科学家们尝试通过靶向微生物组来逆转食物过敏

科学家们尝试通过靶向微生物组来逆转食物过敏许多食物过敏的人在接触诱发食物时只出现轻微症状。然而,有些人面临潜在的致命后果。在实验室测试中,一种由健康微生物群制造的名为丁酸盐的细菌化合物显示出对抗过敏反应的前景。问题是,口服这种化合物很难受。现在,科学家们描述了一种更可口的方式来提供这种化合物。他们还报告说,他们的“聚合物胶束”对小鼠的花生过敏是有效的。有一天,这种治疗方法可以抵制许多类型的食物过敏和炎症性疾病。科学家们将在美国化学学会(ACS)的秋季会议上展示他们的成果。2022年美国化学学会秋季会议将以“混合”模式举行,于8月21日至25日举行,并在8月26日至9月9日提供点播服务。会议有近11000个演讲,涉及广泛的科学主题。组成肠道微生物组的一些细菌会产生化合物,如丁酸盐,促进有益细菌的生长并维持肠道内壁。如果一个人的微生物组不健康,缺乏这些产生丁酸盐的细菌,部分消化的食物碎片就会从肠道漏出,引发免疫反应,导致过敏反应。治疗过敏症患者的一种方法是通过口服或粪便移植向他们提供缺少的细菌。然而,据该项目主要研究人员之一JeffreyHubbell博士说,这在临床上效果并不好。“所以我们想,为什么我们不直接提供健康微生物组产生的代谢物--如丁酸盐?”“但是丁酸盐有一种非常难闻的气味,就像狗屎和馊掉的黄油,而且它的味道也不好,所以人们不会想吞下它,”曹世杰(音译)博士说,他正在为芝加哥大学的团队在会上介绍这一结果。而且,即使人们能够设法把它噎下去,丁酸盐也会在到达下层肠道的目的地之前被消化掉。为了克服这些挑战,科学家们,包括共同参与人CathrynNagler博士和RuyiWang博士,设计了一个新的输送系统。他们用丁酰氧乙基甲基丙烯酰胺(侧链有丁酸酯基团)与甲基丙烯酸或羟丙基甲基丙烯酰胺聚合。由此产生的聚合物自组装成聚合体,或称“聚合物胶束”,将丁酸酯侧链藏在其核心中,从而掩盖了该化合物的臭味和气味。研究人员将这些胶束施用于缺乏健康肠道细菌或正常功能肠道内膜的小鼠的消化系统。消化液在下肠释放丁酸盐后,惰性聚合物在粪便中被排出。该疗法恢复了肠道的保护屏障和微生物群,部分原因是增加了杀死有害细菌的肽的生产,这为有益的丁酸盐生产细菌提供了空间。最重要的是,当过敏性小鼠接触到花生时,给它们服用胶束可以防止出现危及生命的过敏反应。“这种类型的疗法没有抗原特异性,”曹世杰指出。“因此从理论上讲,它可以通过调节肠道健康广泛适用于任何食物过敏。”团队接下来的计划是在更大的动物身上进行试验,然后是临床试验。如果这些试验成功,并且美国食品和药物管理局(FDA)批准了这种口服治疗方法,那么这种胶束就可以以小包的形式在市场上销售;消费者可以撕开一包,并将内容物搅拌到一杯水或果汁中。在有关胶束的其他工作中,研究小组正在分析用口服疗法治疗炎症性肠道疾病的数据。科学家们还在研究通过注射给药。研究人...PC版:https://www.cnbeta.com/articles/soft/1307267.htm手机版:https://m.cnbeta.com/view/1307267.htm

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抗生素和它们的盟友:科学家发现保护肠道微生物组的化合物

抗生素和它们的盟友:科学家发现保护肠道微生物组的化合物这项独特的研究由LisaMaier博士和CamilleV.Goemans博士进行。Goemans博士及其同事的独特研究,分析了144种不同的抗生素对最常见的肠道细菌丰度的影响,为减少抗生素治疗对肠道微生物组的不利影响提供了新的见解。人类肠道中数以万亿计的微生物通过帮助消化、提供营养物质和代谢物以及与免疫系统合作抵御有害细菌和病毒而对健康产生深远影响。抗生素会破坏这些微生物群落,导致失衡,从而导致艰难梭菌感染引起的复发性胃肠道问题,以及肥胖、过敏、哮喘和其他免疫或炎症疾病等长期健康问题。尽管有这种众所周知的附带损害,但由于技术上的挑战,哪些抗生素会影响哪些类型的细菌物种,以及是否能减轻这些负面的副作用还没有被系统地研究。为了了解更多,研究人员系统地分析了用144种不同的抗生素治疗后在肠道中常见的27种不同细菌的生长和存活情况。他们还评估了这些抗生素-细菌组合中超过800种抗生素的最小抑制浓度(MIC)--阻止细菌生长所需的最小抗生素浓度。结果显示,大多数肠道细菌的MIC比致病细菌略高,这表明在常用的抗生素浓度下,大多数被测试的肠道细菌不会受到影响。然而,两类广泛使用的抗生素--四环素类和大环内酯类不仅在比阻止致病菌生长所需的浓度低得多的情况下阻止了健康细菌的生长,而且还杀死了他们测试的一半以上的肠道细菌物种,有可能在很长一段时间内改变肠道微生物组构成。由于药物在不同的细菌物种之间的相互作用不同,研究人员调查了是否可以使用第二种药物来保护肠道微生物。他们将抗生素红霉素(一种大环内酯)和多西环素(一种四环素)与一组1197种药物结合起来,以确定能够保护两种丰富的肠道细菌物种(Bacteriodesvulgatus和Bacteriodesuniformis)免受抗生素影响的合适药物。研究人员确定了几种有希望的药物,包括抗凝血剂地卡因,痛风药物苯溴马隆,以及两种抗炎药物托芬那酸和二氟尼考。重要的是,这些药物并不影响抗生素对致病细菌的效果。进一步的实验表明,这些解毒药物也保护了来自人类粪便样本和活体小鼠的天然细菌群落。德国柏林马克斯-德尔布吕克分子医学中心的UlrikeLöber博士说:"一个国际科学家团队的这项艰巨工作确定了一种新的方法,将抗生素与保护性解毒剂相结合,帮助保持肠道微生物组的健康,减少抗生素的有害副作用,而不影响其效率。尽管我们的研究结果很有希望,但还需要进一步研究,以确定最佳和个性化的解毒药物组合,并排除对肠道微生物组的任何潜在长期影响"。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1356111.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1356111.htm

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科学家找到通过工程纤维补充剂降低血压的方法

科学家找到通过工程纤维补充剂降低血压的方法医生们长期以来一直建议饮食改变是治疗高血压患者的第一选择。这种干预措施被称为DASH(阻止高血压的饮食方法),它已被证明在降低许多病人的血压方面具有难以置信的效果。然而,DASH到底是如何降低血压的,仍然是许多研究的来源。最常见的假设是饮食对肠道微生物组产生有益的变化,增加短链脂肪酸(SCFA)的产生,这随后导致血压的改善。莫纳什大学生物科学学院的FrancineMarques几年来一直在研究这些短链脂肪酸代谢物与血压之间的关系。之前的临床前研究表明,特别是乙酸盐和丁酸盐可以降低动物模型的血压。Marques解释说:"这些代谢物具有尚未开发的转化潜力。以前的研究发现,乙酸盐和丁酸盐这两种微生物SCFAs能降低小鼠的血压。然而,这种方法需要病人全天候摄入SCFAs,使其不适合人类。"因此,马克斯及其同事想知道是否可以部署一种工程纤维来帮助我们的肠道微生物提供持续的高水平的有益SCFA。研究人员转向了一种被称为高淀粉玉米淀粉的纤维,它可以被修改以加入醋酸和丁酸盐。最终产品被称为HAMSAB(乙酰化和丁酰化高淀粉)。当我们的肠道微生物发酵HAMSAB时,大量的醋酸和丁酸盐被释放到结肠中。这项临床试验要回答的问题是,高血压患者补充HAMSAB是否能有效降低血压。研究人员招募了20名未经治疗的高血压患者。在三周内,参与者每天食用HAMSAB或安慰剂的补充剂。在三周的准备期后,安慰剂组和HAMSAB组交换了补充剂,因此在实验结束时,所有20名参与者都尝试了两种干预措施。"在HAMSAB治疗的高血压患者中,24小时收缩压下降了6.1毫米汞柱,"Marques宣布。"这相当于一种降压药,具有重要的临床意义"。血液测试显示,HAMSAB补充剂大大增加了循环中的乙酸盐和丁酸盐水平。这些血浆水平比通过标准饮食干预所能达到的要高。此外,研究人员看到HAMSAB补充剂改变了每个病人的肠道微生物组组成,增加了产生醋酸和丁酸的细菌水平。据Marques说,这些发现支持了微生物组产生的SCFA在调节人类血压方面发挥作用的假设。这支持了临床和实验结果,即肠道微生物群的改变,特别是SCFA生产者的耗竭,可能会在高血压之前发生"因此,像HAMSAB这样的可发酵纤维可能重新建立产生SCFA的肠道微生物群落。这项新的研究显然只是基于一小批人类受试者,因此在类似的东西成为临床可用之前还有很多工作要做。目前还不清楚HAMSAB补充剂是否会成为未来研究的重点,但研究结果确实表明,通过肠道微生物组调节SCFA水平可以有效治疗高血压。这项新研究发表在《自然-心血管研究》上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1338645.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1338645.htm

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复杂的微生物大都会:微生物学家揭示细菌的跨代团队合作

复杂的微生物大都会:微生物学家揭示细菌的跨代团队合作当细菌建立群落时,它们会进行跨代合作并共享养分。巴塞尔大学的研究人员利用一种新开发的方法首次成功地证明了这一点。这项创新技术能够跟踪细菌群落在不同时间和空间发展过程中的基因表达。在自然界中,细菌通常生活在群落中。它们集体定植于我们的肠道,也被称为肠道微生物群,或形成生物膜,如牙菌斑。群落生活给单个细菌带来了许多好处,例如增强了对恶劣环境条件的适应能力、向新领地扩张以及从共享资源中获得共同优势。细菌群落的发展是一个非常复杂的过程,在这个过程中,细菌会形成错综复杂的三维结构。在11月16日发表在《自然-微生物学》(NatureMicrobiology)杂志上的最新研究中,巴塞尔大学生物中心的克努特-德雷舍尔(KnutDrescher)教授领导的研究小组详细研究了细菌群落的发展过程。他们在方法上取得了突破性进展,能够同时测量基因表达,并对微生物群落中单个细胞在空间和时间上的行为进行成像。琼脂板上的枯草杆菌群(彩色图像)图片来源:巴塞尔大学生物中心"我们使用枯草杆菌作为模式生物。这种无处不在的细菌也存在于我们的肠道菌群中。"研究负责人克努特-德雷舍尔(KnutDrescher)教授解释说:"我们发现,这些生活在群落中的细菌会进行跨代合作和互动。前几代人为后几代人沉积代谢物"。他们还在细菌群中发现了不同的亚群,它们产生和消耗不同的代谢物。一个亚群分泌的一些代谢物会成为后来出现的其他亚群的食物。研究人员将最先进的自适应显微镜、基因表达分析、代谢物分析和机器人采样结合在一起。利用这种创新方法,研究人员能够在精确定位的地点和特定时间同时检测基因表达和细菌行为,并识别细菌分泌的代谢物。因此,细菌群可分为三个主要区域:菌群前沿、中间区域和菌群中心。不过,这三个区域呈现出渐变的特点。"根据区域的不同,细菌的外观、特征和行为也各不相同。边缘的细菌大多是运动的,而中心的细菌则形成非运动的长线,从而形成三维生物膜。"第一作者汉娜-杰克尔(HannahJeckel)解释说:"原因之一是空间和资源的可用性不同。"具有独特行为的细菌的空间分布使群落能够扩展,同时也能隐藏在保护性生物膜中。这一过程似乎是细菌群落的普遍策略,对它们的生存至关重要。"这项研究说明了细菌群落的复杂性和动态性,揭示了单个细菌之间有利于群落的合作互动。因此,空间和时间效应在微生物群落的发展和建立中起着核心作用。这项工作的一个里程碑是开发了一种开创性的技术,使研究人员能够以前所未有的分辨率获取多细胞过程的全面时空数据。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1401329.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1401329.htm

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斯坦福大学科学家构建了首个合成人类微生物组模型

斯坦福大学科学家构建了首个合成人类微生物组模型斯坦福大学的一个研究小组构建了第一个合成微生物组模型,该模型完全从零开始构建--包括100多个不同的细菌物种。研究人员们希望这一成就将彻底改变肠道微生物组的研究,进而能提供一个可用于未来实验的一致工作模型。PC版:https://www.cnbeta.com/articles/soft/1315083.htm手机版:https://m.cnbeta.com/view/1315083.htm

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研究发现纳米材料氧化石墨烯可通过肠道微生物组影响免疫系统

研究发现纳米材料氧化石墨烯可通过肠道微生物组影响免疫系统"该论文的通讯作者、瑞典卡罗林斯卡学院环境医学研究所教授BengtFadeel说:"这表明我们必须将肠道微生物组纳入我们对纳米材料如何影响免疫系统的理解。研究结果对于确定纳米材料的潜在不利影响以及在新材料中减轻或防止这种影响非常重要。"石墨烯是一种极薄的材料,比人的头发还要薄一百万倍。它由单层碳原子组成,比钢铁更坚固,但又有弹性、透明和导电性。这使得它在众多的应用中极为有用,包括在配备有可穿戴电子设备的"智能"纺织品中,以及作为复合材料的组成部分,以增强现有材料的强度和导电性。随着石墨烯基纳米材料使用的增加,需要研究这些新材料如何影响身体。人们已经知道纳米材料会对免疫系统产生影响,近年来的一些研究表明,它们也会影响肠道微生物组,即胃肠道中自然存在的细菌。纳米材料、肠道微生物组和免疫力之间的关系是本研究使用斑马鱼进行的主题。被调查的纳米材料是氧化石墨烯,它可以被描述为石墨烯的一个相对物,由碳原子和氧原子组成。与石墨烯不同,氧化石墨烯可溶于水,是医学研究的兴趣所在,例如,作为在体内输送药物的一种手段。在这项研究中,研究人员让成年斑马鱼通过水接触氧化石墨烯,并分析了它如何影响微生物组的组成。他们既使用了正常的鱼,也使用了在其肠道细胞中缺乏一种叫做芳烃受体(通常缩写为AhR)的受体分子的鱼,这是一种对各种内源性和细菌性代谢物的受体。"我们能够表明,当我们将鱼暴露在氧化石墨烯中时,肠道微生物组的组成发生了变化,即使是低剂量,AhR也会影响肠道微生物组,"该研究的第一作者、卡罗林斯卡学院环境医学研究所的博士后研究员彭国涛说。研究人员还生成了完全缺乏天然肠道微生物组的斑马鱼幼体,这使得研究个别微生物组成分的影响成为可能,在这种情况下,丁酸(一种脂肪酸),它由某些类型的肠道细菌分泌。众所周知,丁酸能够与AhR结合。这样做,研究人员发现,氧化石墨烯和丁酸的组合在鱼体内产生了所谓的2型免疫力。结果发现,这种效果取决于肠道细胞中AhR的表达。"这种类型的免疫力通常被视为对寄生虫感染的一种反应。"彭国涛说:"我们的解释是,肠道免疫反应可以以类似于处理寄生虫的方式处理氧化石墨烯。"使用一种先进的免疫细胞绘图方法,研究人员还能够表明,在斑马鱼幼虫中发现了一种叫做先天淋巴细胞的免疫系统组成部分。这表明斑马鱼是研究免疫系统的一个良好模型,包括原始或先天免疫系统。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1336795.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1336795.htm

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科学家在阿尔卑斯山和北极地区发现可在低温下消化塑料的微生物

科学家在阿尔卑斯山和北极地区发现可在低温下消化塑料的微生物但是这个问题有一个可能的解决方案:找到专业的冷适应微生物,其酶在较低的温度下工作。来自瑞士联邦研究所的科学家们知道到哪里去寻找这样的微生物:在他们国家的阿尔卑斯山的高海拔地区,或者在极地地区。他们的研究结果发表在《微生物学前沿》杂志上。第一作者JoelRüthi博士说:"在这里我们表明,从高山和北极土壤的'质层'中获得的新型微生物分类群能够在15°C的温度下分解可生物降解的塑料",他目前是WSL的客座科学家。"这些生物可能有助于降低塑料的酶促回收过程的成本和环境负担"。Rüthi及其同事在格陵兰岛、斯瓦尔巴群岛和瑞士对生长在自由放置或故意埋藏的塑料(在地下保存一年)上的19种细菌和15种真菌进行了采样。斯瓦尔巴群岛的大部分塑料垃圾是在2018年瑞士北极项目期间收集的,学生们在那里进行实地考察,亲眼目睹了气候变化的影响。瑞士的土壤是在MuotdaBarbaPeider山顶(2979米)和ValLavirun山谷中收集的,这两个地方都位于格劳宾登州。科学家们让分离出的微生物作为单株培养物在实验室中于15°C的黑暗环境下生长,并使用分子技术对其进行鉴定。结果显示,细菌菌株属于放线菌门和变形菌门的13个属,真菌属于子囊菌门和粘菌门的10个属。令人惊讶的结果然后,他们使用一套检测方法来筛选每个菌株消化不可生物降解的聚乙烯(PE)和可生物降解的聚酯-聚氨酯(PUR)以及聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)这两种市售可生物降解的混合物的能力。即使在这些塑料上培养了126天,没有一个菌株能够消化PE。但是19种(56%)菌株,包括11种真菌和8种细菌,能够在15℃下消化PUR,而14种真菌和3种细菌能够消化PBAT和PLA的塑料混合物。核磁共振(NMR)和基于荧光的检测证实,这些菌株能够将PBAT和PLA的聚合物切成更小的分子。Rüthi说:"让我们非常惊讶的是,我们发现很大一部分被测菌株能够降解至少一种被测塑料。"表现最好的是Neodevriesia和Lachnellula属的两个未定性真菌物种:它们能够消化除PE以外的所有测试塑料。结果还显示,大多数菌株消化塑料的能力取决于培养基,每个菌株对四种测试的培养基都有不同的反应。消化植物聚合物的能力的副作用消化塑料的能力是如何演变的?由于塑料从20世纪50年代起才出现,降解塑料的能力几乎可以肯定不是自然选择最初所针对的特征。"实验已经证明,微生物可以产生各种聚合物降解酶,参与植物细胞壁的分解。特别是,植物病原真菌经常被报道用于生物降解聚酯,因为它们有能力产生角蛋白酶,而角蛋白酶由于与植物聚合物角蛋白相似而以塑料聚合物为目标,"最后一位作者BeatFrey博士解释说,他是WSL的高级科学家和小组负责人。由于Rüthi等人只测试了15°C下的消化,他们还不知道成功菌株的酶在哪种最佳温度下工作。弗雷说:"但我们知道,大多数测试的菌株可以在4°C和20°C之间良好生长,最佳温度在15°C左右。下一个巨大的挑战将是确定微生物菌株产生的塑料降解酶,并优化过程以获得大量的蛋白质。此外,可能需要进一步修改酶,以优化蛋白质稳定性等特性"。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1362263.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1362263.htm

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