外刊 | 你和你的微生物群:把握人體的健康密鑰
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越來越多的研究揭示,肉眼無法感知的微生物群和人體健康密切相關。10月3日,《新科學家》推出專題報道「你和你的微生物群」(You and Your Microbiome),從自然界微生物群對人體免疫力的影響、腸道微生物群與慢性病的關係,以及如何改善體內的微生物群等角度對此進行了探討。
原文 :《重視微生物群:把握人體的健康密鑰》
編譯 |陳詩凡
圖片 |網絡
微生物群影響免疫系統
科學家們曾普遍認為,免疫系統、基因組和大腦是人之為人的核心所在,而這三部分都是獨立存在的,從而有力證明了個體的獨立本質。德國基爾大學的托馬斯·博什(Thomas Bosch)則表示,這些支撐傳統人類定義的基石——免疫力、基因組穩定性、中樞神經系統,無一例外,均不能擺脫來自微生物的影響。包括他在內的很多科學家都認為,那些先前證明個體獨立存在的關鍵要素,本身就是通過與微生物的相互作用才得以存在的,這促使我們重新審視人類的本質。人體的微生物群協調免疫系統,影響大腦運作和發育,人類基因組中,三分之一以上的基因具有細菌性來源。腸道中,上萬億個微生物基因則直接影響著人體的新陳代謝。這導致一個令人震驚的結論:人體不是一個獨立個體,而是一個「元有機體」(metaorganism)。
南澳大利亞健康與醫學研究中心的杰倫特·羅傑斯(Geraint Rogers)堅信,人體和外部世界的界限逐漸模糊。英國阿伯丁大學的艾倫·沃克(Alan Walker)也認為,人類一直是微生物的一部分。因此,不僅要重新審視人類在自然界中的位置,還可以尋找新的疾病治療方式。愛爾蘭科克大學的哈里特·謝勒肯斯(Harriet Schellekens)就強調需要採取全局思維,綜合考量大腦、腸道和腸道微生物的複雜關聯。
目前最佳的相關治療是糞菌移植(faecal transplants),用來治療艱難梭菌(Clostridioides difficile)引起的反覆感染。英國進行的一項試驗通過每日注射具有活性和保護性的細菌,將易感壞死性小腸結腸炎(NEC)的早產兒群體發病率降低了半數以上。
不過,雖然前景廣闊,但基於微生物的干預措施還涉及很多未知因素。例如,某些腸道細菌的缺乏與抑鬱及焦慮存在相關性,但二者是否具有直接因果關係還有待考證。將患有抑鬱症的人體內的糞菌移植到小鼠上,似乎會引起小鼠的抑鬱行為;初步試驗中,接受健康人群糞菌移植的抑鬱症患者症狀也有所改善。不過,大多數成功的移植案例伴隨常規醫療治療,移植後的症狀改善也非永久性的,而且糞菌移植的長期後果還不明確。沃克說:「我不會通過直接治療微生物群來治療抑鬱症,人們更不應自行實施這種治療。」不過,羅傑斯表示,在解釋個體臨床結果差異時,除了通常的遺傳傾向和現有環境因素,要將微生物群也列入考慮範圍。
微生物和人的關係研究對於引發人類何以為人的反思,具有深遠影響。數百年來,人類堅信人類與自然是割裂的,愈演愈烈的環境危機就和這種心態有關。博什說,「而現在,人類必須重新意識到我們處於一個整體的生命宇宙之中。人類不是更好的或獨立存在的——只需看看人類的身體,我們就會意識到,人類自身就具有自然屬性。」
(原文標題為:How the Microbiome Changes Our Idea of What it Means to be Human)
腸道菌群紊亂誘發慢性病
腸道微生物群對免疫系統的影響是最有信服力的發現,因為70%到80%的免疫細胞位於腸道,在那裡與微生物發生反應,有助於抵抗疾病、增強免疫和調節炎症。越來越多的證據表明,腸道微生物群與關節炎、阿爾茨海默症等慢性病有關。
研究人員可以確定,多發性硬化症、Ⅰ型和Ⅱ型糖尿病、帕金森病及哮喘患者的腸道微生物群和無基礎疾病的人明顯不同。慢性疲勞綜合症(ME/CFS)以及炎症性腸病(IBD)患者在糞便中都缺乏普拉梭菌。腸道細菌可能還和阿爾茨海默症有關。患者腸道中多種抑制炎症的細菌有所減少,而大腦中的慢性炎症可能正是加重阿爾茨海默症的因素。風濕性關節炎患者糞便中的柯林斯菌數量有所增加,柯林斯菌會提升和風濕性關節炎有關的促炎分子水平。
慢性病患者的腸道微生物群為什麼發生變化?埃默里大學的蒂莫西·桑普森(Timothy Sampson)對此有三個猜想。第一,和基因因素有關。基因導致腸道環境發生改變,如與炎症性腸病相關的基因突變就會影響免疫系統和微生物群的相互作用。第二,與環境毒物有關,殺蟲劑等化學物質可能導致患者體內微生物紊亂,增加患帕金森病等神經退行性疾病的風險。第三,與之前的感染有關。許多慢性疲勞綜合症的患者表示,症狀正是在一次病毒感染後出現的。這種感染可能持續干擾腸道微生物群,助長慢性病的發生。
是什麼干擾了人體內腸道微生物的平衡?桑普森指出難點在於理解先後關係,即微生物群在疾病發生前就已經變化,還是疾病進展之後。動物研究指向前者。如何將動物研究的發現推廣到人類身上,則是接下來的關鍵。一種方法是進行從健康人體到慢性病患者的糞菌移植。目前的少數相關研究結果令人振奮:在36項針對炎症性腸病的研究中,接受糞菌移植之後,37%的參與者病情受到控制,54%的參與者病情有所改善。
了解腸道微生物如何影響慢性病,至少能啟發我們採用更實際的治療方式:攝入益生菌或調整飲食方式來緩解炎症,抑或採取調節微生物群運作的藥物治療新方案。克利夫蘭診所的斯坦利·哈森(Stanley Hazen)及其同事已經研發出一種口服藥物,來阻止微生物產生氧化三甲胺(TMAO)分子,而這是心臟病的已知誘發因素。
(原文標題為:The Gut Microbiome and Chronic Disease)
多樣化飲食改善微生物群
腸道微生物群是身心健康的重要支持系統,能為身體提供必要的營養物質並調節免疫系統,這對維持老年人的健康尤為重要。隨著年齡增長,人體內的腸道微生物會改變平衡,抗炎症的普拉梭菌等有益微生物會減少,引發炎症的微生物會增多,這些炎症與心臟病、癌症和認知下降等老年人群體易感疾病有關。科克大學的約翰·克賴恩(John Cryan)及其同事用小鼠進行研究,發現將年輕動物的腸道微生物移植到老年動物身上,可以逆轉年齡增長帶來的大腦功能障礙。這些發現說明,照顧好腸道微生物群具有重要意義,但如何做呢?
首先,我們需要知道健康的微生物群什麼樣。現在還沒有判斷健康腸道微生物的標準,腸道健康的最常見衡量標準是微生物多樣性,總的來說,多多益善。但這並非絕對,因為不健康的細菌也可能使微生物群更多樣化。另一種衡量方法是分析腸道微生物發酵產生的化學代謝物。ZOE團隊與義大利特倫託大學的研究人員合作,對10萬份糞便樣本進行基因組測序,以提供比較「好」與「壞」細菌比例的新模式。該方法有利於監測飲食方式對微生物多樣性和健康狀況的改善作用。
多樣化飲食是關鍵,因為增加飲食多樣性能增加微生物群的多樣性。斯佩克特爾建議每周攝入的食物最好能達到30種以上,以及「吃彩虹」,即攝入各種富含多酚的彩色植物。還有證據表明,發酵食品,如酸奶、開菲爾酒、康普茶和泡菜,可能會增加微生物多樣性並減輕炎症。在消化系統耐受的前提下,可以增加纖維的攝入。同時,克賴恩強調,人工甜味劑、乳化劑等加工成分對微生物群有負面影響。
除了攝入的食物種類,還要注意進食時間。間歇性禁食對微生物群的構成有積極影響。一項研究發現,經過仔細管理的幾日禁食促進了一些腸道微生物生長,產生了有益的化合物短鏈脂肪酸。禁食結合地中海式飲食方式,與單純的飲食干預相比,使得代謝綜合症人群(即患有糖尿病、高血壓和肥胖的人)的血壓和體重減少更多。克賴恩建議:讓腸道進行一次12到14小時的過夜禁食。
其他因素也會產生影響。一是壓力,克賴恩指出,壓力可以改變微生物群的組成;壓力也可以通過引發「腸漏」(leaky gut),使細菌進入血液並引發炎症。二是睡眠。賓夕法尼亞大學的阿米塔·賽格爾(Amita Sehgal)認為,微生物群具有固定的日常運作節奏,即使小規模的睡眠模式中斷也會打亂這種節奏。ZOE團隊還發現,周末與工作日採用不同睡眠模式,可能導致不利腸道細菌的增加。三是社交。孤立可能導致微生物群缺乏變化,而這也許恰恰是導致老年人健康情況不理想的原因之一。奧圖爾說,「社交微生物」是從家人、朋友、環境中獲得的,要走出去,情況允許的話養只狗。總之,我們有關腸道微生物的知識越多,就越能找到方法來促進健康。斯佩克特爾強調:「從我們自己和他人的研究來看,照顧好人體腸道微生物群,應該成為公共健康工作的重中之重。」
(原文標題為:How to Care for Your Microbiome and Keep it Healthy As You Age)
文章為社會科學報「思想工坊」融媒體原創出品,原載於《社會科學報》第1875期第7版,未經允許禁止轉載,文中內容僅代表作者觀點,不代表本報立場。
本期責編:王立堯
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