新的疾病观念肥壮癌症等或许也算流行症

编者按：

传统观点认为，心血管疾病、炎症性肠病等都是非传染性疾病，也就是无法在人和人之间传播的疾病。

然而，随着微生物组学的进展以及微生物的功能慢慢被揭晓，微生物组和人类疾病之间的关系有了许多新发现——一些非传染性疾病能够最终靠微生物移植重现。那么，这是否意味着非传染性疾病或可通过微生物“传染”呢？

之前，热心肠日报对加拿大先进研究所（CIFAR）B.B Finlay教授最近发表于Science的观点性文章Are noncommunicable diseases communicable？做了简要解读。

今天我们特别对该文进行了全文编译，希望可以为读者带来一些新见解与启发。

以下是全文编译：

菌群：非传染性疾病的传播者？

在过去的一个世纪里，全世界的病死率大幅度下降，而且死亡的主要病因从由传染性微生物引起的传染病转变为非传染性病，如心血管疾病、癌症和呼吸系统疾病等。

非传染性疾病（NCD）是指不发生直接人传人的疾病，目前，因非传染性疾病死亡的人数占全球死亡人数的 70%（4100 万）以上1。

非传染性疾病的定义排除了微生物的影响，而侧重于遗传、环境和生活方式这些因素。不过，慢慢的变多的多个方面数据显示，在患有各种非传染性疾病的个体中，菌群是失调的（发生明显的变化的）。

在非传染性疾病动物模型中，将这种失调的菌群移植到健康动物体内会导致疾病，并且菌群的组成会因与其它动物的密切接触而发生改变。

因此，我们猜测一些非传染性疾病发病可能与微生物有关。如果是，那么这些非传染性疾病可能通过微生物来传播。

传染病是由个体之间的病原体传播引起的。微生物可以在人与人之间的传播，但是，对非传染性疾病的发生有多大程度的影响仍不清楚。

人体微生物组由生活在人体内和人体表面的各种微生物（包括细菌、真菌和病毒）组成，在消化、免疫反应和新陈代谢等许多生理功能中发挥着及其重要的作用。

虽然微生物定植在身体的许多部位，但大多数定植在肠道，并且肠道微生物也是被研究得最多的。将失调的粪菌移植到动物模型中，出现了一些非传染性疾病的传播，但是人类微生物组的传播能力如何？

相比基因相似但分开生活的兄弟姐妹，同居者和配偶拥有更相似的肠道菌群。微生物可在家庭和社会网络中传播，现在可根据肠道细菌分析来判断配偶关系2。因为一家人共享饮食和环境，所以他们的微生物组应该是相似的。

因此，共有的微生物组是否影响非传染性疾病的传播是一个很难研究的问题，因为将环境与微生物组分离是很困难的。

非传染性疾病的“传播”

肥胖是许多非传染性疾病的主要危险因素，慢慢的变多的证据表明肥胖受到微生物影响。把遗传易感或饮食诱导的肥胖动物粪菌移植给无菌、精瘦的动物，会导致受体动物体重显著增加3，这表明肠道微生物是肥胖病因的一部分。

已经改变的肠道菌群会提高先前肥胖的小鼠节食后体重反弹的风险，这种风险可传递给菌群移植后的受体小鼠4。

研究表明，肥胖也可能在人类中传播。在一项对超过 30 岁的 12067 人进行的社交网络研究中5，拥有一个肥胖朋友的人患肥胖症的几率提高了 57%，如果一个人的兄弟姐妹肥胖，那他患肥胖症的几率提高了 40%。

此外，一项对美国军人家庭的研究表明，驻扎在肥胖率高的县与体重指数的增加有关，而驻扎在肥胖率低的县的军人，他们的体重指数则较低6。

这些数据与社会可传播成分导致肥胖的观点是一致的，它代表了一个共享的环境，包括饮食、生活方式以及微生物组。然而，很难将环境（饮食、社会习惯）与微生物组的组成分离开来，因为它们是密切相关的。

目前，非传染性疾病的微生物传播，仅在具有相同饮食和环境，且遗传背景相似的动物模型中，通过受控的粪菌移植实验得到了证实。

肥胖是 II 型糖尿病最高的危险因素，因此，II 型糖尿病也有风险可能通过微生物进行传播。在诊断为 II 型糖尿病的一年内，其配偶有更高的几率患 II 型糖尿病，这一趋势在最初诊断后的 3 年内仍然存在。

在小鼠中，把 II 型糖尿病小鼠的粪菌移植给无菌小鼠，会导致受体小鼠的 II 型糖尿病，这说明了 II 型糖尿病具有可转移的微生物成分7。

炎症性肠病与特定的失调菌群有关，这些失调菌群和疾病的表型可同时从患病的人类或小鼠转移到健康的动物身上8。

炎症性肠病患者的配偶具有相似的失调菌群组成，患病率高于偶然发病率，当然与大多数传染病一样，这种“传播”率并非 100%。

在印度，溃疡性结肠炎的发病率很低，但从印度迁往英国、美国和加拿大后，移民的溃疡性结肠炎发病率较高。这种变化归因于“环境因素”，包括饮食和生活方式，肠道微生物组也可能是一个促成因素。

宿主对炎症性肠病的遗传易感性以及个体的生理状况也起着一定的作用，已经发现有 200 多个基因位点与炎症性肠病相关9。其中的许多基因，如 NOD2（核苷酸结合寡聚化结构域蛋白 2），与肠道微生物组组成的免疫功能有关，强调了宿主的遗传和微生物组之间的联系。

新科赫假设

那么要如何检验可传播微生物组与非传染性疾病之间的联系呢？

1890 年，Robert Koch 发表了一系列确定微生物是否是传染病病因的假设，尽管存在例外情况，但这套“规则”对于确定大多数传染病的病原体很有帮助。

稍作修改后，这套新柯赫假设可适用于非传染性疾病，来确定共有的微生物是否可以被视为“传染源”，这将支持传染性非传染病的假设（见图）。

对于这些“微生物组相关假设”，失调菌群被认为是病原体或致病菌，并被明确为不同于未受影响个体的微生物组组成。

第一个假设是失调菌群的微生物应该存在于疾病患者体内。失调菌群与许多非传染性疾病之间存在着很强的相关性，包括心血管疾病和炎症性肠病。

第二个假设是这些微生物可以从患病的宿主中分离出来并在纯培养中生长。总的来说，失调菌群可以从粪便中获得，并且这个失调菌群中的许多微生物可以继续生长。

第三个假设是当失调的菌群中的微生物接种到一个健康的个体中时，应该引起相应疾病。将患有各种非传染性疾病个体的粪菌移植给健康动物，可导致相应疾病，如心血管疾病、炎症性肠病、II 型糖尿病等。

最后一个假设是上述微生物可以从接种患病的宿主中分离出来。许多非传染性疾病动物模型的失调菌群就是这一假设的充分证明10。

这些新假设可以应用于心血管疾病（心脏病发作和中风），这是世界上最普遍的非传染性疾病。

心血管疾病与特定肠道微生物的大量存在有很强的相关性，这些特定微生物编码胆碱三甲胺（TMA）裂解酶（CutC），它可以将红肉中的磷胆碱和肉碱代谢为 TMA，然后再由肝脏氧化成三甲胺氧化物（TMAO）11。血液中 TMAO 的浓度是一个强有力的预测心血管疾病的因子。

另外，编码 CutC 的肠道微生物与心血管疾病的患病率呈正相关12。而且无菌动物不会获得心血管疾病，即使它们食用富含胆碱的食物，并且纯素食主义者和绝对素食主义者的心血管疾病发病率低于肉食者13。如果在动物模型中抑制 CutC，则不会发生心血管疾病。

此外，编码 CutC 的人类肠道微生物移植到动物体内后，会导致动物的心血管疾病表型14。

调查配偶或社区心血管疾病发病率的研究迄今为止只研究了环境影响（如吸烟、肥胖和酒精）。这些可能会改变肠道微生物的组成，因此有必要进一步研究微生物传播是否也参与其中。

所以，将稍作修改的柯赫氏假设应用于心血管疾病：揭示了失调菌群的组成（大量存在编码 CutC 酶的细菌）和 TMAO 产生与心血管疾病有强相关性，这些证明了第一个假设。

这些微生物可以在实验室中生长，满足第二个假设，然后移植到健康的动物体内，导致心血管疾病14，满足了第三个假设。这些编码 CutC 的微生物可以从移植后患病的动物身上分离和培养，满足第四个假设。

同样，这些稍作修改的柯赫氏假设也可以应用于肥胖（虽然不是非传染性疾病，但它是许多非传染性疾病的主要危险因素）和炎症性肠病。在这两种情况下，它们各自的失调菌群可以被移植入动物体内，导致肥胖或炎症性肠病。

新假设、新思考

当然，这种因果关系的“证据”以及由此引发的传染性非传染性疾病，也有一些有必要注意一下的地方。

特别是，失调菌群并不明确，个体间的组成差异可能很大。

而且失调菌群与不同非传染性疾病的联系程度不同，例如，失调菌群在癌症中的作用比在心血管疾病中的作用小。

这些分析提出了一个假设，即可传播的失调菌群会促进人类非传染性疾病的发展，但要将其与环境因素和遗传倾向分离开来，还需要大量的研究。

这些观察结果表明，在某些传统的非传染性疾病中，微生物可能是一种原因和传播因素。

希望这一假设能激发更多的讨论和研究，包括明确环境对微生物组的影响，确定构成致病的、可传播的、失调菌群的微生物成员，并进一步界定微生物组对非传染性疾病的贡献程度。

有必要注意一下的是，特别是在生命早期，可传播微生物组也可能对非传染性疾病（包括哮喘、过敏和肥胖）具有保护作用。这些保护性微生物也能够最终靠实验移植到动物模型中15。

此外，本次讨论仅考虑了肠道细菌，但病毒和真菌以及皮肤和口腔等其他身体部位的微生物组，也可能会引起非传染性疾病。随着可传播微生物组在非传染性疾病中的潜在作用得到更好的了解，它将为解决这些复杂疾病提供新的机会。

参考文献：

（滑动下方文字查看）

1.WHO,https://municable-diseases.

2.I. L. Brito et al., Nat. Microbiol.4,964 (2019).

3.P. J. Turnbaugh et al., Nature444, 1027(2006).

4.C. A. Thaiss et al., Nature540, 544(2016).

5.N. A. Christakis, J. H. Fowler, N. Engl. J. Med.357,370 (2007).

6.A. Datar, N. Nicosia, JAMA Pediatr. 172, 239(2018).

7.C. A. Thaiss et al., Cell 159, 514(2014).

8.E. Elinav et al., Cell 145, 745 (2011).

9.A. N. Ananthakrishnan, Nat. Rev. Gastro. Hep. 12,205 (2015).

10.P. Vonaesch, M. Anderson, P. J. Sansonetti, FEMSMicrobiol. Rev.42, 273 (2018).

11.W. Zhu et al., Cell165, 111 (2016).

12.Z. Wang et al., Nature472, 57 (2011).

13.H. Kahleova, S. Levin, N. D. Barnard, Prog.Cardiovasc. Dis. 61, 54 (2018).

14.J. C. Gregory et al., J. Biol. Chem.290,5647 (2015).

15.M. C. Arrieta et al., Sci. Transl. Med.7,307ra152 (2015).

作者｜B. B Finlay, CIFAR Humans and the Microbiome

编译｜赵婧

审校｜617

编辑｜崔心伟

原题：Science新观点：什么？肥胖可能会“传染”？

转自：肠道产业

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