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人体菌群也存在“男女”之分?
2020-03-25 | 作者:李文迪 | 来源:计算生物与生物信息学组 | 【小  大】【打印】【关闭】

  在人体中,共生着数以万计的微生物,除肠道、口腔、皮肤、呼吸道和女性生殖道外,在泪液、精液和母乳乃至组织和血液中也发现了微生物菌群的存在。据粗略估计,这些共生菌的细胞数目是人体自身细胞数的10倍,仅肠道就定植了重达1.5公斤的微生物。

  如此庞大的群体,在人体健康和疾病中发挥的作用当然也不容小觑。例如,肠道微生物在帮助宿主消化,合成必须营养物质的同时,还参与构建和维护肠道的免疫系统,抵御外来病原菌的入侵,并抑制自身条件致病菌的出现。

  许多疾病也与菌群失调有着密切的联系,包括肥胖、II型糖尿病、炎性肠病(IBD)、结肠癌、痛风、乳腺炎、急性皮炎、牙周炎、肺纤维化、抑郁症、细菌性阴道病(BV)等。这些疾病可被称为“菌群相关疾病”。

  “菌群性二型” 

  据已有研究显示,男性与女性在多数菌群相关疾病上都呈现出易感性、诊断、治疗或愈后等方面的差异。疾病的发生发展离不开免疫与代谢,而菌群在免疫代谢中扮演着重要的角色。

  人体的免疫代谢存在明显的性别差异,因而我们很自然便会想到,人体菌群是否也存在着性别差异?这些差异从何而来?这些问题看似简单直白,但至今仍无确切统一的说法。

  目前对菌群性别研究较多的是从免疫代谢方面入手,通过探究菌群在免疫性别差异方面发挥的作用来探究菌群的性别差异。基于这方面的研究,MB Flak在评述JG Markle发表于2013年Science的文章时提出了“Microgenderome”这一新词,即“菌群性别组学”或“菌群性二型”。此外,不少人体菌群的研究也会在采样和分析中加入对性别的考虑。

  然而即便如此,我们对“菌群性二型”这一概念仍然没有一个全局的了解和认识。

  定量“菌群性二型” 

  近日,中国科学院昆明动物研究所博士生李文迪与其导师马占山发表在《前沿科学》的研究论文对于“菌群性二型”做出了详尽的定量分析。

  该研究探究了人体四大主要部位(口腔、肠道、呼吸道和皮肤)的菌群在男女间存在的性别差异及生态学理论机制。他们发现,男女在菌群多样性、特有物种、异质性、核心/边缘物种、网络骨架等7个方面存在重要差别。此前,“菌群性二型”只是一个定性的概念,新的研究则对这一概念进行了详尽的定量。

  “菌群性二型与疾病 

  ——痛风与肠道菌群

  痛风是一种典型的代谢疾病,近年来很多研究揭示了痛风与肠道菌群有关。男性比女性更容易患痛风,有资料显示男女患病比例接近15:1。除生活习惯和激素分泌外,男性患病风险更高或许与肠道菌群性别差异有密切的关系。

  ——皮肤病与皮肤菌群

  又比如,该项研究发现皮肤菌群在多样性、物种组成、网络结构等多个方面表现出了性别差异。其中最引人注目的是女性皮肤的正常菌群多样性显著低于男性,而高物种多样性往往是皮肤防御的坚实护盾,这或许可以解释为什么女性患皮肤病的概率显著高于男性,特别是过敏性皮炎。

  ——癌症与人体菌群

  此外,男女在某些癌症发病率方面的差异也可能与菌群性别差异相关。菌群也会影响人体“脑-肠通讯中枢”等复杂系统的运作。需要强调的是菌群与人体的调节系统往往是双向互作,甚至可能构成了非常复杂的网络。

  由此可见,揭示菌群性别差异为男女疾病易感性的研究提供一个全新的视角,同时也有助于优化该类疾病的诊断和治疗,并为男女菌群性别差异的研究建立了首份基础参考体系。

  菌群性别差异其实是新兴的“医学生态学”的一部分。医学生态学可以看作是医学微生物学、理论生态学、计算生物与生物信息学以及临床医学研究的交叉领域。

  目前,在加紧研发菌群宏基因检测技术的同时,马占山实验室正在引入进化计算和深度学习等人工智能技术,从而进一步扩展医学生态学的研究方法,以便为菌群相关疾病的个性化风险评估提供优化的参考体系。

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