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諾獎熱門「腸道菌群研究」都研究出了什麼?

2015年9月24日,萬眾矚目的「引文桂冠獎」由湯森路透出版集團正式發布。這個獎項之所以如此出名,是因為獲此殊榮的科學家,有很大機會摘得諾貝爾獎的王冠。今年的「引文桂冠獎」授予了18位科學家,他們都是諾貝爾獎的有力競爭者,其中醫學組高居首位的是美國聖路易斯華盛頓大學的Jeffrey I.Gordon教授。

他和他的團隊,通過對腸道菌群的長期和細緻研究,揭示了人與腸道微生物間的複雜關係,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。Gordon教授的研究成果,為我們理解腸道菌群與人體健康之間的微妙關係,提供了全新的視野。

腸道菌群,作為寄居在人體腸道內微生物群落的總稱,是近年來微生物學、醫學、基因學等領域最引人關注的研究焦點之一。

近年來的研究逐漸揭示了腸道菌群的構成、數量、如何進入人體、如何輔助消化、如何影響腸道發育,以及腸道菌群失衡如何影響整體健康。

但腸道菌群如此龐大,與人體的交互關係如此複雜,關於腸道菌群仍有諸多懸而未解的難題。無外乎很多科學家將其稱為人體的另一個器官,甚至「另一個你」。

不僅如此,組成「另一個你」的細菌的數量,比組成「你」的細胞數量,還要多!

我們都知道,細胞是構成人的基本單位。一個成年人的細胞數量大約是數十萬億的量級,也就是1後面13個零。腸道菌群有多少細胞呢?1後面14個零。

其次,腸道菌群的基因數量也比你多。

雖說單個細菌很簡單,基因數遠比不上複雜的人類基因,但架不住人家種類多。腸道菌群包含500至1000種不同的細菌,基因總數是人類的100多倍。

最後,之所以把腸道菌群稱作另一個你,是因為它與人的健康息息相關,並且,它的「喜怒哀樂」,甚至會影響到人的方方面面。

我們今天就來講述諾獎熱門成果,有關腸道菌群的那些事兒。

諾獎熱門「腸道菌群研究」都研究出了什麼?

腸道菌群是什麼?

這裡有三個關鍵詞,腸道、菌、群。

研究微生物的科學家,給了一個通俗易懂的定義——生存在人的腸道里的大量細菌構成的集體,就叫做腸道菌群。

這傢伙並不是人與生俱來的。胎兒在子宮裡是處於無菌狀態的,但胎兒出生後,伴隨第一口呼吸、第一口乳液、第一嘴輔食,腸道菌群的始祖們,也隨著食物、空氣、水進入腸道並安營紮寨,不斷壯大隊伍,擴充地盤,最終形成穩定的菌群構成。

這個外來戶,將從此伴隨你一生,也將與你有數不清的瓜葛。

腸道菌群有什麼?

前面說了,腸道菌群構成複雜,細菌種類繁多,但還是能劃分為三種類型。

第一種是共生菌群,主要有擬桿菌、梭菌、雙歧桿菌、乳酸桿菌。這幾個名很熟悉吧,現在各類產品中鋪天蓋地的益生菌,說的就是後兩者,有很多益生元或益生素就是用於補充或者刺激雙歧桿菌的生長。

這些細菌勢力最為龐大,佔到了腸道菌群的99%以上,跟人形成良好的合作關係,輔助消化多種食物,並保護我們的腸道。

第二種是條件致病菌群,主要有腸球菌、腸桿菌等。這些傢伙數量不多,但屬於腸道里的不穩定因素。腸道健康時,共生菌群佔壓倒性優勢,條件致病菌群就很安分;但要是共生菌群被破壞了,這些傢伙就會引發多種腸道疾病。

第三種是致病菌群,比如沙門氏菌、致病大腸桿菌等。它們是健康的破壞者,本不屬於腸道,但一旦誤食進入腸道,就會興風作浪,導致腹瀉、食物中毒等。

腸道菌群都幹些什麼?

腸道菌群,或者說共生菌群,不是住在你的腸道白吃白喝的,它與你的健康休戚相關。

首先,也是最重要的,幫你吃飯。

人是所有生物中飲食最複雜的,肉、菜、穀物,無所不食。但吃是一碼事,消化吸收是另一碼事。人最主要的消化器官就是腸道,但面對如此繁多的食物,縱使腸道有三頭六臂,也處理不了這麼繁重的工作。

於是在人類漫長的進化史中,腸道請來了幫手——共生菌群。腸道為它們提供天然的厭氧環境作為住所;後者特別擅長分解複雜纖維和多糖,把得到的葡萄糖、維生素、脂肪、微量元素,作為房租交給腸道,供人體吸收。兩者各取所取,有飯一起吃,有錢一起賺。

其次,保護你的健康。

一方面,大量的菌群黏附在腸壁上,為腸道穿上了一層天然的鎧甲,避免腸壁與有害物質直接接觸。另一方面,共生菌群會與腸道的免疫系統形成互動,刺激後者的發育,使腸道應對致病微生物的「反導系統」更加強大。

此外,共生菌群還會直接上陣,幫助消滅致病菌。

因為共生菌群與致病菌群都以腸道為生存環境,致病菌的入侵,直接侵佔了共生菌群的地盤。面對這種情形,占絕對優勢的共生菌自然不會答應,第一時間就會通過「菌數」優勢,壓制致病菌勢力,在保護自己家園的同時,也保護人體的健康。

再者,調節你的生理。

正常的腸道菌群,為了改善自己的居住環境,也就是你的腸道,會將分解的短鏈脂肪酸滋養腸壁細胞,促進腸壁細胞的生長和更替,還能促進腸壁分泌更多的消化酶。

同時,它們還能調節腸粘膜的生長,讓受損的腸粘膜更快的得到修復——自家房子漏雨的還不趕快修呀。除此之外,腸道菌群能產生類胡蘿蔔素類物質,降低動脈硬化和中風的風險;還能通過跟淋巴系統談判,降低對食物的過敏反應。更為神奇的是,最新的研究成果表明,腸道菌群能根據對它對食物的喜好,調節你的生理和心理狀態。

諾獎熱門「腸道菌群研究」都研究出了什麼?

諾獎熱門「腸道菌群研究」都研究出了什麼?

腸道菌群該如何保護?

腸道菌群並不是簡單的細菌群落,很多科學家認為,腸道菌群甚至可以看作是人體內的另一個有器官,需要你的細心呵護。美國華盛頓大學Jeffery Gordon教授的研究成果表明,肥胖症、糖尿病這些高發疾病,都與腸道菌群失調密不可分。

保護腸道菌群,首要平衡膳食。

多吃蔬菜、雜糧等富含纖維素的食物,既餵飽了腸道菌群,也能為身體提供多種維生素和微量元素;而長期大魚大肉、高熱高脂飲食,既不利於腸道菌群生長,也增加自身罹患三高的風險。

其次規律作息和飲食。

腸道菌群在與人體的長期磨合中,也形成了自己固定的生物鐘和食譜。很多年輕人起居不規律,動輒熬夜通宵;飲食不規律,飢一頓飽一頓,喜嘗新鮮事物;長期下來,腸道菌群勢必失調,引發多種疾病。

再者還可適度進補。

多進食一些富含益生菌的發酵食物,比如酸奶、豆製品,相當於把益生菌吃進去,在一定程度上也能壯大腸道共生菌群的隊伍。

最後,重要的事情說三遍,切勿濫用抗生素!切勿濫用抗生素!切勿濫用抗生素!長期服用、濫用抗生素,特別是廣譜抗生素,會將共生菌和致病菌同時殺掉,對腸道菌群造成嚴重影響,破壞腸道菌群平衡。因此,必須遵照醫囑,按量使用。

(出品:科普中國;製作:中國科學院微生物研究所 任園園 ;監製:中國科學院計算機網路信息中心;「科普中國」是中國科協攜同社會各方利用信息化手段開展科學傳播的科學權威品牌。轉載請註明「來源:科普中國」。)

諾獎熱門「腸道菌群研究」都研究出了什麼?

作者寫於2015-10-10
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