益和/或增加的关系。不同的菌群丰度变化模式对应着随着人口从觅食向城市化转移而转变生活方式的特定方面。该模型还可以反映工业化人类从觅食(智人大约20万至30万年前出现)到农业(1万至2万年前开始)再到工业化(100至200年前开始)的历史进程。 


我们不能忘记使用抗生素、增加卫生设施和医疗生产来根除病原微生物的企图是如何挽救了无数人的生命的(特别是在紧急医疗保健方面)。技术和医学的进步具有不可否认的好处,如西方饮食和婴儿配方奶粉,增加了便利性,提高了人类的生产力,满足了日益增长的人口的食品需求。但需要注意的是,在我们并未了解微生物群之前,这些技术已经开始广泛运用

随着工业生活方式在全球的普及,人类微生物群的变化可能是非传染性慢性疾病同时传播的核心,而且很难逆转。在工业化人群中微生物群的变化可能对健康没有影响,也有可能是导致人类免疫系统失调的主要原因,从而导致慢性炎症。非传染性疾病,如中风、心脏病、一些癌症、慢性肾病、糖尿病和痴呆,所有这些都是由慢性炎症引起的,这些疾病可能与世界范围内的工业化生活方式的扩大有关。

一个关键的障碍是确定工业化引起的微生物群变化对人类健康的影响。这种影响的严重程度可能取决于许多因素的具体情况,包括健康状况、饮食、人类基因型和生活方式。可能需要分离和归档对工业化敏感的菌株,以便能够对这些微生物进行更详细的研究。

明确工业化引起的菌群变化对人类健康的影响是未来研究应该要重点关注的领域。建议以可持续性和保护为重点来看待微生物生物多样性可能是保障人类健康的一种重要方法。如果我们要与我们的内部微生物世界保持一种可持续的关系,就必须确定一条可持续的医疗实践、饮食和卫生的前进道路,同时铭记微生物群的重要性和脆弱性。





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