《科学》：没想到吧，肠菌还能防辐射

原创 代丝雨 奇点网 收录于话题#神奇的肠道微生物29个

肠道微生物，或许会迟到，但永远不会缺席。

本周份肠菌来了，它为我们展示的新技能，是防辐射！

近期，《科学》杂志发表了来自北卡罗莱纳大学科研团队的新成果，研究者们注意到，在实验室辐射暴露后幸存的小鼠具有独特的肠菌组成，而且在化疗后的人类患者中也存在类似的现象。毛螺菌和肠球菌丰度的提升有助于辐射后造血恢复和胃肠道修复，它们的代谢物丙酸和色氨酸代谢产物是关键。[1]

肠菌，你还管这呢？

说辐射，诸位还是先把脑海中浮现的各种家用电子设备们抛开。普通人生活中最容易遭到辐射伤害的地方恐怕还是医院，比如癌症放射治疗，虽然临床上也有一些防护的举措，但由辐射造成的长期损伤仍旧是个急需解决的问题[2]。

严重的情况下，辐射也可能导致死亡，这主要归因于造血功能恢复不良以及胃肠道上皮细胞死亡。胃肠道是人体中更新速度最快的组织，因此对辐射很敏感。

不能忘记的是，肠道中也居住着以百万亿计的肠菌，如果说肠菌和辐射损伤一毛钱关系没有，那谁也不能信吧。

研究者们观察到，在9.2Gy的大剂量全身辐射下，大约5-15%的无特异性病原体（SPF）小鼠是能够恢复健康并长期存活600天以上的，这部分小鼠被研究者们称为“精英幸存者”。其实它们和其他小鼠在遗传背景上完全相同，那么差别就很可能在于肠菌了。

部分小鼠能够从高剂量辐射中幸存

研究者们为辐射290天后的精英小鼠进行了粪便16S rRNA测序，结果发现它们果然具有一个不同于普通小鼠的独特菌群。由此我们可以猜测，特定的肠道微生物或许能够保护机体免遭辐射损伤。

研究者尝试了“脏笼”实验，也就是让小鼠居住在精英小鼠住过的脏笼子里，以便从生活环境中获得精英小鼠的肠菌，这一点可以通过粪便分析来确定。之所以这样安排而不让小鼠们直接“同居”，主要是害怕它们打架受伤。

小鼠们在脏笼子居住了一段时间之后，就接受了高剂量的全身辐射（8.2-9.2Gy）。令人惊讶的是，住了精英小鼠脏笼的小鼠，有75%从辐射中幸存；而住了普通小鼠脏笼的小鼠，则只有20%存活。从疾病程度看，前者也明显更轻微。

“脏笼”研究

组织学分析则显示，精英小鼠脏笼中幸存下来的小鼠，骨髓标本基质损伤减少，造血细胞死亡减少，Ki67标记的细胞增殖增强，脾脏结构和造血功能也都比较正常，而对照的小鼠则明显存在脾脏萎缩和淋巴细胞减少。可见，精英幸存者可以通过造血细胞增殖和减少细胞死亡来避免高剂量辐射的伤害。

研究者对比了两组小鼠的肠菌组成，发现精英幸存者中最丰富、最具代表性的肠菌是毛螺菌（Lachnospiraceae）。

那么问题来了，这种菌，咱们人类也能拥有吗？

研究者们收集了21名白血病患者在造血干细胞移植前放疗时的粪便样本，观察到的患者腹泻程度与胃肠道不良反应的发生和严重程度有关。分析显示，腹泻时间短的患者，毛螺菌和肠球菌（Enterococcaceae）的丰度明显更高，而且毛螺菌的丰度与患者胃肠道不良反应的发生也有显著的负相关。

研究者尝试给小鼠提前转移“防辐射菌”，包括23种毛螺菌，之前其他研究提到具有防辐射效果的鼠李糖乳杆菌[3]，以及其他作为对照的几种常见菌。

结果显示，接种毛螺菌的小鼠存活率和疾病评分提升最高，接种肠球菌和鼠李糖乳杆菌的小鼠存活率也提高了40-60%，其他菌种则无影响。可以观察到，具有了防辐射菌的小鼠，肠道上皮形态更完整，损伤更少。

接种了防辐射菌的小鼠获得了对辐射的抵抗力

值得高兴的是，经过研究者测试，接种毛螺菌既不影响肿瘤的生长，也不会影响放疗的治疗效果。

那么毛螺菌到底通过什么产生了保护作用呢？

聪明的读者绝对能够猜中正确答案，那就是肠菌代谢物、短链脂肪酸！

啰嗦的实验过程也不多说了，直接说结论和数据。研究者们发现的关键代谢产物是丙酸，给小鼠补充丙酸后，给予8-8.2Gy全身辐射，30天生存率为79%，而对照组则只有28%！给小鼠移植短链脂肪酸高产菌株效果也不错，三种菌的保护作用居然达到了100%。

此外，两种色氨酸代谢产物，3-羧基醛（I3A）和犬尿酸（KYNA）也有一定的保护作用。

说不定有一天，做放疗之前医生会给患者发便便胶囊呢。

参考资料：

[1]https://science.sciencemag.org/content/370/6516/eaay9097

[2] M. Hauer-Jensen, J. W. Denham, H. J. Andreyev, Radiation enteropathy: Pathogenesis, treatment and prevention. Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 11, 470–479 (2014). doi: 10.1038/nrgastro.2014.46; pmid: 24686268

[3] T. E. Riehl et al., Lactobacillus rhamnosus GG protects the intestinal epithelium from radiation injury through release of lipoteichoic acid, macrophage activation and the migration of mesenchymal stem cells. Gut 68, 1003–1013 (2019). doi: 10.1136/gutjnl-2018-316226; pmid: 29934438

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