受訪專家:
上海交通大學生命科學技術學院微生物學特聘教授、美國羅格斯大學生物化學與微生物學系冠名講席教授 趙立平
南京醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院微生態(tài)醫(yī)學科主任、中國菌群移植平臺負責人 張發(fā)明
本報記者 鐘財芬
腸道內棲息著上萬億細菌,組成了一個龐大的生態(tài)群體,在食物消化、營養(yǎng)代謝方面扮演著重要角色,甚至與免疫、內分泌調節(jié)等有密切關系。以往研究多聚焦于菌群整體平衡與否對健康的影響,較少提及不同菌群之間的關系。近期,上海交通大學生命科學技術學院趙立平研究團隊在國際頂級期刊《細胞》雜志上發(fā)表的突破性研究發(fā)現(xiàn),腸道菌群有兩大核心,一個會參與正常生理功能,一個往往與生病相關,兩者的平衡決定著健康走向。
腸道菌群有了“主心骨”
同人類一樣,人體內的腸道菌群也有“社交”屬性,并不是自己埋頭苦干,而是以“群組”的形式協(xié)作或競爭,從而發(fā)揮功能。新研究對110名2型糖尿病患者進行了3個月的高纖維膳食干預(膳食纖維攝入量從十幾克增加至四五十克),通過分析其糖化血紅蛋白指標、糞便樣本,篩選出在不同時間點均可保持穩(wěn)定“交流”的141株細菌。
研究人員又納入43種臨床指標(如膽固醇、白細胞炎癥因子、心率變異性),對更多病例進行了分析。結果表明,在糖尿病、心血管疾病、強直性脊柱炎、結直腸癌、炎癥性腸病、肝硬化和精神分裂癥患者中,這141株細菌廣泛存在,不受地域、種族和病種的限制,甚至可用來協(xié)助區(qū)分患者與健康人。
研究作者、上海交通大學生命科學技術學院微生物學特聘教授、美國羅格斯大學生物化學與微生物學系冠名講席教授趙立平介紹,這141株細菌在糖尿病患者的腸道菌群中占比不到8%,卻是維系整個腸道菌群網絡的關鍵,一旦將之抽離,整個腸道生態(tài)系統(tǒng)就會崩潰??梢哉f,這些菌群是核心菌群,對維護機體健康至關重要。
具體來看,141株細菌劃分了兩個派系,以“你升我降”的“蹺蹺板”形式影響著健康。當研究人員對此進行干預,使其中一個功能群占據優(yōu)勢時,患者的糖化血紅蛋白指標便隨之下降,血糖水平得到改善;一旦干預停止,另一功能群會再度興起,血糖水平也開始惡化。
兩大菌群亦敵亦友
趙立平表示,按照具體功能,腸道核心菌群可被劃分為兩大類——基石功能群、病生功能群。
基石功能群幾乎不攜帶任何致病因素,代謝產物也有“大作用”。比如,短鏈脂肪酸既可“酸化”腸道環(huán)境,抑制有害菌的生長,又能直接殺滅腸道內有害菌,同時促進胰高血糖素樣肽-1、酪酪肽等腸道激素的分泌,調節(jié)機體代謝和食欲,在糖尿病、結直腸癌等疾病患者的腸道內,短鏈脂肪酸往往嚴重不足;丁酸鹽是腸道上皮細胞的重要能量來源,可維持腸道屏障功能,防止病原微生物的繁殖;胞壁成分可參與免疫細胞的生成,發(fā)揮抗炎作用。病生功能群則主要由機會性致病菌構成,攜帶幾乎所有已知的抗藥性基因和毒力因子基因。
表面看來,基石功能群對健康更為有益,病生功能群則有害。實際上,一個健康的腸道內兩種菌群缺一不可,并需保證兩者動態(tài)平衡。因為病生功能群并不等于“有害功能群”,反而能讓免疫系統(tǒng)時刻保持警覺,不斷訓練腸道應對外來不利因素的能力。不過,兩種功能群往往此消彼長,基石功能群必須占據主導地位,以保障兩大菌群以輸出有益物質為主。一旦病生功能群過度生長,代謝產物會讓機體錯誤地認為體內有感染,引發(fā)全身性炎癥,進而推動多種疾病的發(fā)生發(fā)展。但是,生活中的多重因素都可能打破這種平衡,使病生功能群占據上風。
飲食低纖維。膳食纖維是人體無法吸收的碳水化合物,卻是基石功能群必需的能源和營養(yǎng)來源。在發(fā)酵、分解纖維的過程中,菌群會將短鏈脂肪酸等代謝“廢物”釋放到腸道里,這對人體來說是必不可少的營養(yǎng)物質,兩者互利共生。而我國成年人的膳食纖維攝入量普遍不足,能達到推薦量的人不足5%,基石功能群因此失去“食物”來源,若同時飲食的脂肪含量高,病生功能群便有了充足營養(yǎng),開始過度繁殖。
母乳供養(yǎng)少。母乳喂養(yǎng)在腸道菌群定植中起決定性因素,其中的低聚糖等成分可促進嬰兒腸道中基石功能群的定植,有效抑制病生功能群的生長。多項研究顯示,與喂養(yǎng)配方奶的嬰兒相比,喂養(yǎng)母乳的嬰兒腸道內雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌的水平較高,潛在病原菌的水平低。但若母乳喂養(yǎng)不充分,或可影響未來的腸道健康。
運動狀態(tài)差。規(guī)律運動有助促進代謝產物的排出,使腸道內部環(huán)境保持“干凈”,支持基石功能群的生長。但久坐不動的不良生活方式會削弱腸道蠕動,可使糞便等代謝產物“滯留”在腸道內,持續(xù)為病生功能菌輸送“養(yǎng)料”,打破腸道菌群的動態(tài)平衡。
藥物被濫用。南京醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院微生態(tài)醫(yī)學科主任、中國菌群移植平臺負責人張發(fā)明表示,部分人習慣“一有腸道不適就吃胃藥”,尤其是抑制胃酸類藥物,長期如此會破壞腸道內環(huán)境,增加疾病發(fā)生或惡化風險??股貫E用問題也需警惕,尤其是廣譜抗生素,殺滅病菌的同時也會傷害有益菌。
此外,潰瘍性結腸炎等炎癥性腸病,肥胖、2型糖尿病等代謝綜合征均可改變腸道微環(huán)境,使其成為病生功能菌的“溫床”,進一步加劇炎癥反應,形成惡性循環(huán);長期精神壓力大則會降低機體的免疫能力,削弱腸道屏障并間接改變飲食習慣,比如誘發(fā)情緒性進食、暴飲暴食,影響健康。
把腸道養(yǎng)成發(fā)酵罐
多數情況下,兩大核心菌群失調可引發(fā)輕微不適,比如口腔異味、胃部不適、惡心、便秘、腹瀉、焦慮等。張發(fā)明表示,如今臨床越來越重視腸道菌群的重要性,人類疾病種類繁多,大部分可歸結為炎癥和免疫相關疾病,且其源頭可能都與腸道菌群失衡有關。在趙立平看來,“人體可被看作是腸道菌群的恒溫發(fā)酵罐,豐富的營養(yǎng)就是培養(yǎng)基?!?
優(yōu)化飲食結構。飲食有助塑造腸道菌群,日常不妨多吃高膳食纖維的食物,為有益菌提供必要的能量來源,比如燕麥、糙米、杏仁、南瓜子等谷物和堅果,鷹嘴豆、扁豆等豆類,西蘭花、紅薯、蘋果、香蕉等蔬果,同時減少酒精以及含有大量添加劑、防腐劑的超加工食品(如快餐、零食、含糖飲料)的攝入,為菌群營造適宜的發(fā)酵環(huán)境,使其生成更多有益人體的代謝“廢物”。酸菜、泡菜、酸奶、納豆等發(fā)酵食物也可顯著提高菌群多樣性。
藥食同源干預。趙立平表示,中國傳統(tǒng)醫(yī)學有“藥食同源”的概念,強調食物和藥物間沒有嚴格界限。對腸道菌群來說,藥食同源食品的重要特點是富含可供發(fā)酵、利用的膳食纖維,比如山藥、紅棗、蓮子、苦瓜和枸杞。其中的藥理成分還可發(fā)揮抗炎、調節(jié)免疫和代謝等作用。但每個人的腸道菌群都是獨特的,藥食同源食物的選擇需因人、因時而異,可在醫(yī)生或營養(yǎng)師指導下進行。
不要迷信“藥物”。建議服用任何藥物或保健品前,先咨詢醫(yī)師或藥師,尤其是抗生素、質子泵抑制劑,更不要私自服用“清潔腸道”的中藥或西藥,也不要長期外源性補充“守護腸道”的益生菌制劑,這些都可能導致腸道菌群失衡。
應用糞菌移植。糞菌移植已被臨床應用于疾病治療,是指將健康人的腸道菌群移植到患者腸道內,幫菌群重建生態(tài)平衡。雖然已有報道稱近百種疾病可由此得到有效治療,比如艱難梭菌感染、潰瘍性結腸炎、糖尿病并發(fā)癥等,但糞菌移植在中國是嚴肅醫(yī)療技術,需由高度專業(yè)的醫(yī)生決策?!?