保罗·兰德：有些流行病突然而明显地爆发，而有些则悄无声息地蔓延开来。
录音：如今，美国近六百万儿童遭受食物过敏困扰，相当于每个教室中有两名学生患有这种可能致命的危险疾病。
保罗·兰德：我小时候记得学校里只有一两个孩子对花生过敏，但今天，几乎每个教室都能找到有过敏反应的孩子。食物过敏现象已经激增。
录音：这几乎是一场流行病。我们不确定为什么过敏率...
录音：我们是否更擅长检测这种...
录音：不。
录音：...还是说这确实是...这些孩子比以前更加过敏。
录音：这是真实存在的。
保罗·兰德：如今，不再是几十万人或几百万人，而是数千万人患有食物过敏。
录音：这种增长速度已经符合流行病的定义。对某些国家来说，过敏率每10年翻一番。
保罗·兰德：问题是，为什么会这样？
凯瑟琳·纳格勒：变化如此之快，仅在一代人的时间内，人们甚至不相信这是真实的变化，他们认为有过敏的人只是在抱怨。这是一个非常严重的问题。
保罗·兰德：这位是凯西·纳格勒博士。
凯瑟琳·纳格勒：我是免疫学家，也是普利兹克分子工程学院和生物科学部的邦宁家族教授。
保罗·兰德：纳格勒实验室一直站在食物过敏研究的前沿。他们想要了解导致食物过敏率上升的原因。他们在过去几年备受关注的地方找到了答案——我们的肠道微生物组。
录音：如今，多家公司提供家庭肠道微生物组检测服务。
录音：我们身体中有一个新器官，一个新发现的器官，我们称之为微生物组。
录音：微生物组。
录音：肠道微生物组。
录音：微生物组。
录音：肠道微生物组。
保罗·兰德：我们都知道"相信你的直觉"或"跟随你的直觉"这样的说法。事实证明，这个说法可能比你想象的更有道理。
凯瑟琳·纳格勒：肠道微生物组的功能，明确的是，它的作用远远超出了肠道范围。
保罗·兰德：事实上，它甚至可能影响我们的大脑。
凯瑟琳·纳格勒：是的，是的。
保罗·兰德：它甚至可能导致我们感到焦虑或悲伤。
凯瑟琳·纳格勒：这是通过肠道-大脑轴实现的，这一机制刚刚开始被阐明。
保罗·兰德：我们的肠道负责许多你意想不到的功能。
凯瑟琳·纳格勒：不健康的肠道反映在所有这些所谓的慢性非传染性疾病上。食物过敏、肥胖、炎症性肠病、自闭症，所有这些在过去30或40年中平行增长的疾病，许多科学家认为是由于我们肠道中细菌和其他微生物多样性丧失的结果。
埃里克·佩默：目前可能很难找到一种不受微生物组影响的疾病。
保罗·兰德：这位是埃里克·佩默博士，芝加哥大学医学系、微生物学和病理学教授，他负责指导杜科索伊斯家族研究所。
埃里克·佩默：作为一名传染病医生，我的兴趣一直集中在这些细菌群体如何提供对传染病的抵抗力。
凯瑟琳·纳格勒：我们对微生物组的理解，以及将这种理解转化为开发新药物治疗疾病的能力，具有巨大潜力。
保罗·兰德：如果你对自己说，"嗯，我服用益生菌。我可以跳过这期节目。"那么你应该知道事情并不那么简单。
凯瑟琳·纳格勒：你所听到的某些内容，特别是与益生菌相关的内容，有些并不完全基于科学。没有很好的证据表明它们在预防或治疗疾病方面有效，尽管你可以在任何健康食品店买到它们。
保罗·兰德：欢迎收听《大头脑》。在我们的节目中，我们将最大的思想和复杂的发现转化为易于消化的大脑食粮。来自芝加哥大学播客网络的《大头脑》小片段。我是主持人保罗·兰德。在今天的节目中，探讨我们肠道微生物组的重要性。
你可能没有意识到，但无论你去哪里，一整天你都携带着数百万微小的生物搭便车。它们被称为微生物，遍布你的皮肤、鼻腔和肠道。我们与所接触的一切共享这些微生物，从地铁扶手、餐具到我们桌上的电脑。
凯瑟琳·纳格勒：首先，让我们定义微生物组。
埃里克·佩默：一般来说，微生物组被理解为我们体表或与外界相通的体腔中所居住的微生物群落。
凯瑟琳·纳格勒：我们将主要讨论细菌，但也包括其他微生物，如病毒、真菌。它们共同生活在一个复杂的互动社区中。
保罗·兰德：如果你要考虑这在人类中是如何具体运作的，人类的微生物组是如何工作的？
埃里克·佩默：我将主要关注居住在肠道中的微生物组。根据肠道位置的不同，这些微生物群落也有所不同。
凯瑟琳·纳格勒：与本次讨论相关的肠道将是指小肠的最后部分和大肠。这些细菌生活在那里，因为它们必须在无氧环境中生存。有数万亿的细菌，还不算其他生活在那里的微生物，它们相互交流，与我们的身体交流。
保罗·兰德：我们肠道中的细菌有许多重要功能，但你可能最熟悉的是分解我们吃的食物。
埃里克·佩默：例如，当我们吃一个苹果。
凯瑟琳·纳格勒：没有微生物，我们无法消化膳食纤维。它们将纤维发酵成对我们健康重要的产物。有些维生素我们的身体无法制造，微生物为我们制造。
埃里克·佩默：最著名的一种是维生素K，它对良好的血液凝固至关重要。我们依赖这些细菌帮助我们分解这些食物。在它们缺失的情况下，虽然我们能生存，但生存状况会大打折扣。
保罗·兰德：为了使我们的肠道微生物组良好运作，它需要多样化的微生物。但在过去的几十年里，我们需要的多样性一直在慢慢减少。
凯瑟琳·纳格勒：最大的罪魁祸首是抗生素的过度使用。
埃里克·佩默：我对微生物组的兴趣是在我担任纪念斯隆-凯特琳癌症中心传染病科主任时发展起来的。我与该机构的骨髓移植团队有密切关系，因为传染病是骨髓移植的主要并发症之一。我们很早就了解到，骨髓移植患者的微生物组受到给予患者的抗生素的严重影响。
对骨髓移植患者使用抗生素的触发因素很容易触发，因为这些患者的免疫系统严重受损。我们知道免疫系统为我们提供针对肠道内密集细菌群落的关键防御，因为偶尔会有一两个细菌突破屏障。我们的免疫系统就在那里等待并保护我们。
保罗·兰德：事实上，我们70%的免疫系统位于肠道内。两者相互紧密联系。
埃里克·佩默：我们的免疫系统对我们的生存至关重要，部分原因是它保护我们免受肠道细菌扩散的侵害。但这是一条双向街道。事实证明，我们的免疫系统也受到肠道中生活的一些细菌产物的触发。为了使我们拥有正常的免疫防御，这些微生物必须存在以驱动免疫系统的发育。
保罗·兰德：你可以把肠道想象成一本百科全书。它从与之互动的细菌和微生物中获得越来越多的知识，随着时间的推移变得越来越聪明、越来越强大。但抗生素可能会逆转部分进展。
埃里克·佩默：并非所有抗生素都相同，但有些抗生素可以清除肠道中几乎所有正常居民。我经常听说人们在服用一疗程抗生素后需要数月才能恢复，肠道才能正常蠕动，感觉良好。我有时将其称为患者的伤口。这是对微生物组的附带损害。
保罗·兰德：明白了。
埃里克·佩默：我们没有为他们提供有效重建微生物组的方法。作为现在可能比大多数医生更深入了解微生物组及其健康影响的医生，我已经在这个领域工作了近15年。我宣扬的是，考虑你选择的抗生素。如果你可以用一种不杀死肠道中厌氧细菌的抗生素治疗，那就选择那种。
保罗·兰德：好的。
凯瑟琳·纳格勒：我们可以对抗生素使用采取的一种方法是改进诊断。当一个孩子因耳部感染来到诊所时，我们应该能够有一种诊断方法，在几小时内确定该感染是细菌性还是病毒性的，而不是直接使用抗生素。我们有技术可以做到这一点。我们只是没有这样做。这并不是说人们应该忽视医生的建议，而是要讨论抗生素是否必要，是否有证据表明需要使用抗生素，或者我们是否可以暂停并测试细菌或病毒感染的存在。
保罗·兰德：但当然，抗生素并不是我们需要警惕的微生物组的唯一敌人。还有另一个因素在我们的肠道健康中扮演了重要角色。
凯瑟琳·纳格勒：另一个重要因素是饮食。我们的微生物与我们共同进化。我们改变了饮食。它们吃我们吃的食物。我们改变了它们的饮食，它们不得不适应我们为它们创造的新环境。
录音：当热与冷结合时会发生什么？热食，冷饮。一种将让你疯狂的味道。
这是完整早餐的一部分。
凯瑟琳·纳格勒：我们正在消费一种缺乏全食的快餐饮食。
录音：这种九层美食被称为巨无霸。
这是一个真正的美国现象。那些我们从城市到城市都可以信赖的著名餐厅。
凯瑟琳·纳格勒：所有这些因素加在一起，使我们拥有了一个21世纪的微生物组，它与之前控制得很好的健康方面不协调。
保罗·兰德：你的大部分研究集中在食物过敏上，对吗？
凯瑟琳·纳格勒：是的。这是一个大问题。在美国，目前有3300万人患有食物过敏，其中一些可能危及生命。
保罗·兰德：告诉我这个统计数据是否正确，但我认为我在2007年至2016年间看到了食物过敏患病率增长了近400%，确切地说是377%。
凯瑟琳·纳格勒：是的，正确。
保罗·兰德：它对儿童的影响是否比对成年人更大，或者对任何年龄组的影响是否比对成年人更大？你指出了哪些特征？
凯瑟琳·纳格勒：历史上，它通常首先出现在儿童身上，但我们看到越来越多的成人开始出现食物过敏。你可能在任何时候对任何食物产生过敏，但有九种食物是主要的过敏原。
保罗·兰德：好的。我不喜欢问，但你能告诉我前九种是什么吗？
凯瑟琳·纳格勒：当然。花生、树坚果、贝类、鱼类、牛奶、鸡蛋、小麦、大豆和芝麻。
保罗·兰德：人们有可能克服这些过敏吗？
凯瑟琳·纳格勒：当我还是个孩子时，我有过鸡蛋过敏，几年后就克服了。这在40年前很常见。现在，我们看到一些孩子克服了他们的过敏，但更多的人继续带入成年期。正如我提到的，正如你所说，我们现在有成年人首次出现食物过敏。
保罗·兰德：谈论这一点非常引人注目，我想大约10或15年前，我的妻子一直很喜欢吃贝类，但后来吃了后严重生病。她第二次尝试以确保，发现确实是贝类让她病倒。这似乎符合你所说的观点。它突然出现了。
凯瑟琳·纳格勒：是的。这是一个常见发现。
保罗·兰德：天哪。好的。我的理解是，你的实验室实际上是第一个确定肠道微生物组与食物过敏之间联系的。对吗？
凯瑟琳·纳格勒：是的。我们发现存在一种特定的共生细菌亚群，通过分泌控制过敏原进入血液的产物来调节上皮屏障的功能。如果这些细菌减少，该功能就会丧失，过敏原进入血液，从而刺激免疫系统中的肥大细胞。肥大细胞释放过敏反应的介质。其中之一是组胺，每个人都知道，因为我们在有过敏反应时服用抗组胺药。
保罗·兰德：你是如何找到这种联系的？
凯瑟琳·纳格勒：我们通过给小鼠注射广谱抗生素混合物来清除肠道中的一些细菌来证明这一点。当我们这样做时，我们发现那些经过抗生素治疗的小鼠出现了未经过处理的小鼠所没有的过敏反应。我们继续分离不同类型的细菌，最终确定了参与预防过敏的特定细菌类群。
它没有杀死它们肠道中的所有细菌。它只杀死了一些。但我们还能够使用无菌小鼠，它们没有任何细菌，并确认我们在抗生素治疗小鼠中看到的现象。
当由于我们的生活方式因素而保护性成员减少时，我们会出现一些屏障功能障碍。我们不再像以前那样保护上皮屏障。这就是允许过敏原进入全身循环、进入血液并引发过敏反应的原因。
保罗·兰德：从所有这些中，你有一家初创公司即将开始解决其中一些问题？
凯瑟琳·纳格勒：是的。我们的目标是恢复这种屏障功能障碍，以防止过敏反应的启动，或通过阻止过敏原继续与免疫系统相互作用来减弱现有的过敏反应。
我的初创公司ClostraBio与生物工程师Jeff Hubbell共同创立，他是你播客的嘉宾。Jeff创建了化学聚合物，可以将微生物代谢物递送到肠道下部，那里生活着大多数这些细菌。我们开始使用的代谢物是丁酸盐。已经有大量证据支持丁酸盐调节肠道屏障和免疫系统的能力。我们可以在动物模型中证明，仅治疗两周后，我们的药物可以防止过敏小鼠对过敏原挑战产生过敏性反应。我们还可以治疗结肠炎的小鼠模型。我们将我们的聚合物系统称为药物递送平台，因为我们可以用它来连接其他发现的聚合物，因为它们变得有趣。我猜有数百种，如果不是数千种微生物代谢物等待被发现。我们可以使用我们的聚合物主干创建同一主干上的许多不同配方。
保罗·兰德：展望五年后。如果你所做的事情一切顺利，或者也许是十年后，你预见会发生什么？
凯瑟琳·纳格勒：我们希望在一年内进入临床试验。我们已经与FDA会面。我们正在完成所有新药研究申请的研究。我非常希望我们的药物在治疗食物过敏方面有效，并强调食物过敏的增加是非常真实且危及生命的，需要干预措施。我希望我们能提供一种解决方案。
保罗·兰德：正如我们所了解到的，我们的微生物组统治着生理学的许多方面，从消化到抵抗普通感冒和病毒的能力，再到我们发展食物过敏的可能性。难怪肠道健康如今成为热门话题，但健康的肠道是什么样子？你真的能优化你的肠道健康吗？我们将在休息后找到答案。
如果你从Big Brains分享的重要研究中获得了许多收获，那么你应该收听芝加哥大学播客网络的另一档节目。它叫做"Entitled"。它是关于人权的，由新芝加哥法学院教授Claudia Flores和Tom Ginsburg共同主持。"Entitled"探讨了权利为何重要以及权利存在问题的故事。
最近，科学家们更多地了解了影响我们微生物组的因素以及我们的微生物组如何影响我们，但他们仍在弄清楚健康的肠道微生物组是什么样子，以及它如何因人而异。
凯瑟琳·纳格勒：我们不能准确定义健康的肠道微生物组，因为它对生活在芝加哥的人和生活在非洲的人会有所不同。它将因地理和环境暴露而异。我们并不真正知道健康微生物组的所有组成部分。
埃里克·佩默：除同卵双胞胎外，每个个体都有独特的基因组。基因组影响我们与体内细菌的关系。在一个人中完全无害的细菌可能在另一个人中引发炎症反应。真正知道你是否拥有多样化微生物组的唯一方法是提供粪便样本并进行测序。我不建议这样做，因为它也可能引发不必要的担忧。有些细菌在某些情况下与不良结果相关，但可能非常有限，不应引起任何人的警觉。例如，某些细菌与自闭症之间的关联就不太可靠。
保罗·兰德：事实上，COVID-19成为了我们理解健康微生物组的转折点。疫情早期的一个大谜团是，为什么一些健康患者能够从病毒中康复，而另一些则不那么幸运。这个问题引起了芝加哥大学医学中心护士的兴趣，他们有一个新颖的想法。也许答案可以在患者的微生物组中找到。
埃里克·佩默：是的。这是由这里的肺部重症监护小组与JP组装的一项重要研究。我们收集了因呼吸功能障碍而最终在医疗重症监护室住院的患者的样本。这些人处于新冠严重谱系的末端。该小组能够做的是在患者进入医疗重症监护室时识别其微生物组特征，然后将其与后续结果相关联。在他们检查的71名患者中，约有30名患者出现进行性呼吸衰竭并死亡，40名患者病情改善并好转。他们能够证明，在最初进入医疗重症监护室时的微生物群组成可以预测他们随后将遵循的病程。这表明肠道中的微生物组成可能影响新冠期间肺部炎症的进展。
保罗·兰德：能够康复的人与无法康复的人的微生物组是什么样子？
埃里克·佩默：未能康复的患者中，属于肠杆菌科的特定类型细菌更多。更重要的是，Patel小组能够证明，这两组患者体内细菌产生的代谢物非常不同。细菌在肠道中产生的某些小化学物质在康复患者中浓度高得多，在进行性衰竭的患者中基本上缺失。现在，其中一些代谢物已在动物模型中被证明可以增强免疫防御，支持上皮修复，包括肺部，并减少炎症。这是一个真正的平衡，优化防御，防止防御过度并损害肺部，并有助于重新建立正常的组织屏障。
保罗·兰德：还有其他关于肠道微生物组与其他疾病（如帕金森病、高血压等）关系的研究。你所描述的与你在其他疾病相关性中看到的之间是否存在某种相关性？
埃里克·佩默：是的。我们现在有论文发表，显示微生物组对肝脏移植、心脏移植结果以及严重肝病患者和接受癌症治疗患者的真正显著影响。我们才刚刚开始。但重要的一点是，微生物组并不是这些疾病的唯一解释。它是一个促成因素。它可以影响炎症反应的严重程度，但通常不是该反应的唯一驱动因素。
保罗·兰德：我想问题是，如果你有反应，你的肠道微生物组的强度可能是你如何有效抵御它或从它恢复得多快的一个真正促成因素。
埃里克·佩默：正是如此。我认为这是一个很好的表述方式。
保罗·兰德：这引出了一个问题，当然，每个听这个的人都在说，"天哪，我该怎么办，我如何加强我的肠道？"你和一群同事坐在一起，有人会说，"让我告诉你我在为我的肠道健康做什么。"你们开始比较笔记。你在说什么，你的同事在说什么？
埃里克·佩默：回到纤维，增加我们的水果和蔬菜，减少加工食品。
保罗·兰德：这不是一个非常生动的对话，是吗？
埃里克·佩默：不，不是。
保罗·兰德：如果有人想说，我想问题在于，我们都知道这些基本建议，但当然，没有人会坐下来。他们知道他们听说过。他们在说，"好吧，明白了，但给我一个捷径。"
凯瑟琳·纳格勒：我们正在进行一项干预性研究，例如使用马铃薯淀粉。科学研究表明，马铃薯淀粉是一种有效的膳食纤维，可以扩大丁酸盐产生梭菌的数量。
保罗·兰德：好的。如果我在听这个播客，我会跑去商店买一袋Bob's马铃薯淀粉。我应该这样做吗？
凯瑟琳·纳格勒：是的。有段时间，Jeff Hubbell把马铃薯淀粉加到他的咖啡里。
保罗·兰德：天哪。
凯瑟琳·纳格勒：味道不太好，但你可以把它加到麦片上之类的东西上。
埃里克·佩默：我认为现在有很大的推动力，要找到方法让人们增加纤维摄入。我们最初进化时吃很多蔬菜并摄入大量纤维，但我们现在西方社会的饮食往往纤维含量很低，这不能为下肠道提供它们所需的营养。
凯瑟琳·纳格勒：另一个例子来自斯坦福大学Justin Sonnenburg实验室，研究表明，发酵食品，如康普茶，可以增加微生物多样性并减少免疫炎症的标志物。他实际上对此进行了临床研究。关于肠道健康的大众媒体报道中有一些真相，但其中大部分不是基于科学的，很难从潮流中分辨出真相。
保罗·兰德：什么是真实与潮流之间的区别？
凯瑟琳·纳格勒：不幸的是，大部分是潮流。
埃里克·佩默：任何CVS或Walgreens都有货架上摆满了益生菌。
保罗·兰德：确实如此。
埃里克·佩默：这些是柜台销售的。它们受到宽松的监管，主要是因为它们没有做出非常明确的健康声明，因为一旦你开始做出健康声明，FDA就会更加严格地监管你。这些益生菌已被广泛研究。它们的好处可能非常有限。
凯瑟琳·纳格勒：到目前为止，转移活细菌的最大成功来自粪便转移，即将整个粪便从一个人转移到另一个人。由于明显的原因，这并不真正令人向往，但对治疗艰难梭菌结肠炎非常有效，这是一种可能危及生命的结肠炎形式。当你将来自健康个体的粪便物质转移到这些患者体内时，它会治愈这种疾病。
保罗·兰德：天哪。我可能后悔问这个问题，但你如何转移粪便物质？
凯瑟琳·纳格勒：你可以把它装进胶囊或管子里。有很多不同的方法。我认为所有这些方法基本上都不太吸引人。
埃里克·佩默：我们现在了解到的是，生活在我们体内的细菌很难培养。它们在氧气存在下无法生存。它们味道不好，闻起来也不好。它们不太可能进入酸奶或其他加工食品，但它们可能是未来益生菌的来源。
杜科索伊斯家族研究所的主要目标之一，除了许多其他目标外，但这是我的目标，是找到一种用有用的共生生物重建人们微生物组的方法，我们的下一代益生菌，这样当我们完成抗生素疗程后，在传染病领域，我们会说，"好吧，现在我们需要做的是，我们需要缝合这个伤口。"我们通过给予含有这些物质的胶囊来实现这一点，这些胶囊将重新建立我们希望看到的一些正常代谢物谱型。
保罗·兰德：明白了。
埃里克·佩默：我认为这需要成为医疗实践的一部分。事实上，我们芝加哥大学即将完成一个被称为GMP设施的制造设施，以便能够制造一些这些专性厌氧生物，这样我们就可以在患者接受广谱抗生素治疗后将其归还给他们。
保罗·兰德：GMP是什么意思？
埃里克·佩默：它代表良好生产规范。
保罗·兰德：好的。
埃里克·佩默：这是一个笨拙的名称，但对于进行临床试验至关重要，我们在这些试验中生产将放入人体的东西。这需要FDA批准。我们必须申请新药研究批准来进行这些试验。为此，你必须有一个保证产品纯度、清洁度的设施。这是芝加哥大学投入的数千万美元投资，使我们能够以不仅放入小鼠的形式培养这些细菌。我们实际上将把它们重新引入人体。我们将是唯一拥有GMP设施的学术机构，该设施可以生产以胶囊形式用于临床试验的厌氧细菌。
保罗·兰德：我们将不得不与佩默博士和纳格勒博士保持联系，因为他们继续设计未来的益生菌和微生物组药物。同时，善待你的肠道。
马特·霍达普：《大头脑》是芝加哥大学播客网络的制作。如果你喜欢你所听到的，请给我们评分和评论。该节目由保罗·M·兰德主持，由我马特·霍达普和利娅·塞斯林制作。感谢收听。
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