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幽门螺杆菌的医学生态学特征
2022-06-13 来源:计算生物与医学生态学组 作者:
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  近日,计算生物与医学生态学科组博士生肖琬蒙与其导师马占山在专业期刊《Helicobacter》(螺杆菌)发表论文,探讨了包括从健康、慢性胃炎、萎缩性胃炎、肠化生到胃癌的不同阶段幽门螺杆菌感染的胃部菌群医学生态学特征。 

  幽门螺杆菌(Helicobacter pylori, Hp, 1)是一种寄生于人胃黏膜的螺旋革兰氏阴性微嗜氧细菌,其感染主要发生在生命早期,经口传播,家庭是主要的感染途径。约40年前,人类成功实现了幽门螺杆菌的体外培养,而大约30年后的2017年,世界卫生组织将其列入一类致癌物——引发胃癌的风险因子,因为Hp被认定为在胃黏膜长期定植后会引发炎症反应,导致慢性胃炎,进而引发萎缩性胃炎、肠化生等癌前病变,最终发展为胃癌。据估计,2015年全球感染人数大约是44亿,相当于全球约有一半的人感染了Hp。于是,一时间国内外可以说是掀起了一股根除Hp的风潮。诚然感染Hp与某些疾病的发生存在正相关,如胃溃疡、粘膜相关淋巴组织(MALT)、淋巴瘤、胆道癌、皮肤病、心血管疾病、缺铁性贫血和非酒精性脂肪肝等。但不可否认的是,也有众多研究表明Hp在某些疾病中似乎起着有益作用,如过敏、哮喘、炎性肠病、胃食管反流病、Barrett食管和食管腺癌等。虽然目前流行的治疗策略是个性化处置,但究竟如何确定个性化方案实际上仍然是依据几条简单的原则(例如感染者是否已经发生了胃炎),但这些原则背后是否具有坚实的科学依据仍然有待研究。例如,虽然一些研究支持根除治疗(也就是证实Hp感染致癌),但这些研究的结果多基于动物实验,而人体感染的比较研究目前尚没有大规模数据支撑。 

  肖琬蒙同学基于11组涉及健康、慢性胃炎、萎缩性胃炎、肠化生、胃癌个体的胃微生物菌群数据,定量描述了不同Hp感染状态及不同疾病阶段的胃微生物菌群的群落多样性、空间异质性、多样性尺度和物种组成(设计方案如图2所示)。该研究发现在胃癌的发展过程中,感染Hp对胃微生物菌群的物种多样性、空间异质性和潜在多样性的影响似乎比疾病阶段更普遍。同时,感染Hp对健康、慢性胃炎、肠化生和胃癌个体的胃微生物群落多样性、异质性和组成的影响明显大于萎缩性胃炎个体。值得注意的是,也有部分数据集的结果并未检测到Hp感染与疾病阶段对胃微生物菌群的显著影响。 

  Hp在人类胃部中的长期定植使其与宿主协同进化,并可能建立了某种平衡。据Bytzer等人发表在《Danish Medical Bulletin》一项研究: 90%的感染者可能无任何不适反应。对所有感染人群的无差别根除,不仅可能造成抗生素的滥用,而且根除带来的不良反应很可能大于感染Hp对感染者所造成的影响。 一些基础生物学、特别是进化生物学的认知似乎难以将Hp判定为人类健康的完美敌人。据研究,Hp与人类相处历史至少有6万年以上历史,按病原菌进化规律,这样一个古老的细菌对人类危害应该是很小了。许多寄生的病原菌在进化过程中,被磨成了共生菌,甚至益生菌。虽然6万年在进化时间尺度可能不够驯化Hp,但应该足以让其失去锐气。另外,近年来一些关于Hp感染口腔、皮肤、生殖系统导致疾病的报道实际上顶多算是关联,有墙倒众人推的嫌疑。自然界中,像这种感染一个物种种群一半以上的寄生菌,其实极其罕见。与Hp感染最相似的例子当属感染昆虫和线虫的Wolbachia菌,某些线虫如果失去了Wolbachia菌,可能无法完成繁殖,甚至无法生存。 

  关心以上问题的其实不止进化生物学家,数年前央视播放的一部科教片中描述过上述现象。其次,一个算不上严格科学的数据似乎也值得关注。Hp这样一个感染了当今世界一半人口的一级致癌因子,其危害似乎应该超过烟草。2019年的估计数据显示,全球烟民人数大约是11亿。2020年的全球癌症数据显示肺癌位列第二,胃癌排第五,大约是肺癌发病人数一半。部分基于对上述问题的思考、导师为肖琬蒙同学选择了从进化医学生态学角度探讨Hp感染作为自己博士论文研究方向。此次报道的结果为系列结果中第一篇论文。虽然该研究尚无法回答上述高度复杂问题,但应该是一个起点;其发表期刊《螺杆菌》显然是专注于该细菌的专业期刊,也系领域最权威杂志之一。 

  论文出处:Xiao WM & Ma ZS (2022) Influences of Helicobacter pylori infection on diversity, heterogeneity, and composition of human gastric microbiomes across stages of gastric cancer development, Helicobacter, http://doi.org/10.1111/hel.12899该研究得到了国家自然科学基金、云南省发改委项目支持。

 

  1. 幽门螺杆菌穿透胃黏膜示意图 (来自公共图库:Illustration Credit: Zina Deretsky of NSF) 

  https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ulcer-causing_Bacterium_(H.Pylori)_Crossing_Mucus_Layer_of_Stomach.jpg 

   

  2. 比较幽门螺杆菌对不同疾病阶段人体胃部菌群影响的四种比较方案 


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