人體菌群“蹺蹺板”模型有望成為健康評估新標準

中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)訊（記者 任朝霞 通訊員 馮碩 江倩倩）近日，上海交通大學生命科學技術學院趙立平教授團隊聯(lián)合國外合作者首次鑒定出對維持人體健康具有關鍵作用的兩組核心菌群成員“基石功能群”與“病生功能群”，這兩組核心菌群構成一個類似“蹺蹺板”的模式，通過彼此的升降波動影響人體健康。相關研究成果在《細胞》（Cell）發(fā)表，這一重大發(fā)現(xiàn)有望成為評估人體腸道健康的新標準，并推動個性化菌群檢測技術的發(fā)展，為臨床疾病防治和大眾健康管理提供強有力的工具。

近年來，大量研究表明，腸道菌群在維持整體健康中起著關鍵作用。然而，科學界對維持人體健康必不可少的“核心菌群”具體成員尚未達成共識。趙立平研究團隊對110名2型糖尿病患者進行對照試驗，通過創(chuàng)新開發(fā)高分辨率的菌群測序大數(shù)據(jù)分析技術，將腸道細菌按照協(xié)作或競爭行為劃分成不同的“功能群”，篩選出在不同時間點都能穩(wěn)定地保持協(xié)作或競爭關系的141株細菌，最終在其中鎖定了一組相互競爭的類“蹺蹺板”樣式的網(wǎng)絡結構模型，通過“你升我降”影響人體健康。

為了確認“蹺蹺板”模型中的細菌是否存在于更多疾病類型的患者及其對照中，研究團隊分析了來自5個國家、涵蓋7種疾病的11項病例-對照數(shù)據(jù)。分析結果表明，“蹺蹺板”模型廣泛存在于幾乎所有患者和健康人群的腸道樣本中，符合“核心菌群”特征。

研究顯示，核心菌群“蹺蹺板”模型由與疾病緩解相關的有益功能群（命名為“基石功能群”）和與疾病惡化相關的功能群（命名為“病生功能群”）組成。為了更直觀地說明“基石功能群”的重要性，趙立平形象地將它們比喻為“大樹菌”。他指出，只有“大樹菌”占據(jù)主導地位時，腸道的微生態(tài)系統(tǒng)才能像茂密的森林一樣保持穩(wěn)定，抑制病生功能群細菌和其他病菌的過度生長，進而維持整體健康。

如果不同地域、種族和疾病種類的人群中都有各自的“蹺蹺板”核心菌群，那么能否構建一個全人類共有的通用“蹺蹺板”模型，作為人類的核心菌群呢？為驗證這一假設，團隊綜合前期實驗數(shù)據(jù)對“蹺蹺板”模型進行不斷優(yōu)化升級，用以分析了涵蓋三大洲、涉及15種疾病的26項病例-對照研究的“超級數(shù)據(jù)集”，共包含1780名病人和1604名對照人群。該模型能夠準確判斷超級數(shù)據(jù)集里的不同疾病的患者與對照的樣本，不受地域、人種和疾病類型等因素的影響。此外，團隊還利用該模型搭建了一套概率打分系統(tǒng)，用來評估菌群失調的程度，為定量監(jiān)測腸道健康狀況提供了新方法。

發(fā)現(xiàn)腸道核心菌群的“蹺蹺板”特征，尤其是“大樹菌”對健康的重要性，為個性化醫(yī)療和精準營養(yǎng)開辟了新的途徑。趙立平表示，“接下來，我們要以大樹菌為靶點，開發(fā)一系列可以在臨床上實際運用的檢測和治療方案，并在不同疾病中證明其效果，真正為患者帶來福音”。

該成果由上海交通大學與美國羅格斯大學“微生物組與人體健康聯(lián)合實驗室”牽頭完成，實驗室負責人、上海交通大學生命科學技術學院教授趙立平、上海交通大學醫(yī)學院附屬第一人民醫(yī)院教授彭永德、上海交通大學生命科學技術學院研究員張晨虹、啟東市人民醫(yī)院主任醫(yī)師施羽擔任共同通訊作者。美國羅格斯大學研究助理教授吳國軍、上海交通大學博士生胥婷、美國塔夫茨大學研究助理教授趙乃思、香港大學助理教授Yan Y. Lam和上海交通大學醫(yī)學院附屬第一人民醫(yī)院主任醫(yī)師丁小穎為共同第一作者。