益生菌和益生元食品及补充剂广告随处可见,大多数人已熟悉肠道微生物组——定植于消化道的数万亿细菌、真菌和病毒——以及保持肠道微生物组健康有助于整体健康的理念。然而,人体其他区域也拥有独特的微生物组,研究人员正开始探索这些微生物生态系统在健康与疾病中的作用。
爱荷华大学健康中心的研究人员对与多发性硬化症(MS)相关的口腔微生物组进行了迄今最全面的遗传和代谢分析。多发性硬化症是一种损害大脑和脊髓神经的进行性自身免疫疾病。研究发现,多发性硬化症患者的口腔微生物组与健康个体相比具有明显差异(失衡)。
"虽然肠道微生物组长期以来一直与多发性硬化症相关联,但口腔微生物组——我们口腔中丰富的微生物生态系统——却受到较少关注,尽管它是人体内第二大多样化的微生物组,且已与其他神经系统疾病(如阿尔茨海默病)和炎症性疾病(如类风湿关节炎)相关联,"该研究高级作者、爱荷华大学病理学教授阿舒托什·曼加拉姆博士表示,这项新研究最近发表在《npj生物膜与微生物组》期刊上。
"你的口腔可能揭示的健康信息比你想象的更多,"他补充道,"我们的研究表明,多发性硬化症患者的唾液中存在可测量的细菌和代谢物差异。这不仅仅是少数有益菌的减少;它表明多发性硬化症患者的口腔生态系统出现了崩溃。"
尽管目前有治疗方法可以减缓多发性硬化症的进展——该疾病会导致肌肉无力、平衡问题以及视力和思维障碍——但目前尚无治愈方法。
这项新研究所获得的知识最终可能帮助医生开发基于唾液的简单检测方法来检测或监测多发性硬化症,并可能为替换或恢复健康细菌的新一类多发性硬化症治疗方法打开大门。
多发性硬化症特征:有益菌减少,有害菌增加
曼加拉姆及其团队使用鸟枪法宏基因组测序和非靶向代谢组学研究了口腔中整个细菌群落的变化以及这些生物体产生的小分子(代谢物)如何影响多发性硬化症。
他们分析了50名复发缓解型多发性硬化症(RRMS)患者(多发性硬化症最常见形式)和50名健康对照者的唾液。与健康人相比,多发性硬化症患者的口腔微生物组紊乱。这种失衡主要表现为有益的"早期定植菌"(如构成健康口腔群落基础的链球菌和放线菌)减少,而具核梭杆菌、牙龈卟啉单胞菌以及多种普雷沃氏菌等潜在致病菌增加。
唾液的代谢谱——衡量患者和细菌产生的小分子(代谢物)的指标——也有所不同。多发性硬化症患者体内一种名为次牛磺酸的保护性代谢物水平降低,该物质参与抗氧化防御和神经健康。研究表明,次牛磺酸水平降低可能与多发性硬化症患者口腔微生物组中改变的细菌有关。
这些发现共同表明,口腔微生物和代谢变化可能促进多发性硬化症中的炎症和疾病进程。
研究人员还开发了一种名为主题建模的新型机器学习方法,使他们能够识别共同存在的细菌群组。该分析揭示了仅在健康个体中存在的微生物网络,并显示多发性硬化症患者中有五个微生物群落显著减少。这种损失表明维持口腔健康的协同微生物网络出现了根本性崩溃。
"这种多组学方法揭示了细菌组成、功能和代谢物谱如何相互关联,突出了可能塑造多发性硬化症中炎症和免疫失调的特定细菌分类群和代谢特征,"曼加拉姆说。
"这些发现提供了迄今为止关于口腔微生物、细菌功能和宿主代谢在多发性硬化症中关系的最详细视图之一。研究结果扩展了我们对多发性硬化症的理解,超越了肠道和大脑,突显了口腔作为免疫-微生物相互作用的另一个重要场所。"
口腔微生物组为新诊断方法和疗法提供机会
新发现可能带来更好的多发性硬化症诊断、监测甚至治疗方法。
由于唾液采集简单且无创,口腔微生物组和代谢组可能成为监测疾病活动或治疗反应的宝贵生物标志物。例如,微生物组分析可用于创建多发性硬化症的诊断特征,测量唾液中的次牛磺酸水平可能成为一种简单、无创的生物标志物,辅助诊断或疾病监测。
此外,由于口腔微生物组比肠道微生物组更容易获取和操作,这些发现可能为替换或恢复健康细菌以改善疾病管理和患者预后的新一类多发性硬化症治疗方法打开大门。
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