近年來，隨著研究不斷深入，腸道菌群作為“第二基因組”在維護宿主健康中發(fā)揮著重要作用，已越來越被學界認同和普通大眾了解。

近日，中科院昆明動物研究所計算生物與醫(yī)學生態(tài)學科組首次通過理論建模分析，揭示由艾滋病病毒(HIV)和猴免疫缺陷病毒(SIV)感染所觸發(fā)的腸道菌群遷移模式及概率，引起了學界的高度關(guān)注。研究成果近日在線發(fā)表于微生物學領(lǐng)域重要期刊《歐洲微生物學會微生物生態(tài)學》上。

逃離“大本營”后果很嚴重

“越來越多的人已經(jīng)認識到腸道菌群對人體機能及健康的重要性，然而，腸道菌群還有鮮為人知的另一方面，那就是從腸道逃逸的菌群可能會有極端危險性。”中科院昆明動物研究所研究員馬占山提示說，在健康人體中，腸道菌群會受到腸黏膜屏障的嚴密控制，同時免疫系統(tǒng)也嚴陣以待，此時它們各司其職，表現(xiàn)得忠誠友善。

但一旦受到宿主內(nèi)外環(huán)境的影響，尤其是免疫系統(tǒng)出現(xiàn)漏洞，或受到類似遭受HIV/SIV病原體攻擊時，腸黏膜屏障極易出現(xiàn)損傷，此時腸道菌群很可能會逃離“大本營”。而且讓人吃驚的是，一些菌群還會掉轉(zhuǎn)槍頭，對自己的“老東家”下手。

在馬占山帶領(lǐng)下，中科院昆明動物研究所計算生物與醫(yī)學生態(tài)學學科組博士生李文迪的最新一項研究，試圖解答受HIV/SIV病毒感染后，腸道菌群中微生物逃逸是有計劃、有組織地逃逸，還是近乎無序地隨機游離，以及人們是否可以從理論上估計出遷移概率以及遷移比例。

通過理論建模分析，并依據(jù)美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)學者所提供的實驗數(shù)據(jù)進行驗證， 研究組首次對這些前沿問題做出了回答。

CD4細胞是人體免疫系統(tǒng)中的一種重要免疫細胞，它們也是艾滋病病毒的攻擊對象;而T淋巴細胞來源于骨髓的淋巴干細胞，在胸腺中分化、發(fā)育成熟后，通過淋巴和血液循環(huán)而分布到全身的免疫器官和組織中，發(fā)揮免疫功能。

“當患者——菌群宿主感染了HIV/SIV后，胃腸道黏膜中兩種重要的免疫細胞(CD4細胞和T細胞)會迅速衰減，黏膜免疫被過度激活，持續(xù)性的炎癥反應(yīng)誘發(fā)上皮細胞凋亡和緊密連接中斷，從而使得黏膜上皮細胞完整性被破壞。”李文迪介紹，與此同時，腸道內(nèi)環(huán)境紊亂，也會讓人體內(nèi)部棲息的菌群失調(diào)，一方面益生菌數(shù)量驟減，一方面機會性病原菌逐漸占據(jù)主導地位。“正是這一系列的免疫病理過程，最終導致胃腸道內(nèi)微生物發(fā)生逃逸。”

“菌群易位”讓患者雪上加霜

研究組通過分析感染SIV獼猴的腸道、腸系膜淋巴結(jié)和肝臟多組織的菌群數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)微生物從胃腸道逃逸到其他組織的過程，與物理學中的“隨機游動”相類似。“雖然腸道微生物逃逸很可能是由于SIV感染導致的，但逃逸的過程是隨機的、并非有組織的確定性遷移。”李文迪說。

此外，他們還發(fā)現(xiàn)，菌群從胃腸道逃逸至腸系膜淋巴結(jié)或肝臟的概率顯著高于菌群在胃腸道內(nèi)部的擴散率，并且胃腸道菌群中有接近23%的菌門和55%的菌屬可能會從胃腸道逃逸至腸系膜淋巴結(jié)和肝臟。

研究發(fā)現(xiàn)，受病毒感染后，腸道菌群中微生物逃逸，即“菌群易位”與SIV感染過程中機體出現(xiàn)的慢性炎癥密切相關(guān)。

此外，易位到其他組織的微生物很可能會觸發(fā)自身免疫，從而增加了病毒感染者患退行性疾病的風險。

“我們在研究中揭示微生物易位模式的同時，也加深了目前對組織菌群的認識——直到不久前，人們還認為，人體的許多組織是完全無菌的環(huán)境。然而，最近的研究卻逐漸改變了對這一觀點的認知。”馬占山提示，除胃腸道外，肺、乳腺組織、健康的胎盤、肝膽系統(tǒng)、前列腺甚至血液中都發(fā)現(xiàn)了微生物菌群的存在，其中一些菌群可能是自身攜帶的正常菌群，有些則可能是通過微生物易位或外界感染所形成的。頂尖學術(shù)期刊《科學》雜志不久前還發(fā)表了以色列魏茨曼科學研究所領(lǐng)銜的一項發(fā)現(xiàn)，即人類腫瘤中也存在大量細菌。

“對組織菌群的研究雖然起步較晚，但其重要性不言而喻。”李文迪說，特別是在腫瘤的相關(guān)研究中，越來越多的證據(jù)表明微生物通過代謝和與宿主細胞的相互作用，參與調(diào)節(jié)了腫瘤發(fā)生的微環(huán)境。

研究組利用理論模型，初步解讀了組織微生物菌群的形成和維系的潛在生態(tài)學機制，為日后相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞： 艾滋病