「迎接它的只有獵槍」?共生菌:隊長別開槍!是我!
話說最近大家都在學免疫啊。
現在一提到「細菌」,你腦內是不是就直接病原體、第一二三道防線、炎症反應、巨噬細胞以及各種不好的東西去了?
然而事實是,除了致病菌,對我們人體更為重要的,其實是各種共生菌啦……
Fact 1 : 人體內細菌甚至比細胞還多
從某種意義上來說,我們人體其實並不是一個獨立的個體,因為在我們的身體表面和內部(尤其是消化道),共生著大量的細菌。
1972年,微生物學家Thomas Luckey曾經給出「細菌數 : 細胞數=10 : 1」的估計。然而他使用的方法十分簡單粗暴:消化道容積約為1升,每克腸道內容物的細菌含量約為10^11。所以,腸道細菌的數量大致為10^14。
多年以來,這個廣為流傳的並不怎麼精確的數量級的估計,也受到了不少科學家的質疑。
就在今年1月,來自以色列和加拿大的科學家,參考了大量的文獻資料,對這一比例進行了重新計算。他們使用了DNA分析的數據估算細胞數量、核磁共振圖像估算器官容積。由於人體菌群主要集中在消化道,而消化道菌群又主要集中在結腸,所以,他們使用了結腸的容積(0.4升)對細菌的數量進行計算。
結果呢?細菌 : 細胞的比例大約為1.3 : 1。
雖然這個修正後的結果仍然帶著很大的不確定性,而且相較過去的估算,細菌的數量已經被cut掉了很多。然而細思一下,你還是會感到恐極:
你幾乎是一半細胞一半細菌的組合體。
Fact 2 : 腸道菌群助你保持健康
人類已經無法阻止腸道菌群了:它們可以幫助治療腸道感染、拯救營養不良、減肥,甚至還能影響你的免疫與情緒。
高能預警!!吃東西時不要看下面內容!!
艱難梭菌感染一直是困擾全世界醫學工作者的難題之一,主要在於它能造成患者的腹瀉並伴有一定的死亡率,而且正如名稱所說:複發、難以治癒。
傳統療法主要是使用各種各樣的抗生素,然而,你們也知道抗生素啊耐藥性啊這個事兒更令人頭疼。
而一種新的療法是:糞便微生物群移植(Fecal Microbiota Transplantation, FMT)。不要問我提出這個療法的人腦洞有多大內心有多污……
For example,在2014年10月,來自哈佛醫學院和馬塞諸塞州綜合醫院的研究者們,將健康捐獻者的糞便處理後做成了「糞便藥丸」。隨後,在停用抗生素的情況下,20名艱難梭菌感染患者自願參與研究,按時服用了2天這些藥丸。在接下來的8周中,其中的18人都沒有再出現明顯的腹瀉癥狀。
只要不是這種透明的藥丸就好。
圖片來源:uncovercalifornia.com
不過,提出這種療法的人,也許是受了之前這樣一些研究的啟發:
2013年9月,來自聖路易斯華盛頓大學的Vanessa Ridaura和Jeffery Gordon等在Science上發表了他們的研究。研究者們採集了一胖一瘦的雙胞胎的腸道細菌,並將其植入小鼠體內。隨後他們發現,在進食量相等的情況下,植入了瘦人腸道細菌的小鼠(Ln鼠),比植入了胖人腸道細菌的小鼠(Ob鼠),體重要輕……
換句話說,吃一樣的東西,有的小鼠就是比別的小鼠胖!
如果對於人來說也是這樣……細思恐極。
他們做的第二個實驗是,將Ln鼠和Ob鼠飼養在一起。由於老鼠有食糞習性,所以他們的腸道菌群發生了溝通和交換……然後Ob鼠的體重也減輕了,Ln鼠依然沒受到影響地瘦著。
換句話說,瘦子可以拯救胖子,又不會被胖子拖下水。那麼問題來了:既然我們人類的腸道菌群都是在成長過程中逐漸獲得、發展、成熟、穩定的,那麼「瘦」為什麼沒有像傳染病一樣傳播開呢?(要是真這樣該多好= =)
於是他們進行了第三個實驗:將Ln鼠和Ob鼠飼養在一起,一組餵養高纖維素低飽和脂肪的健康食物,另一組餵養低纖維素高飽和脂肪的不健康食物。他們發現,餵養健康食物組的結果與上述第二個實驗相同,而餵養不健康食物組的Ln鼠卻失去了「拯救Ob鼠」的能力。
所以,腸道菌群、宿主和飲食之間的關係,也許遠比我們想像的更為複雜。
科學家們並沒有停下探索的腳步。最近,上文提到的Jeffery Gordon團隊在Science雜誌上又發表了文章……他們發現,一些腸道細菌可以幫助緩解營養不良的狀況。
研究者們將來自健康嬰兒、營養不良嬰兒糞便中的腸道菌群植入小鼠體內。結果幾乎可以預料:植入了營養不良嬰兒腸道菌群的小鼠,也出現了營養不良的狀況。而將兩組小鼠飼養在一切後,腸道菌群發生了交換,營養不良小鼠的病症得到了減輕。
經過分離培養和各種分析,研究人員們最終確定:活潑瘤胃球菌(Ruminococcus gnavus)和共生梭菌(Clostridium symbiosum)是消滅營養不良的攻堅主力。
類似地,在去年6月發表在Cell雜誌上的一項研究中,科學家們也發現:一些產孢類腸道菌可以合成腦部重要的神經遞質5–羥色胺(事實上人體內幾乎90%的5–羥色胺都誕生在消化道里),以及維生素E。
5–羥色胺可以在神經系統中發揮作用,調節免疫系統,幫助去除腸道內的雜菌(這也可能是為什麼產孢細菌會主動分泌5–羥色胺,畢竟說到底,還是為了自己)。而維生素E缺乏則與抑鬱症的發生有著聯繫。
顯然,這些研究背後的應用價值引人深思。然而,研究者們也多次提示道:在一個生態系統中,單一物種的引入可能引發一連串意想不到的後果。雖然以上關於腸道菌群的研究中結果都非常喜人,然而要想真的應用到疾病治療等領域,還需要更大規模的研究確認。
一直存在於我們體內,卻被「低估」的腸道菌群,終於成為了全新而有趣的研究領域。
Fact 3 : 關於好好吃飯的重要性
有了Fact 2的說明,現在你大概知道了好好吃飯好好運動來保持健康腸道菌群的重要性。
是的,健康飲食與運動,就可以極大地讓你的腸道菌群保持多樣與健康。
另外,今年1月發表在Nature上的一篇文章值得一提。美國斯坦福大學醫學院的Justin Sonnenburg和同事們發現:食物中的纖維含量與腸道菌群動態有著密切關係。
而且,如果腸道菌群因不健康飲食而被破壞,之後即使恢復高纖維的健康飲食,腸道菌群也很難恢復到健康狀態。也就是說,不好好吃飯的後果可能是無法挽回的。
並且,腸道菌群丰度較低的小鼠,其後代也會受到影響,因為他們無法建立一個正常的健康的腸道菌群。於是這種影響在代間傳遞,一代代菌群丰度越來越低……
小鼠腸道菌群丰度示意圖,點陣代表了不同菌群分布。
健康飲食的小鼠(下)後代腸道菌群較為穩定。
長期低纖維飲食(上)導致後代腸道菌群的丰度逐漸降低。
想想都可怕,所謂真 · 無法挽回……當然,如果你想嘗試Fact 2中提到的「糞便藥丸」,也許真的會有效果哦(無辜臉)。
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