你是你自己么,?拿這個問題去問別人,,估計被問的到的人都會一愣,然后答道“我當(dāng)然是我自己啦,!”,。的確,在大多數(shù)時候,,人總是被視作一個獨立、統(tǒng)一,、完全的個體,。然而,生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究卻發(fā)現(xiàn),,其實人體并非是一個統(tǒng)一的整體,,在人體內(nèi)部,還有一些與人體在生物學(xué)上截然不同,,而又有緊密聯(lián)系的生物群體,。這個生物群體,是由大量微生物共同組成的,。其中最重要也是最有名的,,就是腸道菌群。
圖片來自:http://www./nature/journal/v444/n7122/images/4441009a-f1.2.jpg,。
身體內(nèi)的另一個自己
在微生物學(xué)誕生后不久,,人們就發(fā)現(xiàn),在動物的消化道中存在有不少微生物,。例如在牛,、羊、兔等食草動物的胃或盲腸中,,就存在大量以細(xì)菌為主的微生物群體,。由于食草動物攝入的植食性飼料中,纖維素,、半纖維素等多糖難以依靠動物體自身分泌的酶液消化,,而微生物群體中包含的纖維素消化菌,、半纖維素消化菌等可以較好的將多糖轉(zhuǎn)化為低聚糖和寡糖,從而促進對這些營養(yǎng)物質(zhì)的吸收,。
隨著醫(yī)學(xué)的發(fā)展,,人們也注意到,在人類的腸道,,尤其是結(jié)腸(也就是平常所說的大腸)中,,也存在著大量微生物。這些以細(xì)菌為主的微生物種類極多,,數(shù)量極大,。據(jù)推測,一個正常成人體內(nèi),,腸道內(nèi)的細(xì)菌總重量可達(dá)1-1.5千克,,包含的細(xì)菌數(shù)量則可以達(dá)到1014個[1]。而一個成年人自身的細(xì)胞數(shù)量為1013個,,也就是說,,居住在我們腸道內(nèi)的細(xì)菌數(shù)量,是人體細(xì)胞總數(shù)的10倍,!我們每天排出的糞便中,,干重量的50%以上是由這些細(xì)菌及其“尸體”構(gòu)成的。因此有人風(fēng)趣的說,,從數(shù)量上來看,,我們?nèi)祟惒⒉粦?yīng)該被稱為人類,而應(yīng)被稱作細(xì)菌,。如此龐大的細(xì)菌群體駐扎在腸道內(nèi),,構(gòu)成了一個極為復(fù)雜的集體。這個集體,,就被稱作腸道菌群,。(想欣賞人體內(nèi)細(xì)菌的藝術(shù)照,請看:我們=10%人+90%細(xì)菌 ,。)
腸道菌群并非是生來就有的,,它們實際上是“外來戶”。在母體子宮內(nèi),,胎兒所處的是一個幾乎無菌的環(huán)境,,因此胎兒腸道內(nèi)也是無菌的。當(dāng)胎兒出生之后的幾天內(nèi),,細(xì)菌通過分娩時陰道物質(zhì)攝入,、哺乳時的口腔攝入以及空氣吸入等途徑進入新生兒體內(nèi),并在腸道內(nèi)定植,,形成新生兒最初的腸道菌群,。隨著嬰兒的成長,,腸道菌群的種類結(jié)構(gòu)逐漸趨于穩(wěn)定,最終形成成熟的腸道菌群,。這些微小的生物的群體就這樣不知不覺的定居到人體之內(nèi),,悄無聲息的與主人相隨一生。
復(fù)雜但組織嚴(yán)密的群體
腸道內(nèi)如此之多的細(xì)菌,,并非雜亂無序的駐扎在腸道內(nèi),。相反,對于一個正常人體來說,,腸道菌群具有一定的組成結(jié)構(gòu),。據(jù)估計,人體腸道菌群可包括500-1000種細(xì)菌,,不過種類雖多,,但各種細(xì)菌的數(shù)量差別卻很懸殊:占細(xì)菌總數(shù)數(shù)量99%以上的細(xì)菌是由其中30-40種細(xì)菌構(gòu)成的,其他多種細(xì)菌則只占到很小的比例[2],。目前,,已經(jīng)鑒定出的細(xì)菌類群有百余個,包括擬桿菌,、雙歧桿菌,、乳酸桿菌、芽孢桿菌,、腸球菌、腸桿菌等,。這些細(xì)菌根據(jù)其在腸道內(nèi)不同的生理功能被分為三大類:共生菌,、條件致病菌和病原菌。
所謂共生菌,,故名思議,,它和我們?nèi)梭w是互利共生的關(guān)系。簡單的說,,就是人體為細(xì)菌的生活提供生存場所和營養(yǎng),,而這些細(xì)菌則為人體產(chǎn)生有益的物質(zhì)和保護人類健康。前面說到的雙歧桿菌,、乳酸菌,、擬桿菌等,就是共生菌的典型例子,。共生菌一般都是專性厭氧菌,,從數(shù)量上說,它們占據(jù)了腸道菌群所有細(xì)菌數(shù)量的99%以上,,是腸道菌群的主體[3],。
條件致病菌在腸道菌群內(nèi)數(shù)量較少,。它們從功能上來說是腸道內(nèi)的“看客”。在正常條件下,,由于大量共生菌的存在,,這些“看客”并不容易繁殖開來造成危害。但若在一定條件下任由它們繁殖,,那么就會對機體產(chǎn)生不良印象,。腸道菌群中,常見的條件致病菌大多是腸球菌,、腸桿菌等,。
腸道內(nèi)的還有那么一小撮分子,它們在一般不常駐在腸道內(nèi),。但是若不慎攝入,,則有可能在腸道內(nèi)大量繁殖,然后興風(fēng)作浪,,導(dǎo)致疾病,。這些就是致病菌。在致病菌的名單中,,一些名字可以說臭名昭著,,例如引起食物中毒的沙門氏菌、導(dǎo)致腹瀉的致病性大腸桿菌等,。
從上面可見,,正是由于共生菌占據(jù)了腸道菌群的主導(dǎo)地位,因此才能抑制條件致病菌不至于變?yōu)橹虏【?,并防止致病菌的侵?jǐn)_,。對于人體來說,維持腸道菌群處于正常的平衡之中,,是保證機體健康的重要一環(huán),。若菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生異常,則可能帶來很多潛在的健康問題,。
腸道菌群——尚未被認(rèn)識的器官
早期研究中,,腸道微生物更多的被認(rèn)為是和消化、營養(yǎng)作用聯(lián)系在一起的,。在動物實驗中,,無菌小鼠需要多攝取30%的碳水化合物,才能和正常有菌小鼠的體重相當(dāng)[4],。對人類來說,,植物中的纖維素和半纖維素類多糖是無法消化的,而腸道菌群中的擬桿菌等細(xì)菌則具有一系列多糖消化的酶,,來分解這些多糖,,從而為人類提供能量,。除此之外,腸道菌群通過發(fā)酵還能產(chǎn)生短鏈脂肪酸和維生素K供人體吸收,,同時一些金屬離子,,如鈣、鎂,、鐵等,,也可通過腸道菌群被重新吸收[5]。
然而隨著研究的深入,,人們逐漸發(fā)現(xiàn),,腸道菌群不只在消化過程發(fā)揮作用,它和人體健康有著極為密切的聯(lián)系,。
首先,,腸道菌群的存在能通過自身屏蔽和影響機體免疫系統(tǒng),阻止病原菌入侵人體,。腸道內(nèi)壁,,是人體和外界環(huán)境接觸面積最大的地區(qū)(是的,你沒有看錯,,腸管內(nèi)的空腔嚴(yán)格來說是“體外”環(huán)境),。腸道菌群附著在腸道內(nèi)壁表面的粘膜層之上,構(gòu)成了一層由細(xì)菌構(gòu)成的屏障,。就如同前文所說,,腸道菌群通過其中占主導(dǎo)作用的共生菌的活動,抑制致病菌的生長,,同時阻止致病透過這層屏障進入人體[6],。在進行被動防御的同時,腸道菌群可以刺激機體在腸道形成更多的淋巴器官,,并增加免疫球蛋白在血漿和腸粘膜中的水平,使得免疫系統(tǒng)處于一種適度的活躍狀態(tài),,以此對入侵體內(nèi)的病原菌保持有效的免疫作用,。而腸道菌群的失調(diào),則可造成免疫系統(tǒng)的過度活躍,,從而產(chǎn)生自體免疫疾病[7],。
其次,腸道菌群對腸道自身具有調(diào)節(jié)和營養(yǎng)作用,。有報道顯示,,腸道菌群的存在,尤其是其產(chǎn)生的短鏈脂肪酸的營養(yǎng)作用,,可以使得腸道上皮細(xì)胞的生長更為活躍,。相比于無菌腸道,,具有正常腸道菌群的腸粘膜絨毛下側(cè)會產(chǎn)生更多的可分泌粘液和酶的組織——隱窩,同時腸粘膜細(xì)胞更替更為迅速,。此外,,腸道菌群還可調(diào)控腸粘膜上皮細(xì)胞的分化[8]。這意味著,,具有正常的腸道菌群可以使得腸粘膜更快的修復(fù)其破損,。
再次,近期的多項研究表明,,腸道菌群和人體的代謝疾病具有重要關(guān)系,。腸道菌群失衡可能是造成肥胖、糖尿病等多種多種代謝異常的重要原因之一,。造成代謝異常的主要原因,,是失衡的腸道菌群產(chǎn)生的脂多糖等內(nèi)毒素進入人體,被免疫細(xì)胞識別后產(chǎn)生多種炎癥因子,,使得機體進入低度炎癥狀態(tài),,從而產(chǎn)生代謝異常。例如,,若長期進食高脂,、高糖食物,可造成腸道菌群中條件致病菌比例增加,,而共生菌比例下降,,從而使得食物中攝取的能量更容易轉(zhuǎn)化為脂肪累積于皮下,造成肥胖[9],。此外,,低度炎癥還能促使機體對胰島素相應(yīng)程度下降,造成胰島素抵抗,,進而發(fā)展為糖尿病,。
最后,腸道菌群與健康還有其他更多元的關(guān)系,。比如,,腸道菌群產(chǎn)生的類胡蘿卜素類物質(zhì)可一定程度上降低動脈粥樣硬化和中風(fēng)的風(fēng)險[10]。正常腸道菌群可通過對淋巴細(xì)胞的影響,,調(diào)節(jié)機體對過敏原的反應(yīng),,從而影響過敏疾病的產(chǎn)生[11]。更令人驚奇的是,,還有證據(jù)顯示,,腸道菌群的結(jié)構(gòu)變化甚至可以影響機體的行為模式[12]。
從以上各方面可以看出,腸道菌群,,這個陪伴我們一生的生物構(gòu)造,,其功能更像是一個影響到機體各個方面的“器官”,這個器官的正常與否,,對人體的健康程度有著重要影響,,而我們對它的了解才剛剛起步。毫不夸張的說,,腸道菌群,,是我們體內(nèi)一個尚未被認(rèn)識的器官,而對它結(jié)構(gòu)和功能的研究,,對治療疾病和開發(fā)新的治療方式具有重要的意義,。
腸道菌群的未來:益生菌、益生元和宏基因組學(xué)
由于腸道菌群的主體是共生菌,,因此腸道菌群失衡的主要表現(xiàn)為共生菌比例的下降,。自然而然的人們想到可以通過直接補充共生菌,或通過補充促進共生菌生長的物質(zhì),,來達(dá)到調(diào)節(jié)腸道菌群的目的,。目前,人們最常作為共生菌補充的是乳酸桿菌和雙歧桿菌,,同時也有少量鏈球菌等,。在我們的生活中經(jīng)常聽到的名詞“益生菌”,主要指的就是這幾類細(xì)菌,。通過適當(dāng)?shù)姆绞竭m度的補充這些益生菌,,可以一定程度上達(dá)到調(diào)節(jié)腸道菌群組成、進而改善健康狀況,。
與“益生菌”這一概念相仿,,最近一個新的名詞“益生元”(prebiotic)被大家所熟悉。所謂益生元,,較為公認(rèn)的概念是指能夠不被消化而完整進入腸道菌群環(huán)境,、可被共生菌利用而增加共生菌數(shù)量和活力、并利于人體健康的物質(zhì),。目前,,公認(rèn)的“益生元”物質(zhì)包括低聚半乳糖和菊糖[13]。一些證據(jù)也表明低聚果糖可能也是潛在的“益生元”之一,,因為攝入一定果糖可增加人類腸道菌群中雙歧桿菌的比例[14]。不過值得注意的是,,“益生元”是一個概念,,而不是一個具體的產(chǎn)品。市場上很多打著“益生元”名義的產(chǎn)品,更多的是借用這個概念宣傳其保健作用,。這些產(chǎn)品所含成分可能對腸道菌群有良性影響,,但嚴(yán)格來說并非真正符合“益生元”的定義。
由于腸道菌群具有如此多樣和重要的功能,,因此大批科研人員開始致力于對腸道菌群進行更深入的研究,。微生物的傳統(tǒng)研究手段是利用體外培養(yǎng)和分離培養(yǎng),分析單獨菌株或菌群的生理功能,。但是很多種類的腸道菌群只能在人體內(nèi)生存而不能被體外培養(yǎng),,因此傳統(tǒng)手段對腸道菌群如此復(fù)雜的結(jié)構(gòu)顯得捉襟見肘。不過,,隨著測序技術(shù)的進步,,人們可以對整個腸道菌群作為一個整體,對它所包含的所有基因進行分析,。這個基因的大集合,,就被稱作宏基因組。根據(jù)研究,,這個基因組所包含的基因多達(dá)數(shù)百萬,,是人類基因組的100倍之多,其中包含多個與物質(zhì)代謝,、免疫,、信號相關(guān)的基因群體[15]。通過對腸道菌群宏基因組的研究,,有助于進一步挖掘腸道菌群功能,,更深層次的探究腸道菌群和人體健康的關(guān)系。
關(guān)于腸道菌群保健的一些Tips:
- 抗生素的使用可對腸道菌群產(chǎn)生嚴(yán)重影響,,很容易造成菌群失調(diào),。因此使用抗生素一定需要按照醫(yī)囑使用,切勿濫用和過量使用,。
- 高脂,、高糖的飲食習(xí)慣會導(dǎo)致共生菌比例下降,從而造成腸道菌群失調(diào),。因此一定要注意合理飲食,。
- 在使用標(biāo)注有“益生菌”、“益生元”等信息的產(chǎn)品時,,要注意看清其成分和預(yù)期的保健功能,,并合理、適度使用,。對于相關(guān)藥品,,應(yīng)咨詢醫(yī)師后服用,。
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