肠道菌群的地理差异可以增强免疫力

肠道微生物群是一个多样化的环境，塞满了多达1000种不同种类的细菌。全球各地的人群在肠道微生物群的组成方面存在显著差异，这可能以尚未完全了解的独特方式影响他们的健康。

更复杂的是，肠道微生物组的研究主要集中在对美国和欧洲等高收入国家重要的健康课题上，而忽略了世界上的大部分健康问题。

康奈尔大学领导的一个项目试图通过研究来自美国、斐济和危地马拉三个全球种群的微生物群“人性化”的小鼠，以及它们对严重肠道感染的抵抗力，来填补这些空白。研究人员发现，微生物的差异本身就能影响免疫反应，而且影响非常快。他们还观察到，把老鼠关在一起，让它们共享微生物群，有助于对感染抵抗力低的老鼠变得更有弹性。

该小组的论文《肠道菌群组成影响肠道感染易感性的地理差异》于7月27日发表在《美国医学杂志》上细胞的报道。这篇论文的主要作者是康奈尔大学总统博士后Ana Porras。

该项目是与危地马拉感官损伤、衰老和代谢研究中心的研究人员合作完成的，源于2018年康奈尔大学微生物与全球健康研讨会，由助理教授、工程学院生物医学工程孟家族五百年教员研究员Ilana Brito组织，他领导了该团队。

布里托已经有了一个良好的开端，她从斐济培养了一批微生物样本，作为她博士后研究的一部分。

“在世界各地，肠道微生物组中有大量不同的生物体。这些差异比我们在美国人口中看到的要大得多，”布里托说。“我们非常需要了解这些生物体在健康或促进疾病方面所起的具体因果作用。”

有一系列因素会影响肠道微生物组构成，从遗传和饮食到抗生素使用、卫生基础设施和接触传染病。很难控制这么多变量，因此研究人员从全球三个种群中提取了微生物组样本，并将它们放入30只无菌小鼠体内，然后将它们暴露于柠檬酸杆菌(Citrobacter rodentium)——大肠杆菌等严重肠道感染的模型——以观察它们的反应。

布里托说:“在这些不同的老鼠身上，这些微生物群的免疫反应非常不同，这导致它们对感染的抵抗力或强或弱。”他指出，危地马拉的微生物群被证明是最有抵抗力的，其次是美国，然后是斐济。“有趣的是，他们在很短的时间内就表现出了这些抗感染能力的差异。这不是几代人才会发生的事情。”

布里托说，研究人员还将小鼠暴露于单核增生李斯特菌中，但没有看到类似的反应，这表明微生物组正在影响免疫系统的某些属性，而不是其他属性。

在后续实验中，研究人员将来自全球三个地区的微生物群落与小鼠共同安置，并将它们暴露在C. rodentium中。因为老鼠会吃掉彼此的粪便，微生物群就会在它们之间传递，基本上模仿了人类在旅行、改变饮食或永久移民时微生物群组成的变化方式。研究人员发现，抵抗力较差的小鼠受益于微生物群的共享。

布里托说:“它使易感小鼠更有适应力。”“所以我认为这类实验向我们表明，你可以改变肠道中这些细菌的免疫背景，即使是在很短的时间内。可能还有其他无法操纵的东西，比如不同的人群有遗传差异，这使他们或多或少容易受到影响，但这种微生物组表型的可塑性更强。”

转移对感染的抵抗力的能力证明了利用微生物组进行治疗的潜力。

布里托说:“我认为更广泛的观点是，我们应该研究我们在后院发现的微生物对健康的影响。”“我们如何通过在世界各地针对不同类型的健康问题进行微生物组干预来改善人们的健康?它需要一种全球视野。”

合著者包括研究支持专家施巧娟和博士生周浩;Rowan Callahan '18;以及危地马拉感官损伤、衰老和代谢研究中心(CeSSIAM)的研究人员。