腸道微生物，與人類休戚與共
隨著嬰兒呱呱墜地，就此人體與無菌環境告別。隨著呼吸、飲食，多種微生物進入腸道，從此，它們與我們結緣，相伴一生。腸道微生物的數量比整個人體細胞還要多，而且它們種類也非常多，有500~1000種。很多研究證明，腸道微生物與人體健康密切相關，比如美國聖路易斯華盛頓大學的Jeffrey I.Gordon教授長期研究發現，腸道菌群失調與營養不良、肥胖症、糖尿病等疾病息息相關。
2004年，B?ckhed F發現腸道微生物可調節哺乳動物體內脂肪的吸收與儲存，幫助調節體內的營養代謝活動。然而，對於「腸道微生物是如何幫助脂肪吸收與儲存的」這一問題一直未解。9月1日，發表在《Science》上的一項研究成果為人們揭開了答案。
美國德克薩斯大學西南醫學中心免疫研究所教授Lora V. Hooper在研究中意外發現，含有腸道微生物的正常小鼠小腸上皮細胞NFIL3轉錄因子的表達量比無菌小鼠要最高上調近70%，通過轉錄組分析發現，NFIL3恰能促進小腸上皮細胞對脂肪酸的攝取與脂肪的儲存。為證明「腸道微生物通過調節NFIL3的表達來調節脂肪的吸收和儲存」這一猜測，Hooper用3種小鼠——正常小鼠、無菌小鼠以及NFIL3基因敲除小鼠進行了實驗。在小鼠高脂飲食10周後，發現無菌小鼠和NFIL3基因敲除的小鼠其脂肪的吸收和儲存顯著減少，並且體脂含量相當，這證實了他們之前的猜測。進一步研究發現，腸道微生物中帶有鞭毛的革蘭氏陰性細菌可產生鞭毛蛋白以及脂多糖等物質，它們在到達腸粘膜內部後與免疫細胞相互作用，通過一系列的信號轉導，促進小鼠小腸上皮細胞中的信號轉導與轉錄因子3（STAT3）激活，抑制REV-ERBa蛋白的表達，從而促進脂肪的吸收與儲存（9月12日奇點網）。
過多的脂肪在體內堆積不僅使身體肥胖，還會危害健康。隨著生活水平的提高，越來越多的人在忍受肥胖所帶來的疾病的困擾。這一發現有助於幫助科學家們研究通過調節腸道微生物來減少體內脂肪，進而使人們保持健康狀態。
腸道微生物不僅與腸道相關，它可謂神通廣大，在腸道里待著也不「安分」，甚至會影響到離它很遠的大腦，這就像有些「牛人」，在家裡待著照樣能夠「指點江山」。之前，有研究發現腸道微生物能影響人類的飲食行為和飲食選擇，科學家猜測，腸道細菌可能部分通過大腦迷走神經的作用來影響人們的飲食決定；另一項發現是，自閉症模型小鼠腸道微生物紊亂，可以通過補充脆弱擬桿菌對其治療；還有科學家發現，若將比較焦慮的小鼠體內的腸道微生物移植到不焦慮的小鼠體內，後者會表現出焦慮行為；等等。近期，科學家首次揭示了腸道微生物組與腦部杏仁核和前額葉皮層的microRNAs有關，揭示了腸道細菌是怎樣影響焦慮行為的。研究成果發表於8月25日《Microbiome》上。
愛爾蘭考克大學的研究人員發現，沒有腸道微生物的小鼠腦部杏仁核中有103種microRNAs的水平發生變化，前額皮層中有31種microRNAs的水平發生變化。然而，增加腸道微生物會使一些microRNAs水平恢復正常。研究人員將較健康的成年大鼠腸道中的微生物消滅之後發現，microRNAs的變化類似於沒有腸道微生物的小鼠。Gerard Clarke博士說：「腸道微生物似乎會影響杏仁核和前額皮質的microRNAs。這十分重要，因為這些microRNAs可能會影響對中樞神經系統和一些腦區（如杏仁核和前額皮質）功能至關重要的生理過程，這些腦區與焦慮和抑鬱有很大關聯。」他認為，通過調節大腦中的microRNAs來治療精神疾病是可能的，但面臨一些挑戰，比如：需要找到安全、穩定、能夠穿過血腦屏障化合物，然後作用於大腦中的特定位置。而他們的研究表明，可通過靶向腸道微生物來調節特定腦區的microRNA並用於精神疾病治療是非常具有吸引力的（8月26日生物探索網）。
這些研究展現出腸道微生物在疾病治療方面的巨大應用潛力，然而，腸道微生物並不是穩定的，它們的丰度與分布也在隨時發生變化。9月15日，《Science》上刊登的論文報告了包括腸道微生物在內的微生物在人類和其他動物的作用下正以前所未有的速度發生全球大遷徙。
中國科學院城市環境研究所研究員朱永官領銜的國際團隊發現，近100年來，隨著城市化和高強度集約化農業的發展，人類通過廢棄物排放、旅遊、全球運輸等將大量微生物及其基因帶入新的環境，大大改變了微生物的全球遷徙和分布，這正以一種不可預估的方式改變著我們的生活環境。研究結果認為，污水排放是微生物發生全球大遷徙的重要推手之一。全球有35.9萬km2耕地依賴城市污水灌溉，沒有得到有效處理的佔80%，它們在農業上使用不僅使得微生物在全世界流通，而且其攜帶的大量金屬、抗生素等化學污染物還會使微生物發生轉變，甚至成為「超級細菌」。此外，研究顯示，隨著全球化進程的加快，人類在世界範圍的頻繁流動也使腸道微生物在環境中的丰度和分布增加（9月18日科學網）。
腸道微生物與其他微生物都與人們的生活和健康緊密相連，朱永官說，「微生物遷徙沒有國界，小到沙石土壤，大到萬噸巨輪的壓艙水，都可以帶動微生物的大規模遷移，潛移默化地影響著人類的環境與健康」。人類的活動對微生物的影響已經到了大規模、大尺度的狀態，正如朱永官所告誡的，這必須引起高度重視！
作者簡介：王麗娜，科技導報社，編輯。
注：本文發表在2017年第19期《科技導報》，歡迎關注。本文部分圖片來自互聯網，版權事宜未及落實，歡迎圖片作者與我們聯繫稿酬事宜。
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