腸道菌群：你所不知的那部分“自己”
時(shí)間:2014-06-24 來(lái)源:未知 作者:bio149
身體內(nèi)的另一個(gè)自己
在微生物學(xué)誕生后不久，人們就發(fā)現(xiàn)，在動(dòng)物的消化道中存在有不少微生物。例如在牛、羊、兔等食草動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jìn)對(duì)這些營(yíng)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(shuō)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(cè)，一個(gè)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(gè)（即10的14次方個(gè)）。而一個(gè)成年人自身的細(xì)胞數(shù)量為1013個(gè)（即10的13次方個(gè)），也就是說(shuō)，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(shuō)，從數(shù)量上來(lái)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(gè)極為復(fù)雜的集體。這個(gè)集體，就被稱作腸道菌群。
腸道菌群并非是生來(lái)就有的，它們實(shí)際上是“外來(lái)戶”。在母體子宮內(nèi)，胎兒所處的是一個(gè)幾乎無(wú)菌的環(huán)境，因此胎兒腸道內(nèi)也是無(wú)菌的。當(dāng)胎兒出生之后的幾天內(nèi)，細(xì)菌通過(guò)分娩時(shí)陰道物質(zhì)攝入、哺乳時(shí)的口腔攝入以及空氣吸入等途徑進(jìn)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(zhǎng)，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(jué)的定居到人體之內(nèi)，悄無(wú)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(wú)序的駐扎在腸道內(nèi)。相反，對(duì)于一個(gè)正常人體來(lái)說(shuō)，腸道菌群具有一定的組成結(jié)構(gòu)。據(jù)估計(jì)，人體腸道菌群可包括500-1000種細(xì)菌，不過(guò)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。目前，已經(jīng)鑒定出的細(xì)菌類群有百余個(gè)，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(jiǎn)單的說(shuō)，就是人體為細(xì)菌的生活提供生存場(chǎng)所和營(yíng)養(yǎng)，而這些細(xì)菌則為人體產(chǎn)生有益的物質(zhì)和保護(hù)人類健康。前面說(shuō)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(shuō)，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。
條件致病菌在腸道菌群內(nèi)數(shù)量較少。它們從功能上來(lái)說(shuō)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(lái)造成危害。但若在一定條件下任由它們繁殖，那么就會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生不良影響。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(shuō)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(duì)于人體來(lái)說(shuō)，維持腸道菌群處于正常的平衡之中，是保證機(jī)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(lái)很多潛在的健康問(wèn)題。
腸道菌群——尚未被認(rèn)識(shí)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(yíng)養(yǎng)作用聯(lián)系在一起的。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，無(wú)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)。對(duì)人類來(lái)說(shuō)，植物中的纖維素和半纖維素類多糖是無(wú)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(lái)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(guò)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(shí)一些金屬離子，如鈣、鎂、鐵等，也可通過(guò)腸道菌群被重新吸收。
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(guò)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(guò)自身屏蔽和影響機(jī)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(méi)有看錯(cuò)，腸管內(nèi)的空腔嚴(yán)格來(lái)說(shuō)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(shuō)，腸道菌群通過(guò)其中占主導(dǎo)作用的共生菌的活動(dòng)，抑制致病菌的生長(zhǎng)，同時(shí)阻止致病菌透過(guò)這層屏障進(jìn)入人體。在進(jìn)行被動(dòng)防御的同時(shí)，腸道菌群可以刺激機(jī)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(duì)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(guò)度活躍，從而產(chǎn)生自體免疫疾病。
其次，腸道菌群對(duì)腸道自身具有調(diào)節(jié)和營(yíng)養(yǎng)作用。有報(bào)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(yíng)養(yǎng)作用，可以使得腸道上皮細(xì)胞的生長(zhǎng)更為活躍。相比于無(wú)菌腸道，具有正常腸道菌群的腸粘膜絨毛下側(cè)會(huì)產(chǎn)生更多的可分泌粘液和酶的組織——隱窩，同時(shí)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。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(xiàng)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(jìn)入人體，被免疫細(xì)胞識(shí)別后產(chǎn)生多種炎癥因子，使得機(jī)體進(jìn)入低度炎癥狀態(tài)，從而產(chǎn)生代謝異常。例如，若長(zhǎng)期進(jìn)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。此外，低度炎癥還能促使機(jī)體對(duì)胰島素相應(yīng)敏感程度下降，造成胰島素抵抗，進(jìn)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(dòng)脈粥樣硬化和中風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)。正常腸道菌群可通過(guò)對(duì)淋巴細(xì)胞的影響，調(diào)節(jié)機(jī)體對(duì)過(guò)敏原的反應(yīng)，從而影響過(guò)敏疾病的產(chǎn)生。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(jī)體的行為模式。
從以上各方面可以看出，腸道菌群，這個(gè)陪伴我們一生的生物構(gòu)造，其功能更像是一個(gè)影響到機(jī)體各個(gè)方面的“器官”，這個(gè)器官的正常與否，對(duì)人體的健康程度有著重要影響，而我們對(duì)它的了解才剛剛起步。毫不夸張的說(shuō)，腸道菌群，是我們體內(nèi)一個(gè)尚未被認(rèn)識(shí)的器官，而對(duì)它結(jié)構(gòu)和功能的研究，對(duì)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(lái)：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(guò)直接補(bǔ)充共生菌，或通過(guò)補(bǔ)充促進(jìn)共生菌生長(zhǎng)的物質(zhì)，來(lái)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(bǔ)充的是乳酸桿菌和雙歧桿菌，同時(shí)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(guò)適當(dāng)?shù)姆绞竭m度的補(bǔ)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(jìn)而改善健康狀況。
與“益生菌”這一概念相仿，最近一個(gè)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(jìn)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。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?yàn)閿z入一定果糖可增加人類腸道菌群中雙歧桿菌的比例。不過(guò)值得注意的是，“益生元”是一個(gè)概念，而不是一個(gè)具體的產(chǎn)品。市場(chǎng)上很多打著“益生元”名義的產(chǎn)品，更多的是借用這個(gè)概念宣傳其保健作用。這些產(chǎn)品所含成分可能對(duì)腸道菌群有良性影響，但嚴(yán)格來(lái)說(shuō)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(duì)腸道菌群進(jìn)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(dú)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(duì)腸道菌群如此復(fù)雜的結(jié)構(gòu)顯得捉襟見肘。不過(guò)，隨著測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步，人們可以對(duì)整個(gè)腸道菌群作為一個(gè)整體，對(duì)它所包含的所有基因進(jìn)行分析。這個(gè)基因的大集合，就被稱作宏基因組。根據(jù)研究，這個(gè)基因組所包含的基因多達(dá)數(shù)百萬(wàn)，是人類基因組的100倍之多，其中包含多個(gè)與物質(zhì)代謝、免疫、信號(hào)相關(guān)的基因群體。通過(guò)對(duì)腸道菌群宏基因組的研究，有助于進(jìn)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(duì)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(guò)量使用。
高脂、高糖的飲食習(xí)慣會(huì)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(shí)，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(duì)于相關(guān)藥品，應(yīng)咨詢醫(yī)師后服用。
推薦博文：
