追寻我们体内微生物流的奥秘

当我们听到肠道细菌时，我们可能会想到帮助消化的益生菌和补充剂，服用抗生素如何影响我们的肠道，或者可能想到旨在改善肠道健康的时尚饮食。

但宾夕法尼亚医学院的两名研究人员认为，了解微生物组，即与人体相关的全部微生物，可能是破译使我们的身体工作的基本机制的关键。他们认为这些微生物可能像呼叫中心总机一样工作，建立联系以帮助不同的器官，生物系统和大脑进行交流。佩雷尔曼医学院（Perelman School of Medicine）微生物学助理教授Maayan Levy和Christoph Thaiss认为，微生物组有助于揭示来自胃肠道的信号如何被身体其他部位接收，这可能是理解器官间交流的关键。

虽然肠道向身体的各个部位发送信号以启动各种生物过程，但这种通信背后的机制 – 以及参与这些过程的不同器官之间的通信 – 相对未知。

“我们对微生物组在从癌症到神经退行性疾病再到炎症性疾病等各种疾病中所起的作用了解得越多，了解其确切作用就越重要，”Thaiss说。“希望一旦我们了解了它是如何工作的，我们就可以利用微生物组来治疗这些疾病。

Levy和Thaiss在2018年完成研究生学习后加入了宾夕法尼亚医学院的教职员工。在这里，他们继续研究微生物组在各种生物过程中的作用。

在他的实验室里，Thaiss专注于微生物组对大脑的影响。他最近发现了一种肠道细菌，它们激活肠道神经以促进运动欲望。最近，Thaiss发表了一项研究，确定了将心理压力信号从大脑传递到胃肠道并引起炎症性肠病症状的细胞。

与此同时，在她的实验室里，Levy研究了微生物组如何影响疾病的发展，如癌症和全身的其他疾病。

Levy最近发表的一篇出版物表明，生酮饮食（高脂肪，低碳水化合物）会导致产生一种称为β-羟基丁酸（BHB）的代谢物，该代谢物在小动物模型中抑制结直肠癌。

现在，Levy正在与专门研究胃肠道癌症的胃肠病学系医学助理教授Bryson Katona合作，研究BHB是否对Lynch综合征患者具有相同的效果，Lynch综合征导致个体具有许多不同类型癌症的遗传易感性，包括结肠癌。这些努力是宾夕法尼亚大学越来越强调寻找在早期阶段拦截癌症的方法的一部分。

“值得注意的是，我们能够迅速从我们的动物模型中获取发现并迅速设计临床试验，”Levy说。“我们工作中最令人兴奋的方面之一是不仅发现我们的身体如何在生物学层面上工作，而且能够与世界领先的临床专家合作，将这些发现转化为患者的治疗方法。

此外，由Levy和Thaiss领导的研究经常利用来自Penn Medicine BioBank的人类样本和数据来验证他们正在研究的患有疾病的人类患者组织中的动物模型发现。

虽然Levy和Thaiss在他们的实验室追求不同的研究兴趣，但他们也经常合作，建立在他们之前对微生物组的作用及其在保持我们健康的生物过程中的作用的研究基础上。他们的长期目标是了解胃肠道影响其他器官疾病过程的机制，以使用胃肠道作为身体的非侵入性切入点来治疗身体的各种疾病。

“人类中一些最常见和最具破坏性的疾病 – 如癌症或神经变性 – 很难治疗，因为它们没有可以到达大脑的现有疗法，”Thaiss说。“如果我们能够了解胃肠道如何与身体的其他器官（包括大脑）相互作用，我们也许能够开发出通过身体的自然通信途径向这些器官’发送信息’的治疗方法。

“显然，在我们到达那里之前，还有很多基本的生物学需要发现，”利维补充道。“最重要的是，我们希望绘制胃肠道与身体相互作用的所有不同路线，以及这种交流是如何发生的。

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