综述:人类微生物组的获取与传播

【字体: 时间:2025年03月22日 来源:Nature Reviews Microbiology

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  这篇综述聚焦人类微生物组获取与传播。从出生起,微生物组就在与外界的微生物交换中动态变化。文章探讨其传播途径,介绍基于单一微生物菌株的推断方法,对研究微生物宿主调控、相关疾病及靶向策略意义重大,值得一读。

  

人类微生物组获取与传播研究综述

在生命的微观世界里,人类微生物组(Human Microbiome)宛如一座神秘的 “生态花园”,与人体的生物学进程和健康状况紧密相连。这个由微生物构成的复杂群落,绝非孤立存在,而是在一生的时间里,通过与周围环境的微生物交换,不断地进行着获取与传播,经历着动态的塑造过程。
微生物组从人类呱呱坠地的那一刻起,就开始了与人体的奇妙 “共生之旅”。分娩过程中,婴儿会接触到母亲产道和皮肤表面的微生物,这些微生物如同种子一般,在婴儿体内 “落地生根”,初步构建起自己的微生物群落。顺产的婴儿往往能获得更丰富多样的微生物,比如双歧杆菌属(Bifidobacterium),这类微生物有助于婴儿肠道的消化和免疫功能的早期发育。而剖宫产的婴儿,由于出生过程与顺产婴儿不同,接触的微生物种类和数量存在差异,他们的微生物组构建起点也有所不同,这可能对其后续的健康产生潜在影响。
在成长过程中,人与人之间的互动成为微生物传播的重要途径。日常的亲密接触,如拥抱、亲吻,以及生活中的共同活动,都为微生物的传播创造了条件。家庭成员之间,由于长期生活在同一环境中,微生物组具有较高的相似性。研究发现,夫妻之间经过多年的共同生活,口腔微生物组中的某些菌种会趋于相似,这表明微生物在人与人之间的传播是一个持续且相互影响的过程。
除了人与人之间的传播,环境也是人类获取微生物的重要来源。我们生活的自然环境,如土壤、水和空气,都充满了各种各样的微生物。当人们在户外活动时,微生物会通过呼吸、皮肤接触等方式进入人体。例如,土壤中的放线菌(Actinomycetes)可能会在人们接触泥土时,经皮肤或呼吸道进入人体,部分放线菌能够产生具有抗菌作用的代谢产物,可能对人体的微生物组平衡和健康产生积极影响。
饮食在微生物组的获取和传播中也扮演着关键角色。食物中含有丰富的微生物,一些发酵食品,如酸奶、泡菜等,富含乳酸菌(Lactobacillus)等有益微生物。当人们食用这些食品时,这些微生物会进入肠道,对肠道微生物组的组成和功能产生影响。研究表明,长期食用富含乳酸菌的食物,有助于维持肠道菌群的平衡,增强肠道屏障功能,降低肠道疾病的发生风险。
研究微生物组的获取与传播,关键在于对单一微生物菌株(Single Microbial Strains)的研究。每一种微生物菌株都具有独特的遗传特征,就像每个人都有独一无二的指纹一样。通过分析这些菌株的特征,科研人员可以追踪微生物在不同个体和环境之间的传播路径。例如,利用全基因组测序技术(Whole Genome Sequencing),可以精确地识别微生物菌株的基因序列,从而确定它们的来源和传播轨迹。
深入了解人类微生物组的获取与传播,对于微生物宿主调控(Microbial Host Regulation)的研究意义重大。微生物与宿主之间存在着复杂的相互作用关系,微生物可以通过调节宿主的免疫反应、代谢过程等影响宿主的健康。了解微生物的传播途径,有助于揭示这些调控机制,为开发新的治疗方法提供理论依据。例如,研究发现某些肠道微生物可以通过调节宿主的免疫系统,抑制炎症反应,预防炎症性肠病(Inflammatory Bowel Disease,IBD)的发生。
对于微生物组相关疾病(Microbiome - Associated Diseases)的研究而言,微生物组获取与传播的研究成果也至关重要。许多疾病,如肥胖、糖尿病、心血管疾病等,都与微生物组的失衡密切相关。了解微生物的传播规律,有助于找到疾病发生的潜在微生物因素,从而开发针对性的诊断和治疗方法。比如,在肥胖研究中,发现特定的肠道微生物菌株在肥胖人群中丰度较高,这些菌株可能通过影响宿主的能量代谢,促进脂肪的积累,进而导致肥胖的发生。
为了实现更有效的微生物组靶向策略(Microbiome - Targeting Strategies),全面理解微生物组的获取与传播是必不可少的。通过精准地干预微生物的传播过程,可以调节微生物组的组成和功能,预防和治疗相关疾病。例如,开发基于微生物菌株的益生菌(Probiotics)和益生元(Prebiotics)产品,可以补充有益微生物,调节肠道微生物组平衡,改善人体健康。
目前,除了已知的人与人之间的微生物传播,还有初步证据表明人类会从动物和食物中获取微生物。动物作为微生物的重要宿主,与人类生活密切相关。宠物身上携带的微生物可能会传播给人类,一些农场动物的微生物也可能通过接触或食物链进入人体。例如,猫身上的某些微生物可能会引发人类的过敏反应,而食用未经充分煮熟的肉类,可能会使人体感染动物源的致病微生物。
因此,要全面、深入地理解微生物组的获取与传播,需要采用 One Health 视角。这一视角强调人类健康、动物健康和环境健康的相互关联,认识到微生物在不同宿主和环境之间的传播是一个复杂的生态过程。只有综合考虑这些因素,才能更全面地了解微生物组的动态变化,为微生物组相关研究和应用提供更坚实的理论基础。
在未来的研究中,随着技术的不断进步,如单细胞测序技术(Single - Cell Sequencing)和宏基因组学(Metagenomics)的发展,将能够更精确地解析微生物组的获取与传播机制。科研人员可以进一步深入研究微生物在不同环境和宿主之间的传播细节,探索更多潜在的微生物传播途径,以及开发更有效的微生物组干预策略,为人类健康事业的发展带来新的机遇和突破。
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