一位90后科学家的质问,揭开了生命早期“饥饿印记”的神秘面纱

小夏 科学 更新 2024-01-31

超新闻记者 朱平.

早年暴露于饥荒可能会影响成年期肠道微生物群的组成,增加患 2 型糖尿病的风险。

近日,郑聚生团队及西湖大学合作者在国际期刊BMC Medicine**上发表了相关研究成果。 郑聚生实验室这几年发表了多篇文章,而这个与“饥饿”相关的研究课题的发起人是一位90后青年。

从未挨过饿的他,为什么会关注饥饿呢?这个结果的意义是什么?前不久,记者采访了90后出生的西湖大学博士后苟旺龙,试图从自己的科研经历中寻找答案。

故乡回忆。 苟旺龙出生于2024年,去年毕业于西湖大学,获博士学位,成为郑巨生实验室的博士后研究员。

在江南读书5年后,他对土豆这个家乡特产的热爱不已,在西湖大学的食堂里,苟旺龙能够同时点两种口味的土豆。

这种情有独钟,源于苟旺龙对爷爷和家乡苟家茶的回忆。

郭台铭的叉子在哪里?那是甘肃省定西市通渭县吉川镇的一个村庄。 定西有三宝,土豆就是其中之一。

在苟旺龙的印象中,爷爷喜欢吃杂粮,把杂粮磨成粉,再煮成糊状,配上一些咸菜,爷爷总是吃得很香,经常叫他尝一口,但年幼的苟旺龙平时吃一口,不愿意再吃一口。

高中毕业后,苟旺龙经常会听爷爷说起挨饿的日子,老人的记忆犹如一粒种子,也在喋喋不休中埋藏在苟旺龙的心里。

在攻读博士学位期间,苟旺龙的探索对象有点特殊。 它们是微不足道的,但它们是巨大的,在我们身体的外壳中生活和进化。

它们是肠道菌群。

有研究认为,人体肠道中寄生着数以万亿计的细菌,在漫长的生命进化过程中,它们与人类形成了共生关系,帮助人体消化食物,合成必需的短链脂肪酸,还能帮助清除毒素,支持肠道功能。

苟旺龙对采集到的样本进行了分析。 受访者供图。

苟旺龙的第一个博士项目是研究肠道菌群与2型糖尿病的关系。 当时从事营养学和流行病学研究的郑菊生教授还在国外,糖尿病一直是他的研究领域。

苟旺龙回忆说,在读完博士时,他在日常浏览文献时,被一个词所吸引:饥荒,于是他找了更多的文献,发现都指向一个结果:早年经历饥荒,成年后患糖尿病等代谢性疾病的几率就会增加。

最初,这些研究起源于一个理论猜想。 20世纪90年代,英国教授D**id Barker提出多哈(Dohad)理论,认为除遗传因素外,许多疾病都可能由子宫或儿童时期的不良暴露引起,如营养不良、致癌物等。

那么,饥荒也能改变肠道菌群吗?苟旺龙提出了自己的问题。 童年时听爷爷奶奶谈论饥饿的记忆似乎唤起了另一种记忆,关于早年饥荒留下的肠道菌群的印记。

微生物群数据。 事实上,在人群水平上研究肠道菌群和疾病并不容易,它涉及多个学科的整合,包括传统的统计分析、人工智能、小鼠实验、生化分析等。

为了收集数据,我们到实验现场招募志愿者,测量受试者的身高、体重等基本信息,采集受试者的各种样本,尽量自己参与。 参与整个过程的苟旺龙谈起这件事非常激动,时不时还会在桌子上手写公式,讲解应用于这些数据的算法模型。 他表示,对于科学研究来说,真实的数据具有不可替代的意义。

从本科自动化专业,到计算生物学硕士学位,开发计算算法分析生命数据,再到博士整合人群队列和多组学**2型糖尿病肠道微生物谱,一路“跨界”,苟旺龙始终保持着对数据的热情,甚至在申请博士学位时, 让他印象最深的不是研究方向的契合度,而是郑聚生教授反复强调的那句“我们有数据”。

在系统梳理了已有的文献和思想后,苟旺龙给正在青岛出差的郑巨生教授打了个电话,简要阐述了自己的猜想。 郑决定立即尝试,因为没有人从肠道菌群的角度分析早年饥荒暴露对患2型糖尿病风险的影响。

随后,苟旺龙从三个不同的地理人群中选择了样本——广东省广州市(与第一组样本不重合)和全国(除广东省外的15个省),样本量分别为1,920、6,560和3,033。 总而言之,它是 11,513 人的肠道微生物群数据。

数据分析的背后是协作团队的工作,需要工作人员到家中采集粪便样本,观察和记录受访者的饮食习惯。 然后,通过测序技术,科学家们能够“追踪”数百种肠道微生物群的大致分布。 统计分析需要细心呵护,研究团队需要对数据进行修正,包括测序深度(检测技术本身造成的误差)、饮食和生活方式、疾病、年龄因素等。

结果清楚地表明,在生命早期经历过严重饥饿的群体肠道微生物群多样性显着降低,并且肠道微生物群多样性的减少伴随着2型糖尿病风险的增加。

苟旺龙对采集到的样本进行了分析。 受访者供图。

令人震惊的结果。 郑居生的质问并没有就此结束。

饥饿会改变肠道微生物群的多样性,还有什么?

每个人的肠道微生物群是一个复杂的生态系统,具有数百个维度的测序数据。

该团队使用数据降维的方法,通过计算将数百个维度还原为两个主要特征维度,以参考不同的样本结构。

结果是第二次冲击:持续的饥饿不仅改变了肠道微生物群的多样性,而且还重塑了其结构。

研究团队还进行了微生物群网络分析,以筛选出这些样本中的核心肠道微生物群,同样发现,在经历持续饥饿的个体中,对2型糖尿病具有保护作用的核心微生物群的丰度有所降低。 研究还发现,严重饥饿的时间越长,对肠道微生物群的影响就越明显。

多哈理论侧重于生命早期不良环境暴露的长期影响,为理解多哈理论提供了一个新的维度——生命一开始可能不会被记住,但留在肠道中的印记可能会增加未来患 2 型糖尿病的风险。

从过去到现在是什么意思?

苟旺龙表示,结合课题组前期的工作,这些研究将帮助人类更好地了解肠道微生物与2型糖尿病的关系,帮助我们提前判断疾病的发生和发展,并可能通过改善肠道细菌来干预疾病。

我们常说,生命早期的饮食等环境因素对人体健康有长期影响,这项研究也从另一个角度印证了这一说法。 苟旺龙还严格地给这个早年的生活加上了一个时间限制,“1000天,从胎儿留在母亲子宫的第一天算起。 ”

科学条目]多哈主义:英国的D**id Barker教授根据他对24,114名妇女的真实调查提出的多哈主义。这些女性是 1944 年至 1945 年荷兰饥荒期间的孕妇,D**id Barker 发现她们的孩子在成长过程中患有一系列代谢疾病的高发性疾病,例如心血管疾病、葡萄糖代谢异常和肥胖。

1944 年 9 月,荷兰饥荒,也被称为“饥饿之冬”,荷兰的所有火车都停止运行,荷兰铁路工人希望通过罢工阻止纳粹军队的行动来帮助推进盟军的军事行动。 但盟军的行动失败了,纳粹通过停止食物**来惩罚荷兰人民,使荷兰大部分地区陷入饥荒。 到 1945 年 5 月荷兰解放时,已有 20,000 多名荷兰人死于饥荒。

*请注明出处”。

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