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發(fā)布于 2020年12月3日

上期小編已經(jīng)和各位老師分享了腸道微生物對人類的健康和疾病的影響。目前在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的方向也十分廣泛，比如癌癥、代謝疾病、心腦血管疾病、胃腸道疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、免疫系統(tǒng)疾病、老年病、呼吸道疾病以及新生兒、藥效評估、靶向藥物指導(dǎo)應(yīng)用等等。通過腸道微生物了解疾病的發(fā)生發(fā)展機(jī)制，為疾病的治療提供新的思路。

腸道微生物組的生態(tài)失調(diào)可誘導(dǎo)疾病的發(fā)生并能調(diào)控宿主基因的表達(dá)。宿主基因表達(dá)與腸道微生物的變化關(guān)系密切，因此腸道微生物組可以作為某些疾病的診斷標(biāo)記，健康腸道微生物組的移植也可逆轉(zhuǎn)微生物的失調(diào)，從而達(dá)到治療疾病的效果。

?本期小編將會結(jié)合幾篇高分文章聊聊微生物組學(xué)與宿主轉(zhuǎn)錄組學(xué)聯(lián)合應(yīng)用，從菌群失調(diào)與宿主相關(guān)基因表達(dá)之間的關(guān)聯(lián)揭示疾病等發(fā)生發(fā)展的機(jī)制。

案例一囊性纖維化患者腸道微生物與宿主基因調(diào)控間相互作用

題目：Interactions between the gut microbiome and host gene regulation in cystic fibrosis?

期刊：Genome Medicine

IF：10.675

發(fā)表時間：2020年1月

研究思路：

圖1研究思路

本文作者通過對囊性纖維化患者和健康對照者的結(jié)腸黏膜樣本進(jìn)行RNA-seq，以確定差異表達(dá)的宿主基因。16S rRNA測序研究結(jié)直腸粘膜特征微生物，并確定患者與健康對照之間的差異菌群。最后作者對腸道粘膜組織特定的細(xì)菌與宿主基因之間的關(guān)系進(jìn)行了建模。

作者發(fā)現(xiàn)與健康對照相比，囊性纖維化患者的結(jié)腸中有1543個基因（CFTR）差異表達(dá)。這些基因富集于胃腸道和結(jié)直腸癌相關(guān)功能，如結(jié)直腸癌的轉(zhuǎn)移、腫瘤抑制、p53、mTOR信號通路等。囊性纖維化患者腸道菌群多樣性下降，產(chǎn)丁酸菌（Ruminococcaceae 和?Butyricimonas）減少，其他菌（Actinobacteria and Clostridium）豐度增加。結(jié)直腸癌相關(guān)基因（LCN2和DUOX2）的表達(dá)與結(jié)直腸癌相關(guān)細(xì)菌（Ruminococcaceae 和Veillonella）豐度相關(guān)。

本文除了介紹了囊性纖維化患者宿主基因表達(dá)與粘膜組織菌群，還探索了宿主-微生物相互作用在囊性纖維化結(jié)直腸癌病理學(xué)中潛在作用。本文提供了囊性纖維化患者結(jié)直腸癌患病風(fēng)險的標(biāo)志物。

圖2結(jié)腸直腸癌相關(guān)基因與腸道粘膜微生物之間的相互作用

案例二特異性皮炎和銀屑病微生物與宿主相互作用

題目：Microbe-host interplay in atopic dermatitis and psoriasis ?

期刊：Nature communications

IF：12.121

發(fā)表時間：2019年10月

研究思路：

?圖3研究思路

本文通過16S RNA測序、宏基因組測序及轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)研究了特異性皮炎和銀屑病患者皮膚微生物群落結(jié)構(gòu)以及皮膚基因表達(dá)模式。發(fā)現(xiàn)特異性皮炎和銀屑病與健康對照皮膚微生物組成存在顯著差異。特異性皮炎以金黃葡萄球菌為主并與宿主皮膚屏障功能、色氨酸代謝和免疫激活相關(guān)。銀屑病皮膚微生物群落與宿主基因表達(dá)存在微弱的關(guān)聯(lián)性。并為皮膚生態(tài)失調(diào)的生物標(biāo)志物和靶向治療提供基礎(chǔ)。

圖4金黃色葡萄球菌特征以及功能關(guān)聯(lián)

案例三新型宿主導(dǎo)向療法治療艱難梭菌感染

題目：New Host-Directed Therapeutics for the Treatment of Clostridioides difficile Infection ?

期刊：mBio

IF：6.787

發(fā)表時間：2020年3月

研究思路：

圖5研究思路

藥物介導(dǎo)的保護(hù)依賴于微生物群落的存在，其在喚起宿主防御以促進(jìn)保護(hù)性免疫作用。本文通過構(gòu)建小鼠模型進(jìn)行16S rRNA測序和轉(zhuǎn)錄組測序，發(fā)現(xiàn)藥物均增加了一些先天免疫應(yīng)答相關(guān)基因的表達(dá)?？傊葘?dǎo)藥物通過激活I(lǐng)L-33和通過宿主防御機(jī)制去清除病原體，促進(jìn)疾病減輕和小鼠模型的生存。

艱難梭菌是一種孢子形成的厭氧菌，也是引起抗生素相關(guān)結(jié)腸炎的主要原因。由于治療方案較少且疾病復(fù)發(fā)率高，因此迫切需要開發(fā)新的治療方案。本文確定了先導(dǎo)藥物治療機(jī)制，在小鼠模型的致死艱難梭菌感染（CDI），提高對藥物在感染發(fā)病機(jī)制中的作用的理解即宿主對艱難梭菌的免疫反應(yīng)?？傊芯繌?qiáng)調(diào)了先天免疫的重要性，以及免疫調(diào)節(jié)作為對抗CDI的潛在治療選擇的重要性。

圖6主要結(jié)果

本期的分享就到這里，希望對各位老師有所幫助。小編將會定期為大家分享微生物相關(guān)的研究思路，為我們的研究開拓思維，提升文章質(zhì)量。?

參考文獻(xiàn)：

1、Interactions between the gut microbiome?and host gene regulation in cystic fibrosis

2、Microbe-host interplay in atopic dermatitis and psoriasis

3、New Host-Directed Therapeutics for the Treatment of Clostridioides difficile Infection