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人体肠道微生物耐药基因研究获新突破

2013-08-23 11:05 阅读:1504 来源:生物360 作者:李* 责任编辑:李成
[导读]肠道微生物可以保护肠道上 皮细胞免受损伤,可以调控宿主脂肪的储存以及**肠道血管生成,阻止病原菌在组织中的定殖及促进免疫系统的发育和分化等。随着人们对肠道微生物认识的不断 加深,有关肠道菌群与人类健康的关系的新的热点问题也不断被提出。

抗生素滥用是全球面临的风险,这个风险在中国尤为突出,不仅临床滥用情况严重,畜牧养殖业中抗生素的滥用状况更是不容乐观。抗生素的滥用和过度使用无疑将 富集或诱导出各种类型的耐药基因;这些耐药基因可能通过多种途径(如食物链)最终传递到人体中,而肠道这种细菌密度极高(1011-1012细胞/克肠内 容物)的环境又极大增加了基因横向转移的风险;一旦某些耐药基因转移到人体病原菌中,将使临床抗感染治疗面临更多新的挑战。该研究成果近期发表在 《Nature Communications》杂志上。

人体肠道中栖息着种类繁多的微生物,其数量超过人体自身细胞的10倍以上。这些微生物的基因组中(microbiome)蕴含大量的遗传信息,被称为是 “人体的第二个基因组(the second genome of human body)”.人体肠道微生物对人体肠道内营养物质的代谢、人体自身的发育、免疫及疾病的产生等方面起到极其重要的作用。例如,肠道微生物可以保护肠道上 皮细胞免受损伤,可以调控宿主脂肪的储存以及刺激肠道血管生成,阻止病原菌在组织中的定殖及促进免疫系统的发育和分化等。随着人们对肠道微生物认识的不断 加深,有关肠道菌群与人类健康的关系的新的热点问题也不断被提出。例如,近来有研究者认为人体肠道微生物是抗生素耐药基因的“储存库”.然而,这一问题并 没有被深入揭示。

朱宝利课题组胡永飞、杨犀等对来自三个不同国家(丹麦、西班牙、中国)的162个健康人肠道微生物元基因组(Metagenome)中的耐药基因进行了深 入分析。研究首先建立了一个含有四百万个人体肠道微生物基因的数据集,随后从该数据集中鉴别出1093个耐药基因。通过与其它8个不同环境元基因组的比较 分析发现,人体肠道微生物中耐药基因的比例最高。此外,与其它人体肠道微生物的功能基因相比,耐药基因更倾向于存在某些特定的细菌门,如变形菌门。

研究进一步将1093个耐药基因分成149个不同的耐药基因型;中国人肠道中含有70个耐药基因型,丹麦人45个,西班牙人49个。随后利用高通量测序原 始数据对所有耐药基因的相对丰度进行计算,结果显示中国人肠道微生物耐药基因的丰度最高,西班牙人居中,丹麦人最低。对耐药基因单核苷酸多态性的聚类分析 表明中国人肠道耐药基因不同于丹麦和西班牙人,而后两者同属于欧洲国家。这种差异可能一方面由于肠道菌群的差异造成,另一方面很可能归咎于不同地域抗生素 使用的偏好性不同。

进一步分析发现,无论在哪个国家人群中,四环素耐药基因型的丰度都是最高的。研究随后构建了3个健康人肠道元基因组的Fosmid文库(20万克隆),并 利用不同的抗生素对文库进行筛选,结果同样证实具有四环素抗性的克隆数比例最高。接下来,研究对欧洲20个国家近10年抗生素的使用情况进行了统计,结果 表明四环素类抗生素一直以来在动物中的使用量(包括畜牧养殖)显著高于其它抗生素,而临床上使用量很少。因此,人体肠道微生物中的耐药基因(尤其是高丰度 的耐药基因)很可能与兽用抗生素相关。遗憾的是,我们没有拿到中国抗生素使用情况的官方数据。


港大微生物学家何柏良

跟欧洲医生相比,内地医生倾向开出较多抗生素。但更严重的问题是,内地对抗生素于家禽养殖场丶养鱼业及养猪场的使用也毫无规管。

有专家认为,内地普遍存在滥用抗生素的情况,可能大大增加超级细菌蔓延的风险。

最近有研究发现,内地人肠道内存在的微生物耐药性基因,数量远多于欧洲人。有专家认为,这是因为内地医生滥开抗生素,加上农民和食品生产商广泛使用抗生素所造成。

这意味着药物可能无法治愈严重的传染病,从而导致传染病迅速扩散。

最近一期的科学杂志《自然通讯》(Nature Communications)就发表了这个研究结果。该研究发现,内地人肠道内微生物基因对70种主要抗生素存在耐药性,但西班牙人和丹麦人肠道内的微生物基因就分别对49种和45种主要抗生素存在在耐药性。

尽管滥用抗生素是一个全球性问题,但这个研究却首次提供了确实证据,证明这个问题在内地特别严重。

港大微生物学家专家何柏良说,肠道内环境有利细菌繁殖。肠道内基因越具耐药性,出现超级细菌的机会就越高。

何柏良指出,内地人均抗生素使用量高居世界前列,而丹麦则是抗生素人均使用量最低的国家之一。

他说,这么多人肠道内有耐药性细菌,情况可谓非常危险。他说,细菌可以在感染一个人之后,迅速传染给其他人,情况若持续,现有抗生素将无法有效治愈传染病。

负责这项研究的中科院微生物研究所研究员朱宝利表示,最多被滥用的抗生素包括:四环素丶青霉素丶阿莫西林及红霉素。

朱宝利与何柏良看法相同,也认为滥用抗生素会增加超级病菌出现的机会。

他说,跟欧洲医生相比,内地医生倾向开出较多抗生素。但更严重的问题是,内地对抗生素于家禽养殖场丶养鱼业及养猪场的使用也毫无规管。

他说,耐药性细菌可以轻易由动物传染给人类,但谁也不知道农民为了减少家畜患病率及提高产量,每年会给家畜喂食多少抗生素。

朱宝利说,欧盟当局提供的数据显示,欧洲农场使用四环素,导致欧洲家畜体内出现耐药性细菌。

但内地**却拒绝就家畜使用抗生素的情况提供数据。

朱宝利说,官员在得知他们研究内容后,就拒绝提供任何数据。他说,部分些官员担心,一旦研究结果造成恐慌,他们会被免职。




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