「編者按」Hi，歡迎回來。上一期我們通過對大事件的梳理解答了“細菌孤獨麼？“ 等問題。
本期[人類微生物研究里程碑事件]將為大家奉上以下大事件：
· 2006年 是誰調節了誰（II）？· 2006年 訓練你的「小夥伴」（II）· 2006年 攻防戰略· 2007年 聯合分析· 2010年 抗生素困境Milestone11: 2006年——是誰調節了誰（II）？
我的表型也隨「你」而動？Transfer of host phenotypesthrough microbiota transplantation
"「編者按」Hi，歡迎回來。上一期我們通過對大事件的梳理解答了“細菌孤獨麼？“ 等問題。
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· 2006年 是誰調節了誰（II）？· 2006年 訓練你的「小夥伴」（II）· 2006年 攻防戰略· 2007年 聯合分析· 2010年 抗生素困境Milestone11: 2006年——是誰調節了誰（II）？
我的表型也隨「你」而動？Transfer of host phenotypesthrough microbiota transplantation
圖片來源: Gl0ck / Alamy Stock Photo
在無菌動物腸道菌群移植實驗被報道近半個世紀以後，人們關注的焦點已不僅僅是單一食物或是藥物代謝了，而是聚焦飲食習慣與微生物群落之間的關係。一些疾病如肥胖、糖尿病、心臟病、自身免疫疾病甚至是癌症都可能與飲食方式相關聯，而對不同表型的小鼠進行特異菌種移植，表型也會轉變。在此過程中，腸道微生物群落還受到飲食的誘導，即使它的母本並沒有肥胖和肝癌的症狀。最近的研究結果顯示，腸道微生物群體會影響小鼠的大腦發育與功能。更嚴謹深入的研究，將對個體微生物與個體疾病的治療具有革命性意義。
Milestone12: 2006年——訓練你的「小夥伴」（II）
飲食與微生物和新陳代謝Impactof diet–microbiota interactions on human metabolism
"「編者按」Hi，歡迎回來。上一期我們通過對大事件的梳理解答了“細菌孤獨麼？“ 等問題。
本期[人類微生物研究里程碑事件]將為大家奉上以下大事件：
· 2006年 是誰調節了誰（II）？· 2006年 訓練你的「小夥伴」（II）· 2006年 攻防戰略· 2007年 聯合分析· 2010年 抗生素困境Milestone11: 2006年——是誰調節了誰（II）？
我的表型也隨「你」而動？Transfer of host phenotypesthrough microbiota transplantation
圖片來源: Gl0ck / Alamy Stock Photo
在無菌動物腸道菌群移植實驗被報道近半個世紀以後，人們關注的焦點已不僅僅是單一食物或是藥物代謝了，而是聚焦飲食習慣與微生物群落之間的關係。一些疾病如肥胖、糖尿病、心臟病、自身免疫疾病甚至是癌症都可能與飲食方式相關聯，而對不同表型的小鼠進行特異菌種移植，表型也會轉變。在此過程中，腸道微生物群落還受到飲食的誘導，即使它的母本並沒有肥胖和肝癌的症狀。最近的研究結果顯示，腸道微生物群體會影響小鼠的大腦發育與功能。更嚴謹深入的研究，將對個體微生物與個體疾病的治療具有革命性意義。
Milestone12: 2006年——訓練你的「小夥伴」（II）
飲食與微生物和新陳代謝Impactof diet–microbiota interactions on human metabolism
圖片來源：S.Bradbrook / Springer Nature Limited
我們在上期說道到了腸道微生物群體可以代謝飲食成分，但是在當時並沒有揭示飲食-微生物互作對人體的健康是否有影響。Jeffrey Gordon團隊在上一年的基礎上進一步研究，從纖瘦個體和肥胖個體中的菌群分佈發現，肥胖個體的擬桿菌相對丰度有所降低，且這個過程能夠通過飲食來逆轉，這也引發了多個研究開展。
StanleyHazen團隊在一系列論文中證實了腸道微生物群能夠將磷脂酰膽鹼代謝成三甲胺-N-氧化物，這個代謝物能夠導致動脈粥樣硬化，與心血管疾病的發展之間具有明確聯繫；Zeevi等人通過機器學習，分析血糖與微生物群體數據之間的相關性，能夠預測個體對特定膳食的血糖反應；趙等人發現高纖維飲食可以促進短鏈脂肪酸產生菌株的定植，並提高血紅蛋白Alc水平，對2型糖尿病的狀態評估又多了一個指標。這些結果不僅強調了腸道微生物對宿主代謝的影響，同時基於這些結果開發的一些治療方法具有深遠意義。
Milestone13: 2007年
攻防戰略Mechanisms ofcolonization resistance定殖抗性機制
"「編者按」Hi，歡迎回來。上一期我們通過對大事件的梳理解答了“細菌孤獨麼？“ 等問題。
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· 2006年 是誰調節了誰（II）？· 2006年 訓練你的「小夥伴」（II）· 2006年 攻防戰略· 2007年 聯合分析· 2010年 抗生素困境Milestone11: 2006年——是誰調節了誰（II）？
我的表型也隨「你」而動？Transfer of host phenotypesthrough microbiota transplantation
圖片來源: Gl0ck / Alamy Stock Photo
在無菌動物腸道菌群移植實驗被報道近半個世紀以後，人們關注的焦點已不僅僅是單一食物或是藥物代謝了，而是聚焦飲食習慣與微生物群落之間的關係。一些疾病如肥胖、糖尿病、心臟病、自身免疫疾病甚至是癌症都可能與飲食方式相關聯，而對不同表型的小鼠進行特異菌種移植，表型也會轉變。在此過程中，腸道微生物群落還受到飲食的誘導，即使它的母本並沒有肥胖和肝癌的症狀。最近的研究結果顯示，腸道微生物群體會影響小鼠的大腦發育與功能。更嚴謹深入的研究，將對個體微生物與個體疾病的治療具有革命性意義。
Milestone12: 2006年——訓練你的「小夥伴」（II）
飲食與微生物和新陳代謝Impactof diet–microbiota interactions on human metabolism
圖片來源：S.Bradbrook / Springer Nature Limited
我們在上期說道到了腸道微生物群體可以代謝飲食成分，但是在當時並沒有揭示飲食-微生物互作對人體的健康是否有影響。Jeffrey Gordon團隊在上一年的基礎上進一步研究，從纖瘦個體和肥胖個體中的菌群分佈發現，肥胖個體的擬桿菌相對丰度有所降低，且這個過程能夠通過飲食來逆轉，這也引發了多個研究開展。
StanleyHazen團隊在一系列論文中證實了腸道微生物群能夠將磷脂酰膽鹼代謝成三甲胺-N-氧化物，這個代謝物能夠導致動脈粥樣硬化，與心血管疾病的發展之間具有明確聯繫；Zeevi等人通過機器學習，分析血糖與微生物群體數據之間的相關性，能夠預測個體對特定膳食的血糖反應；趙等人發現高纖維飲食可以促進短鏈脂肪酸產生菌株的定植，並提高血紅蛋白Alc水平，對2型糖尿病的狀態評估又多了一個指標。這些結果不僅強調了腸道微生物對宿主代謝的影響，同時基於這些結果開發的一些治療方法具有深遠意義。
Milestone13: 2007年
攻防戰略Mechanisms ofcolonization resistance定殖抗性機制
圖片來源：Science Photo Library / Alamy Stock Photo
在早期的發現實踐中（鏈接：宏基因組背景介紹 | 微生物專題），Élie Metchnikoff提出巴爾幹半島的長壽村的居民壽命可能與當地的酸奶製作傳統相關；德國細菌學家Nissle通過分離正常士兵的腸道微生物發現大腸埃希菌能夠拮抗部分病原菌，這一發現被迅速投入臨床用於治療痢疾。而後，經André Gratia及其同事研究，將這個物質命名為大腸桿菌素。
第二個證據發生在抗生素的治療之後，Dirk van Waaij 認為二次感染過程中，微生物群體丰度波動是一個潛在因素，並通過模型試驗重複驗證該過程。結果顯示，在抗生素嚴重干擾的小鼠體內，即使是輕度致病的沙門氏菌或大腸桿菌菌株也能造成感染，並提出定植抗性（colonization resistance）的概念。
宿主的微生物群落能夠通過多個潛在的機制對外來入侵者進行抵抗，比如競爭空間與營養資源或是釋放細菌素Apb118、UCC118消滅外來細菌。而在這個過程中，因環境或遺傳因素的改變導致原菌群的紊亂，或者使用抗生素清除原有營養生態位都能夠改變定植抗性。這將對疾病發病機制理解及治療方案提供重要參考。
Milestone14: 2007年——聯合分析
組學加入微生物功能分析全家桶Functionalhuman microbiota analyses in vivo using ’omics technologies
"「編者按」Hi，歡迎回來。上一期我們通過對大事件的梳理解答了“細菌孤獨麼？“ 等問題。
本期[人類微生物研究里程碑事件]將為大家奉上以下大事件：
· 2006年 是誰調節了誰（II）？· 2006年 訓練你的「小夥伴」（II）· 2006年 攻防戰略· 2007年 聯合分析· 2010年 抗生素困境Milestone11: 2006年——是誰調節了誰（II）？
我的表型也隨「你」而動？Transfer of host phenotypesthrough microbiota transplantation
圖片來源: Gl0ck / Alamy Stock Photo
在無菌動物腸道菌群移植實驗被報道近半個世紀以後，人們關注的焦點已不僅僅是單一食物或是藥物代謝了，而是聚焦飲食習慣與微生物群落之間的關係。一些疾病如肥胖、糖尿病、心臟病、自身免疫疾病甚至是癌症都可能與飲食方式相關聯，而對不同表型的小鼠進行特異菌種移植，表型也會轉變。在此過程中，腸道微生物群落還受到飲食的誘導，即使它的母本並沒有肥胖和肝癌的症狀。最近的研究結果顯示，腸道微生物群體會影響小鼠的大腦發育與功能。更嚴謹深入的研究，將對個體微生物與個體疾病的治療具有革命性意義。
Milestone12: 2006年——訓練你的「小夥伴」（II）
飲食與微生物和新陳代謝Impactof diet–microbiota interactions on human metabolism
圖片來源：S.Bradbrook / Springer Nature Limited
我們在上期說道到了腸道微生物群體可以代謝飲食成分，但是在當時並沒有揭示飲食-微生物互作對人體的健康是否有影響。Jeffrey Gordon團隊在上一年的基礎上進一步研究，從纖瘦個體和肥胖個體中的菌群分佈發現，肥胖個體的擬桿菌相對丰度有所降低，且這個過程能夠通過飲食來逆轉，這也引發了多個研究開展。
StanleyHazen團隊在一系列論文中證實了腸道微生物群能夠將磷脂酰膽鹼代謝成三甲胺-N-氧化物，這個代謝物能夠導致動脈粥樣硬化，與心血管疾病的發展之間具有明確聯繫；Zeevi等人通過機器學習，分析血糖與微生物群體數據之間的相關性，能夠預測個體對特定膳食的血糖反應；趙等人發現高纖維飲食可以促進短鏈脂肪酸產生菌株的定植，並提高血紅蛋白Alc水平，對2型糖尿病的狀態評估又多了一個指標。這些結果不僅強調了腸道微生物對宿主代謝的影響，同時基於這些結果開發的一些治療方法具有深遠意義。
Milestone13: 2007年
攻防戰略Mechanisms ofcolonization resistance定殖抗性機制
圖片來源：Science Photo Library / Alamy Stock Photo
在早期的發現實踐中（鏈接：宏基因組背景介紹 | 微生物專題），Élie Metchnikoff提出巴爾幹半島的長壽村的居民壽命可能與當地的酸奶製作傳統相關；德國細菌學家Nissle通過分離正常士兵的腸道微生物發現大腸埃希菌能夠拮抗部分病原菌，這一發現被迅速投入臨床用於治療痢疾。而後，經André Gratia及其同事研究，將這個物質命名為大腸桿菌素。
第二個證據發生在抗生素的治療之後，Dirk van Waaij 認為二次感染過程中，微生物群體丰度波動是一個潛在因素，並通過模型試驗重複驗證該過程。結果顯示，在抗生素嚴重干擾的小鼠體內，即使是輕度致病的沙門氏菌或大腸桿菌菌株也能造成感染，並提出定植抗性（colonization resistance）的概念。
宿主的微生物群落能夠通過多個潛在的機制對外來入侵者進行抵抗，比如競爭空間與營養資源或是釋放細菌素Apb118、UCC118消滅外來細菌。而在這個過程中，因環境或遺傳因素的改變導致原菌群的紊亂，或者使用抗生素清除原有營養生態位都能夠改變定植抗性。這將對疾病發病機制理解及治療方案提供重要參考。
Milestone14: 2007年——聯合分析
組學加入微生物功能分析全家桶Functionalhuman microbiota analyses in vivo using ’omics technologies
圖片來源：Antlii / Alamy Stock Photo
ElineKlaassens團隊成員突破性地對未培養的糞便樣本使用蛋白組和代謝組學分析來補充分類學以外的視角。多組學的分析將豐富微生物的多樣性信息，也正是目前常在使用的聯合分析方法。
Milestone15: 2010年——抗生素困境抗生素使用將改變腸道微生物群落及人類的健康Antibioticsalter the gut microbiome and host health
"「編者按」Hi，歡迎回來。上一期我們通過對大事件的梳理解答了“細菌孤獨麼？“ 等問題。
本期[人類微生物研究里程碑事件]將為大家奉上以下大事件：
· 2006年 是誰調節了誰（II）？· 2006年 訓練你的「小夥伴」（II）· 2006年 攻防戰略· 2007年 聯合分析· 2010年 抗生素困境Milestone11: 2006年——是誰調節了誰（II）？
我的表型也隨「你」而動？Transfer of host phenotypesthrough microbiota transplantation
圖片來源: Gl0ck / Alamy Stock Photo
在無菌動物腸道菌群移植實驗被報道近半個世紀以後，人們關注的焦點已不僅僅是單一食物或是藥物代謝了，而是聚焦飲食習慣與微生物群落之間的關係。一些疾病如肥胖、糖尿病、心臟病、自身免疫疾病甚至是癌症都可能與飲食方式相關聯，而對不同表型的小鼠進行特異菌種移植，表型也會轉變。在此過程中，腸道微生物群落還受到飲食的誘導，即使它的母本並沒有肥胖和肝癌的症狀。最近的研究結果顯示，腸道微生物群體會影響小鼠的大腦發育與功能。更嚴謹深入的研究，將對個體微生物與個體疾病的治療具有革命性意義。
Milestone12: 2006年——訓練你的「小夥伴」（II）
飲食與微生物和新陳代謝Impactof diet–microbiota interactions on human metabolism
圖片來源：S.Bradbrook / Springer Nature Limited
我們在上期說道到了腸道微生物群體可以代謝飲食成分，但是在當時並沒有揭示飲食-微生物互作對人體的健康是否有影響。Jeffrey Gordon團隊在上一年的基礎上進一步研究，從纖瘦個體和肥胖個體中的菌群分佈發現，肥胖個體的擬桿菌相對丰度有所降低，且這個過程能夠通過飲食來逆轉，這也引發了多個研究開展。
StanleyHazen團隊在一系列論文中證實了腸道微生物群能夠將磷脂酰膽鹼代謝成三甲胺-N-氧化物，這個代謝物能夠導致動脈粥樣硬化，與心血管疾病的發展之間具有明確聯繫；Zeevi等人通過機器學習，分析血糖與微生物群體數據之間的相關性，能夠預測個體對特定膳食的血糖反應；趙等人發現高纖維飲食可以促進短鏈脂肪酸產生菌株的定植，並提高血紅蛋白Alc水平，對2型糖尿病的狀態評估又多了一個指標。這些結果不僅強調了腸道微生物對宿主代謝的影響，同時基於這些結果開發的一些治療方法具有深遠意義。
Milestone13: 2007年
攻防戰略Mechanisms ofcolonization resistance定殖抗性機制
圖片來源：Science Photo Library / Alamy Stock Photo
在早期的發現實踐中（鏈接：宏基因組背景介紹 | 微生物專題），Élie Metchnikoff提出巴爾幹半島的長壽村的居民壽命可能與當地的酸奶製作傳統相關；德國細菌學家Nissle通過分離正常士兵的腸道微生物發現大腸埃希菌能夠拮抗部分病原菌，這一發現被迅速投入臨床用於治療痢疾。而後，經André Gratia及其同事研究，將這個物質命名為大腸桿菌素。
第二個證據發生在抗生素的治療之後，Dirk van Waaij 認為二次感染過程中，微生物群體丰度波動是一個潛在因素，並通過模型試驗重複驗證該過程。結果顯示，在抗生素嚴重干擾的小鼠體內，即使是輕度致病的沙門氏菌或大腸桿菌菌株也能造成感染，並提出定植抗性（colonization resistance）的概念。
宿主的微生物群落能夠通過多個潛在的機制對外來入侵者進行抵抗，比如競爭空間與營養資源或是釋放細菌素Apb118、UCC118消滅外來細菌。而在這個過程中，因環境或遺傳因素的改變導致原菌群的紊亂，或者使用抗生素清除原有營養生態位都能夠改變定植抗性。這將對疾病發病機制理解及治療方案提供重要參考。
Milestone14: 2007年——聯合分析
組學加入微生物功能分析全家桶Functionalhuman microbiota analyses in vivo using ’omics technologies
圖片來源：Antlii / Alamy Stock Photo
ElineKlaassens團隊成員突破性地對未培養的糞便樣本使用蛋白組和代謝組學分析來補充分類學以外的視角。多組學的分析將豐富微生物的多樣性信息，也正是目前常在使用的聯合分析方法。
Milestone15: 2010年——抗生素困境抗生素使用將改變腸道微生物群落及人類的健康Antibioticsalter the gut microbiome and host health
圖片來源：yulia Petrova / Alamy Stock Photo
抗生素的使用，不僅會消殺病原菌，同時也會影響「原住民」狀態。儘管人們早就認識到其副作用，但是其中的機制直到測序技術在微生物中廣泛開始應用，才逐一顯現細節。
儘管腸道微生物的組成因人而異，但是長期來看每個個體的微生物組成都是相對穩定的。在抗生素治療的病人糞便樣本研究中發現，藥物（環丙沙星）影響三分之一的細菌類群丰度，包括物種丰度、多樣性及均勻性。儘管多數細菌群體在治療後恢復，但是仍有幾個分類群體（超過六個月以上）的丰度受到影響。第二個療程的跟蹤實驗發現，環丙沙星具有相似的作用，且任何個體在兩次治療過程中，微生物群落的改變並沒有相關性。
而這些「原住民」的擾動可能對宿主健康產生潛在影響。微生物群體不僅與食物消化、營養代謝相關，還與宿主免疫系統緊密聯繫，導致例如自身免疫疾病、炎症或過敏等。那是否就沒有辦法恢復到治療前的菌落水平了？答案並非否定。Elinav及其團隊成員發現，治療後的自體糞便移植有助於菌群的恢復。
這些觀察到的和實驗驗證的結果顯示，即使低劑量或短期抗生素治療，也會使原生態受到永久性干擾，而這些變化將可能對健康產生長期影響。這提醒著人們，需要謹慎使用抗生素，特別是對幼兒、兒童以及孕婦。基於這些研究結果，也將衍生出一系列以微生物調節為主的治療新方案。
「小編時刻」
抗生素的發現幫助挽救了無數生命，但是也在無形中醞釀一場更大的災難。無形之刃，最為致命。這不僅僅體現在超級耐藥菌的出現，更重要的是治療或生物富集攝入導致的長期影響，且會隨著母嬰遺傳。
抗生素困境，需謹慎。
End
參考資料：
[1]Willing, C. P. et al. Shifting the balance:antibiotic effects on host-microbiota mutualism. Nat. Rev. Microbiol. 9, 233–243(2011).
[2]Smith, M. I. et al. Gut microbiomes of Malawiantwin pairs discordant for kwashiorkor. Science 339, 548–554 (2013).
[3]Collins, S. M. et al. The adoptive transfer ofbehavioural phenotype via the intestinal microbiota: experimental evidence andclinical implications. Curr. Opin. Microbiol. 16, 240–245 (2013).
[4]Schulz, M.D. et al. High-fat-diet-mediateddysbiosis promotes intestinal carcinogenesis independently of obesity. Nature514, 508–512 (2014).
[5]Bouslimani, A. et al. Molecular cartography of thehuman skin surface in 3D. Proc. Natl Acad. Sci. USA 112, 2120–2129 (2015).
[6]Sassone-Corsi, M. et al. Microcins mediatecompetition among Enterobacteriaceae in the inflamed gut. Nature 540, 280–283(2016).
[7]Zmora, N. et al. Personalized gut mucosalcolonization resistance to empiric probiotics is associated with unique hostand microbiome features. Cell 174, 1388–1405 (2018).
[8]Franzosa, E. A. et al. Gut microbiome structure andmetabolic activity in inflammatory bowel disease. Nat. Microbiol. 4, 293–305(2019).
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