外刊 | 你和你的微生物群:把握人体的健康密钥
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越来越多的研究揭示,肉眼无法感知的微生物群和人体健康密切相关。10月3日,《新科学家》推出专题报道“你和你的微生物群”(You and Your Microbiome),从自然界微生物群对人体免疫力的影响、肠道微生物群与慢性病的关系,以及如何改善体内的微生物群等角度对此进行了探讨。
原文 :《重视微生物群:把握人体的健康密钥》
编译 |陈诗凡
图片 |网络
微生物群影响免疫系统
科学家们曾普遍认为,免疫系统、基因组和大脑是人之为人的核心所在,而这三部分都是独立存在的,从而有力证明了个体的独立本质。德国基尔大学的托马斯·博什(Thomas Bosch)则表示,这些支撑传统人类定义的基石——免疫力、基因组稳定性、中枢神经系统,无一例外,均不能摆脱来自微生物的影响。包括他在内的很多科学家都认为,那些先前证明个体独立存在的关键要素,本身就是通过与微生物的相互作用才得以存在的,这促使我们重新审视人类的本质。人体的微生物群协调免疫系统,影响大脑运作和发育,人类基因组中,三分之一以上的基因具有细菌性来源。肠道中,上万亿个微生物基因则直接影响着人体的新陈代谢。这导致一个令人震惊的结论:人体不是一个独立个体,而是一个“元有机体”(metaorganism)。
南澳大利亚健康与医学研究中心的杰伦特·罗杰斯(Geraint Rogers)坚信,人体和外部世界的界限逐渐模糊。英国阿伯丁大学的艾伦·沃克(Alan Walker)也认为,人类一直是微生物的一部分。因此,不仅要重新审视人类在自然界中的位置,还可以寻找新的疾病治疗方式。爱尔兰科克大学的哈里特·谢勒肯斯(Harriet Schellekens)就强调需要采取全局思维,综合考量大脑、肠道和肠道微生物的复杂关联。
目前最佳的相关治疗是粪菌移植(faecal transplants),用来治疗艰难梭菌(Clostridioides difficile)引起的反复感染。英国进行的一项试验通过每日注射具有活性和保护性的细菌,将易感坏死性小肠结肠炎(NEC)的早产儿群体发病率降低了半数以上。
不过,虽然前景广阔,但基于微生物的干预措施还涉及很多未知因素。例如,某些肠道细菌的缺乏与抑郁及焦虑存在相关性,但二者是否具有直接因果关系还有待考证。将患有抑郁症的人体内的粪菌移植到小鼠上,似乎会引起小鼠的抑郁行为;初步试验中,接受健康人群粪菌移植的抑郁症患者症状也有所改善。不过,大多数成功的移植案例伴随常规医疗治疗,移植后的症状改善也非永久性的,而且粪菌移植的长期后果还不明确。沃克说:“我不会通过直接治疗微生物群来治疗抑郁症,人们更不应自行实施这种治疗。”不过,罗杰斯表示,在解释个体临床结果差异时,除了通常的遗传倾向和现有环境因素,要将微生物群也列入考虑范围。
微生物和人的关系研究对于引发人类何以为人的反思,具有深远影响。数百年来,人类坚信人类与自然是割裂的,愈演愈烈的环境危机就和这种心态有关。博什说,“而现在,人类必须重新意识到我们处于一个整体的生命宇宙之中。人类不是更好的或独立存在的——只需看看人类的身体,我们就会意识到,人类自身就具有自然属性。”
(原文标题为:How the Microbiome Changes Our Idea of What it Means to be Human)
肠道菌群紊乱诱发慢性病
肠道微生物群对免疫系统的影响是最有信服力的发现,因为70%到80%的免疫细胞位于肠道,在那里与微生物发生反应,有助于抵抗疾病、增强免疫和调节炎症。越来越多的证据表明,肠道微生物群与关节炎、阿尔茨海默症等慢性病有关。
研究人员可以确定,多发性硬化症、Ⅰ型和Ⅱ型糖尿病、帕金森病及哮喘患者的肠道微生物群和无基础疾病的人明显不同。慢性疲劳综合症(ME/CFS)以及炎症性肠病(IBD)患者在粪便中都缺乏普拉梭菌。肠道细菌可能还和阿尔茨海默症有关。患者肠道中多种抑制炎症的细菌有所减少,而大脑中的慢性炎症可能正是加重阿尔茨海默症的因素。风湿性关节炎患者粪便中的柯林斯菌数量有所增加,柯林斯菌会提升和风湿性关节炎有关的促炎分子水平。
慢性病患者的肠道微生物群为什么发生变化?埃默里大学的蒂莫西·桑普森(Timothy Sampson)对此有三个猜想。第一,和基因因素有关。基因导致肠道环境发生改变,如与炎症性肠病相关的基因突变就会影响免疫系统和微生物群的相互作用。第二,与环境毒物有关,杀虫剂等化学物质可能导致患者体内微生物紊乱,增加患帕金森病等神经退行性疾病的风险。第三,与之前的感染有关。许多慢性疲劳综合症的患者表示,症状正是在一次病毒感染后出现的。这种感染可能持续干扰肠道微生物群,助长慢性病的发生。
是什么干扰了人体内肠道微生物的平衡?桑普森指出难点在于理解先后关系,即微生物群在疾病发生前就已经变化,还是疾病进展之后。动物研究指向前者。如何将动物研究的发现推广到人类身上,则是接下来的关键。一种方法是进行从健康人体到慢性病患者的粪菌移植。目前的少数相关研究结果令人振奋:在36项针对炎症性肠病的研究中,接受粪菌移植之后,37%的参与者病情受到控制,54%的参与者病情有所改善。
了解肠道微生物如何影响慢性病,至少能启发我们采用更实际的治疗方式:摄入益生菌或调整饮食方式来缓解炎症,抑或采取调节微生物群运作的药物治疗新方案。克利夫兰诊所的斯坦利·哈森(Stanley Hazen)及其同事已经研发出一种口服药物,来阻止微生物产生氧化三甲胺(TMAO)分子,而这是心脏病的已知诱发因素。
(原文标题为:The Gut Microbiome and Chronic Disease)
多样化饮食改善微生物群
肠道微生物群是身心健康的重要支持系统,能为身体提供必要的营养物质并调节免疫系统,这对维持老年人的健康尤为重要。随着年龄增长,人体内的肠道微生物会改变平衡,抗炎症的普拉梭菌等有益微生物会减少,引发炎症的微生物会增多,这些炎症与心脏病、癌症和认知下降等老年人群体易感疾病有关。科克大学的约翰·克赖恩(John Cryan)及其同事用小鼠进行研究,发现将年轻动物的肠道微生物移植到老年动物身上,可以逆转年龄增长带来的大脑功能障碍。这些发现说明,照顾好肠道微生物群具有重要意义,但如何做呢?
首先,我们需要知道健康的微生物群什么样。现在还没有判断健康肠道微生物的标准,肠道健康的最常见衡量标准是微生物多样性,总的来说,多多益善。但这并非绝对,因为不健康的细菌也可能使微生物群更多样化。另一种衡量方法是分析肠道微生物发酵产生的化学代谢物。ZOE团队与意大利特伦托大学的研究人员合作,对10万份粪便样本进行基因组测序,以提供比较“好”与“坏”细菌比例的新模式。该方法有利于监测饮食方式对微生物多样性和健康状况的改善作用。
多样化饮食是关键,因为增加饮食多样性能增加微生物群的多样性。斯佩克特尔建议每周摄入的食物最好能达到30种以上,以及“吃彩虹”,即摄入各种富含多酚的彩色植物。还有证据表明,发酵食品,如酸奶、开菲尔酒、康普茶和泡菜,可能会增加微生物多样性并减轻炎症。在消化系统耐受的前提下,可以增加纤维的摄入。同时,克赖恩强调,人工甜味剂、乳化剂等加工成分对微生物群有负面影响。
除了摄入的食物种类,还要注意进食时间。间歇性禁食对微生物群的构成有积极影响。一项研究发现,经过仔细管理的几日禁食促进了一些肠道微生物生长,产生了有益的化合物短链脂肪酸。禁食结合地中海式饮食方式,与单纯的饮食干预相比,使得代谢综合症人群(即患有糖尿病、高血压和肥胖的人)的血压和体重减少更多。克赖恩建议:让肠道进行一次12到14小时的过夜禁食。
其他因素也会产生影响。一是压力,克赖恩指出,压力可以改变微生物群的组成;压力也可以通过引发“肠漏”(leaky gut),使细菌进入血液并引发炎症。二是睡眠。宾夕法尼亚大学的阿米塔·赛格尔(Amita Sehgal)认为,微生物群具有固定的日常运作节奏,即使小规模的睡眠模式中断也会打乱这种节奏。ZOE团队还发现,周末与工作日采用不同睡眠模式,可能导致不利肠道细菌的增加。三是社交。孤立可能导致微生物群缺乏变化,而这也许恰恰是导致老年人健康情况不理想的原因之一。奥图尔说,“社交微生物”是从家人、朋友、环境中获得的,要走出去,情况允许的话养只狗。总之,我们有关肠道微生物的知识越多,就越能找到方法来促进健康。斯佩克特尔强调:“从我们自己和他人的研究来看,照顾好人体肠道微生物群,应该成为公共健康工作的重中之重。”
(原文标题为:How to Care for Your Microbiome and Keep it Healthy As You Age)
文章为社会科学报“思想工坊”融媒体原创出品,原载于《社会科学报》第1875期第7版,未经允许禁止转载,文中内容仅代表作者观点,不代表本报立场。
本期责编:王立尧
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