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人體菌群也存在“男女”之分?
2020-03-25 | 作者:李文迪 | 来源:计算生物与生物信息学组 | 【小  大】【打印】【關閉】

  在人體中,共生著數以萬計的微生物,除腸道、口腔、皮膚、呼吸道和女性生殖道外,在淚液、精液和母乳乃至組織和血液中也發現了微生物菌群的存在。據粗略估計,這些共生菌的細胞數目是人體自身細胞數的10倍,僅腸道就定植了重達1.5公斤的微生物。

  如此龐大的群體,在人體健康和疾病中發揮的作用當然也不容小觑。例如,腸道微生物在幫助宿主消化,合成必須營養物質的同時,還參與構建和維護腸道的免疫系統,抵禦外來病原菌的入侵,並抑制自身條件致病菌的出現。

  許多疾病也與菌群失調有著密切的聯系,包括肥胖、II型糖尿病、炎性腸病(IBD)、結腸癌、痛風、乳腺炎、急性皮炎、牙周炎、肺纖維化、抑郁症、細菌性陰道病(BV)等。這些疾病可被稱爲“菌群相關疾病”。

  “菌群性二型” 

  據已有研究顯示,男性與女性在多數菌群相關疾病上都呈現出易感性、診斷、治療或愈後等方面的差異。疾病的發生發展離不開免疫與代謝,而菌群在免疫代謝中扮演著重要的角色。

  人體的免疫代謝存在明顯的性別差異,因而我們很自然便會想到,人體菌群是否也存在著性別差異?這些差異從何而來?這些問題看似簡單直白,但至今仍無確切統一的說法。

  目前对菌群性别研究较多的是从免疫代谢方面入手,通过探究菌群在免疫性别差异方面发挥的作用来探究菌群的性别差异。基于这方面的研究,MB Flak在评述JG Markle发表于2013年Science的文章时提出了“Microgenderome”这一新词,即“菌群性别组学”或“菌群性二型”。此外,不少人体菌群的研究也会在采样和分析中加入对性别的考虑。

  然而即便如此,我們對“菌群性二型”這一概念仍然沒有一個全局的了解和認識。

  定量“菌群性二型” 

  近日,中國科學院昆明动物研究所博士生李文迪与其导师马占山发表在《前沿科学》的研究论文对于“菌群性二型”做出了详尽的定量分析。

  該研究探究了人體四大主要部位(口腔、腸道、呼吸道和皮膚)的菌群在男女間存在的性別差異及生態學理論機制。他們發現,男女在菌群多樣性、特有物種、異質性、核心/邊緣物種、網絡骨架等7個方面存在重要差別。此前,“菌群性二型”只是一個定性的概念,新的研究則對這一概念進行了詳盡的定量。

  “菌群性二型與疾病 

  ——痛風與腸道菌群

  痛風是一種典型的代謝疾病,近年來很多研究揭示了痛風與腸道菌群有關。男性比女性更容易患痛風,有資料顯示男女患病比例接近15:1。除生活習慣和激素分泌外,男性患病風險更高或許與腸道菌群性別差異有密切的關系。

  ——皮膚病與皮膚菌群

  又比如,該項研究發現皮膚菌群在多樣性、物種組成、網絡結構等多個方面表現出了性別差異。其中最引人注目的是女性皮膚的正常菌群多樣性顯著低于男性,而高物種多樣性往往是皮膚防禦的堅實護盾,這或許可以解釋爲什麽女性患皮膚病的概率顯著高于男性,特別是過敏性皮炎。

  ——癌症與人體菌群

  此外,男女在某些癌症發病率方面的差異也可能與菌群性別差異相關。菌群也會影響人體“腦-腸通訊中樞”等複雜系統的運作。需要強調的是菌群與人體的調節系統往往是雙向互作,甚至可能構成了非常複雜的網絡。

  由此可見,揭示菌群性別差異爲男女疾病易感性的研究提供一個全新的視角,同時也有助于優化該類疾病的診斷和治療,並爲男女菌群性別差異的研究建立了首份基礎參考體系。

  菌群性別差異其實是新興的“醫學生態學”的一部分。醫學生態學可以看作是醫學微生物學、理論生態學、計算生物與生物信息學以及臨床醫學研究的交叉領域。

  目前,在加緊研發菌群宏基因檢測技術的同時,馬占山實驗室正在引入進化計算和深度學習等人工智能技術,從而進一步擴展醫學生態學的研究方法,以便爲菌群相關疾病的個性化風險評估提供優化的參考體系。

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