原創 代絲雨 奇點網 收錄于話題#神奇的腸道微生物29個

腸道微生物，或許會遲到，但永遠不會缺席。

本周份腸菌來了，它為我們展示的新技能，是防輻射！

近期，《科學》雜志發表了來自北卡羅萊納大學科研團隊的新成果，研究者們注意到，在實驗室輻射暴露后幸存的小鼠具有獨特的腸菌組成，而且在化療后的人類患者中也存在類似的現象。毛螺菌和腸球菌豐度的提升有助于輻射后造血恢復和胃腸道修復，它們的代謝物丙酸和色氨酸代謝產物是關鍵。[1]

腸菌，你還管這呢？

說輻射，諸位還是先把腦海中浮現的各種家用電子設備們拋開。普通人生活中最容易遭到輻射傷害的地方恐怕還是醫院，比如癌癥放射治療，雖然臨床上也有一些防護的舉措，但由輻射造成的長期損傷仍舊是個急需解決的問題[2]。

嚴重的情況下，輻射也可能導致死亡，這主要歸因于造血功能恢復不良以及胃腸道上皮細胞死亡。胃腸道是人體中更新速度最快的組織，因此對輻射很敏感。

不能忘記的是，腸道中也居住著以百萬億計的腸菌，如果說腸菌和輻射損傷一毛錢關系沒有，那誰也不能信吧。

研究者們觀察到，在9.2Gy的大劑量全身輻射下，大約5-15%的無特異性病原體（SPF）小鼠是能夠恢復健康并長期存活600天以上的，這部分小鼠被研究者們稱為“精英幸存者”。其實它們和其他小鼠在遺傳背景上完全相同，那么差別就很可能在于腸菌了。

部分小鼠能夠從高劑量輻射中幸存

研究者們為輻射290天后的精英小鼠進行了糞便16S rRNA測序，結果發現它們果然具有一個不同于普通小鼠的獨特菌群。由此我們可以猜測，特定的腸道微生物或許能夠保護機體免遭輻射損傷。

研究者嘗試了“臟籠”實驗，也就是讓小鼠居住在精英小鼠住過的臟籠子里，以便從生活環境中獲得精英小鼠的腸菌，這一點可以通過糞便分析來確定。之所以這樣安排而不讓小鼠們直接“同居”，主要是害怕它們打架受傷。

小鼠們在臟籠子居住了一段時間之后，就接受了高劑量的全身輻射（8.2-9.2Gy）。令人驚訝的是，住了精英小鼠臟籠的小鼠，有75%從輻射中幸存；而住了普通小鼠臟籠的小鼠，則只有20%存活。從疾病程度看，前者也明顯更輕微。

“臟籠”研究

組織學分析則顯示，精英小鼠臟籠中幸存下來的小鼠，骨髓標本基質損傷減少，造血細胞死亡減少，Ki67標記的細胞增殖增強，脾臟結構和造血功能也都比較正常，而對照的小鼠則明顯存在脾臟萎縮和淋巴細胞減少。可見，精英幸存者可以通過造血細胞增殖和減少細胞死亡來避免高劑量輻射的傷害。

研究者對比了兩組小鼠的腸菌組成，發現精英幸存者中最豐富、最具代表性的腸菌是毛螺菌（Lachnospiraceae）。

那么問題來了，這種菌，咱們人類也能擁有嗎？

研究者們收集了21名白血病患者在造血干細胞移植前放療時的糞便樣本，觀察到的患者腹瀉程度與胃腸道不良反應的發生和嚴重程度有關。分析顯示，腹瀉時間短的患者，毛螺菌和腸球菌（Enterococcaceae）的豐度明顯更高，而且毛螺菌的豐度與患者胃腸道不良反應的發生也有顯著的負相關。

研究者嘗試給小鼠提前轉移“防輻射菌”，包括23種毛螺菌，之前其他研究提到具有防輻射效果的鼠李糖乳桿菌[3]，以及其他作為對照的幾種常見菌。

結果顯示，接種毛螺菌的小鼠存活率和疾病評分提升最高，接種腸球菌和鼠李糖乳桿菌的小鼠存活率也提高了40-60%，其他菌種則無影響。可以觀察到，具有了防輻射菌的小鼠，腸道上皮形態更完整，損傷更少。

接種了防輻射菌的小鼠獲得了對輻射的抵抗力

值得高興的是，經過研究者測試，接種毛螺菌既不影響腫瘤的生長，也不會影響放療的治療效果。

那么毛螺菌到底通過什么產生了保護作用呢？

聰明的讀者絕對能夠猜中正確答案，那就是腸菌代謝物、短鏈脂肪酸！

啰嗦的實驗過程也不多說了，直接說結論和數據。研究者們發現的關鍵代謝產物是丙酸，給小鼠補充丙酸后，給予8-8.2Gy全身輻射，30天生存率為79%，而對照組則只有28%！給小鼠移植短鏈脂肪酸高產菌株效果也不錯，三種菌的保護作用居然達到了100%。

此外，兩種色氨酸代謝產物，3-羧基醛（I3A）和犬尿酸（KYNA）也有一定的保護作用。

說不定有一天，做放療之前醫生會給患者發便便膠囊呢。

參考資料：

[1]https://science.sciencemag.org/content/370/6516/eaay9097

[2] M. Hauer-Jensen, J. W. Denham, H. J. Andreyev, Radiation enteropathy: Pathogenesis, treatment and prevention. Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 11, 470–479 (2014). doi: 10.1038/nrgastro.2014.46; pmid: 24686268

[3] T. E. Riehl et al., Lactobacillus rhamnosus GG protects the intestinal epithelium from radiation injury through release of lipoteichoic acid, macrophage activation and the migration of mesenchymal stem cells. Gut 68, 1003–1013 (2019). doi: 10.1136/gutjnl-2018-316226; pmid: 29934438

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原標題：《《科學》：腸菌還能防輻射！科學家發現腸菌可幫助抵御放療損傷，恢復造血功能、促進胃腸道修復丨科學大發現》

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