還拿微生物不當回事？腸道微生物可是和人類疾病息息相關！
關心生物醫學領域的朋友一定會發現，近年來腸道微生物可謂是風頭正盛，經常會「搞出」出人意料的大新聞來。也難怪，在人類中，胃腸道中活躍著一個巨大的微生物生態系統，內有數萬億個微生物細胞繁衍生息。人類糞便微生物基因組統計了來自美國，中國和歐洲的1200人的數據，確定了糞便微生物群中990萬個微生物的基因。
超過十億年的哺乳動物-微生物共同進化過程已經使得人類和腸道微生物唇齒相依。腸道微生物群在宿主免疫應答的成熟和持續進化中起著關鍵作用，其能夠提供對病原體過度生長的保護，影響宿主細胞增殖和血管形成，調節胃腸的分泌功能，介導神經信號的傳導，影響人體骨密度，提供生成能源的來源（能夠佔到日常宿主能量需求量的5-10％），參與生物合成維生素，12種神經遞質，和多種其他化合物，參與代謝膽鹽，參與特定藥物的反應和代謝，也參與消除外源性毒素。真是只有我們想不到，沒有它們做不到的。
不難想像，腸道微生物的一舉一動和人類健康可謂是息息相關。一系列慢性疾病的發生和預防中都存在著腸道微生物的身影，包括癌症，炎症，代謝疾病，心血管疾病，自身免疫病，神經學和精神病學相關的疾病。目前科研人員大部分的工作集中在探索人類疾病和腸道微生物潛在的因果關係，以及相關的微生物介導的疾病機制。
光說不練假把式，又到了喜聞樂見的「舉栗子」時間。小編就和大家一起看看腸道微生物是怎麼和人類疾病相愛相殺的吧。
先來說說現在「油膩」的中年人談之色變的動脈粥樣硬化。已有的研究表明，腸道微生物可以代謝膳食中的磷脂醯膽鹼和左旋肉鹼，併產生三甲胺。三甲胺經歷黃素單加氧酶3依賴性氧化後，成為三甲胺-N-氧化物（TMAO）。 TMAO在循環系統中水平的升高可能是人和動物動脈粥樣硬化的強風險因素。
對小鼠模型的研究顯示，口服膽鹼的結構類似物，3,3-二甲基-1-丁醇，可以抑制腸道微生物代謝產生三甲胺，降低血漿中TMAO的水平，並預防動脈粥樣硬化。更讓人欣喜的是，目前為止還沒有發現該療法明顯的副作用。
細菌素是哺乳動物腸道微生物群的另一類產物。這些高效肽類毒素可能為物種特異性或菌株特異性的抗生素替代品的開發提供了思路。例如，在人糞便中篩查鑒定出13株產細菌素的細菌菌株。通過使用消化道微生物群的數學建模，C.scindens（一種次級膽汁酸生產細菌）被確定可以參與抗艱難梭菌的過程。鑒於微生物組的相互作用性質，針對相互作用的生物體網路的治療可能比針對單個物種的治療更有效。
腸道微生物在腫瘤學領域的研究也十分引人注目。特別有意思的是，一些共生細菌具有調節腫瘤微環境和抗擊癌症的能力。眾所周知，實體瘤T細胞的浸潤與積極的治療反應有關。最近的一項研究比較了小鼠黑色素瘤生長情況與不同的腸道微生物之間的關係。研究結果顯示，特定微生物能夠增強癌症免疫治療的功效。雙歧桿菌種混合物的口服給葯可以調節樹突狀細胞的活化，這又有助於改善腫瘤特異性CD8 + T細胞的效應子功能。
在動物模型中，補充雙歧桿菌的抗腫瘤效果甚至可以和抗PD-L1（程序性細胞死亡配體1）治療（檢查點阻斷）相媲美。兩者的聯合治療（雙歧桿菌補充和抗PD-L1治療）幾乎完全消除腫瘤擴增。同樣，在人類和老鼠中的研究表明，針對細胞毒性T淋巴細胞相關抗原4（CTLA-4）的抗體治療的效果可以由腸道菌群的特定成員進行加強。B.taitaiomicron或脆弱擬桿菌引起的特異性T細胞應答與CTLA-4阻斷的功效相關。將脆弱擬桿菌引入到對CTLA-4處理沒有反應的致瘤無菌小鼠中，可以引起抗腫瘤回應。
近來研究人員還發現了由益生菌菌株產生的腫瘤抑制分子。乾酪乳桿菌菌株ATCC 334可以產生鐵硫，其通過c-Jun N端激酶途徑介導細胞凋亡，進而抑制結腸癌的進展。
考慮到腸道微生物與宿主免疫之間的緊密相互作用，研究人員自然而然想看看人類腸道微生物物種在治療炎症疾病方面的潛力。已有的研究顯示，17種人類梭菌菌株的混合物可以通過促進Treg細胞的擴增和活性，降低嚙齒動物中變應性結腸炎的嚴重性。研究人員還在進行測試，以確定哪些細菌分子介導了這些作用。
最近，更廣泛的人類腸道細菌菌株被證明可促進Treg細胞的擴增。此外，表達白介素-10（一種抗炎細胞因子）的乳酸乳球菌已被證明在1期臨床試驗中是安全的，其能有效緩解小鼠結腸炎和過敏性氣道炎症。
類似的研究也已經在過敏性氣道疾病的小鼠模型中進行，口服補充約氏乳桿菌（一種人類陰道共生物種）可以提供針對過敏原激發或呼吸道病毒引起的氣道感染的保護。
在代謝領域，研究表明由大腸桿菌分泌的蛋白質，包括伴侶蛋白ClpB和α-甲基黑素細胞刺激激素的模擬物，可以影響嚙齒動物的食物攝入和膳食模式，其作用的大小取決於細菌的生長相。大腸桿菌蛋白可以刺激腸激素，胰高血糖素樣肽1（一種有效的抗高血糖激素）和肽YY（在迴腸中產生，以響應餵食），並且激活腦中的食欲不振的通路，誘導介導飽腹感的通路。
生物工程共生體也可能在將來的微生物介導的療法中起作用。在臨床前試驗中，對大腸桿菌菌株進行遺傳操作，使其生物合成產生厭食的前體N-醯基乙醇醯胺，用於減少食物的攝入，具有預防肥胖的潛力。在餵食高脂飲食的肥胖小鼠中引入這種工程菌株可以導致食物攝入的減少，基礎代謝率增加，因而小鼠肥胖顯著減少。更加讓人驚喜的是，在停止細菌補充後，這些效果可以持續4周。
除了身體的疾病，腸道微生物對於精神疾病也有一定的治療作用。在幾種小鼠模型中，已經在臨床前水平探索了微生物物種在母體免疫激活（MIA）模型中的治療潛力。 MIA小鼠的後代通常會表現出類似自閉症的行為，腸道菌群失調，腸道粘膜通透性增加，和血清代謝組改變，其中4-乙基苯基硫酸鹽（4EPS）會增加46倍。將這種神經毒素注射到健康小鼠的血液中會導致小鼠出現焦慮的表型。利用脆弱擬桿菌飼餵MIA小鼠，可以改善其腸道生態失調情況，恢復粘膜屏障的完整性，減少行為異常，同時顯著降低了循環系統中4EPS水平。
內源性和外源性因素都會對腸道微生物造成一定的影響，包括新生兒出生方式，宿主遺傳學特徵，宿主免疫反應，飲食（包括膳食補充劑，母乳餵養和配方餵養），異生素（包括抗生素 ）等藥物，感染，晝夜節律，和環境微生物的暴露等等。其中幾個已經被確定是兒童疾病的風險因素，如肥胖和過敏。因此，為了自己的健康，我們要好好維持體內微生物群體的平衡。
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