委内瑞拉南部的美洲原住民社区一直与西方医学隔绝。村庄通常只能通过河流或飞机到达,村民依靠狩猎和捕鱼获取食物。这种隔离也带来了代价:这些社区是美洲最后受到盘尾丝虫病(又称河盲症)影响的地区之一。黑蝇传播的寄生虫会导致这种疾病,可通过大规模使用抗寄生虫药物伊维菌素进行治疗。卡特中心的美洲盘尾丝虫病消除计划(OEPA)自1993年以来一直在美洲各地提供这种药物。
现在,一个国际研究团队提出,OEPA的项目可能通过改变这些孤立社区的微生物组而产生了意想不到的影响。对村民体内和体表微生物群的分析显示,在仅几次医疗访问后,他们多样化的细菌群落变得更加局限,并更类似于城市人口中的微生物群落。研究人员表示,发表在《细胞报告》上的这些发现提供了一个独特视角,展示了人类微生物群如何容易发生变化。
什么改变了微生物组?
OEPA项目于2015年底开始在委内瑞拉南部运营。该团队为社区提供基本医疗护理和伊维菌素等抗寄生虫药物。"这个项目提供了一个罕见的自然实验,"罗格斯大学微生物学家、该新研究的合著者玛丽亚·格洛丽亚·多明格斯-贝洛(Maria G. Dominguez-Bello)在一份声明中表示。"我们知道在城市社会的研究表明,抗生素会对肠道微生物产生巨大影响,"她说。"但我们不知道即使是基本药物如何影响那些极少接触药物的人群。"
多明格斯-贝洛的团队在2015年10月(医疗项目开始前)与OEPA团队一起访问了七个村庄,并于2016年2月再次访问。
虽然先前的研究已经显示了饮食和生活方式变化对微生物群的综合影响,但很难将这些影响分开。两次采样日期都落在同一旱季内,这意味着村民的食物供应在两次访问之间变化不大,使研究人员能够更清楚地专注于医疗项目对村民的单独影响。他们从335名参与者中收集了1500多个样本,包括粪便样本以及皮肤、鼻子和口腔的拭子。
微生物组多样性的减少
第一轮采样显示,村民的肠道细菌种群高度多样化,明显比与城市人口有更频繁接触的亚马逊社区村民更加多样化。他们的肠道中包含普氏菌属(Prevotella)和密螺旋体属(Treponema)等物种,这些物种与更好的纤维消化有关。四个月后,偏远社区的细菌种群现在更类似于接触频繁的村民。普氏菌属和密螺旋体属数量减少,被更高水平的拟杆菌门(Bacteroidota)和疣微菌门(Verrucomicrobia)所取代——这些菌群在城市人口中更为常见。这些变化在儿童中更为明显。
村民肠道中的微生物也经历了功能变化。基因分析显示,与纤维发酵和某些代谢过程相关的微生物基因变得更为稀少,而与简单碳水化合物代谢和抗微生物耐药性相关的基因增加。
这些变化并非全部一致。虽然口腔和皮肤微生物群的多样性在医疗接触后也减少了,但鼻腔微生物群的多样性实际上增加了。研究人员无法解释这些变化的方向差异。由于研究人员在药物给药后只访问了一次村庄,他们也无法评估村民微生物组的长期变化。
微生物和药物对未来的启示
研究团队表示,像OEPA这样的医疗项目在拯救生命的同时,应考虑减轻药物对微生物组影响的方法。"这些社区的微生物组与美国普通人的微生物组之间仍然存在很大差异。但如果多样性继续下降,可能会有失去重要功能的风险,"多明格斯-贝洛说。
"从肥胖到过敏甚至某些癌症等多种疾病都与肠道微生物有关。了解如何保护和恢复微生物多样性可能成为改善我们健康的重要组成部分,"她总结道。
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