人工智能技术揭示肠道生物群落在抑郁症和高血压中的作用

为了解开为什么许多成年人同时患有高血压和抑郁症这一难以捉摸的医学谜团，佛罗里达大学健康研究人员对一个疑似罪魁祸首进行了长时间深入研究:肠道细菌。

肠道微生物组影响全身的生理和分子事件，包括大脑的控制部分血压力最新发表的研究结果显示，还有抑郁症。

肠道在两种普遍的，慢性疾病由佛罗里达大学健康研究人员于2019年9月首次解释。现在，利用被称为机器学习的人工智能分支，研究人员已经将注意力集中在被怀疑会导致抑郁症和高血压的特定细菌上。

这是朝着改善健康管理和开发基于分析和操作的新疗法的长期目标迈出的关键一步肠道细菌研究人员说。这两种情况有时是如此交织在一起，以至于他们还创造了一个新的短语:抑郁性高血压。研究结果最近发表在美国心脏杂志．

高血压和抑郁症在许多人身上是相互关联的，但在另一些人身上却没有关联。心脏病学家和精神病学家不知道原因。这给诊断和治疗带来了挑战，布鲁斯·r·史蒂文斯博士说生理学和功能基因组学佛罗里达大学医学院的教授，也是这项研究的主要作者。

史蒂文斯和他的同事们使用了一种新颖的机器学习方法，对肠道细菌进行了更复杂的DNA分析。莫汉·k·莱扎达博士是这项研究的合著者，也是佛罗里达大学医学院生理学和功能基因组学的杰出荣誉教授，他怀疑患有抑郁症和高血压的人会有独特的肠道微生物群。为了证实他们的发现，研究人员集中研究了四组人——高血压和抑郁症患者，只有高血压的人，只有抑郁症的人，以及健康的人。

史蒂文斯利用机器学习来理解关于患者及其肠道细菌的无数数据点。计算机分析过滤掉了统计上无关的“噪音”，并将数据提炼成一幅连贯的图片。史蒂文斯说，如果没有机器学习，人类大脑将无法理解这些令人难以置信的原始数据。

“因为病人有独特的肠道微生物，我们知道我们可以利用机器学习来识别他们。计算机可以根据患者的个人微生物群来区分他们的健康状况，”史蒂文斯说。

人们清楚地看到了不同患者体内独特的肠道细菌:在抑郁症患者体内发现了三种优势细菌。另外五种细菌也普遍存在于高血压在抑郁症和高血压患者中发现了五种不同的优势菌株。在这项研究中，健康的患者体内还有另一种由四种优势细菌组成的组合。

雷扎达和卡尔·j·佩平医学博士是这项研究的合著者，也是佛罗里达大学医学院医学系的教授，他们说肠道微生物分析和控制对治疗抑郁症、高血压或两者兼而有之有很大的希望。对于心脏病专家和精神科医生来说，分析肠道细菌可能被证明是找到最有效疗法或改善生活方式建议的可靠捷径。

Raizada说，肠道细菌分析有一天可能被用于快速预测哪些患者会以个性化药物的方式对特定药物产生反应。佩平补充说:“这肯定会让我们从尝试一种药物来降低血压或治疗抑郁症，然后等待几周或几个月才能看到可能的反应的方法中走出来。”

佩平说，高血压和抑郁症的压倒性流行使得寻找新的诊断和治疗方法势在必行。高血压是心血管疾病和许多其他疾病的最易改变的风险因素。根据佩平的说法，在大多数工业化国家，高血压和抑郁症共同影响了一半以上的成年人。

“我们正在瞄准并解决一个巨大的问题，”他说。

接下来，该团队正在研究抗炎药物的潜在益处，这些药物可以自由地穿过高度选择性的血脑屏障。他们的目的是抵消某些不良肠道的抑郁-高血压效应细菌物种。他们已经在临床前模型中显示出了一些有效性，而Pepine希望在未来看到这些在人类身上进行测试。

虽然还需要更多的研究来开发新的基于肠道的疗法，但史蒂文斯说，这一点是正确的:人体实际上是一个“元有机体”——一个由数万亿人细胞和细菌细胞组成的复杂、交织的系统。同样,胃肠道是预防、诊断和治疗高血压的新靶点，抑郁症或两者兼而有之。

史蒂文斯说:“这不仅仅是肠道、心脏或大脑的问题。”“抑郁-高血压是这三个器官的三维交响乐。”

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