布莱根妇女医院等机构的研究人员近日对2型糖尿病患者的肠道微生物组开展了一项大规模研究，发现细菌内的特定病毒和遗传变异与肠道微生物组功能和糖尿病风险的变化相对应。
这篇题为“Strain-specific gut microbial signatures in type 2 diabetes identified in a cross-cohort analysis of 8,117 metagenomes”的论文于6月25日发表在《Nature Medicine》杂志上。
共同通讯作者、布莱根妇女医院的Dong Wang博士表示：“微生物组在不同的地理位置、种族和群体中变化很大。如果你只研究一小部分同质人群，你很可能会错过一些东西。我们的研究是迄今为止同类研究中规模最大且最多样化的。”
全球大约有5.37亿人患有2型糖尿病（T2D）。患者的身体会逐渐丧失有效调节血糖的能力。过去十年的研究表明，肠道微生物组（也就是居住在我们肠道中的细菌、真菌和病毒）的变化与2型糖尿病的发展有关。
然而，之前关于肠道微生物组及其在2型糖尿病中作用的研究规模太小，研究设计也各不相同，无法得出有意义的结论。
此次研究分析了10个队列人群的总共8117个肠道宏基因组。研究参与者来自美国、以色列、瑞典、芬兰、丹麦、德国、法国和中国，他们要么患有2型糖尿病，要么处于糖尿病前期，要么血糖水平没有变化。
共同第一作者、Broad研究所的Fenglei Wang博士称：“在这项大型研究中，我们提出了两个问题。一个问题是，‘组成肠道微生物组的物种和菌株在2型糖尿病中扮演了什么角色？’另一个问题是，‘这些微生物在干什么？’”
“当我们分析这些数据时，我们发现有一组相对一致的微生物物种与2型糖尿病有关，其中许多物种以前从未报道过。”
为了了解这些微生物在肠道中的作用，研究团队分析了各个物种的功能。同一物种的不同菌株可能有不同的功能，比如说生产特定氨基酸的能力。研究人员发现，某些菌株的功能可能与2型糖尿病的疾病风险有关。
他们发现，普雷沃氏菌属（Prevotella copri）中的一种菌株在糖尿病患者的肠道微生物组中更为常见。这是肠道中一种常见的微生物，有能力产生大量的支链氨基酸（BCAA）。之前的研究表明，血液中支链氨基酸水平长期偏高的人患肥胖和糖尿病的风险更高。
研究人员还发现了证据，表明噬菌体可能是某些肠道菌株发生变化的驱动因素。
这些结果让研究人员感到惊讶。“这可能意味着病毒感染了细菌，并改变了其功能，从而增加或减少2型糖尿病的风险，但还需要更多的工作来了解这种关联。”
在另一项分析中，研究团队分析了一小部分2型糖尿病新确诊患者的样本，以评估不太可能受到药物服用或长期高血糖状态影响的微生物组。他们的结果与更大范围的研究结果相似。
“我们认为肠道微生物组的变化会导致2型糖尿病，”Wang说。“微生物组的变化可能先发生，而糖尿病在之后发生，而不是相反，不过还需要未来的前瞻性或干预性研究来证明这种关系。”
“如果这些微生物特征是因果关系，那么我们可以找到一种方法来改变微生物组，并降低2型糖尿病的风险，”他补充说。“微生物组是可以干预的，也就是说，你可以通过改变饮食、益生菌或粪菌移植的方法来改变你的微生物组。”
这项研究的一个主要局限在于，它主要分析了患者在某个时间点的微生物组。它没有研究肠道微生物组的变化或疾病状态的变化。在这项工作的基础上，未来的研究将包括在较长的时间内研究这种关联，并检查菌株的特异性功能，以便更好地了解它们如何导致2型糖尿病。
共同通讯作者、Broad研究所的Curtis Huttenhower表示：“人类微生物组是高度个性化的，这是好处，也是挑战。事实上，我们每个人都有高度不同的微生物群落和微生物遗传学，这就意味着需要进行大规模的群体研究才能找到一致的模式。但一旦我们找到了，个体微生物组就有可能被重塑，从而降低疾病风险。”
