肠道微生物与人体健康的奥秘

引言

在探索健康的旅途中，人类与微生物之间的微妙联系日益成为科学研究的焦点。曾几何时，微生物被视为疾病的代名词，而今，它们在维持人体健康中扮演的关键角色正逐渐浮出水面。尤其肠道微生物，这个庞大的微生物生态系统，被喻为人体的“第二基因组”，它不仅影响消化吸收，更与免疫、代谢、神经乃至心理健康紧密相连。本文旨在揭示肠道微生物的最新科研成果，阐述其如何塑造我们的健康，以及未来如何利用这些知识守护健康。

微生物与人类健康概要

在纷繁复杂的人体世界里，健康是追求的永恒主题。面对慢性病的井喷式增长，人们不禁反思：为何营养提升并未带来健康质变？诺贝尔奖得主梅契尼科夫曾提出，肠道健康是全身健康的基石，而微生物产生的毒素则是衰老和疾病之源。现代科技，如高通量测序与宏基因组学，揭示了肠道微生物与人体健康的深层联系，肠道菌群的庞大与多样性超乎想象，其基因组编码量更是人体的百倍之多，揭示了微生物与健康的新视角。

肠道微生物不仅帮助人体从食物中吸收营养，还能够合成氨基酸、有机酸、维生素、抗生素等供利用，并可以将产生的毒素加以代谢，减少对人体的毒害。不同的饮食习惯和生活方式对人体肠道微生物种类有很大的影响，例如高脂肪的饮食可以导致有益的双歧杆菌减少甚至消失。因此，肠道微生物和人体存在着互利共生的关系，对于维持人的健康发挥着重要的作用。 除物质合成与代谢功能外，肠道复杂的微生物生态系统与机体免疫系统之间的关系也极为密切。肠道微生物不仅可以作为天然屏障维持肠上皮的完整性，防止病原微生物入侵，还通过调节肠道黏膜分泌抗体作用于肠道免疫系统，并进一步影响天然免疫和获得性免疫，因此肠道微生物又被认为是人体最大的“免疫器官”。肠道微生物维持的免疫平衡在机体自身免疫疾病的预防过程中起着重要作用，当某些因素导致肠道菌群发生改变时，会进一步影响到人的其他免疫系统，这种免疫平衡一旦被打破，就容易导致各种疾病的产生。越来越多的实验证据表明，肠道微生物不仅影响人体肠道本身的功能，还通过调控人的免疫系统，从不同角度和层面影响人的健康。肠道微生物与人类健康关系的神秘面纱正在被逐渐揭开，下面举几个研究进展来说明肠道微生物与人类健康的关系。

肠道微生物与肥胖

肥胖是否是一种疾病虽然有不少争议，但肥胖引起的各种疾病却是不争的事实。研究结果虽然已经揭示了肥胖和不肥胖人群肠道菌群的种类和数量均存在差异，但肥胖是否是由特定细菌导致的却一直没有直接证据。德国科学家终于揪出了导致肥胖的“元凶”：一种称为多枝梭菌（Clostridium ramosum）的细菌。他们连续4周分别给小鼠喂食高脂肪和低脂肪食物，结果饲喂高脂食物的小鼠盲肠中多枝梭菌的比例比饲喂低脂肪食物的提高约4倍，他们猜测这种菌导致肥胖的原因是可以提高对食物营养的吸收，但小鼠的结果是否适用于人还值得进一步研究。

肠道微生物对血糖的调控

来自深圳华大基因的一项研究对345位国人的肠道微生物进行测序，结果显示2型糖尿病患者中肠道微生物菌群失调，肠道微生态平衡被打破，一些有益菌消失，具体表现为一些常见的产丁酸盐细菌的丰度下降，而各种条件致病菌有所增加，其他一些诸如具有还原硫酸盐和抗氧化胁迫能力功能的微生物丰度也有一定程度的增加。美国一家公司研制了一种制剂来改善肠道微生物的微生态环境，4周内即可使糖尿病患者血糖水平得到有效控制。

肠道微生物对血压调控的有益影响

研究发现肠道微生物产生的短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acids，SCFAS）与血压调控相关。科学家通过对两个主要的SCFAs受体敲除小鼠的研究发现，抗生素处理受体敲除小鼠导致肠道微生物减少，小鼠血压升高。丙酸盐是SCFAs的一种，当给小鼠提供丙酸盐时，它们的血压会出现快速且剂量依赖的下降，而敲除丙酸盐受体的小鼠对这种效应特别敏感。除短链脂肪酸外，肠道益生菌产生的一些物质如y-氨基丁酸也具有降低血压的功效。

肠道自产果糖：对抗慢性炎症性肠病

在正常条件下，肠道并不产生果糖。发表在Nature杂志的一项研究发现患有慢性炎症性肠病的小鼠肠道会主动产生果糖，为益生菌生长提供营养，以对抗有害菌的滋生。小鼠的这种肠道主动滋养益生菌的机制源于一种编码果糖合成酶基因的功能。缺乏该基因的小鼠果糖合成能力丧失，益生菌的生长受阻，病原菌则乘虚而入，最终导致慢性炎症性肠病的发生。

拟杆菌改善肠道生态：缓解神经行为类疾病症状

研究显示肠道微生物可以通过肠-脑轴（gut-brainaxis）调控宿主的一系列行为。以自闭症为例，自闭症儿童通常临床表现都患有严重的胃肠道疾病，美国疾病控制和预防中心进行的大规模调查显示，自闭症儿童患胃肠道疾病的比例与有其他类型疾病的儿童相比高2倍。加州理工学院的科学家给患有自闭症的小鼠喂食一种拟杆菌（Bacteroides fragilis）后，自闭症小鼠肠道的渗透性得到改善，并使其肠道内微生物种群更接近正常小鼠，小鼠行动不灵活以及焦虑等症状减轻。

肠道微生物与生物钟

以色列科学家进行了有趣的实验：首先他们对保持正常昼夜节律的小鼠粪便菌群分析，发现高达60%的肠道细菌绝对和相对比例都存在昼夜节律波动。他们又进一步通过对正常生活节律和经常来往美国和以色列长途旅行的人群的粪便进行分析，发现在倒时差的前、中和后期，这些人肠道菌群的变化特征非常类似于小鼠实验的结果，倒时差的人肠道菌群发生类似肥胖和糖尿病患者特征的改变。更有趣的是，将倒时差过程中受试者的粪便移植给健康小鼠，这些小鼠体重会增加，血糖和体脂肪都高于对照组。这也从一个侧面说明经常熬夜的生活习惯对健康是有影响的，保持良好的生活方式对健康有益也在这里找到了科学的答案。

图1、微生物与人体健康的关系网络

既然肠道微生物与健康的关系如此重要，大家一定很想知道怎么样通过调控肠道微生物来保持健康并预防和治疗一些疾病。大家熟知的益生菌和就可以调节肠道微生物，酸奶就是通过益生菌发酵生产的，不仅有助于改善体重，对肠易激综合征、抑郁症、高血压等都有缓解作用。一项大规模的跟踪调查表明，每天食用一定量的酸奶可以大大降低糖尿病患病率，但其作用机制还不明确，有人认为酸奶中的益生菌可以帮助提高胰岛素敏感性并减轻炎症。目前，市面上有各种各样的益生菌和益生元出售，但需要注意的是，益生菌只有在达到一定的量时才有效果，市售的不同品牌酸奶益生菌的种类不同，除有添加剂外，由于各种原因导致益生菌的活力也可能下降，因此自己动手做酸奶不失为一个经济而有效的选择。需要强调的是，尽管酸奶对人体有益，但不是特效食品，只有长期坚持食用才会得到理想的效果。

除益生菌外，人的粪便也可以用来治病。最近大家也许看到美国有公司建立粪便银行的新闻，实际上是通过收集健康人的肠道微生物来治疗肠道感染性疾病。例如，由于服用抗生素导致其他细菌大量死亡，艰难梭菌在肠道中过度繁殖，引起腹痛、腹泻等症状。采集健康者的粪便，经处理后通过不同途径送入病人肠道，这些粪便提取物中含有的正常肠道菌群可以抑制艰难梭菌的过度繁殖，在美国和加拿大进行的临床实验结果都证明该方法治疗的有效率在90%以上。

除利用自身的肠道微生物资源外，通过基因工程方法改造微生物达到提高和改善肠道微生物功能的目标，这方面的研究也有了可喜进展。美国研究人员用一种益生菌表达能够抑制食欲的一个基因，让喂食高脂肪饮食的小鼠饮用含有这种益生菌的水，8周后小鼠食物摄入量明显降低，而且脂肪、胰岛素耐受和脂肪肝程度都比接受对照菌株的小鼠明显降低，停止给菌后4周还可以维持同样效果，相信采用类似方法来预防和治疗疾病将不再是遥远的事情。此外，研究人员设想使用针对某种特定细菌的噬菌体，通过调节肠道有害细菌的比例作为治疗疾病的方法。美国科学家发现一种噬菌体，其宿主是与糖尿病和一些肠道疾病有关的拟杆菌。由于噬菌体特异性强及更方便进入肠道发挥作用，因此相对来说这种方法也会更加安全有效。

结语

尽管肠道微生物与人类健康的关系还有许多待解之谜，一些难题还有待破解，如很多肠道微生物目前还没有办法单独培养，但随着研究的不断深入，相信在不久的将来，肠道微生物影响健康的密码将会被破解，实现通过调理肠道微生物保持健康的身体也将不再是梦想，也必将会对今后的医学带来革命性的影响。通过本文了解了肠道微生物与健康的关系，希望人们能够保持健康的生活习惯，真正拥有一个健康的身体，实现我的健康我做主的目标。

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更新日期：2024-05-17

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编制人：冬冬