腸道微生物菌群是貫穿人類整個(gè)生命周期中最豐富的微生物組成部分。近年來的許多研究發(fā)現(xiàn)，腸道微生物與人體許多功能的正常運(yùn)轉(zhuǎn)密切相關(guān)，不僅可以幫助我們消化食物，訓(xùn)練免疫系統(tǒng)，還能通過腦腸軸影響大腦情緒。通常認(rèn)為，飲食和藥物等環(huán)境因素在塑造腸道微生物組成中起著重要作用，但仍存在個(gè)體之間的腸道微生物組成差異超過80%的現(xiàn)象無法解釋，這意味著或許遺傳成分在腸道菌群組成中也起著重要作用。
近日，來自荷蘭格羅寧根大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的研究人員在《Nature Genetics》上發(fā)表了題為Large-scale association analyses identify host factors influencing human gut microbiome composition的研究成果，通過近2萬個(gè)體的基因序列分析，發(fā)現(xiàn)了19個(gè)可遺傳的細(xì)菌類群和31個(gè)影響菌群特征的基因座，其中乳糖酶基因（LCT）和巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶基因（FUT2）在塑造我們的腸道生態(tài)系統(tǒng)中具有重要影響。
為了研究遺傳學(xué)對微生物組組成的影響，研究人員協(xié)同全球超過20個(gè)實(shí)驗(yàn)室，組織并分析了來自美國、加拿大、以色列等多國的24個(gè)隊(duì)列共18340名參與者的全基因組和腸道微生物的16sRNA序列。腸道微生物的序列比對注釋結(jié)果表明，不同隊(duì)列間的菌群組成有明顯的異質(zhì)性，從中鑒定到的410個(gè)菌屬中只有9個(gè)核心菌屬，其中最豐富的屬是擬桿菌屬，占比18.65％，其次是糞桿菌屬（6.19％）、布勞特氏菌（3.36％）和另枝菌屬（3.05％）。
之后，研究人員對由169對同卵雙生和419對異卵雙生的雙胞胎隊(duì)列組成的1176個(gè)樣本的腸道微生物進(jìn)行了多樣性分析，從廣泛存在的159個(gè)菌屬中，鑒定到19個(gè)可遺傳的細(xì)菌類群，其中最為顯著的是瘤胃梭菌屬和消化鏈球菌科。同時(shí)也對所有1.8萬個(gè)樣本的基因組和含有的211個(gè)分類單元的腸道微生物進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS），從中鑒定出31個(gè)影響菌群特征的基因座（mbTL），其中乳糖酶LCT基因座與雙歧桿菌屬的關(guān)聯(lián)最顯著，且二者的關(guān)系存在年齡依賴性和種族異質(zhì)性；而巖藻糖轉(zhuǎn)移酶FUT2基因座可能較為顯著的影響特定瘤胃球菌的豐度。
此外，研究人員還在GWAS中檢測到一些富含代謝、免疫、營養(yǎng)偏好相關(guān)基因的mbTL，這些基因多在小腸中表達(dá)。例如9q21基因座包括基因PCSK5，RFK和GCNT1，其中RFK編碼催化核黃素磷酸化的酶，GCNT1編碼參與粘蛋白生物合成的糖基轉(zhuǎn)移酶，其通過新陳代謝這些底物，參與調(diào)節(jié)宿主的免疫防御。
為了探索遺傳-微生物關(guān)聯(lián)對宿主健康相關(guān)特征的潛在影響，研究人員通過孟德爾隨機(jī)分析了腸道微生物類群與心血管、代謝等疾病表型，以及營養(yǎng)表型間的潛在因果關(guān)系。發(fā)現(xiàn)雙歧桿菌屬的豐度可能對潰瘍性結(jié)腸炎有保護(hù)作用，較高含量的草酸桿菌科對類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎具有保護(hù)作用。
該研究的作者Alexander Kurilshikov表示，“這項(xiàng)研究是大型國際合作的一個(gè)很好的例子，并且是第一個(gè)準(zhǔn)確估計(jì)宿主遺傳學(xué)對腸道微生物組的影響的研究，未來的研究可能會(huì)隨著樣本量的增加而識(shí)別出更多的遺傳效應(yīng)，這對于由細(xì)菌導(dǎo)致的疾病發(fā)展的診斷和治療至關(guān)重要。“
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