慢性炎症：肠道中的进化
新疗法可以防止肠道细菌适应炎症环境，使其能够在这些区域生存。
2024年11月25日
进化生物学 医学
新的研究表明，进化医学可能会塑造胃肠病学的未来。它们为治疗炎症性疾病（如慢性炎症性肠病）开辟了新的途径。肠道细菌的进化能否为修复肠道微生物组打开新的道路？© Daniela Leitner
进化医学研究进化过程如何影响健康和疾病。这些研究的见解可用于开发创新方法来治疗慢性炎症性肠病。来自普朗克进化生物学研究所和基尔大学的“慢性炎症精准医学”卓越集群的研究人员表明，从进化的角度看待疾病具有显著潜力，可以扩展慢性炎症性肠病等疾病的治疗选择。
2023年的一项研究中，研究团队展示了肠道细菌（如大肠杆菌）可以迅速适应炎症环境，变得更活跃和更具攻击性。这些适应性增强了细菌在肠道中的生存和传播能力，在慢性炎症性肠病患者中起着核心作用。在最近的一篇综述文章中，研究人员进一步强调了进化医学在治疗慢性炎症性疾病方面的潜力，该文章比较了他们的研究与其他国际研究团队的工作。
肠道细菌的快速适应
当前的研究结果展示了肠道细菌如何迅速适应炎症环境。它们不仅改变基因组成，还改变外部特征——这些变化在实验室实验和慢性炎症性肠病患者中都有观察到。一个关键的发现是，某些细菌（如大肠杆菌）在暴露于炎症条件下会发生基因适应，使它们变得更活跃和更具攻击性。这些变化帮助细菌更好地在肠道中传播和生存，这些特征在患有慢性肠道炎症的患者中也得到了确认。
此外，细菌在炎症环境中发展出抗压特性，这些特性通过基因适应得到增强。这表明炎症有利于更耐受恶劣条件的细菌。“有趣的是，小鼠实验表明，某些营养素（如维生素B6）可以防止有害的细菌适应，”普朗克进化生物学研究所“进化医学”研究小组负责人、基尔大学教授约翰·贝恩斯（John Baines）说。在携带炎症促进肠道细菌的小鼠中，维生素B6的给药导致出现较少攻击性和抗压性的细菌菌株。这些发现表明，有针对性的营养摄入可能是控制不受欢迎细菌的一种方法。
另一种有前景的方法是利用细菌基因适应带来的脆弱性。研究人员发现，尽管适应的细菌在发炎的肠道中可能生长得更好，但它们对某些抗生素也变得更加敏感——这一现象被称为“旁系敏感性”。这为靶向治疗提供了新的视角，可以缓解慢性炎症性肠病的症状。
基于进化的策略
从综述研究的发现中，普隆和基尔的研究人员提出了基于对细菌适应机制更好理解的新治疗方案。通过有针对性的策略，可能预防甚至逆转有害变化。除了前面提到的使用补充剂（如维生素B6）抑制不利细菌适应的方法外，还在测试其他创新概念。
一种有前途的方法称为“祖先状态恢复疗法”。该方法旨在引入原始的、未适应的细菌菌株，以取代有害的适应变体。对于处于缓解期的患者（即症状减少的时期），这种方法可能提供一种自然且安全的治疗选项。
此外，对细菌适应的新见解促使重新评估现有抗生素。针对已适应炎症条件的细菌的疗法可以补充传统治疗方法，显著减轻慢性炎症性肠病的急性发作。“尽管取得了令人鼓舞的进展，但仍存在重要的知识空白，特别是在理解肠道细菌进化方面。以前的研究主要集中在粪便样本上，尚不清楚细菌在肠道不同区域的行为和适应情况。然而，这些差异对于不同亚型的慢性炎症性肠病（如克罗恩病和溃疡性结肠炎）至关重要，”约翰·贝恩斯解释道。“未来的研究应具体调查细菌在肠道不同区域的发展情况，以及这些适应在不同疾病形式中的作用，”贝恩斯补充道。其他微生物（如真菌和病毒）的影响也尚未完全探索，为研究提供了新的前景。
朝着更健康的未来迈进
贝恩斯强调：“我们看到这些发展标志着一个时代的开始，在这个时代中，肠道细菌的进化被考虑在内，使新型、基于进化的疗法成为可能。”通过应用进化概念，科学家和医生希望开发出不仅能缓解慢性炎症性肠病症状，还能专门针对其病因的方法。卓越集群成员正在进行的临床研究，如在慢性炎症性肠病患者中使用维生素B3，表明这些创新概念已从实验室进入临床测试阶段。
“进化医学对人类肠道中细菌适应和基因发展的见解，可能会在慢性炎症性肠病的治疗方面带来重大转变。随着进一步的研究，这种方法可能为真正的精准医学奠定基础，为慢性炎症性肠病患者提供个性化、更有效和可持续的疗法，”卓越集群发言人、基尔大学和石荷州大学医院主任斯特凡·施赖伯（Stefan Schreiber）说。
(全文结束)
