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卫生常识:肠道微生物群影响人类健康




(大中报/096.ca讯):人类的胃肠内有数万亿个微生物,包括细菌、真菌和病毒。它们大多分布在大肠中,数量大致与全身的细胞数相当。在人体肠道细菌中,只有10%到20%的细菌是与他人相同的。

其它微生物群因人而异,多取决于饮食习惯、生活方式和其它因素。微生物群影响着人的健康和食欲、体重和心情。虽然对人类肠道的研究比较多,但要了解清楚还有很长的路要走。BBC未来(BBC Future)回顾了迄今为止的一些科学发现。

饮食习惯
饮食对肠道微生物群有非常大的影响。研究发现,西方饮食,通常是动物脂肪蛋白质含量高,纤维含量低,这与致癌化合物的产生和炎症的发生有一定的关系。另一种以纤维含量高、红肉含量低为特点的地中海饮食,经验证粪便中的短链脂肪酸含量增加,而短链脂肪酸具有消炎和改善免疫系统的作用。

科学家希望能在全球范围内进行研究,以便有更多的发现和成果。目前正在进行的美国肠道研究(American Gut Study)项目,收集和对比了生活在美国的数千人的肠道微生物群。截至目前,研究表明,饮食中植物性食物含量高的人,体内微生物群更多样化,与那些不吃植物性食物的人“截然不同”,该项目的科学主任麦克唐纳(Daniel McDonald)说:“我们还不能说哪个健康或是不健康,初部判定饮食中含大量水果和蔬菜的人,体内微生物群很健康。”麦克唐纳补充说,目前还不清楚从植物性食物含量高的饮食转向健康食物含量低的饮食,是否会从根本上改变微生物群,以及这种改变是如何发生的。

益生菌
近年来,各种媒体都在大量宣传益生元和益生菌对健康的好处,它们被用来治疗炎性肠道疾病,如克罗恩氏病和溃疡性结肠炎。多篇论文认为,在有效的菌株和剂量方面还需要进一步研究。以色列魏茨曼科学研究院(Weizmann Institute of Science)的免疫学家伊莱纳夫(Eran Elinav)最近也发现,一些人并不受益生菌的影响。不过他的研究范围相对较小,未来还需扩大研究规模得出具体的结果。伊莱纳夫给25名健康的受试者注射了11株益生菌和安慰剂,并在干预前和干预后的3周,用结肠镜和内镜检查测试他们微生物群和肠道功能。

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他说:“受试者分为两类,一类是益生菌受到体内微生物群的欢迎,在胃肠道内生长,能够改变人体微生物群的;另一类是抵抗益生菌的。在第二类人中,益生菌无法在肠道生长,几乎不起什么作用。”通过研究人体内微生物群的特征,能够预测属于哪一类。伊莱纳夫说,有必要对益生菌进行高级的认定,以满足不同个体的需求。

健康
肠道微生物群在胃肠道的健康和功能中发挥着重要作用。证据表明,肠道易激综合症(IBS)等疾病常发生微生物群改变。同时,肠道微生物群在人类健康中扮演着很多角色,这取决于我们出生的最初几年。人类一出生,微生物就开始在肠道中繁殖,肠道微生物群就形成了。

美国克德兰生物科学研究所(Quadram Institute Bioscience)微生物群研究负责人霍尔(Lindsay Hall)研究发现:自然分娩的婴儿因接触了母亲阴道和肠道细菌,他们肠道细菌数量高于剖腹产娩出的婴儿。霍尔说:“经剖腹产娩出的婴儿错过了最初的预防接触,他们接触的微生物主要来自皮肤和环境。这对婴儿发育自己的免疫系统非常重要。早期肠道微生物群被扰乱会对人的健康产生不利影响,剖腹产对健康的影响是长期性的,有明确的证据表明,剖腹产会导致过敏风险增加,生态系统的不健全,意味着更容易受外界变化的干扰,比如抗生素的影响。然而,还没有找出这种差异对免疫系统有什么特别的意义。”



母乳喂养和奶粉喂养的婴儿体内的微生物群也存在差异。母乳喂养的婴儿肠道中,通常会有健康的双歧杆菌。霍尔说:“我们知道双歧杆菌能够帮助消化母乳。配方奶中没有这种菌,这正是奶粉喂养的婴儿体内双歧杆菌少的原因。”

目前正在研究如何利用肠道微生物群治疗疾病,科学家离答案越来越近。该领域的最新疗法之一是粪便微生物群移植,将健康人的微生物群植入患者的肠道。用这种方法治疗耐抗生素的肠道细菌艰难梭菌(clostridium difficile),这种细菌可感染肠道并引起腹泻。治疗机制暂时不清楚,但通过移植能让患者体内重新出现各种不同细菌的微生物群,有助于对抗细菌。

围绕移植最大的问题是,如何定义什么是正常的肠道微生物群。伦敦帝国理工学院(Imperial College London)外科与癌症系,负责研究微生物群与饮食之间的关系,该学院商业发展与战略负责人佩雷拉(Fiona Pereira)说:“我们不能定义什么是正常的,也无法定义不同的个体什么是正常的。因为这取决于人的种族、所处的环境和身体健康情况。”

如果科学家能够定义不同族群和年龄段的健康标准,就能对个体的人进行基本概括,了解肠道微生物群的差异,造成这些差异的是饮食、环境或遗传因素还是某些疾病。

抗生素
抗生素能够明显改变人类肠道微生物群,这一点已经得到了证实。伯明翰大学(University of Birmingham)教授范沙伊(Willem van Schaik)是一项最新研究的首席研究人员,该研究在病原体中发现了6000多个新的耐抗生素基因。他说:“在肠道环境中,无害和有益的细菌与引起感染的机会病原体的接触非常密切。”他发现,这些病原体与在细菌之间转移的DNA无关。不存在这些基因从正常细菌扩散到病原体的直接危险。

然而,很多在特定细菌环境中固定不变的基因,因为过度使用抗生素而开始扩散,这会给锁在单个细菌细胞内的耐药基因造成压力,导致它们开始活跃起来。范沙伊说:“我们过分强调了微生物群中的耐药基因,以及可能被动员起来成为机会病原体。它们只应该视为一种警告,表明有大量不想调动的基因储备。”

大脑
大脑和肠道之间有一个强大的双向交流系统,我们称之为肠脑轴。大脑和肠道对彼此都至关重要。研究发现,如果没有肠道微生物群,大脑发育就会不正常。最近的一篇评述文章指出,还没有搞清楚究竟是哪种肠道细菌影响了大脑发育。牛津大学(University of Oxford)研究微生物群与肠脑轴的约翰逊(Katerina Johnson)表示,进一步的研究正在揭示肠道与大脑之间的关系,包括我们的情绪和精神健康。



他说:“研究表明,如果我们提取人类抑郁症患者的肠道细菌,并将其植入老鼠的肠道内,老鼠会表现出类似于抑郁症特征的行为和生理机能。”肠道微生物可以产生人类大脑中存在的神经递质,包括在调节情绪方面发挥着关键作用的血清素。科学家们希望不久能够掌握如何利用微生物产生神经递质,来治疗与微生物群失调造成的精神和神经疾病,包括帕金森病和多发性硬化症的。

行为
我们也开始了解肠道微生物是如何影响行为的。一些在动物身上进行的研究表明,某种类型的肠道微生物能够影响大脑的化学物质,从而影响行为,让动物表现得更活跃。另一方面,据约翰逊介绍,没有接触过微生物的动物,在行为能力方面表现出了缺陷,这种缺陷可以通过添加特定类型的细菌,如酸奶中常见的乳酸菌来弥补。

肠道微生物群进化理论认为,微生物群已经进化到了像寄生虫一样,操纵人类宿主,让人类宿主变得更乐于交往,以便进行传播,从而获得自身的繁殖。然而这一理论不大可信,行为的改变能促进微生物在肠道中的生长和繁殖,比如发酵的副产品。前不久,一篇题为《微生物群为什么会影响行为?》论文作者之一的约翰逊说:“肠道微生物群非常多元,哪怕只有一种细菌能够产生操纵人类行为的活性化学物质,如不投入能量来生产这种化合物质,这种细菌很快就会被其它的细菌打败。”



未来
科学并未定义一个健康的微生物群是什么样的,我们离得出结论还有距离。但越来越多的人认为,环境因素,比如饮食和抗生素,对微生物群的影响大于基因,微生物群越多样性越好。约翰逊说:“虽然我们可以通过饮食改变微生物群,但有一个平衡点,它们往往会在短暂的干扰后回到这个平衡点。我们能够做到的健康行为是增加纤维食品的摄入,以增强肠道微生物群的多样性。”

近年来,尽管微生物群研究领域取得了很大进展,但也面临一些挑战。麦克唐纳说:“其中一种依赖名为16S rRNA测序的方法,这种方法研究的是单个基因的特定区域,该区域存在于所有细菌中。大肠杆菌就是一个例子,表明这种方法太过宽泛。”

“虽然有致病性的大肠杆菌,但也有在肠道中发挥中性或有益作用的大肠杆菌,用我们目前使用的方法难以区分。大肠杆菌数量的增加并不意味着是坏事。”

麦克唐纳建议我们,应该保持谨慎。

“微生物群的研究,会带来很多惊人的发现,现在就有些激动人心的进展,不断的进步会带来健康的改善,但有些东西只限于基础研究中,很多研究可以在老鼠身上做,但不能转到人类身上,因为这很不安全。”

因此大部分科学家能够给出的建议是,多吃绿色蔬菜。




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