肠道微生物菌群对脑及行为的影响

肠道微生物菌群组成的变化对正常生理的影响及其在疾病中的作用逐渐成为研究热点。肠道微生物菌群通过脑肠轴影响宿主生理学的各个方面,包括脑-肠交流、脑功能甚至行为。对无菌动物、被致病细菌感染的、使用益生菌或用抗生素药物的动物研究表明,肠道微生物菌群可以调节宿主焦虑样症状及行为。研究表明对肠道微生物菌群的调节可能是治疗复杂中枢神经系统失调症的新策略。     

微生物组学研究的“淘金时代”

人体及动物肠道中生存着数量庞大的共生微生物;这些微生物无时无刻不参与着宿主的生命活动。揭示这些共生微生物在宿主体内的变化规律、与宿主之间的依存和博弈关系等,将使人类更加全面的认知高等生物体的生命本质。本专刊从肠道微生物与疾病、肠道微生物群落结构、肠道微生物与宿主互作、肠道微生物资源和肠道微生物研究方法 5个层面展示了我国科研工作者在肠道微生物研究领域的新进展及新观点。     

阿尔茨海默病与肠道微生物

阿尔茨海默病是一种常见的中枢神经系统退行性疾病,主要表现为认知功能损伤.肠道微生物通过微生物-肠-脑轴调节宿主大脑功能和行为,包括认知行为.宿主的无菌状态、抗生素干扰、益生菌干预、饮食习惯等都会影响肠道微生物的组成和肠道的生理功能,同时也会影响宿主的认知行为,增加或降低宿主患阿尔茨海默病的风险.肠道微生物的紊乱导致的肠道通透性和血脑屏障通透性增加会增加神经退行性病变的发生.肠道微生物的代谢产物及其对宿主神经生化的影响会增加或降低阿尔茨海默病的风险.病原微生物的感染也会增加阿尔茨海默病的风险,同时,阿尔茨海默病的发病也支持"卫生假说",这些结果都提示阿尔茨海默病可能起源于肠道,与肠道微生物的紊乱密切相关.通过个性化的饮食定制或有益微生物的干预调节肠道微生物的平衡或将成为治疗阿尔茨海默病的新方法.     

微生物-肠-脑轴的研究进展

肠道微生物群能够调节宿主肠道稳态,同时参与调节宿主神经系统功能和行为。肠道菌群失调可能导致宿主神经系统功能障碍,从而引发神经退行性疾病。因此,研究微生物在肠?脑轴中发挥的作用及其机制,靶向调控肠道微生物菌群结构和功能,将为神经系统疾病的诊断与治疗提供新的手段。近年来,有关肠道微生物与机体神经系统间的互作研究受到了广泛关注,然而其具体的调控机制还未明晰。因此,本文综述了肠道微生物对宿主神经健康的调节作用,以及肠道微生物与宿主间的互作在调节神经功能、行为的潜力等研究进展,为更好地了解肠道微生物在调控宿主神经系统功能和行为的作用机制提供参考。     

宿主肠道微生物群落多样性和演替分析技术的演变和发展

人或动物等宿主肠道内定植有大量微生物。但是,宿主肠道内微生物的多样性和演替一直被认为是人和动物营养研究中的黑箱（black box）。经过科学家几个世纪的研究已证实：正常微生物群是一个新的人体生理学系统;肠道微生物菌群参与宿主对营养素的消化、吸收与合成;刺激其免疫机制。近年又发现：微生物群影响宿主基因表达,可进行微生物与宿主之间的“分子对话”,例如：一个人肥胖或者苗条的倾向可能部分是由生活在肠道中的微生物群体的组成所决定的（戈登,2005）。可见,肠道微生物是未来微生态科学极其重要的研究领域。对于肠道微生物群落的分析方法主要有沿用已久的传统培养法和近年来兴起的基于基因序列的微生物分子生态学方法。     

肠道微生物菌群调节中枢神经系统发育及相关疾病的研究进展

人和动物的健康发展与定植在肠道内大量微生物的平衡密切相关且终身相伴.因此,机体与肠道微生物之间关联性功效的探究正日益受到人们的重视并被不断深入.肠道内共生微生物调节宿主的营养吸收和代谢、调控宿主免疫系统的形成和发展,与免疫系统共同维持宿主体内平衡.大量的研究数据表明,肠道微生物与中枢神经系统存在互作关系,并且形成双向通信系统,称之为脑-肠轴.肠道微生物可以通过调节神经系统来改变行为,甚至影响神经系统疾病的发生和发展、调节血脑屏障渗透性及脑内炎症反应等.本文从肠道微生物对脑部发育、功能、中枢神经系统相关疾病的影响等方面进行阐述.     

土壤动物肠道微生物多样性研究进展

随着分子生物学技术方法的快速发展,动物肠道微生物已成为医学、动物生理学与微生物生态学等研究领域热点。土壤动物种类繁多,分布广泛,其作为陆地生态系统重要组分,是驱动生态系统功能的关键因子。土壤动物体内的微生物由于与宿主长期共存,在与宿主协同进化中形成了丰富多样的群落结构,能够影响土壤动物本身的健康,进而介导土壤动物生态功能的实现。近些年,土壤动物肠道微生物工作方兴未艾,日渐得到重视。总结了四个部分内容：1)首先总结了土壤动物肠道微生物多样性领域的研究现状,该领域年发文量逐年增长,且近十年增长快速。土壤模式生物肠道微生物多样性研究较多且更为深入。土壤动物肠道微生物多样性组成与驱动机制、共存机制及群落构建的理论研究是该领域前沿;2)进而展示了土壤动物肠道微生物多样性组成和研究方法,土壤动物肠道菌群组成以变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门为主。早期工作基于传统分离培养,近年来新一代测序技术推动了该领域发展;3)接着关注了土壤动物肠道微生物的生态学功能,总体上体现在肠道微生物能帮助宿主分解食物基质、参与营养利用、影响寿命和繁殖及提高宿主免疫能力,且其能够影响土壤动物的气体排放及介导其对生态系...     

肠道微生物组与宿主的表观遗传修饰

高通量测序技术已经增加了人们对肠道微生物组和表观遗传学修饰的理解,将肠道微生物组和宿主表观遗传学修饰紧密联系起来,阐明了很多疾病的发生过程如免疫、代谢、心血管疾病甚至是癌症。肠道微生物组与宿主具有相互作用,与人体密不可分,相辅相成。肠道微生物组的生态失调可能诱导疾病的发生并能调控宿主表观遗传学修饰。宿主表观遗传学调控和肠道微生物组(或其代谢产物)变化的相互关系在很多疾病中都有报道。因此,肠道微生物组可作为某些疾病的诊断标记,健康肠道微生物组的移植会逆转这种微生态失调,可作为一种有效的治疗策略。本文主要探讨了肠道微生物组直接调控宿主表观修饰和通过小分子生物活性物质和其他酶辅因子间接影响表观修饰,以及基于肠道微生物组调控宿主表观修饰的诊断和治疗应用等。     

单胃动物肠道微生物菌群与肠道免疫功能的相互作用

动物胃肠道栖息着大量的微生物,这些微生物及其代谢产物在营养、免疫等方面对宿主的健康有重要的意义。近年来研究发现肠道微生物与免疫系统间存在密切的交流和互作机制,尽管肠道共生菌具有定植抑制效应,但肠道微生物也可通过其特定组分刺激免疫细胞如Tregs细胞、Th17细胞的分化,肠道菌群的紊乱可能导致细菌移位、肠道屏障功能损伤,影响机体健康。宿主免疫系统可通过分泌多种免疫效应因子如MUC、sIgA、ITF、RegIIIγ、α-防御素等调节肠道微生物的分布和组成,调节肠道菌群的稳态。本文综述了单胃动物肠道微生物菌群的组成,深入探讨了肠道微生物菌群与动物肠道免疫功能之间的相互作用。     

肠道菌群功能与影响因素研究进展

人体肠道作为一种营养丰富的天然环境有多达100兆个微生物,其中绝大多数存于结肠内,密度接近1011~1012/m L。人类肠道内的微生物多样性是微生物菌落和宿主共同进化的结果,自然选择和进化使肠道菌群与宿主处于一种动态平衡且稳定的关系。文章综述了肠道菌群对宿主可能产生的影响以及引起肠道菌群发生改变的某些因素,肠道微生物影响宿主的代谢、营养吸收、免疫功能以及神经功能调节,而饮食及其他条件又能引起肠道菌群的改变。深入分析肠道菌群的具体结构、探索不同微生物在宿主体内究竟发挥着怎样的作用以及如何充分利用微生物的不同特性改善人类健康应成为今后研究的重点方向。