腸道菌群會影響身高嗎？
「好的基因，好的營養，好的朋友」，這是所有父母們所希望的，將會維繫和滋養孩子們的茁壯成長。遺傳背景和營養對後天生長的影響長期以來備受關注，但是關於「好朋友」直到最近才受到關注。在「好朋友」中，最重要的也許就是我們自己身上所攜帶的那些數以萬億計的微生物。
每一個有機體的發育過程在很大程度上是由遺傳決定的。儘管如此，通過比較成長在不同條件下的基因相同的兄弟姐妹，發現基因與環境的相互作用也可以影響生長。生長的定義是指大小的增加，包括長度和重量。但是，有必要提及的是，生長在成人和青少年個體中可能有不同的意義。在成年人中，生長通常是指體重增長；另一方面，青少年生長的定義是指身高和體重的增長。青少年的成長伴隨著成熟，成為一個具有生育能力的成人，繁衍下一代。毫無疑問，營養在青少年的生長中扮演著重要角色，營養不良會顯著影響新陳代謝以及發育速度、性成熟的時間以及成年期的最終身高。營養利用率會影響細胞大小和細胞分裂速率以及激素的產生。多細胞動物已經進化出一種專門的器官系統來消化和吸收營養，即消化系統。在脊椎動物中，它包括胃腸道及其附屬器官，比如胰臟和肝臟。雖然在宿主體內，消化道的管腔實際上是與外界環境直接相連的，在消化道的許多部分都充滿了生命，它是數以億萬計的細菌、真菌、病毒、原生生物以及其它微生物的家園，它們共同構成了動物的腸道菌群。這些微生物通常在出生後不久開始在腸道中定殖。一般來說，腸道微生物對宿主是不致病的。現在人們普遍認識到，腸道微生物在宿主的生理機能中發揮著基礎性作用，它們與宿主建立了複雜的互惠互利的共生關係。
營養對宿主生理也有著重要的影響。除了對宿主代謝的直接影響外，營養也會對腸道內的微生物群落產生影響。而微生物群落也是宿主營養環境不可分割的一部分；腸道微生物可以幫助提高宿主的代謝潛力，在某些情況下甚至可以作為宿主的營養。因此，一些研究人員認為，除了營養以外，腸道細菌也是影響青少年生長的關鍵因素。
研究人員通過利用無菌小鼠評估了微生物群對產後生長動力學的影響。研究發現無菌的雄性小鼠斷奶後添加營養充分的飲食仍表現出體重和體長增長的抑制，而斷奶前並不明顯。微生物的缺失導致血液中胰島素樣生長因子1（IGF-1）水平降低，這是斷奶後生長的主要調節因子。斷奶後補充等熱量、低蛋白、低脂肪的營養缺乏的飲食，生長的差異更驚人。在蛋白質缺乏的飲食下，無菌小鼠的生長完全停滯，而正常的小鼠儘管比營養充分的小鼠低得多，但是仍然能夠持續生長。這表明腸道菌群對於哺乳動物出生後的生長是十分必要的，能夠在營養充足和營養缺乏的條件下使生長軸的活性最大化。
在使用果蠅進行的研究中，某些相關的醋酸桿菌和乳酸桿菌能夠在營養缺乏的條件下促進果蠅幼蟲的生長。因為乳酸菌普遍存在於各種各樣的動物中，研究人員想知道乳酸菌是否也可以改善小鼠的生長。確實，斷奶後給營養缺乏的無菌小鼠補充植物乳桿菌WJL，其生長速度與相同飲食的正常小鼠相當。同時，植物乳桿菌WJL可以提高小鼠的生長軸活性和血液IGF-1的水平。植物乳桿菌的生長促進作用具有嚴格的菌株特異性，研究測試了一些其它的植物乳桿菌菌株則沒有明顯效果。最近的數據也表明，給傳統飼養的菌群正常的小鼠補充植物乳桿菌WSJ也能夠促進小鼠生長，因此，有研究人員也開始呼籲使用益生菌補充劑作為一種緩解營養不足對生長的負面影響的輔助手段。
在人類中，兒童時期的營養不良有短期的影響，也有長期的影響，包括生長受阻、認知發育缺陷、體重不足和消瘦。兒童營養不良是一種複雜的綜合征，目前的治療方法主要包括營養干預和治療性的食物，但是療效有限。研究人員將非洲馬拉維的嚴重營養不良的同卵雙胞胎的糞便細菌移植到無菌小鼠後，給小鼠飼餵營養缺乏的飲食，這些小鼠的體重減輕更加嚴重。隨後，研究人員在健康的馬拉維嬰兒的糞便中發現幾種細菌可以改善營養缺乏的小鼠的代謝和骨骼形態。有趣的是，當研究人員將接受健康嬰兒或嚴重發育不良的嬰兒的糞便細菌的小鼠飼養在一起時，前者體內的細菌會進入到後者中，從而防止小鼠的生長發育受損。研究人員鑒定出了兩種細菌菌株，活潑瘤胃球菌（Ruminococcus gnavus）和共生梭菌（Clostridium symbiosum），可以穩定的進入營養不良的小鼠體內，並改善受損的生長表型。
也有研究人員集中精力將人類母乳中的低聚糖作為一種調節嬰兒腸道菌群的手段。擁有健康嬰兒的馬拉維母親的母乳中的某些母乳低聚糖要更多一些，他們將6月齡的發育不良的馬拉維嬰兒的腸道細菌轉移到5周齡的無菌小鼠中，然後飼餵營養缺乏的飲食並補充母乳低聚糖。母乳低聚糖的補充可以通過調節腸道微生物改善骨骼形態和新陳代謝，促進生長發育。這表明，像母乳低聚糖這樣的益生元也能夠影響腸道菌群的組成和代謝，從而改善營養不良的負面影響。
兒童營養不良的一個主要原因是環境性腸病（environmental enteropathy），這是一種知之甚少的小腸炎症性疾病。這種疾病具有一定的地域性，尤其是在那些衛生條件較差的地區，因此除了缺乏營養外，微生物暴露或腸道細菌在其發生中也起著重要作用。研究人員通過使用低蛋白和低脂肪的飲食誘導了小鼠的發育不良，結果發現這些小鼠也表現小腸細菌過度生長。給營養不良的小鼠持續暴露於大腸桿菌等細菌，可以導致腸道炎症、絨毛萎縮和腸道通透性增加，類似於人類環境性腸病的特徵。更加有趣的是，營養不良的小鼠腸道菌群的變化表現出乳酸菌的顯著減少。這也再一次表明益生菌補充劑在治療營養不良中的可能作用。
衛生條件差對幼年生長的影響不僅適用於人類，也適用於其它哺乳動物。在養殖中，低劑量的抗生素通常被作為生長促進劑；同時，人們也試圖建立了「無特定病原體」（SPF）的養殖場，在那裡，新的豬仔是在無菌條件下通過剖腹產而來，這導致了一些常見疾病和寄生蟲感染的普遍改善。確實，SPF級的仔豬長得更快，但它們更容易被感染。這似乎是合理的，即通過去除通常存在於動物腸道內的某些潛在病原體或細菌成員，可減輕宿主的微生物應激，導致動物幼年生長發育的改善。
為了了解低劑量抗菌劑在動物生長促進中的神秘的作用模式，研究人員對小鼠進行低劑量的抗生素處理。接受抗生素處理的小鼠表現出生長速度增加和脂質代謝的改變，而只有在抗生素處理開始於斷奶時才會觀察到生長速度的增加，在以後的時間點則不會。低劑量的抗生素處理不會改變腸道細菌的絕對數量，但是會改變其組成，導致短鏈脂肪酸的產生增加。低劑量抗生素導致的腸道菌群改變可以提高宿主從飲食中攝取能量的能力。這種額外的能量攝取在幼年時提高生長速度，而在成年時導致體重增加。人類，尤其是兒童中，短期使用治療劑量的抗生素是非常普遍的。通過使用治療劑量的抗生素處理年輕的小鼠發現，小鼠的體重和骨骼的生長速度加快，而且伴隨著腸道菌群多樣性的持久改變。但是，這些觀察到生長表型與腸道菌群改變之間是否存在因果關係還並不清楚，不能排除抗生素處理對宿主組織的直接影響。
動物模型中得到的這些數據是非常吸引人的，是否可以聯繫到人類身高的發育呢？20世紀下半葉，人類的平均身高持續增長。當然，生活水平的改善是造成這一現象的原因之一。然而，成人身高的增加與抗生素時代的開始和公共衛生的重大變化是相重疊的，尤其是兒童有了更好的衛生保健。成人身高的增加趨勢可能是由於腸道菌群造成的生長抑制減輕所大致的。通過去除某些潛在病原體和改變腸道菌群多樣性也可能在人類中導致類似於抗生素處理的小鼠中觀察到的生長促進現象。
總之，腸道菌群可能是幫助青少年成長的關鍵夥伴。某些細菌的存在或缺失可能對於青少年成長具有積極或消極的影響。通過調節早期的腸道菌群組成和代謝能力，或許可以提高青少年個體的生長速度。
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