人体与真菌间千丝万缕的联系

译言网 4132 2016-04-26


(上方从左到右)宛内克氏分支孢子菌、烟曲霉、烟曲霉菌素。(下方从左到右)黄瘤孢菌、黑曲霉、镰刀菌素。

当谈论到数以万亿计的微生物,居住在我们的身体里的细菌则成为重点关注对象。

改变我们的微生物群居民和他们的集体基因组—被称为微生物,与很多疾病——从各种关节炎到抑郁——都有联系。目前科学家们倾向于关注哪一种细菌物种可能会阻碍或保持健康。

我们所处的生物群汇集着大量的微生物。和越来越多的研究人员认为,细菌,真菌,居住在我们的身体——或者,总的说,“真菌群落”——也可能影响我们的健康,有时甚至是疾病。

正是凯斯西储大学医学真菌学家Mahmoud Ghannoum 创造了“真菌群落”这个术语。“在2008年,我参加会议,发现人们真的开始讨论微生物。”他回忆道,“但大多数情况下他们只讨论细菌,而未涉及到真菌,病毒和我们的生物群落。“”我想,我们也应该关注真菌群落。”

2010年Ghannoum的团队在《公共科学图书馆—病原体》发表的一项研究首次使用先进的基因测序技术来描述在人类的口腔中的真菌群落。主要想法是建立一个基准的真菌概况,被疾病改变的真菌用来可以类比。而以前的研究只记录了我们口腔中相对有限的真菌物种——主要是念珠菌,当数量超出一定限制后就会引起鹅口疮——Ghannoum和他的同事们在20名研究参与者的口腔中发现了一个名副其实的“真菌动物园”。

总共记录了101种真菌,而每个人的口腔中大概有9~23种。他们认为一个健康的真菌群落应至少包括出现在的参与者口腔中20%的真菌种类,其中最常见的是各种念珠菌属。这个核心真菌群落,还包括枝一个已知的哮喘的致病源——芽枝霉属;可以导致器官移植患者真菌感染的短梗霉;以及一些潜在有益的物种布拉酵母菌。

失去平衡的真菌

还在基准生态区发现除念珠菌以外最常见的致病真菌;曲霉菌、镰刀菌素和隐球菌。这么多潜在的有害真菌被认为是常见的,Ghannoum认为可能意味着在正常情况下其他真菌和微生物可能抑制这些病理毒株。

扰乱人体的真菌平衡会导致疾病——Ghannoum在几年后发表了一篇论文来验证了这一想法,重点观察了艾滋病毒患者口腔中的真菌。他们发现毕赤酵母属酵母——一个在农业上用于防止其他真菌在各种作物上的生长,如抑制念珠菌属和其他病理真菌物种的生长。

通过在实验室中培养毕赤酵母属,我们发现它分泌一种化合物可以治疗被真菌感染的动物,Ghannoum解释道。用小鼠受损的免疫系统担任HIV动物模型,其中与毕赤酵母属接触的样本远远不及与念珠菌属接种的更感染严重。

紧接着Ghannoum的工作,其他一些研究小组开始着手于更好地理解我们与真菌的关系。日本团队和美国国立卫生研究院的研究人员分别于2012年和2013年描述了真菌群落皮肤并记录了不同身体位置上的群体,这些发现可能有助于发现真菌性皮肤病的新治疗方法。

最近,法国研究人员辨别出了存在于健康人与囊肿性纤维化患者肺部真菌的区别。肺曲霉属真菌在健康人身体中最常见,而各种念珠菌属物种主要存在于那些患有囊性纤维变性和其他肺部疾病人群中。

有害真菌的明显信号

另一位“真菌群落”的主要研究人员是加州大学洛杉矶分校的教授David Underhill。2012年,Underhill和他的同事发表的一项研究科学,使用类似Ghannoum的测序工具用来在老鼠体内配置一个肠道基准“真菌群落”。他们发现在在每一个啮齿动物的胃肠道中有50到60个真菌属,而每个属中又有很多种。

“我们发现在老鼠身上真菌多样性相当明显,“Underhill说道,“但我们同样感兴趣的是这些真菌可能导致疾病。”

正是在这个研究中,Underhill的小组发现哺乳动物真菌与免疫系统相互作用来控制肠道炎症。特别是他们观察的重要性,发现免疫细胞表面的蛋白质称为Dectin-1,帮助我们的身体识别和铲除有害的真菌。

老鼠的Dectin-1的基因编码并不活泼,在其中结肠炎则是伴随着比老鼠更严重疾病的活跃基因引发的。当掌握了这些数据,他们然后确定了人体中的Dectin-1基因变异。这种变异可以帮助人类预测被称为溃疡性结肠炎的严重的炎症性肠病。

昂德希尔认为,至少对某些形式的炎症性肠病病例来说,改变肠道真菌种群可能是一个重要的因素,也可能代表了一种潜在的治疗途径。但是,他也承认许多其他的因素也会对这种病情造成影响。

“这些因素都不是孤立存在的,”他说。“我认为这是他们之间以及他们与我们之间相互作用的结果—我们吃的食物,他们所包含的营养物质,基因的影响及我们的免疫系统如何与肠道内的细菌和真菌相互作用。”

Ghannoum同意细菌、病毒、真菌和我们每个人特殊的生体机能之间的相互作用会影响我们的身体健康。“我们知道一个人服用抗生素的时候,他也会受到真菌的感染,”他说。“很显然这些群体之间是相互作用的。”从我的观点来看,我可以说,“看,细菌不会单独起作用,真菌也不会—你需要把他们放在一起。我很确信病毒也参与其中了。我们真的需要从整体上看。”

Ghannom的实验室最近的未发表的研究表明,肠道真菌和细菌之间的相互作用加剧人体在克罗恩病上自身免疫。克罗恩病是炎症性肠病的另一种形式。

在于克利夫兰诊所的一起研究中,Ghannoum和他的同事们发现,在患有头部和颈部癌症的人群中,口腔真菌种群是不同的。这些发现,Ghannoum说,有助于替换或确认活组织,如果这些发现能被更大的研究确认的话。真菌也可能是造成某些关节炎的原因之一。最近的研究发现,从真菌细胞壁上提取的某些混合物注入小白鼠体内后,可以诱发自身免疫关节炎。

通过移植排泄物来治疗病人

但是这些研究对于治疗疾病有什么作用呢?

不管你是否喜欢,以生物群落为依据的疗法最有利的证据就是粪便移植:把健康捐赠者的粪便放入一个患有假膜性结肠炎的病人体内。假膜性结肠炎是一种严重的细菌感染,通常被认为是抗生素疗法的副作用。获得健康粪便的病人有很大的康复几率。越来越多的证据证明,包含细菌和真菌物种在内的益生菌疗法可以治疗很多疾病,尤其是一旦医生决定对病人实行个性疗法的时候。

然而来自纽约大学的风湿病学家和微生物研究员何塞·谢尔博士指出,益生菌研究—特别是包括真菌的那些研究—还处在不成熟的阶段。所有的益生菌疗法会进行炒作,让病人以为“哦,我的疾病是由一些细菌引起的”。我只需要采用特定的饮食,服用特定的益生菌和抗生素,我的疾病就会被治愈。很不幸,事情并没有那么简单

不过,施蒂尔对此仍充满信心。“这仅仅是这一领域的开始,”他说。“不过,我认为理解细菌、病毒和真菌如何在健康维护中发挥作用,疾病可以帮我们开发更有效的疗法。”

凯斯西储大学的Ghannoum也持乐观态度。”我认为益生菌和抗生素疗法的概念是一个非常重要的问题,“他说,”我们真的要消除真菌吗?“我们应该使用抗生素吗?最后,我们应该使用益生菌吗?他们都对我有意义。“但关键是首先识别‘友好的真菌’,”正如他所说;和友好的病毒和细菌;及这些微生物如何和外部环境相互作用。

研究者们在研究像真菌一样的边缘化微生物时,遇到的问题之一就是要清楚他们正在研究的是哪一种微生物。“真菌分类是很复杂的,并不像我们在学校学到的那样”安德希尔解释说,他指出,现代DNA测序技术已经在许多情况下显示以前的分类是不正确的。

许多真菌还没有被分类。和林奈分类法目录表里的其他领域一样,有技术揭示了真菌王国是一个纠结的灌木丛,不是一个分支干净利索的家族树。

有大量的真菌学家积极地试图解决这个困惑,构造出一个更精确的分类。通过继续提高真菌识别技术,阐释真菌的潜在相关性,可以更好的理解、诊断和治疗疾病,加州大学洛杉矶分校的昂德希尔和他的同事们正在帮助加速这项工作。

“我们处在认识我们身体系统内真菌的生物学意义的阶段,这有助于我们开发一个共同的语言和一套研究方法,“昂德希尔说。”希望我们很快会知道他们如何对我们有利,如何对我们有害,掌控对我们有利的。“

在我们的生物体合作方面会有一定的优势;提醒人们,哺乳动物的生活是复杂的和群居的,自然失衡会有严重后果。但也许修补我们的真菌住客,会在将来某天帮助恢复我们的生物平衡和抵御疾病。

就像俄国化学家和化学元素周期表的创造者德米特里·门捷列夫反复思考的那样,“万物皆有介质,这由我们的平衡决定。”

Bret Stetka是一位纽约作家,也是某医学网站的编辑主任。手里拿着这些发现,他们然后确定了人体中的Dectin-1基因变异。这种变异可以帮助人类预测被称为溃疡性结肠炎的严重的炎症性肠病。他2005年毕业于弗吉尼亚大学医学院。他也在使用推特;@BretStetka.

http://www.npr.org/sections/health-shots/2016/04/16/474375734/the-human-body-s-complicated-relationship-with-fungus

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