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还人体内“森林”一片葱郁 |
——肠道菌落与人类健康的关系谈 |
■本报记者 胡珉琦
来自得克萨斯大学奥斯汀分校的一项最新研究表明,男性和女性的肠道菌群存在显著差异,不同性别人体内的微生物对同样的饮食的反应有所差异。这项研究结果发表在2014年7月29日的《自然通讯》杂志。研究人员认为,基于这项结论,在通过营养改善人类健康和治疗疾病的疗法中,可能就需要为不同性别量身打造。
最近几年,科学家才开始完全认识到人类微生物组的重要性,包括生活在人体内和人体表面的所有细菌。究竟哪些因素与人体菌群结构差异有关,这些差异与人体健康又存在怎样密切的关系?
饮食结构影响最显著
上海交通大学生命科学技术学院教授赵立平在接受《中国科学报》记者采访时表示,在已有的研究中,基因、年龄、性别、饮食结构、生活方式、健康状况等因素都会不同程度地影响肠道菌群的组成。在此前的小样本实验中,他的研究团队发现,性别因素对菌群差异的影响并不是特别明显。
“如果要分析肠道菌群在性别上的差异,就必须把其他影响因素的差异尽可能排除掉,在这些样本中,人群的基因、年龄、生活方式、饮食结构等各个方面都应尽可能保持一致,这样的比较才能突出性别因素。”但赵立平表示,这样的实验设计和采样并不容易。不同的研究人员在实验过程中会采取不同的采样方法,得出的结论中,有些具有统计学意义,有些则显得不那么显著。
而且,他认为人体肠道菌群结构非常复杂,有的细菌可能主要受性别影响,但相对于受其他因素影响为主的菌群,它的比例可能不高,所以并不容易被发现。
事实上,人体菌群结构的差异主要受到饮食结构和基因的影响。
赵立平的研究团队在此前的动物实验中,将一部分小鼠体内与高密度脂蛋白有关的基因敲除,使得它们天生胆固醇就比较低,患有代谢疾病,而对照组的小鼠基因则是正常的。然后,分别给这两部分小鼠喂以高脂饲料和正常饲料。六个月后,小鼠的健康状况不同,肠道菌群也有了显著差异。
“我们研究发现,基因突变对菌群结构的变化确实有影响,但变化小于饮食影响。”这也意味着,天生基因不正常的小鼠,如果饮食正常,菌群结构可能变化不大,相反,即便天生基因正常,如果饮食不正常,菌群结构的变化也可能很大。“从统计学上看,菌群结构变化中有57%的部分是由饮食结构引起的,基因影响占到10%以上,剩下的则是各种其他因素。”赵立平告诉《中国科学报》记者。
“如果科学研究可以进一步确切证明肠道菌群在性别上的差异,使其与饮食结构的影响相结合,理论上,在通过饮食调整菌群结构的时候,考虑性别因素,从而进行个性化的方案设计,也是有意义的。”赵立平表示。
菌群与疾病互为因果
不过,目前人体微生物研究的重点,并不在于基因、性别、年龄等先天因素对菌群结构的影响。在赵立平看来,学界关注的是人体不同健康状况与菌群之间的关系,研究人员应该着重研究在以上因素作为背景的前提下,哪些肠道菌群的变化与人们的健康状况关系最为密切。
在已知疾病与肠道菌群的相关关系中,肥胖是最被人们熟知的。研究发现,肥胖和不肥胖人群的肠道菌群的种类和数量均存在显著差异。有的细菌与肥胖之间呈正相关,这类细菌越多,体内炎症越重,身体就越胖,越容易患代谢疾病,相反,也有潜在的抑制体重增长功能的细菌能发挥积极作用。
据赵立平介绍,目前至少有30多种疾病被发现与菌群结构有关,除了肥胖,还有诸如炎症性肠病、结肠癌等。但他也指出,研究的难点还不在于人体健康状态下的菌群和非健康状态下的菌群有什么差异,而是明确这些差异究竟是人们得病的原因还是得病的结果。
如果菌群变化是致病的原因,那么通过调整菌群结构可以达到治疗疾病的效果。反之,如果菌群变化本身就是疾病的结果,那么这些差异恐怕只能用来作为诊断疾病的方法,对治疗的帮助就显得不那么有用了。
“菌群结构的复杂性决定了它与任何疾病的关系不可能只是单一的因果关系。”赵立平举例,一个癌症病人由于某种原因接触了致癌物,从而导致肿瘤的产生,这也意味着他体内的免疫、代谢等系统环境就会随之发生改变, 那么肠道菌群就很难维持健康的状态,也会跟着发生变化。
按照一般规律,得了病的肠道菌群失调得厉害,那些乱七八糟的产毒素的杂菌数量会急剧上升,而那些对人体起保护作用的益生菌则可能就此消失。在这种状况下,即便通过手术去除了现有的癌细胞,过不了多久,新的癌细胞可能再次生长。赵立平告诉记者,这些新的癌细胞未必是原先癌细胞的转移物,而是由不好的肠道菌群产生的新致癌物所诱发的。
“这种情况下,即疾病破坏了菌群结构,菌群反过来又加重了疾病,人体的免疫系统就需要在两条战线上同时作战,最终的结果是身体垮得越来越厉害。而到了第二阶段,菌群与疾病就成为了因果关系。”赵立平强调,正因如此,即便菌群并不是致病的原因,调整肠道菌群对预防疾病的发生和帮助疾病的恢复总归是有益的。
调整菌群生态系统
由此可知,把肠道菌群管理好,是所有疾病患者,也是所有健康人应该做的。
据赵立平介绍,在动物实验中,研究人员发现,健康的饮食,外加吃七成饱,小鼠肠道菌群的结构就会变得非常好,有益菌的比例非常高,也不会产生什么毒素。而不健康的饲料放开吃的小鼠体内,过剩的营养转而为不好的细菌提供食物,从而使肠道菌群失调。前者的寿命比后者延长了50%。
“这是一种普遍适用的规律,无论基因、年龄、性别差异如何,通过饮食调整,可以减少许多疾病的发生,延长寿命,提高生活质量。”赵立平的研究团队在针对肥胖人群的菌群调整实验中,通过营养干预,让患者体内有害菌减少,有益菌增加,使其血液中的毒素减少,炎症减轻,体重、血脂、血压下降,胰岛素敏感性也恢复了。改变菌群以后,健康效应是非常明显的。
“尽管这类研究越来越多,但将人体菌群作为一个复杂的生态系统,并用各种措施进行综合管理方面,还是需要更多深入的思考。”赵立平提到,多数研究往往只关注某一种细菌的单一作用,而肠道菌群更像一个原始森林,如果结构失调,要将其调整到健康状态,要用恢复生态学的理念和方法,单打独斗解决不了系统问题。
因此,每一个菌群失调的人都需要作详细的微生态诊断,再采取各种措施。在他看来,目前,菌群失调一般有两种情况:一种是该有的细菌都有,只是比例不合适。针对这种情况,通过一些营养和药物,主要是通过营养进行调整,把数量太少的益生菌扶持起来,将产毒素的细菌抑制住,前提是要有针对性地调整;另一种,例如癌症病人、炎症性肠病患者,它们体内许多菌群整体都消失了。这就好比一片森林突遇大火,植物连根都被烧毁了,就需要整体迁移新的植被,也就是菌群移植。与此同时,人体本身的免疫、代谢系统还需要及时调整,从而改善森林的“土壤环境”。
“如今,微生态健康的理念已经逐渐被医学领域所接受,它与传统治疗没有任何冲突的地方,它是传统医疗的一个有利补充,而不是替代。”赵立平说。
图片来源:百度图片
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