现今对于肠道菌群的研究可谓如火如荼，越来越多的人类疾病被认为与自身肠道微生物的改变有着千丝万缕的联系，但是，这种改变与发生的疾病之间是因果还是伴随或者干脆就不相关，在很大程度上尚待解决。在之前的研究中，人们试图用人类微生物群相关（Human-microbiota-associated，HMA）啮齿动物中得到的数据来解释宿主病理和微生物种群改变之间的关系。在系统的综述中，我们发现95％的已发表的有关HMA啮齿类动物的研究（36/38）报告了病理表型转移至受体动物的行为，并且许多研究结果就此推断出了对人类疾病与微生物群组改变的因果推论。我们认为这种跨物种的推论是令人难以信服的，并且夸大了肠道微生物组在人类疾病中的作用。在这里我们主张采用更严谨和批判的方法来推断因果关系，以避免错误的概念并防止不切实际的期望，这些期望可能会破坏微生物组科学的信誉并延迟其转化。

微生物组学研究现状

在过去的十年中，有关微生物组的文章迅速增加，仅在2018年就出现了超过一万篇。这些文章将微生物组与各种人类慢性疾病联系，这样微生物组学研究就具有了重大的治疗意义，这引起了科学家的浓厚兴趣。实验动物模型为微生物组在慢性疾病状态中的作用提供了有力的经验证据。但是，这样的因果推论在人类中却比较困难。在某些方面，许多人类疾病与自身粪便微生物群有关，患病个体微生物群在某些方面与健康个体不同，包括分类学成分、多样性指数和/或功能读数的变化。这种与疾病相关的微生物组变化通常被称为“肠道菌群失调”，这个术语在微生物组领域广泛使用，但定义仍然模糊不清，经常被滥用。由于尚未定义“正常”或“健康”的微生物组，因此我们使用术语“肠道菌群失调”仅指与特定疾病或状况相关的微生物组相较于对照发生了变化。在大多数情况下，这种“肠道菌群失调”微生物组是疾病的原因还是后果，还是两者都是由第三因素引起的，都未经证实。如果微生物组要成为干预的有效靶点，则必须进行确认。

建立因果关系的挑战对科学或医学而言并非新鲜事物。将流行病学观察结果从相关性转变为因果关系具有众所周知的局限性，因此在没有对相关疾病机制性洞察的情况下警惕相关性至关重要。在微生物组领域，有两种文献记载，清楚的将微生物标志物与疾病的病因联系起来的案例：幽门螺杆菌相关的消化性溃疡和胃癌和梭状芽胞杆菌（或梭状芽胞杆菌）难治性感染相关的腹泻。然而，复杂的微生物组与其他炎性、代谢性、肿瘤性和神经行为性疾病之间的因果推论既没有说服力也没有结论性。此外，由于微生物群是高度个体化的细菌、古细菌、真菌、病毒和原生动物组成的群落，因此鉴定导致病理的复杂微生物群的病因成分变得很复杂，所有这些微生物群及其代谢物都可能在疾病中起作用，或者单独或一起发挥作用。此外，某些微生物组成分可能会保护或减轻疾病，但是它们的影响可能只是个例，可能不是直接发生的，它们更可能使宿主容易患病。因此，因果关系很少是简单的，而是相当复杂的，多维的，并且是由微生物群落内部的协同相互作用驱动的。

有没有什么有力的实验证据能证明肠道菌群的作用呢？有，肠道菌群移植（FMT）的相关实验可以获得肠道微生物群在人类疾病中起因作用的最具说服力的实验证据。微生物组预防艰难梭菌相关疾病尽管是出色的实验范例，但人类FMT仍然有局限性。首先，出于道德原因，它们只能用于研究微生物组的保护特性。其次，FMT可能无法纠正已经改变的微生物组，特别是在微生物组未受到严重破坏的疾病中。最后，由于需要长期的前瞻性研究，肠道菌群在人类慢性疾病发展中扮演什么角色用FMT来评估也是不切实际的。因此，需要间接的实验模型来建立改变的微生物组与疾病发病机制之间的因果关系。进行这种因果推断的最常用模型是将粪便微生物群落从有或没有疾病或病症的个体移植到无菌的啮齿动物中，然后对受者动物的病理表型进行比较分析。这种模型被称为人类微生物群相关（HMA）啮齿动物。在这里，我们认为使用HMA啮齿类动物提出的因果关系主张的研究比例过高，这是不可信的，并且可能是由于实验设计不够严格，统计分析不适当以及偏见所致。夸大微生物组在疾病中的作用会损害微生物组科学的信誉，并可能延迟其转化。我们尝试将批评转化为建设性的建议和实验指南，以评估动物模型中的因果关系，并提出替代方法检验因果关系。我们提倡改变微生物组科学的思维方式，

即研究应该以其科学的严谨性（即使是阴性的结果）为根据进行评估和发表，而不是一味博人眼球，追求轰动效应。

HMA鼠模型：优点突出，缺点明显

HMA鼠模型用于回答各种科学问题。首先，它们可以确定人类微生物群是否可以在啮齿动物疾病模型中诱发病症并建立潜在机制，以及表型是否受到环境因素（例如饮食）的影响。其次，它们可用于建立改变的微生物组与人类宿主的疾病或其他病理或生理状况之间的因果关系。后一种应用是最常用的，已应用于多种病理生理状态，例如肥胖症哮喘、过敏症、炎症性肠病（IBD）、结直肠癌、帕金森氏病、抑郁症、营养不良和自闭症。此外，HMA鼠模型代表了一个平台，可以使用集成的“组学”方法来识别导致疾病的致病微生物以及引起疾病的机制变化的微生物组的因果成分。

尽管在确立微生物组改变与人类自身疾病的因果关系中HMA鼠是金标准和基石，它们在此应用中还是存在着明显的局限性。有一个无法回避的问题就是人类肠道微生物组的很大一部分类群无法在受体动物中定殖；能够定殖的类群也会形成区别于人类供体的群落。最重要的是，移植后的HMA鼠并没有导致人生病的生态因素（例如饮食，生活方式，疾病表型和人类基因型），使得与疾病相关的改变难以重现。而且定殖过后的类群可能不参与它们与原生宿主建立的宿主微生物相互作用。例如，HMA小鼠在免疫，肠道和大脑成熟方面存在缺陷，并且与宿主的代谢相互关系也有所不同。细菌致病性研究证明了跨越宿主物种的困难。幽门螺杆菌和艰难梭菌是人类微生物组中在人类疾病中已建立因果关系的两个成员，它们中的两个均未表现出足够的定殖性以引起常规鼠模型的发病。这样的例子还有很多，空肠弯曲杆菌，伤寒沙门氏菌，伤寒沙门氏菌，霍乱弧菌，志贺氏菌和苍白密螺旋体等人类病原体均无法在小鼠中很好地定殖或复现人样疾病。综上所述，虽然HMA小鼠模型在概念上对疾病因果的研究很有吸引力，但单一人类致病微生物无法在小鼠身上复制其病状也缺乏相应的环境限制，这让人怀疑整个微生物群是否能做到这一点。