中英两国科学家联合攻关，通过对一个四世同堂的中国家庭7位成员的肠道微生物组成和人体代谢特征的详细分析，在认识肠道内哪一些重要的细菌参与了人体的哪一些代谢过程方面取得重要进展。其研究成果发表在近期出版的《美国国家科学院院刊》上。
生活在人体肠道内数以万亿的细菌被统称为肠道菌群，它们和人体有着密不可分的互利互生关系。肠道菌群的组成影响着每个人的健康，研究发现，肠道菌群结构紊乱与许多疾病如糖尿病、肥胖症等有关。
尽管肠道菌群能够参与机体内很多代谢过程已广为人知，但在数以万计的细菌中，究竟哪一些在发挥重要作用，具体影响哪些代谢通路，人们了解得还很粗略。而以往的研究结果多集中在菌群对脂肪的代谢上。之所以有这样的认识局限，因为在一个活的人体内观察人体与菌群之间细微的相互作用十分困难的。一方面，肠道菌群不仅数量巨大、种类繁多，而且其中绝大部分尚未被人类培养；另一方面，对于反映人体代谢变化的尿液中大量代谢物的定量检测也是一个技术难题。
事实上，要弄清楚一个人体内所有肠道微生物的组成，即使利用细菌的DNA测序和指纹图谱技术加之深入详尽的分析，也是一件非常复杂、而且花费很大的事。在此之前，全世界只有5个健康人的肠道菌群结构得到全面分析并被公开发表。
而这项新研究利用细菌DNA指纹图谱和基因组标记测序等基因组技术全面深入地刻画了这7位中国成员肠道菌群的组成结构。研究结果发现，他们尽管属于同一个家庭，遗传背景彼此相关、生活环境相似，但每一个个体仍然具有其特有的肠道菌群结构特征。研究同时发现，中国人的肠道菌群结构在种的水平和以往报道的5个美国人有明显差异。而这也给我们提供了新思路：在比较两个国家各种疾病发生风险时，除了考虑遗传差异，还必须要考虑肠道菌群的差异。
同时，研究人员利用基于核磁共振的代谢组技术分析志愿者尿液中代谢物的组成，用以反映人体的整体代谢状况。通过比较志愿者肠道菌群组成变化与他们代谢特征变化的关系，初步发现了肠道内某些特定细菌与人体尿液中的某些代谢物呈显著相关关系，这也提示这些肠道细菌对人体健康特别重要。例如，研究者发现，存在于人体肠道内共有的一种“友好”细菌与8种人类的代谢物质有统计相关性，这也表示，这种细菌在参与宿主多种代谢过程中有着重要作用。
有关人士认为，这种将微生物基因组技术与代谢组技术相结合，通过分析人体的代谢谱来解析肠道菌群组成和功能的新研究体系，能够更准确地分析肠道细菌与宿主之间的互作关系，使人们有可能利用这些代谢信息确定一个人肠道微生物的组成和功能。这项新研究为将来充分认识不同的肠道细菌如何影响机体代谢———那些使机体能够正常工作的化学作用，譬如如何将食物转化成能量、如何维持细胞存活等等问题迈进了一大步。
参加本研究的英国帝国理工生物分子医学系团队负责人杰米·内切尔森教授表示：“我们现在发展出了一种研究细菌与人体关系的新方法。我们希望能就此找到一把打开理解共生细菌与人体健康的金钥匙，从而显著改善肠道相关疾病的治疗效果。”
该研究另一主要团队负责人中国工程院院士、浙江大学第一附属医院传染病诊治国家重点实验室李兰娟教授表示，尽管这项研究只选取了一个健康的家庭，但该研究方法也能推广至研究感染性疾病对人体肠道微生物及代谢的影响，为治疗感染性疾病提供更有效的治疗方法。
负责指导该研究测序工作的中国科学院院士、中国人类基因组南方中心执行主任赵国屏教授指出，尽管科学界注意到肠道菌群复杂组成和对健康的重要性已有很多年，但直到大规模测序和指纹图分析技术出来后，才有可能对其生态结构和功能取得清楚的认识。而要通过对从人到细菌的大量生物的大规模基因组测序来帮助解决健康问题，还有很长的路要走。
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