Nature子刊论文揭开婴幼儿肠道病毒组神秘面纱

      美国华盛顿大学(圣路易斯)医学院的一项最新研究发现,细菌可不是婴儿出生后“入侵”肠道的唯一生物种类,病毒也会“趁虚而入”,它们都对人体健康有着重要的影响。该研究分析了8名健康婴儿从出生到两岁的粪便样品,从而跟踪其肠道微生物组和病毒组的变化规律,相关论文发表在近期的
Nature Medicine杂志上,堪称肠道病毒组研究开山之作之一。

      研究不但发现了新的病毒株,而且还反映出病毒和细菌之间“猎手vs猎物”的生态动力学关系。论文通讯作者Lori R. Holtz教授说,“我们刚刚开始理解我们肠道中各种生物的交互关系,它们相互之间绝对不是孤立的;我们同时也发现,婴儿肠道环境是相当动态的,这和成人肠道微生物群落的相对稳定可大不一样”。本研究中的粪便样品,最早的采集于婴儿出生1-4天后,此时病毒就已经开始出现了,而且种类还很多。Holtz教授作为圣路易斯儿童医院小儿消化科大夫,对此也感到惊讶,“我们必须要问,这些病毒是哪里来的?我们现在还不清楚,是否饮食、分娩方式或者其它什么环境因素对此产生影响。”

      通过对粪便样品中宏基因组的分析,研究人员发现其中一些病毒是已知可以侵染人宿主细胞的,但也有很多病毒是噬菌体,而且后者在婴儿早期样品中数量和种类更多,此后逐渐减少。细菌的变化趋势则正好相反,早期样本中较少,随着婴儿长大而慢慢变得更加丰富。这似乎符合“猎手vs猎物”关系:早期大量噬菌体的存在,意味着许多“猎手”没有“猎物”,而没有细菌这个“猎物”,噬菌体这个“猎手”是无法生存的,所以它们的数量迅速下降;而随着“猎手”减少,细菌于是开始大量繁殖,从而最终主导肠道微生物群落。Holtz教授说,“到目前为止猎手vs猎物学说还只是一种猜测,以前多用于解释海洋中噬菌体和细菌之间的动态关系,但也可以很好地解释肠道中两者的辩证关系。”

     研究还发现一种叫做“指环病毒”(Anelloviruses)的,可以侵染人体细胞,在肠道病毒组中种类较多。该病毒可以影响人体的免疫状态,在免疫系统削弱时数量增多。Holtz教授说,“某个小孩1岁样品中鉴定出至少47种指环病毒。请注意这些都是健康的孩子,我们猜测这可能是因为这个时期的小孩,逐渐丧失从母体带来的免疫保护,而自身的免疫力又还没有健全。”而且这些指环病毒,大部分还是以前未知的。这也带来一个疑问,到底怎样才算“健康”肠道的病毒组?建立一个明确的标准是十分必要的,将有利于科学家们理解肠道病毒组在诸如肥胖、糖尿病、大肠炎、克罗恩病等健康状况中起何作用。“我们现在还不知道怎样才算正常,我们还没有足够的数据来阐明环境是如何像影响肠道细菌微生物组那样影响病毒组的。我们认为饮食、分娩方式、抗生素等可能会有影响,但现在还不完全确定。” Holtz教授说,“我们还有许多工作要做,才能完全理解微生物组如何对我们的健康产生长远的影响,可能肠道大环境在婴儿时期就已基本成型了,我们的研究还只是揭开冰山之一角。”


本文由石忆湘博士整理编译自ScienceDaily.


原文检索:

Efrem S Lim, Yanjiao Zhou, Guoyan Zhao, Irma K Bauer, Lindsay Droit, I Malick Ndao, Barbara B Warner, Phillip I Tarr, David Wang, Lori R Holtz. Early life dynamics of the human gut virome and bacterial microbiome in infants. Nature Medicine, 2015; DOI: 10.1038/nm.3950