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解读人类机体如何与肠道微生物组共生共荣

转载 来源: 生物谷 2017/7/19 11:51:48

长期以来,我们一直认为“良好”的免疫细胞能够帮助识别并且抵御外来入侵者,这就是为何很大一部分药物能够直接靶向杀灭致病微生物并且抵御这些微生物引发的感染。对机体免疫力的理解往往能够反映20世纪的文化,同时,适者生存也是促进进化和竞争发生的驱动子,但理解人类和微生物之间的根本改变往往始于体内50%的细胞都是人类的,而其它则是由多种微生物组成的,比如细菌、酵母、病毒、甚至昆虫等,它们共同组成了人类的微生物组。

与体内肠道中微生物所具有的330万个基因相比较而言,组成人类基因组的23000个基因往往相形失色,这些基因能够翻译蛋白质帮助促进食物的消化,并且维持机体免疫系统发挥作用。通过肠-脑轴,这些基因甚至还能够影响机体的情绪和记忆力,机体中的肠-脑轴是肠道和大脑之间出现的一种特殊的交流通路,其主要就是通过肠道微生物组的作用来实现。

由于我们能够同机体的微生物群落一起进化,如今在机体肠道、皮肤甚至口腔中都有着特殊的微生物群落,微生物对于机体生存至关重要,很多科学家们都认为我们人类是共生生物体,其由宿主、微生物组和环境所组成,这或许就是我们通常所说的“全功能体”。

将人类的生命看作是微生物组和环境的一个功能或许能帮助我们理解生命是如何受到不同因素影响的,比如,我们对食物的选择不仅会通过营养物质和卡路里平衡来影响人类健康,而且还会对机体肠道微生物组产生一定的影响。

微生物和饮食

我们所摄入的食物往往能够给肠道微生物喂食,并且直接影响其生存,如果在两天内改变饮食就会使得机体肠道微生物菌群发生改变;不同的肠道菌群依赖于不同的饮食来存活,比如,普氏菌属细菌往往会消耗碳水化合物,而拟杆菌则更喜欢脂肪,念珠菌则喜欢葡萄糖优于蛋白质,因此根据我们所摄入的食物,有些细菌往往会饿死,而有些细菌就会不断生长。

肠道菌群往往能够反映其与机体健康和疾病的相关性,比如普氏菌就和机体葡萄糖耐受性改善相关,西方人群机体中该菌水平下降往往能够部分解释一些现代流行病的发生,比如肥胖和糖尿病等。

当然了,机体微生物群落也能够改变我们对食物的选择,从而确保这些菌群能够存活下去,微生物消化所产生的代谢产物能够让我们变得饥饿、饱腹感,甚至对某些食物比较渴求;然而在人类机体中所得到的证据有时候或许是间接的;当研究人员对热衷于吃巧克力的人群和不爱吃巧克力的人群进行研究时,他们在人群的尿液中发现了不同的微生物代谢产物,这也就表明这两组个体肠道中存在着不同的细菌。

代谢产物在功能方面也非常重要,其能够向机体大脑发送信号,而能够调节饮食行为的信号往往会通过在大脑和肠道之间发挥作用的迷走神经来传输,在人类机体中进行的两项研究结果都表明,阻断迷走神经的功能或许能够诱导肥胖个体体重下降,同时还能够刺激大鼠让其过度饮食。

微生物和机体行为

行为是全功能体(holobiont)的一个功能,而全功能体并不是人类宿主自身,有些代谢产物具有神经活性,这也就意味着其能够通过肠-脑轴来影响人类的情绪、心理健康和行为等。目前研究人员在小鼠和大鼠机体中进行了大量研究来阐明和微生物相关的行为改变,当然了,这些研究的结果也非常有意思,研究人员发现,有些行为能够通过粪便移植物来转移,没有喂食含有任何细菌饮食的动物则会表现出不寻常的社会和情绪行为,而且其肠道中的血清素也会大量产生。因此,相关研究结果阐明了机体的微生物组实际上会影响宿主的行为。

最好的人类证据往往来自于食物对情绪和行为影响的观察性研究,而且微生物似乎也能够提供最合适的解释,一个典型的例子就是当研究人员对喜欢摄入含特定益生菌奶酪的健康女性进行研究,他们发现,当对参与者进行功能性MRI成像时,这些参与者往往能够表现出具有不同情绪的脸部图像。摄入奶酪的参与者在情绪处理的大脑区域活性水平会发生降低,这就表明,相比不摄入奶酪的参与者而言,奶酪摄入者往往会表现出情绪反应的抑制。

为抑郁症治疗提供全食物饮食的保护价值往往就在于肠道微生物对大脑健康的重要性,近来有研究表明,机体肠道微生物组或在个体自闭症谱系障碍(autism spectrum disorders,ASD)发生过程中扮演着重要角色,研究人员发现,患ASD的人群机体肠道中念珠菌属细菌的水平会明显上升。当然也有研究表明,儿童肠道中细菌的差异性往往和行为问题直接相关,而且这会潜在影响儿童未来的心理健康。研究者通过对经历肠易激综合征(IBD)小鼠机体的微生物群落进行研究发现,接受移植的小鼠往往会表现出伴随肠易激综合征发生的相同焦虑行为。

“改变游戏规则”

我们都是生态系统中的一份子,生态系统中的成员之间都会通过互相协作和竞争来达到复杂的平衡,机体中的很多微生物有时候既不好也不坏,但当改变游戏规则时就会变坏,从而给机体健康带来威胁;比如当我们过度使用抗生素就会导致耐药性细菌的产生。有一种卫生假说就认为,感染能够帮助构建我们的免疫系统,而且家中消毒剂的过度使用往往会诱发皮肤过敏和呼吸道疾病等。

随着人类饮食发生快速的变化,我们和微生物之间的关系也会发生明显的变化,非传染性疾病的流行,比如肥胖和心脏病都是大量摄入高度加工食物以及越来越不爱运动生活方式所引起的。不断改变的现代饮食也会给我们的后代产生影响,因为我们机体的微生物群落会传递到后代之中;研究者对小鼠进行研究后发现,在低纤维西方饮食喂食模式下,孙子辈小鼠机体中的某些细菌或许不太可能发生恢复,甚至冲洗能恢复高纤维饮食后也不太可能。因此现代西方饮食模式似乎会对机体肠道微生物和人类健康带来不可逆转的影响。

对隐喻进行重新思考

大部分时间里我们都在同微生物做着斗争,机体警惕的免疫系统能够帮助抵御致病性微生物的攻击,如今我们不得不重新思考与机体微生物之间的关系,如果我们是来与微生物群落的复杂有机体的话,我们或许无法抵挡这些微生物的行为,而如果这些微生物群落是机体免疫系统一部分的话,那么到底是谁在打谁?我们与微生物群落“对话”的方式能够反映我们思考自身和他人之间的方式,作为全功能体,我们需要搞清楚我们的机体到底是如何同机体中其它成员之间协调共生的。

(责编:张晓萌 )

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相关问答
Q:牛初乳有用吗?

牛初乳中含有7种以上的生长因子,免疫球蛋白,生物活性肽结合蛋白及人体所需的维生素和微量元素,从而赋予牛初乳一系列的保健功能.大量动物,人体功能实验证实,口服牛初乳可提高系统免疫力,调节肠道菌群,并促进胃肠道生长发育或肠道组织创伤的愈合,延缓衰老,促进生长发育等.①增强抵抗力和免疫力免疫球蛋白能够与病原微生物及毒素等抗原结合,形成抗体,同时促进哺乳动物新生幼仔自身免疫系统发育成熟,保护其免受病原侵袭.同样,它能够提高成年人系统免疫能力.②促进生长发育和提高智商牛初乳中所含的牛磺酸,胆碱,磷脂,脑肽等市儿童生长发育不可缺少的营养物质.试验表明’初乳粉能加速离体细胞的生长速度和延长细胞存活时间’具有促进细胞生长的作用.同时,具有促进智力发育的作用.③消除疲劳,延缓衰老牛初乳提取物(BovineColostrumEx-tract’BCE)能提高老年人体内血清总SOD活力与Mn-SOD活力,降低脂质过氧化物含量",增强抗氧化能力,延缓衰老.实验证明BCE能提高老年人的液化智能,减缓老化速率.BCE含有较高的牛磺酸,维生素B,以及类胰岛素,牛初乳生长因子,纤维结合蛋白,乳铁蛋白等,并含有丰富的维生素和适量的铁,锌,铜等微量元素,多因素的协同效应使牛初乳能改善衰老症状.实验证明牛初乳能增强动物的体力,耐力和抗空气稀薄力,因此牛初乳具有消除疲劳的作用.④调节血糖牛初乳具有明显的改善症状’降低血糖和增强机体免疫力’抗自由基损伤’抗衰老之功效.降糖效果显著.⑤增强体质,提高运动性能牛初乳是唯一天然的免疫因子与生长因子的完美组合’它是纯天然的无副作用的运动营养品.生长因子可以促进肌肉生长’加快受损或老化的组织和肌肉的修复’促进脂肪“燃烧″’增加骨骼密度’使皮肤恢复弹性.对大运动量的运动员来说,牛初乳是一种极好的营养品.它能帮助运动员在系列运动后迅速恢复体力’帮助修复受损的肌肉和结缔组织,保护身体运动关节.服用牛初乳是一种安全,有效的方式来保障健康,提高运动成绩.⑥病后和术后恢复牛初乳能够增强抵抗力和免疫力.初乳素中的寡糖及其衍生物,具有抗炎,抗感染,促进肠道有益菌群繁殖的作用,同时还具有激活机体免疫功能的作用.牛初乳中各种生长因子协同作用,能促进细胞正常生长,组织修复和外伤痊愈.牛初乳中的生长因子还能促进受伤肌肉,皮肤胶原质,软骨和神经组织的修复,具有强健肌肉,修复RNA和DNA的作用.⑦调节肠道菌群,促进胃肠组织发育及其创伤愈合初乳中的免疫因子能高效的抵抗病毒,细菌,真菌及其他过敏原,中和毒素.在抑制多种病原微生物生长的同时,不影响肠道内非病原性微生物的生长和繁殖.它能够改善肠胃机能,对肠胃炎,胃溃疡患者有显著疗效.所以,牛初乳能够非常有效的提高孩子的免疫力!

Q:益生菌粉好吗

宝宝刚出生时,肠道内几乎没有微生物,开奶后,各种微生物在肠道内迅速繁殖,逐渐建立起肠道生态平衡。在上亿的微生物中,绝大多数是益生菌,人们喜欢称其为好菌,是对人体有益的细菌。一小撮能够导致宝宝患病的坏菌,在众多的益生菌面前不能称霸,或被益生菌消灭掉,或被益生菌牢牢地看管住。含量最大,效力最高,租用最强的益生菌有。它的益生菌在肠道定植,在肠黏膜表面形成一道防御屏障,阻止致病菌、腐败菌的入侵,并发酵糖类,产生大量乳酸与乙酸,维持正常肠蠕动,促进多种维生素及生物酶的合成,增加人体对铁、钙及维生素的吸收,增加机体免疫力。

Q:宝宝腹泻怎么办

你好,1、不要马上用抗生素和止泻药 大多数情况下,人体自身可以有效应对病原微生物,同时,区分肠道感染病原是病毒或是细菌比较困难,因此不建议马上使用抗生素或抗病毒药物。盲目滥用抗生素反而可能杀灭肠道益生菌,致使腹泻迁延不愈。同样,也不应马上使用止泻药物,否则可因延迟病原微生物排出而加重病情。 2、补充益生菌和锌 目前推荐使用益生菌类制剂和适量补充微量元素锌作为肠道感染时的辅助治疗药物。益生菌和微量元素锌具有增强肠道益生菌,保护和修复黏膜细胞,调节肠道通透性,增强免疫力的作用,可以减轻病情,缩短病程。

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