饮食对人类肠道微生物的影响:人性化的无菌老鼠的宏基因组分析

肥胖的人与他的讽刺喜剧演员比尔·马赫目标就像他经常做的政客。但临床肥胖不是一个笑话。世界卫生组织估计全球肥胖的人的数量到3亿岁。加上这一事实肥胖增加的总体稳定的风险严重illnesses-type II型糖尿病,中风,一些癌症和你有一个大的全球疾病负担。科学家和社会学家引用几个假设关于肥胖的原因,如最小的体育锻炼,高果糖玉米糖浆,和饮食的低成本很大一部分,充满了脂肪的食物。但确定肥胖引发的人类是很困难的,因为无法控制的遗传、文化、和环境变量。最近,研究人员已经被另一个元素的组合:人类肠道微生物群。

大量的微生物使人类肠道。高度多样化的数以万亿和编号,我们的微生物的同伴帮助塑造我们的人体生理学,包括对代谢的影响。他们的影响的程度是现在强烈的主题研究在很大程度上是因为高容量、价格适中DNA测序使得我们的微生物群落和他们的基因集合(“微生物”)为特征,而无需文化有机体的组件。然而,这是一个具有挑战性的业务:学习的因素塑造这些社区的装配和操作很难在人类,鉴于我们不同的基因型,很难描述选择我们吃什么,和不同的环境因素。

进入恩伯等,添加一个新工具的工具箱转化医学:老鼠只有港来自人体的微生物,可以饲养条件下,潜在的混杂变量中遇到人类研究可以控制。重新创建一个模型人类肠道生态系统,他们将人类粪便物移植到无菌鼠。他们表明,移植手术非常成功:收件人动物携带细菌的集合,模仿人类的捐赠者的微生物群。此外,移植的社区可以一代传一代的无菌的老鼠。这些人性化的动物从低脂时,plant-rich饮食高脂肪、高糖饮食,后改变了微生物群只有1天的垃圾食品的热潮。作者能够测量微生物基因表达内容和进一步了解社区如何回应这饮食的转变。喜欢他们的智人同行,西方饮食人源化小鼠变胖。值得注意的是,不断增长的肥胖表现型可以传播给其他老鼠,至少在一段时间内,通过移植肠道微生物群无菌接受者。

人类微生物组调查人员正在寻求扩展他们的描述性研究。描述的人源化小鼠恩伯等。现在提供了一个控制系统不仅对分析肠道社区的功能性质是从人类不同的表型,但也进行概念验证“临床试验显示“主机”因素,包括我们的饮食,可能会影响我们的微生物群,反过来我们的微生物群如何塑造我们的健康和疾病的倾向。

饮食和营养状况是最重要的修改的人类健康的决定因素。食物的营养价值的影响一个人的肠道微生物群落基因(微生物群)及其组件(微生物)。解开饮食之间的相互关系,肠道微生物群的结构和操作,和营养和能量收获混淆了人类环境因素的变化,微生物生态学和基因型。为了帮助克服这些问题,我们创建了一个定义良好的,代表人类肠道生态系统的动物模型移植新鲜或冷冻成人人类粪便微生物群落到无菌C57BL / 6 j小鼠。文化无关的宏基因组分析时间、空间和代际细菌殖民化的模式表明,这些人性化的小鼠稳定遗传的殖民和繁殖的细菌多样性的捐赠者的微生物群。切换从一个低脂、植物polysaccharide-rich饮食高脂肪、高糖饮食“西方”了一天内微生物群的结构,改变了表示微生物的代谢途径,和改变微生物基因表达。相互移植涉及各种组合的供体和受体的饮食透露,殖民历史影响微生物群落的初始结构,但这些影响可以迅速改变饮食。人性化的西方饮食的老鼠增加了肥胖;这一特性是通过微生物群传播移植。人性化的无菌老鼠进行原理验证阶段有用“临床试验”,测试环境和遗传因素的影响肠道微生物群和主机生理学。