人體特定器官中的微生物組已經得到了很好的研究，但很少有研究將多器官微生物組作為一個整體進行研究。
2024年1月10日，香港中文大學於君及西安交通大學佘軍軍共同通訊在Nature Communications發表題為「Defining the biogeographical map and potential bacterial translocation of microbiome in human ‘surface organs’」的研究論文，該研究旨在分析去世個體內的器官間和器官內的微生物組。研究從7個表面器官（口腔、食道、胃、小腸、闌尾、大腸和皮膚；53個部位的1608份樣本。n=33名受試者）並進行微生物組分析，包括16S全長測序。各器官間微生物多樣性差異很大，核心微生物種類共存於不同的個內器官中。
該研究破譯了不同器官內部位的微生物變化，並確定了特征微生物、它們的功能特征以及每個部位特有的交互作用。該研究揭示了胃、小腸和大腸粘膜腔樣本之間存在顯著的微生物異質性。最後，該研究建立了消化道中微生物的器官間關系。因此，該研究在器官間和器官內水平生成了人類細菌組成、多樣性、交互作用、功能特征和細菌易位的目錄。
表面器官（與環境空氣直接或間接接觸的器官），包括口腔、胃腸道（GI）和皮膚，是人體最大的器官，廣泛參與生理、代謝和免疫過程。表面器官中棲息著數萬億的微生物，並有多種微生物群落。每個表面器官的位置和功能特征創造了特定的環境條件，從而導致微生物群的區域特異性。迄今為止，關註區域差異的新興研究揭示了微生物組的許多生理作用，這些作用對人類生活至關重要。然而，很少有人報道不同身體部位之間微生物組的異質性。這種器官間微生物差異也有助於腸道微生物組功能特征的變異和可塑性。然而，只有少數研究透過從同一個體有限的采樣點破譯了消化器官中的微生物組。為了全面揭示人體微生物組，有必要對消化系統表面器官(腔和黏膜)和皮膚進行更密集的采樣，作為一個整體評估微生物組的組成。
器官不同區域或部位的微生物組可能有所不同，例如近端和遠端結腸之間微生物組的差異。最近報道了單個結直腸腫瘤中存在微生物異質性。了解胃腸道是否存在可辨別的微生物群落模式並闡明區域微生物生態席位，對於人類微生物組的完整定位非常重要。然而，從一個器官內的多個部位收集樣本一直具有挑戰性，尤其是在小腸中。此外，目前尚不確定管腔樣本中的微生物組是否與整個胃腸道粘膜樣本中的微生物組相似或不同。
器官之間的微生物交互作用正在成為人類健康的重要指標。然而，人們對微生物組的常規器官間接觸知之甚少。例如，口腔微生物群落如何與其他器官的微生物組相關是完全未知的。因此，對個體內部表面區域的呼吸進行采樣提供了一個機會來破譯微生物居民如何從一個部位/器官轉移到另一個部位/器官，對不斷變化的環境做出反應，並塑造宿主生理學。
本研究收集了33名受試者的7個表面器官（口腔、胃、食道、小腸、闌尾、大腸和皮膚）的53個部位的管腔粘膜、胃液和表面樣本，共計1608個樣本。大量樣本的收集有助於生成人類微生物組的高分辨率生物地理圖。研究結果揭示了消化系統和所有表面器官之間以及同一器官內不同部位之間微生物組的多樣性、組成、交互作用和功能特征的差異。研究還分析了胃腸道的管腔和粘膜相關微生物。利用PacBio高精度長讀長測序的16S全長數據，最終闡明了微生物在人體內物種水平上的器官間關系。
人類全身體微生物組分析（圖源自Nature Communications）
總之，研究生成了七個人體表面器官的綜合生物地理微生物圖譜。這可以闡明存在於多個器官或特定器官中的微生物。研究還揭示了每個表面器官內不同位點的微生物組，並將這些位點特異性分類群與關鍵功能特征聯系起來。此外，研究透過分析胃腸道的微生物區域間關系，探索了不同器官間微生物組的交叉。總的來說，該研究透過揭示表面器官中微生物群落的各種特征，增強目前對人體微生物組的理解。
參考文獻：
She JJ, Liu WX, Ding XM, Guo G,et al. Defining the biogeographical map and potential bacterial translocation of microbiome in human 'surface organs'. Nat Commun. 2024 Jan 10;15(1):427. doi: 10.1038/s41467-024-44720-6. PMID: 38199995; PMCID: PMC10781665.
責編 |探索君
排版|探索 君
文章來源|「iNature」
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