非洲最大规模的人类肠道微生物组研究揭示肠道多样性与健康关系

2025年1月30日 - 南非威特沃特斯兰德大学（Wits University）

非洲迄今为止最广泛的人类微生物群落微生物组研究发现了来自多个非洲地区的新型微生物物种和从未报道过的宏基因组。该论文题为《扩展非洲人类微生物群落微生物组图谱》，于今日发表在全球领先的科学期刊《自然》上。

微生物群落微生物组对人类健康有重大影响，而对非洲微生物组多样性的缺乏了解一直是未来健康干预和研究的障碍。这项研究是全球微生物群落健康研究的一个重要进展，现在可以更多地了解癌症、糖尿病和肥胖等疾病与微生物群落微生物之间的关系。

在这项研究中，共产生了1,005种细菌和40,135种病毒的高质量基因组，这些数据大大丰富了当前的人类微生物群落微生物组数据库。

“过去15年中，微生物组对健康的重要性是最重要的科学见解之一。微生物群落中的细菌数量可能与人体细胞一样多，而且微生物群落中的遗传多样性比人类DNA还要多。”共同作者斯科特·哈泽尔赫斯特教授表示，他是悉尼布伦纳分子生物科学研究所（SBIMB）的高级科学家，也是威特沃特斯兰德大学电气与信息工程学院的生物信息学教授。

健康的微生物群落微生物组在整体健康中起着关键作用，帮助吸收营养、代谢药物、维持微生物群落屏障完整性、增强免疫功能，并保护免受有害病原体的侵害。

地理位置决定微生物群落健康

研究参与者来自不同的地区，生活方式各异，包括农村农业社区、向工业化过渡的城镇和密集的城市定居点。

“这一点在微生物组研究中很少被捕捉到。我们现在知道，地理环境在很大程度上塑造了微生物组的差异，一些物种在农村地区繁荣，而在工业化环境中则有其他物种。”共同作者、SBIMB的卢瑟·英加西亚·奥卢巴约博士说。

食物荒漠凸显城市环境中有益微生物群落微生物的缺失

特别是，城市参与者中缺乏重要的细菌——密螺旋体（Treponema）。这可能是由于城市化、抗生素过度使用以及所谓的“食物荒漠”。

食物荒漠是指那些廉价、高热量食物丰富但新鲜、健康食品较少的地区（这些食品通常更昂贵）。生活在食物荒漠中的人们患糖尿病、心脏病和肥胖症的风险更高。

“有趣的是，在布基纳法索，人们过着传统的生活方式，微生物群落微生物组更为多样化，与更健康的细菌菌株相关。布基纳法索并非没有健康挑战，尤其是传染病负担较重。但人们吃得更健康。”哈泽尔赫斯特说。

低收入和中等收入国家及非工业化社区（如狩猎采集群体）的研究表明，这些人群的微生物组组成与高收入国家研究队列中的不同。

精准医学和健康干预必须因地制宜

非洲拥有最非凡的遗传多样性，研究表明非洲基因组数据对于进一步推动科学和健康研究的重要性。“非洲研究不足，但有了新信息，我们知道健康和精准医学干预措施应该因地制宜。微生物群落健康不能采取一刀切的方法。”米歇尔·拉姆齐教授解释道，她是SBIMB的主任。

尽管研究规模较大，但它仅涵盖了四个国家，因此仅代表非洲广阔的生态和文化多样性的一小部分。

此外，研究的艾滋病相关发现强调了研究与健康相关的微生物的重要性。“这项研究还强调了在进行全球微生物组研究时应包括低收入和中等收入国家，以获得更具代表性和适用性的结果。”奥卢巴约说。

哈泽尔赫斯特指出，保持健康的生活方式习惯非常重要，如多吃高纤维食物、避免超加工食品、必要时才使用抗生素。他建议做一些简单的改变，例如用水稀释果汁、吃全麦面包而不是白面包，并仔细阅读食品标签。“如果标签上有难以理解的词语，那么这种食品可能含有对微生物群落微生物不利的添加剂。”

物流壮举和鸟枪测序——协作和先进技术的力量

在与当地社区协商后，当地田野工作者和科学家收集了粪便、血液和尿液样本、临床信息和问卷调查回复。来自不同地区的样本（有些相距超过16,000公里）被送往南非SBIMB的生物样本库，并储存在零下80摄氏度的环境中。

“研究的一个决定性特征是协作和社区参与研究框架的变革潜力。”共同作者、SBIMB的奥沃克雷·奥迪兰博士说。研究人员已经开始向参与者反馈他们的结果。

与此同时，研究使用了“鸟枪测序”，这种方法在识别微生物群落微生物组中较少见的“分类群”方面比16S基因测序更有优势。这些数据提供了更有生物学意义的结果。

扩展我们对城市和农村微生物群落微生物组的认识

通过显著发展对非洲城市和农村微生物组的认识，这项研究是扩展我们对微生物群落微生物组成、功能和多样性的全球理解的关键一步。

“这也只是许多可能性的开始。我们计划研究微生物组、宿主遗传学、环境暴露和一系列慢性疾病之间的相互作用。我们还打算使用新的DNA测序技术来研究抗生素耐药性、可移动遗传元件以及感染细菌的病毒的稳定性和动态变化。”奥卢巴约说。

(全文结束)