传统的“科赫法则”认为,一种病原引起一种对应的疾病,长期以来“科赫法则”被科学家奉为传染病病原鉴定的金科玉律,这一理论也成功地指导了病原学家鉴定各种传染性疾病的病原。但近年来出现的越来越多的人类和动物的复杂疾病,包括非传染性疾病和一些带有综合特征的疾病,都难以用传统“科赫法则”解释,这促使研究人员重新认识疾病病因学。疾病的形成应该是多因素的,而不是一个病原体一个疾病这样一一对应。肠道菌群(IM)紊乱与宿主疾病之间的密切联系虽为这一论断提供了线索,但目前没有实验证据探究其因果关系。凡纳滨对虾(俗称南美白对虾)是世界重要水产经济养殖品种,近年来,其病害已成为限制对虾养殖业发展的重要因素,其中最为严重且引起广泛关注的是对虾白便综合症(WFS),该疾病可导致全球对虾养殖毁灭性的经济损失。
我实验室海洋生命过程与生物资源利用创新团队首席科学家何建国教授、核心成员黄志坚副教授及其研究团队首次以对虾WFS为例,综合多组学和肠道菌群移植(IMT)技术,证明IM紊乱是WFS发生的原因,例证“微生态科赫法则”新概念,为肠道微生物紊乱与WFS之间的因果关系提供了确凿证据。该研究发现:
1)IM的群落组成、功能和代谢物的显著改变与对虾WFS密切相关;
2)菌群产生的不同代谢产物归因于IM的紊乱;
3)随机性过程中的同质选择过程和异质选择过程在WFS群落组装中贡献度均不明显,为WFS病因学的生态机制提供线索;
4)IMT对虾可产生WFS症状,且受体虾IM紊乱可重新表征,如图1所示。
基于这些发现,团队成员首次提出“微生态科赫法则”新概念,阐释肠道菌群紊乱与对虾WFS发生之间的因果关系。经研究结果表明,整个对虾肠道生态系统的改变,而非某一个单一的病原会导致WFS的发生。该研究的数据处理方法及实验技术具有一定的创新性和应用价值,为从生态学角度研究疾病病因学开辟了新的思路。
图1 研究设计的图文摘要和微生态科赫法则在对虾白便综合症(WFS)中的应用
(Ⅰ)在所有患病个体中,营养不良菌群的特征均相似 (Ⅱ)采用肠道菌群移植技术(IMT)提取营养不良生物菌群并将其移植给健康个体 (Ⅲ)移植的肠道菌群(IM)可能出现与患病菌群相似的症状 (Ⅳ)重新表征新近患病个体中的不良菌群成分保持稳定
该研究成果发表在Microbiome(影响因子:11.356,2020年中国科学院生物学一区Top期刊)上,题目为“Microecological Koch's postulates reveal that intestinal microbiota dysbiosis contributes to shrimp white feces syndrome”。创新团队首席科学家何建国教授为论文的通讯作者,核心成员黄志坚副教授、博士研究生曾燊正为文章共同第一作者。
该研究得到了国家虾产业技术体系(CARS-48)、中国东盟海上合作基金、广东省级促进经济发展专项项目(NO.GDOE (2019) A21)的资助及南方海洋实验室创新团队建设科研经费等的支持。
原文链接:
https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-020-00802-3