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揭密幽門螺桿菌如何“走出非洲”

健康知識養生常識

幽門螺桿菌是一種寄生在人體胃內的細菌 ， 是世界上人群感染率最高的細菌之一 。 1982年 ， 兩名澳大利亞醫生巴里·馬歇爾（BarryMarshall）和羅賓·沃倫（RobinWarren）首次在人體胃黏膜分離培養出幽門螺桿菌 ， 并證明該菌是造成大多數消化性潰瘍和慢性活動性胃炎的病因 ， 因此獲得2005年諾貝爾醫學獎 。 感染幽門螺桿菌會導致慢性胃炎和消化性潰瘍 ， 也會顯著增加胃癌風險 ， 已被美國列入“致癌物清單” 。 據美國疾病控制與預防中心估計 ， 世界上大約三分之二的人口感染了幽門螺桿菌 ， 發展中國家感染率更高 ， 但大多數感染者為攜帶者 ， 無明顯臨床癥狀 。
揭密幽門螺桿菌如何“走出非洲”
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圖1幽門螺桿菌電子顯微鏡圖（圖片來源：https://commons.wikimedia.org/wiki/File:EMpylori.jpg）
幽門螺桿菌主要在家庭內傳播 ， 但也可以通過被污染食物和水在社區內傳播 ， 特別是在衛生條件差的地區 。 由于幽門螺桿菌家庭內傳播的特性 ， 該菌與其宿主人類具有相似的種群結構和進化歷史 。
幽門螺桿菌種群結構和進化史
與人類宿主一樣 ， 幽門螺桿菌同樣起源自非洲 ， 并隨著人類遷徙 ， 在大約6萬年前“走出非洲” 。 “走出非洲”導致了幽門螺桿菌的“瓶頸效應”——種群“人口”規模急劇下降 。 此后幾千年間 ， 幽門螺桿菌從東非傳播到亞洲和歐洲 ， 然后從亞洲繼續傳播到大洋洲（隨著波利尼西亞人在南太平洋的擴張）和美洲（西伯利亞遷移） 。 與此同時 ， 幽門螺桿菌也在非洲快速擴張 ， 特別是在非洲班圖人擴張期間 。 最近數百年間 ， 隨著歐洲殖民和奴隸貿易等事件 ， 幽門螺桿菌進一步快速擴散 。
更具體來看 ， 歐洲和中東的幽門螺桿菌種群是非洲和亞洲菌株互相融合的結果（圖2） 。 然而 ， 在該地區幽門螺桿菌與其宿主人類呈現出截然不同的基因融合模式：近期人類非洲與歐洲種群的融合似乎僅限于南歐（西班牙、葡萄牙、希臘） ， 且融合程度很低（僅為百分之幾）；幽門螺桿菌非洲與歐洲、中東種群融合程度高得多 ， 其中南歐地區幽門螺桿菌具有超過一半的非洲血統 。 這表明人類遷徙事件對人類自身DNA的影響遠小于對幽門螺桿菌DNA 。 可能原因之一是幽門螺桿菌在傳播過程中經常遇到“瓶頸” ， 從而放大了種群大小變遷對其基因組的影響 。 每次“瓶頸” ， 只有非常有限的菌株遺傳信息會成功傳遞給下一代 。 因此 ， 經歷過“瓶頸”的菌株基因組構成取決于多少遺傳信息成功經“瓶頸”傳遞給下一代 。 與幽門螺桿菌不同 ， 人類不會經受類似的傳播“瓶頸” ， 從而導致更好的種群融合 ， 并降低了種群大小變遷的影響 。
揭密幽門螺桿菌如何“走出非洲”
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圖2不同地理區域幽門螺桿菌8個持家基因的“血統”構成圖 。 不同顏色表示幽門螺桿菌不同種群的“血統” ， 藍色：非洲亞群1 ， 紅色：非洲亞群2 ， 黃色：東亞 ， 黑色：歐洲亞群1 ， 綠色：歐洲亞群2 。 （圖片來源：Falushetal.,2003,Science.）
幽門螺桿菌如何“走出非洲”
今年11月11日 ， 中國科學院上海巴斯德研究所DanielFalush團隊及其國際合作者在NatureCommunications發表了題為“Repeatedout-off-AfricaexpansionsofHelicobacterpyloridrivenbyreplacementofdeleteriousmutations”研究論文 ， 揭示了歐亞地區幽門螺桿菌種群獲得更多非洲種群血統的可能原因 。 該研究分析了大量非洲、歐洲和亞洲的幽門螺桿菌基因組序列 ， 包括多個新測序得到的基因組序列 ， 據此重建了歐洲和中東地區幽門螺桿菌的種群進化歷史 ， 包括遺傳漂變、種群遷徙 ， 以及與非洲、亞洲種群的基因融合模式 。