综述: 宿主遗传对肠道菌群的影响|AMEM

在过去的十年中，尤其是在人类微生物组计划建立之后，在理解肠道菌群对人体健康维持的重要性方面取得了重大进展。肠道菌群参与发病机制和疾病发展的证据越来越多，不断揭示出其作为疾病机制，预防和治疗靶标的潜力。越来越多的研究表明肠道微生物是多种疾病的重要影响因素。肠道菌群包含多种组分，其复杂的特性是由外界和内部因素共同决定的。因此，人们对了解影响其组成的因素越来越感兴趣。尽管到目前为止已经投入了大量的精力，但仍很难评估宿主遗传对肠道菌群的影响程度。

2020年9月，以色列特拉维夫大学Fuad A. Iraqi教授团队在Animal Models and Experimental Medicine期刊上发表了题为“Impact of host genetics on gut microbiome: Take‐home lessons from human and mouse studies”的综述文章。该文从不同角度综述宿主遗传对肠道菌群的可能影响，提供宿主遗传在肠道菌群组成中的作用的最新评估，以增强读者对肠道微生物变异基础的宿主遗传的了解。

目前，表征肠道微生物的典型方法是使用16S rRNA基因测序、霰弹法或高通量基因组测序技术。使用这些分子遗传测序技术，可以在给定的生物样品中鉴定和定量不同的微生物。尽管研究结果已经显示出饮食和生活方式等环境因素会影响肠道菌群的组成，但宿主遗传的作用仍不清楚。

表征肠道微生物的典型方法

比较单卵双胞胎（MZ）和双卵双胞胎（DZ）之间的差异是研究宿主遗传变异是否与肠道菌群遗传变异相关的基本方法，可调查和评估决定肠道菌群特征的遗传背景的作用。先前的双胞胎研究表明，整体的肠道菌群组成和许多单独的肠道微生物是可遗传的。虽然各种研究所识别的相同的遗传类群遗传度各不相同，但这些结果可能是样品规模和分析的方法之间的差异造成的。这些研究特征对于宿主遗传的意义非常重要，尤其是在肠道菌群的双胞胎研究中。此外，一些非双胞胎研究表明，在同住的没有血缘关系的个体之间存在显著的菌群相似性，但这种相似性在不同住的家庭成员之间没有观察到。这些结果表明肠道菌群主要受环境因素影响，宿主遗传部分影响肠道菌群的组成。

单卵双胞胎的微生物相似性以及双卵双胞胎的遗传多样性

研究肠道菌群与宿主基因组联系的主要方法之一是微生物全基因组关联研究（mGWAS），这是将人类基因分型或全基因组测序与微生物组分析（16S rRNA或宏基因组学测序）相结合的研究方法。肠道菌群结构的高度复杂性和强烈的环境影响可能导致最近的研究结果之间存在差异。但这些研究中也存在一个例外，乳糖酶（LCT）基因与双歧杆菌相对丰度之间的显著关联，这也表明，肠道菌群与宿主基因更多的关联可能是通过观察遗传学和环境的综合影响而发现的，而不是分别探讨它们的影响。

在人类研究中，因为无法完全控制参与者之间广泛的环境差异，所以需要大批研究人员来揭示对肠道菌群的遗传效应。但动物研究可以通过将所有小鼠都置于相同的环境条件下来最小化这种差异。在动物研究中，宿主遗传在塑造肠道菌群中的作用比在人类中的作用更大。此外，相关的研究结果来看，在小鼠中获得的结果更加一致，可以复制，因此就宿主遗传背景的重要性提出了更为可靠的趋势。尽管小鼠和人类之间的肠道微生物系统不同，但是小鼠模型仍具有重要的优势，可以为人类研究提供一些见识和未来的方向。

此外，在本综述中作者还提到，尽管现在人们普遍认为肠道菌群在宿主代谢中起着至关重要的作用，但是关于宿主遗传对与代谢综合征（MetS）状态相关的特定肠道微生物影响的知识仍然有限。目前的研究方法还不足以检测所有遗传效应，因此评估宿主遗传在各个方面的完整作用仍具有挑战性。继续进行微生物组研究对于了解宿主的全面遗传潜力至关重要。

引用此论文

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改编|孙秀萍，Tina