脊髓损伤后肠道微生物组的变化

近几十年来，探索人类的研究数量急剧增加微生物组——把我们的身体称为家的微生物群落。微生物，包括细菌、噬菌体、真菌和原生动物，在人类健康中发挥着不可或缺的作用。研究还表明，微生物群的失调可能导致各种疾病，也可能是疾病的后果。

脊髓损伤(Spinal cord injury, SCI)是指脊髓的损伤，可以暂时或永久地抑制其功能。根据损伤的性质，由于系统和神经系统的结果不同，SCIs的治疗可能极具挑战性。

一个试点研究由Phillip Popovich教授已将重点放在创伤性脊髓损伤如何影响肠道微生物群-居住在消化道的微生物群。具体来说，这项工作利用了宏基因组学方法:一种高通量的方法来分析所有样品中的微生物种群，提供遗传、生理和生化数据。

虽然这是一种新颖的策略，但基于创伤性SCI的哺乳动物模型，作者相信，这项研究为理解肠道生态失调如何影响脊髓损伤后患者的预后提供了一步。

在这次采访中，188金宝搏备用采访了艾哈迈德·扎耶德她是俄亥俄州立大学沙利文实验室的博士后，也是该研究的合著者，了解这些关键发现以及它们对SCI研究领域的影响。

莫莉·坎贝尔(MC):你能谈谈什么是肠道生态失调吗?新出现的数据表明它可能导致人类疾病，尤其是SCI?

艾哈迈德·扎耶德(AZ):肠道生态失调是指肠道微生物组(包括微生物、病毒和真菌)的组成转向一种新的、持续的和不平衡的状态。这是有问题的，因为这些微生物所服务的功能(或代谢活动)被破坏，导致了几种记录在案的人类疾病，包括免疫功能障碍和一些代谢疾病，这些疾病也是由SCI引起的。这种来自损伤和微生物群的“协同行动”，包括来自肠道-脊髓-脑轴的正反馈循环，可能会加剧脊髓损伤患者的病情。

MC:你能区分16S rRNA扩增子测序和基因组和基因分辨宏基因组分析吗?为什么后者是新研究的首选?

阿兹:在我们的研究中，我们选择使用基因和基因组分辨宏基因组学而不是16S rRNA扩增子测序。16S rRNA技术依赖于对携带它们的微生物做出大量假设。这是因为它只关注微生物序列的短段(只有数百个碱基)来推断“谁在那里”。然而，这项技术无法捕捉到“这些微生物正在做什么”，因为没有关于这些微生物携带的基因的序列信息。此外，病毒不携带16S rRNA基因，因此该技术对病毒完全不可见。宏基因组学提供了足够的分辨率来研究微生物功能和病毒，我们在一个谱系-谱系框架中这样做，使我们能够突出重要的谱系及其功能。其中许多世系对科学来说可能是新的，不属于现有的“参考数据库”。

MC:你发现SCI之后，“有益”细菌的数量减少了。首先，是什么使细菌“有益”，其次，你如何衡量这些减少?

阿兹:有益细菌对寄主的健康有益。例如，我们肠道中的许多微生物为我们提供维生素和其他代谢物，这对直接的肠道环境和远端地方(如大脑和脊髓)都有很大的好处。在我们的研究中，我们发现了新的微生物物种，它们能够制造重要的代谢物(如色氨酸和维生素B6)，这些代谢物既支持肠道的完整性和活力，也是中枢神经系统健康所必需的神经活性化合物的生物合成所必需的。我们通过量化属于这些微生物的宏基因组reads的数量，追踪了这些微生物的相对丰度，并发现它们在SCI小鼠体内的微生物群落中明显较少。

MC:有些变化取决于伤病的程度。你觉得这是为什么?

阿兹:我们认为交感神经的丧失是其背后的机制。脊髓损伤后，正常交感神经系统对小肠和结肠的控制可能受损，这取决于这种损伤发生在哪里。脊髓损伤程度越高，肠道神经支配损失越大，肠道生理失调越严重。

司仪:你能强调一下作品的局限性吗?

阿兹:我们目前的研究在本质上是“试点”的。在3组实验中，我们只有15只老鼠。因此，我们在数据中看到的许多其他有趣的模式没有在出版物中讨论，因为这些具体观察结果背后缺乏统计支持。我们目前正在努力纠正这一点，在我们的研究中加入了更多的小鼠，以检查这些进一步的生物学观察是否得到支持。

MC:为什么科学界和公众应该知道这项研究?

阿兹:我们的研究提供了关键的脊髓损伤后微生物群变化的蓝图现在脊髓、肠道微生物组和更广泛的医学研究团体都可以使用。bet188真人这些蓝图是高分辨率的，并提供了微生物和病毒的基因和基因组水平的信息。它还向公众暗示，肠道微生物对我们的健康是不可或缺的，即使在非常严重的疾病中，如脊髓损伤后，它们的代谢活动的影响也可能很重要。

MC:你们在这个领域的下一步计划是什么?

阿兹:我们现在正致力于研究脊髓损伤后肠道内发生的更多生物学变化。我们将与更多的小鼠合作，并引入新的分析和生物信息学工具来表征“有益/有害”微生物及其病毒。这些努力可能允许有针对性地操纵肠道微生物组，以减轻与慢性疾病相关的症状的严重程度，例如脊髓损伤后发生的症状。

Ahmed Zayer接受了技术网络科学作家Molly Campbell的采访。188金宝搏备用

参考:杜景杰，Zayed Ahmed A.， Kigerl Kristina A.等。脊髓损伤改变了肠道细菌和病毒群落的结构和功能潜力。bet188真人mSystems。0 (0): e01356-20。doi: 10.1128 / mSystems.01356-20．