当莱奥托尔斯泰写了他经典小说的第一行,他的第一行 - “所有幸福的家庭都像彼此一样;每个不开心的家庭都以自己的方式不满意“ - 可能从未认为这将适用于肠道微生物。

但研究人员华盛顿大学(美国)和俄勒冈州立大学(美国)最近提出了“安娜·卡列尼娜原理”,用来解释当许多不同环境中的微生物群落受到干扰时可能发生的情况:在微生物群群落组合物中可能发生随机变异 - 与基线​​相比,微生物群可能变得更加多样化和不稳定。

“Anna Karenina效应”,因为作者称之为他们,可能是通常观察到当宿主面临一个压力源,降低其调节微生物组成的能力;此外,这些影响通常与宿主健康状况的下降有关。所以虽然健康宿主的微生物群可能看起来都很相似,但不健康宿主的微生物群可能最终彼此看起来非常不同。

在一个观点发表在微生物学性质, Jesse Zaneveld, Ryan McMinds和Rebecca Vega Thurber引用了Anna Karenina效应在不同系统中的证据,从珊瑚的微生物群到人类上呼吸道的微生物群。当涉及到作者自己的时候在珊瑚上工作,它们发现包括过度捕捞和营养污染的压力源可以允许在珊瑚表面微生物组中进行随机变化,允许藻类竞争对手蓬勃发展并最终降低珊瑚的生长或完全杀死它们。

Zanefeld,等等。:“而不是将微生物组转移到新的离散配置,产生群集,这些压力源使受压力个体的微生物群落比健康对照组具有更广泛的可能配置,产生一个受限制的控制微生物群‘核心’,周围围绕着一个巨大的压力或患病微生物群的‘光环’或‘涂抹’。”

应用于肠道微生物群,该原理可能会对以前的研究提供独特的解释,并为解释未来的研究提供有用的框架。即:如果每一种失调都略有不同,这对肠道微生物群的研究意味着什么?

众多的研究都有联系溃疡性结肠炎伴肠道菌群组成例如,鉴定疾病状态耗尽或富集的物种;然而,到目前为止尚未确定特定的生物标志物。如果Anna Karenina原则确实适用于这种疾病状态,科学家可能永远不会发现与溃疡性结肠炎相关的稳定困难。随机肠道微生物群变化对疾病相关因素可能意味着许多不同的配置与疾病状态有关,因此,鉴定疾病的高度敏感和特异性的肠道微生物生物标志物可能难以困难。此外,旨在的干预措施以特定方式调节溃疡性结肠炎的肠道微生物组会遇到不同的成功。

随着Anna Karenina原理的许多可能的例子存在于与肠道微生物症联系到疾病的文献中存在。在作者中讨论了与人体肠道微生物群相关的例子,他们强调了免疫的重要性 -有证据表明,宿主正常免疫功能的破坏会破坏肠道微生物群的稳定,并可能导致随机变异。这篇文章详细介绍了在人类免疫缺陷病毒(HIV)阳性的个体中看到的更大的微生物组变异性,这些个体已经严重破坏了免疫。

“预测何时以及如何以及如何调节微生物瘤的缺点是微生物生态学中许多重要问题的核心,”作者写道。更具体地,预测这对于了解如何调节肠道微生物生态系统以获得更好的健康至关重要。在个性化医学的路径上,Anna Karenina原则可以为科学家提供新的方向,用于寻找肠道微生物A改变的生物学上有意义的影响。

参考:

Zaneveld JR, McMinds R, & Thurber房车。压力与稳定性:安娜卡列尼娜原理在动物微生物组中的应用微生物学性质.2017;2.doi: 10.1038 / nmicrobiol.2017.121