Cell子刊：宿主粪便中的miRNA可调控肠道菌群

肠道菌群对宿主有许多益处，包括促进宿主免疫系统的成熟、防止肠道病原菌的过度生长、调节肠道内分泌与神经信号传导；同时菌群也能合成维生素，代谢胆汁盐等。但肠道菌群紊乱时，许多疾病随之而来，像炎症、代谢、自身免疫、神经性疾病等。肠道菌群与宿主的健康与疾病有着很大关系，对于医疗卫生领域来说，其或可能成为预防和治疗肠道、肠道相关疾病的新靶点。

如此，通过调控菌群甚至驾驭菌群来改变宿主的健康状况显得尤为重要！

图来自Microbial Cell. 2016, 3(4): 176-177.

2016年发表在Cell Host ＆ Microbe上的一篇研究文章表明，人与小鼠粪便中包含功能性的microRNA（miRNA），研究人员发现宿主粪便中的miRNA可以直接调控菌群的基因表达与生长。

来自哈佛医学院的文章第一作者Shirong Liu表示，“众所周知，肠道中的共栖菌在宿主的健康或疾病方面都扮演着重要的角色，但是人们并不清楚这些菌是如何被宿主调控或操纵的”。此前的研究发现人粪便中存在胞外miRNA，这一现象促使Liu及其合作者去研究粪便中的胞外miRNA是否具有功能，以及它们能否在肠道中通过改变菌群基因表达来调控菌群。

文章中，研究人员从人和小鼠的粪便中分离得到miRNA,发现两种粪便中都存在特异的miRNA，比如miR-155 及miR-1224。生物信息学方法分析预测发现，在给定特定菌种时，粪便中分离的许多miRNA可以结合给定菌种基因组的多个位点。研究人员在培养两种细菌时将人工合成的miRNA（自然存在）加入，发现miRNA很明显地影响细菌的生长。文章作者用荧光标记miRNA，发现miRNA可以进入细菌，且当细菌在含有人类或小鼠粪便miRNA中培养时，其基因表达被直接改变。

肠道上皮细胞（IECs）缺少miRNA形成必需蛋白质（Dicer酶，其参与miRNA的剪切）的小鼠，其粪便miRNA水平很低，表明IECs是粪便中miRNA的主要来源。杯状细胞及潘式细胞中缺少Dicer酶的小鼠粪便中miRNA的情况与IECs相同。

进一步的试验发现，IECs中Dicer酶基因被敲除的小鼠肠道菌群变得紊乱，且相比于野生小鼠其对诱发性结肠炎更为敏感。但当这些基因敲除小鼠在结肠炎诱发之前通过口服接受野生小鼠粪便miRNA移植时，其结肠损伤程度出现降低情况。

“我们的发现表明宿主可以通过miRNA主动去影响菌群，这提供了一个独特的操控菌群的方法”，文章通讯作者Howaed Weiner下此结论，“我们还要接着研究粪便中miRNA在宿主疾病状态下是不是会有所不同，并打算把外源miRNA当作一种治疗疾病的药物”。

参考文献

Lynch S V, Pedersen O. The Human Intestinal Microbiome in Health and Disease[J]. N Engl J Med. 2016, 375(24):2369-2379.

Thomas H. Gut microbiota: Host faecal miRNA regulates gut microbiota[J]. Nature Reviews Gastroenterology &Hepatology. 2016, 13(3): 122-123.

Liu S, DaCunha A P, Rezende R M, et al. The Host Shapes the Gut Microbiota via Fecal MicroRNA[J]. Cell Host & Microbe. 2016, 19(1): 32-43.

作者：朱见深，山东大学微生物重点实验室，2016及硕士。