一位90後科學家的質問,揭開了生命早期“飢餓印記”的神秘面紗

Mondo 科學 更新 2024-01-31

超新聞記者 朱平.

早年暴露於饑荒可能會影響成年期腸道微生物群的組成,增加患 2 型糖尿病的風險。

近日,鄭聚生團隊及西湖大學合作者在國際期刊BMC Medicine**上發表了相關研究成果。 鄭聚生實驗室這幾年發表了多篇文章,而這個與“飢餓”相關的研究課題的發起人是一位90後青年。

從未捱過餓的他,為什麼會關注飢餓呢?這個結果的意義是什麼?前不久,記者採訪了90後出生的西湖大學博士後苟旺龍,試圖從自己的科研經歷中尋找答案。

故鄉回憶。 苟旺龍出生於2024年,去年畢業於西湖大學,獲博士學位,成為鄭巨生實驗室的博士後研究員。

在江南讀書5年後,他對土豆這個家鄉特產的熱愛不已,在西湖大學的食堂裡,苟旺龍能夠同時點兩種口味的土豆。

這種情有獨鍾,源於苟旺龍對爺爺和家鄉苟家茶的回憶。

郭台銘的叉子在哪裡?那是甘肅省定西市通渭縣吉川鎮的乙個村莊。 定西有三寶,土豆就是其中之一。

在苟旺龍的印象中,爺爺喜歡吃雜糧,把雜糧磨成粉,再煮成糊狀,配上一些鹹菜,爺爺總是吃得很香,經常叫他嘗一口,但年幼的苟旺龍平時吃一口,不願意再吃一口。

高中畢業後,苟旺龍經常會聽爺爺說起挨餓的日子,老人的記憶猶如一粒種子,也在喋喋不休中埋藏在苟旺龍的心裡。

在攻讀博士學位期間,苟旺龍的探索物件有點特殊。 它們是微不足道的,但它們是巨大的,在我們身體的外殼中生活和進化。

它們是腸道菌群。

有研究認為,人體腸道中寄生著數以萬億計的細菌,在漫長的生命進化過程中,它們與人類形成了共生關係,幫助人體消化食物,合成必需的短鏈脂肪酸,還能幫助清除毒素,支援腸道功能。

苟旺龍對採集到的樣本進行了分析。 受訪者供圖。

苟旺龍的第乙個博士專案是研究腸道菌群與2型糖尿病的關係。 當時從事營養學和流行病學研究的鄭菊生教授還在國外,糖尿病一直是他的研究領域。

苟旺龍回憶說,在讀完博士時,他在日常瀏覽文獻時,被乙個詞所吸引:饑荒,於是他找了更多的文獻,發現都指向乙個結果:早年經歷饑荒,成年後患糖尿病等代謝性疾病的幾率就會增加。

最初,這些研究起源於乙個理論猜想。 20世紀90年代,英國教授D**id Barker提出多哈(Dohad)理論,認為除遺傳因素外,許多疾病都可能由子宮或兒童時期的不良暴露引起,如營養不良、致癌物等。

那麼,饑荒也能改變腸道菌群嗎?苟旺龍提出了自己的問題。 童年時聽爺爺奶奶談論飢餓的記憶似乎喚起了另一種記憶,關於早年饑荒留下的腸道菌群的印記。

微生物群資料。 事實上,在人群水平上研究腸道菌群和疾病並不容易,它涉及多個學科的整合,包括傳統的統計分析、人工智慧、小鼠實驗、生化分析等。

為了收集資料,我們到實驗現場招募志願者,測量受試者的身高、體重等基本資訊,採集受試者的各種樣本,盡量自己參與。 參與整個過程的苟旺龍談起這件事非常激動,時不時還會在桌子上手寫公式,講解應用於這些資料的演算法模型。 他表示,對於科學研究來說,真實的資料具有不可替代的意義。

從本科自動化專業,到計算生物學碩士學位,開發計算演算法分析生命資料,再到博士整合人群佇列和多組學**2型糖尿病腸道微生物譜,一路“跨界”,苟旺龍始終保持著對資料的熱情,甚至在申請博士學位時, 讓他印象最深的不是研究方向的契合度,而是鄭聚生教授反覆強調的那句“我們有資料”。

在系統梳理了已有的文獻和思想後,苟旺龍給正在青島出差的鄭巨生教授打了個電話,簡要闡述了自己的猜想。 鄭決定立即嘗試,因為沒有人從腸道菌群的角度分析早年饑荒暴露對患2型糖尿病風險的影響。

隨後,苟旺龍從三個不同的地理人群中選擇了樣本——廣東省廣州市(與第一組樣本不重合)和全國(除廣東省外的15個省),樣本量分別為1,920、6,560和3,033。 總而言之,它是 11,513 人的腸道微生物群資料。

資料分析的背後是協作團隊的工作,需要工作人員到家中採集糞便樣本,觀察和記錄受訪者的飲食習慣。 然後,通過測序技術,科學家們能夠“追蹤”數百種腸道微生物群的大致分布。 統計分析需要細心呵護,研究團隊需要對資料進行修正,包括測序深度(檢測技術本身造成的誤差)、飲食和生活方式、疾病、年齡因素等。

結果清楚地表明,在生命早期經歷過嚴重飢餓的群體腸道微生物群多樣性顯著降低,並且腸道微生物群多樣性的減少伴隨著2型糖尿病風險的增加。

苟旺龍對採集到的樣本進行了分析。 受訪者供圖。

令人震驚的結果。 鄭居生的質問並沒有就此結束。

飢餓會改變腸道微生物群的多樣性,還有什麼?

每個人的腸道微生物群是乙個複雜的生態系統,具有數百個維度的測序資料。

該團隊使用資料降維的方法,通過計算將數百個維度還原為兩個主要特徵維度,以參考不同的樣本結構。

結果是第二次衝擊:持續的飢餓不僅改變了腸道微生物群的多樣性,而且還重塑了其結構。

研究團隊還進行了微生物群網路分析,以篩選出這些樣本中的核心腸道微生物群,同樣發現,在經歷持續飢餓的個體中,對2型糖尿病具有保護作用的核心微生物群的豐度有所降低。 研究還發現,嚴重飢餓的時間越長,對腸道微生物群的影響就越明顯。

多哈理論側重於生命早期不良環境暴露的長期影響,為理解多哈理論提供了乙個新的維度——生命一開始可能不會被記住,但留在腸道中的印記可能會增加未來患 2 型糖尿病的風險。

從過去到現在是什麼意思?

苟旺龍表示,結合課題組前期的工作,這些研究將幫助人類更好地了解腸道微生物與2型糖尿病的關係,幫助我們提前判斷疾病的發生和發展,並可能通過改善腸道細菌來干預疾病。

我們常說,生命早期的飲食等環境因素對人體健康有長期影響,這項研究也從另乙個角度印證了這一說法。 苟旺龍還嚴格地給這個早年的生活加上了乙個時間限制,“1000天,從胎兒留在母親子宮的第一天算起。 ”

科學條目]多哈主義:英國的D**id Barker教授根據他對24,114名婦女的真實調查提出的多哈主義。這些女性是 1944 年至 1945 年荷蘭饑荒期間的孕婦,D**id Barker 發現她們的孩子在成長過程中患有一系列代謝疾病的高發性疾病,例如心血管疾病、葡萄糖代謝異常和肥胖。

1944 年 9 月,荷蘭饑荒,也被稱為“飢餓之冬”,荷蘭的所有火車都停止執行,荷蘭鐵路工人希望通過罷工阻止納粹軍隊的行動來幫助推進盟軍的軍事行動。 但盟軍的行動失敗了,納粹通過停止食物**來懲罰荷蘭人民,使荷蘭大部分地區陷入饑荒。 到 1945 年 5 月荷蘭解放時,已有 20,000 多名荷蘭人死於饑荒。

*請註明出處”。

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