科學家發現核心菌群“蹺蹺板”模式 有望成為評估腸道健康新標準

近日，上海交通大學生命科學技術學院教授趙立平研究團隊聯合國外合作者，在國際學術期刊《細胞》上發表研究成果，首次鑒定出對維持人體健康具有關鍵作用的兩組核心菌群成員“基石功能群”與“病生功能群”。這兩組核心菌群構成一個類似“蹺蹺板”的模式，通過彼此的升降波動影響人體健康。當基石功能群占據優勢時，人體腸道菌群處在健康狀態。當病生功能群占據優勢時，則預示人體健康出現問題。

這一發現有望成為評估人體腸道健康的新標準，并推動個性化菌群檢測技術的發展，為臨床疾病防治和大眾健康管理提供有力工具。

近年來，大量研究表明，腸道菌群不僅參與消化系統的正常功能，還在維持整體健康中起著關鍵作用，不亞于人體的一個重要器官。然而，科學界對維持人體健康必不可少的“核心菌群”具體成員尚未達成共識。

趙立平研究團隊對110名2型糖尿病患者進行對照試驗，通過創新開發高分辨率的菌群測序大數據分析技術，將腸道細菌按照協作或競爭行為劃分成不同的“功能群”，篩選出在不同時間點都能穩定地保持協作或競爭關系的141株細菌，最終在其中鎖定了一組相互競爭的類“蹺蹺板”樣式的網絡結構模型，通過“你升我降”影響人體健康。

為了確認“蹺蹺板”模型中的細菌是否存在于更多疾病類型的患者中，研究團隊分析了來自5個國家、涵蓋7種疾病的11項病例-對照數據，這些疾病包括糖尿病、心血管疾病、強直性脊柱炎、結直腸癌、炎癥性腸病、肝硬化和精神分裂癥。分析結果表明，“蹺蹺板”模型廣泛存在于幾乎所有患者和健康人群的腸道樣本中，符合“核心菌群”特征。

研究顯示，核心菌群“蹺蹺板”模型由與疾病緩解相關的有益功能群(命名為“基石功能群”)和與疾病惡化相關的功能群(命名為“病生功能群”)組成。為了更直觀地說明“基石功能群”的重要性，趙立平形象地將它們比喻為“大樹菌”。他指出，只有“大樹菌”占據主導地位時，腸道的微生態系統才能像茂密的森林一樣保持穩定，抑制病生功能群細菌和其他病菌的過度生長，進而維持整體健康。

值得注意的是，研究團隊發現，通過精準營養干預，可以改變這兩組功能群在腸道中的比例，使基石功能群即“大樹菌”占據優勢，進而改善患者的健康狀況。“更為驚喜的發現是，它們的比例失調比疾病癥狀更早出現，這為疾病的個性化預防、治療與健康管理開辟了新的路徑。”趙立平說。

研究團隊將晚期黑色素瘤、B細胞淋巴瘤、炎癥性腸病和類風濕性關節炎的11項免疫治療臨床試驗的菌群數據整合，利用“蹺蹺板”模型可以預測患者對免疫療法的個性化反應，準確率達到臨床應用水平。研究指出，通用模型有望幫助醫生在治療前預判患者對不同療法的反應，從而優化治療方案，提升精準度和療效。

該成果由上海交通大學與美國羅格斯大學“微生物組與人體健康聯合實驗室”牽頭完成，實驗室負責人、上海交通大學生命科學技術學院教授趙立平、上海交通大學醫學院附屬第一人民醫院教授彭永德、上海交通大學生命科學技術學院研究員張晨虹、江蘇省啟東市人民醫院主任醫師施羽擔任共同通訊作者。

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