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人體腸道微生物耐藥基因研究獲新突破

2013-08-23 11:05 閱讀:1495 來源:生物360 作者:李* 責(zé)任編輯:李成
[導(dǎo)讀] 腸道微生物可以保護(hù)腸道上 皮細(xì)胞免受損傷,可以調(diào)控宿主脂肪的儲存以及**腸道血管生成,阻止病原菌在組織中的定殖及促進(jìn)免疫系統(tǒng)的發(fā)育和分化等。隨著人們對腸道微生物認(rèn)識的不斷 加深,有關(guān)腸道菌群與人類健康的關(guān)系的新的熱點(diǎn)問題也不斷被提出。

    抗生素濫用是全球面臨的風(fēng)險(xiǎn),這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)在中國尤為突出,不僅臨床濫用情況嚴(yán)重,畜牧養(yǎng)殖業(yè)中抗生素的濫用狀況更是不容樂觀??股氐臑E用和過度使用無疑將 富集或誘導(dǎo)出各種類型的耐藥基因;這些耐藥基因可能通過多種途徑(如食物鏈)最終傳遞到人體中,而腸道這種細(xì)菌密度極高(1011-1012細(xì)胞/克腸內(nèi) 容物)的環(huán)境又極大增加了基因橫向轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn);一旦某些耐藥基因轉(zhuǎn)移到人體病原菌中,將使臨床抗感染治療面臨更多新的挑戰(zhàn)。該研究成果近期發(fā)表在 《Nature Communications》雜志上。
 

    人體腸道中棲息著種類繁多的微生物,其數(shù)量超過人體自身細(xì)胞的10倍以上。這些微生物的基因組中(microbiome)蘊(yùn)含大量的遺傳信息,被稱為是 “人體的第二個(gè)基因組(the second genome of human body)”.人體腸道微生物對人體腸道內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝、人體自身的發(fā)育、免疫及疾病的產(chǎn)生等方面起到極其重要的作用。例如,腸道微生物可以保護(hù)腸道上 皮細(xì)胞免受損傷,可以調(diào)控宿主脂肪的儲存以及刺激腸道血管生成,阻止病原菌在組織中的定殖及促進(jìn)免疫系統(tǒng)的發(fā)育和分化等。隨著人們對腸道微生物認(rèn)識的不斷 加深,有關(guān)腸道菌群與人類健康的關(guān)系的新的熱點(diǎn)問題也不斷被提出。例如,近來有研究者認(rèn)為人體腸道微生物是抗生素耐藥基因的“儲存庫”.然而,這一問題并 沒有被深入揭示。

    朱寶利課題組胡永飛、楊犀等對來自三個(gè)不同國家(丹麥、西班牙、中國)的162個(gè)健康人腸道微生物元基因組(Metagenome)中的耐藥基因進(jìn)行了深 入分析。研究首先建立了一個(gè)含有四百萬個(gè)人體腸道微生物基因的數(shù)據(jù)集,隨后從該數(shù)據(jù)集中鑒別出1093個(gè)耐藥基因。通過與其它8個(gè)不同環(huán)境元基因組的比較 分析發(fā)現(xiàn),人體腸道微生物中耐藥基因的比例最高。此外,與其它人體腸道微生物的功能基因相比,耐藥基因更傾向于存在某些特定的細(xì)菌門,如變形菌門。

    研究進(jìn)一步將1093個(gè)耐藥基因分成149個(gè)不同的耐藥基因型;中國人腸道中含有70個(gè)耐藥基因型,丹麥人45個(gè),西班牙人49個(gè)。隨后利用高通量測序原 始數(shù)據(jù)對所有耐藥基因的相對豐度進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果顯示中國人腸道微生物耐藥基因的豐度最高,西班牙人居中,丹麥人最低。對耐藥基因單核苷酸多態(tài)性的聚類分析 表明中國人腸道耐藥基因不同于丹麥和西班牙人,而后兩者同屬于歐洲國家。這種差異可能一方面由于腸道菌群的差異造成,另一方面很可能歸咎于不同地域抗生素 使用的偏好性不同。

    進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),無論在哪個(gè)國家人群中,四環(huán)素耐藥基因型的豐度都是最高的。研究隨后構(gòu)建了3個(gè)健康人腸道元基因組的Fosmid文庫(20萬克?。?,并 利用不同的抗生素對文庫進(jìn)行篩選,結(jié)果同樣證實(shí)具有四環(huán)素抗性的克隆數(shù)比例最高。接下來,研究對歐洲20個(gè)國家近10年抗生素的使用情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),結(jié)果 表明四環(huán)素類抗生素一直以來在動(dòng)物中的使用量(包括畜牧養(yǎng)殖)顯著高于其它抗生素,而臨床上使用量很少。因此,人體腸道微生物中的耐藥基因(尤其是高豐度 的耐藥基因)很可能與獸用抗生素相關(guān)。遺憾的是,我們沒有拿到中國抗生素使用情況的官方數(shù)據(jù)。
 


    港大微生物學(xué)家何柏良

    跟歐洲醫(yī)生相比,內(nèi)地醫(yī)生傾向開出較多抗生素。但更嚴(yán)重的問題是,內(nèi)地對抗生素于家禽養(yǎng)殖場丶養(yǎng)魚業(yè)及養(yǎng)豬場的使用也毫無規(guī)管。

    有專家認(rèn)為,內(nèi)地普遍存在濫用抗生素的情況,可能大大增加超級細(xì)菌蔓延的風(fēng)險(xiǎn)。

    最近有研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)地人腸道內(nèi)存在的微生物耐藥性基因,數(shù)量遠(yuǎn)多于歐洲人。有專家認(rèn)為,這是因?yàn)閮?nèi)地醫(yī)生濫開抗生素,加上農(nóng)民和食品生產(chǎn)商廣泛使用抗生素所造成。

    這意味著藥物可能無法治愈嚴(yán)重的傳染病,從而導(dǎo)致傳染病迅速擴(kuò)散。

    最近一期的科學(xué)雜志《自然通訊》(Nature Communications)就發(fā)表了這個(gè)研究結(jié)果。該研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)地人腸道內(nèi)微生物基因?qū)?0種主要抗生素存在耐藥性,但西班牙人和丹麥人腸道內(nèi)的微生物基因就分別對49種和45種主要抗生素存在在耐藥性。

    盡管濫用抗生素是一個(gè)全球性問題,但這個(gè)研究卻首次提供了確實(shí)證據(jù),證明這個(gè)問題在內(nèi)地特別嚴(yán)重。

    港大微生物學(xué)家專家何柏良說,腸道內(nèi)環(huán)境有利細(xì)菌繁殖。腸道內(nèi)基因越具耐藥性,出現(xiàn)超級細(xì)菌的機(jī)會就越高。

    何柏良指出,內(nèi)地人均抗生素使用量高居世界前列,而丹麥則是抗生素人均使用量最低的國家之一。

    他說,這么多人腸道內(nèi)有耐藥性細(xì)菌,情況可謂非常危險(xiǎn)。他說,細(xì)菌可以在感染一個(gè)人之后,迅速傳染給其他人,情況若持續(xù),現(xiàn)有抗生素將無法有效治愈傳染病。

    負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究的中科院微生物研究所研究員朱寶利表示,最多被濫用的抗生素包括:四環(huán)素丶青霉素丶阿莫西林及紅霉素。

    朱寶利與何柏良看法相同,也認(rèn)為濫用抗生素會增加超級病菌出現(xiàn)的機(jī)會。

    他說,跟歐洲醫(yī)生相比,內(nèi)地醫(yī)生傾向開出較多抗生素。但更嚴(yán)重的問題是,內(nèi)地對抗生素于家禽養(yǎng)殖場丶養(yǎng)魚業(yè)及養(yǎng)豬場的使用也毫無規(guī)管。

    他說,耐藥性細(xì)菌可以輕易由動(dòng)物傳染給人類,但誰也不知道農(nóng)民為了減少家畜患病率及提高產(chǎn)量,每年會給家畜喂食多少抗生素。

    朱寶利說,歐盟當(dāng)局提供的數(shù)據(jù)顯示,歐洲農(nóng)場使用四環(huán)素,導(dǎo)致歐洲家畜體內(nèi)出現(xiàn)耐藥性細(xì)菌。

    但內(nèi)地**卻拒絕就家畜使用抗生素的情況提供數(shù)據(jù)。

    朱寶利說,官員在得知他們研究內(nèi)容后,就拒絕提供任何數(shù)據(jù)。他說,部分些官員擔(dān)心,一旦研究結(jié)果造成恐慌,他們會被免職。



 


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