【Cell子刊】德国前瞻性研究发现，肠道微生物的运动可预测2型糖尿病的风险

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作者：竹子

导言：肠道微生物作为医学界的宠儿，一直以来，与各种疾病关系的研究可谓数不胜数。之前，Cell上一项研究表示，肠道微生物的运动会影响宿主的昼夜节律，进而影响人体的代谢。而糖尿病属于代谢性疾病，那么，肠道微生物的运动跟糖尿病之间是否存在某种联系呢？

德国慕尼黑技术大学的科学家，研究了2型糖尿病与肠道微生物组运动的相关性。该研究涉及4000多人，这是该领域第一个基于大量前瞻性人类队列的研究。研究小组已经确定了一天内肠道微生物的振荡，这种振荡似乎在患有2型糖尿病（T2D）和其他代谢疾病的个体中被破坏。研究结果突出了需要考虑肠道微生物组的昼夜变化，以进行诊断和预后研究。该研究发表在《细胞宿主与微生物》杂志上。

肠道菌群与人体健康状况

之间的关系

科学家研究了这些肠道微生物组的动态，发现患有T2D或肥胖的个体似乎会失去肠道振荡，这涉及数十种肠道细菌的微生物组水平变化。尽管肥胖和T2D都与一天中肠道微生物组振荡的改变同时发生，但所涉及的操作分类细胞却有所不同，这表明体重有助于T2D风险分层，而与微生物组中打乱的的昼夜节律无关。

肠道微生物与2型糖尿病的关系

研究人员利用高通量16S核糖体RNA基因测序，在前瞻性KORA人群研究中，分析了1976名德国人的粪便样本中的肠道微生物群落组成。他们发现，在2型糖尿病和其他代谢状况中，肠道微生物在一天内的振荡被打乱了。

研究小组在多个时间点对另外近1400名德国参与者进行了采样，验证了24小时肠道微生物节律。他们还使用了一种无监督的机器学习方法，将注意力集中在一组具有昼夜节律的13种振荡肠道细菌中，这些细菌使的昼夜节律在T2D患者体内紊乱。但是，没有参与者显示出任何疾病迹象。这些参与者也正在逐渐安排重新检查。通过这种方式，研究人员可以发现某种观察是否对未来疾病的发生具有代表性。

微生物组特征显示了在KORA队列的699名参与者中发现和预测T2D病例的希望。此外，还有50名研究参与的元者基因组序列数据。这些参与者有或没有T2D，或有糖尿病前期，每个参与者的测试时间是每隔五年进行两次。这些数据揭示了一些肠道微生物基因和途径的改变，这些通路在代谢疾病相关的微生物振荡被颠倒时会改变。

总的来说，肠道微生物群组成和相关的相关的节律功能，可能会促进代谢紊乱的发展，与疾病相关的心律失常分类群及其功能，是否与T2D代谢表型相关有待研究。

2型糖尿病的诊断和前景可能会改善

当某些肠道细菌不遵循昼夜节律时，如果它们的数量和功能在一天中没有变化，则可能是潜在的2型糖尿病的指标。

这些昼夜不变的细菌是潜在疾病的标志。研究人员将此称为风险特征。数学模型还表明，由它们组成的这种微生物风险特征有助于诊断糖尿病。

最初，科学家分析了Helmholtz 糖尿病中心和计算生物学研究所的一个现有独立研究组的数据，并使在德国验证了与糖尿病相关的结果。通过将他们的数据与英国的人群进行比较，研究人员可以确定，除其他因素外，还有一个强大区域因素影响微生物生态系统。因此，需要寻找局部特定的心律失常风险特征。

在没有追踪粪便采样时间的先前肠道微生物组研究中，这种肠道微生物组的波动可能已经被很大程度上遗漏了，这可能会导致肠道微生物群落中记载的个体间和区域差异。考虑昼夜节律性微生物的振荡可能很重要，以便更好地了解与疾病相关的微生物组改变的潜在机制，并验证潜在人群的风险状况。

研究人员还强调，除了细菌及其在一天中的变化外，如体重指数之类的其他参数，也能更好地预测一个人未来的健康状况。

肠道细菌的昼夜节律

可作为进一步研究的起点

为研究目的采集人类粪便样本时记录时间，会严重影响疾病诊断。记录这些时间戳对于改善风险指标至关重要。

这项研究证实了微生物组的变化会影响营养相关疾病的假说。肠道细菌在一天中的变化（或不变化）如何影响其他与微生物组相关的疾病，例如克罗恩氏病或肠癌，还有待进一步的科学研究。

这项研究的结果对于“微生物组特征”协作研究中心（www.sfb1371.tum.de/）的进一步工作特别重要，因为队列研究为比较健康和患病受试者的数据提供了宝贵的可能性，尤其是在临床研究的背景下。

参考：

【1】https://medicalxpress.com/news/2020-07-gut-bacteria-diabetes.html

【2】https://www.genomeweb.com/sequencing/type-2-diabetes-associated-altered-daily-gut-microbe-oscillations#.XwJ-46EzbIU

【3】Sandra Reitmeier et al, Arrhythmic Gut Microbiome Signatures Predict Risk of Type 2 Diabetes, Cell Host & Microbe (2020). DOI: 10.1016/j.chom.2020.06.004

【4】https://www.sohu.com/a/123404267_465237

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