马萨诸塞州波士顿 - 由哈佛大学公共卫生学院和麻省理工学院和哈佛大学广泛研究所的研究人员领导的一项新研究是第一个观察到复杂的化学和分子事件，这些事件会破坏微生物组并引发免疫反应。炎症性肠病(IBD)的发作，包括克罗恩病和溃疡性结肠炎。
虽然之前的研究已经对IBD期间的微生物变化进行了编目，但本研究的研究人员开发了一种独特的生物技术工具箱，以了解为什么微生物组在IBD期间会发生变化以及这会如何引发不健康的炎症反应。这些工具使他们能够测量微生物化学变化和人类基因调控变化，从而可能在未来开展新的治疗。
该研究包括数十名合作者，是人类微生物组计划(HMP)第二阶段的一部分。该项目的第一阶段由美国国立卫生研究院(NIH)共同基金于2007年启动，旨在表征健康成人和特定微生物组相关疾病患者的微生物组。最近的工作阶段始于2013年，得到了NIH的支持，其任务是梳理微生物组在疾病中作用的分子机制。
“人类微生物组计划总体上是了解微生物组对健康的贡献，以及创建一个研究微生物组以发现新的疾病诊断和疗法的研究人员社区的一项旗舰工作，”计算生物学教授Curtis Huttenhower说。哈佛陈学院的生物信息学和Broad研究所的准会员以及该研究的高级作者。“我们的研究结果为早期发现即将发生的疾病活动突发事件铺平了道路 - 然后可以积极治疗 - 或者可能用于新的生化治疗机会，以鼓励完全缓解IBD。”
该发现将于2019年5月29日在Nature发表。
肠道微生物组是由数万亿微生物组成的群落，包括细菌，病毒和真菌。每个人都有一个独特的微生物组，研究表明，微生物组在包括IBD在内的多种疾病中发挥着重要作用，IBD影响全球超过350万人并且正在普及。IBD是一种慢性疾病，其特征在于缓解期，然后是疾病变得活跃的突然发作。
对于本研究，迄今为止对IBD期间人类微生物组相互作用的最全面分析，研究人员对132名参与者进行了为期一年的研究，并将克罗恩病和溃疡性结肠炎患者与没有IBD的对照组进行了对比。参与者每两周提供一次粪便样本，每季度大约一次提供血液样本，并在研究开始时进行一组结肠活检以进行分析。总共有2,965例粪便，活组织检查和血液样本用前所未有的分子，细胞和临床工具进行分析，以了解该疾病的详细生物化学。
首先，这些详细的测量结果使得观察和确认先前研究的结果变得容易，例如整体肠道生态多样性的减少以及疾病期间特定“亲”和“抗炎”微生物的获得和丧失。
更重要的是，为本研究部署的工具套件允许研究人员确定变化的原因。结果显示，在疾病活动期间，IBD患者的微生物衍生化学物质较少，他们推测可能是由于多种因素共同作用，包括微生物代谢效果较差，营养吸收较差，肠道内水分或血液水平较高，以及更紧急的排便。这些因素降低了肠道微生物生态系统的整体稳定性，导致IBD患者中不正常的免疫反应和对正常肠道微生物群的过度反应。
具体而言，在疾病活动期间，患有IBD的人具有更高水平的多不饱和脂肪酸，包括肾上腺素和花生四烯酸。研究人员还发现，在IBD患者的粪便中几乎只发现了烟酸，并且在IBD患者的肠道中维生素B5和B3的水平特别枯竭。
该团队还发现，胆汁酸 - 一组由人类制造但经肠道微生物化学修饰的化合物 - 在IBD期间也被破坏，与微生物群体中的分子调节同步。这些细菌包括一组与细胞属相关的细菌，几乎每个人都携带，但在炎症期间被耗尽，并且之前没有被分离或表征过。
总体而言，该研究结果提供了迄今为止在IBD患者中，在活动性和非活动性疾病状态期间微生物组的最详细的快照。研究结果表明，与溃疡性结肠炎相比，不同形式的IBD - 克罗恩病对微生物组的活性和组成有不同的影响。研究人员表示，这些研究结果为潜在的IBD治疗提供了有希望的新靶点，包括多不饱和脂肪酸，胆汁酸衍生物和人体免疫应答途径，以及新的数据，工具和方案，这些将有助于未来对IBD和微生物组的研究。
“鉴于微生物组与我们的健康和福祉有多紧密联系，这些结果揭示了我们如何避免在这种关系出现问题时出现的问题，以及我们如何成为这些终身伴侣的更好管家，”杰森劳埃德 - 普莱斯(Jason Lloyd-Price)曾在哈佛陈学院(Harvard Chan School)和布罗德研究所(Broad Institute)担任研究科学家，并且是该论文的第一作者。
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