腸道微生物五大謎團(tuán)

雖然每個(gè)人在遺傳上近乎相同，但每個(gè)人同時(shí)又?jǐn)y帶著大量微生物基因，這些基因來(lái)自細(xì)菌、真菌、病毒和古菌，統(tǒng)稱(chēng)為“人類(lèi)微生物群系”。

北京時(shí)間 5 月 16 日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，也許在 2218 年，某位學(xué)者在回顧我們這個(gè)時(shí)代的時(shí)候會(huì)很好奇，為什么突然之間，科學(xué)家們對(duì)人類(lèi)糞便——更準(zhǔn)確地說(shuō)，是人類(lèi)糞便中的微生物——如此著迷？

這位學(xué)者可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，在 2012 年到 2017 年這 5 年間，PubMed（美國(guó)國(guó)立醫(yī)學(xué)圖書(shū)館提供的搜索引擎，主要提供生物醫(yī)學(xué)方面的論文和摘要搜索）上有關(guān)“腸道微生物群系”（gut microbiome）的論文數(shù)量增加了 7 倍；數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的糞便采集工具包產(chǎn)生了無(wú)數(shù)的塑料碎片，同時(shí)全球各個(gè)研究實(shí)驗(yàn)室的冰柜中擺滿了糞便標(biāo)本。到底發(fā)生了什么？

隨著時(shí)間推移，人類(lèi)基因組科學(xué)已經(jīng)帶來(lái)了生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域一些重要的突破。現(xiàn)在，基因組技術(shù)正在向微生物轉(zhuǎn)移。這是因?yàn)椋m然每個(gè)人在遺傳上近乎相同，但每個(gè)人同時(shí)又?jǐn)y帶著大量微生物基因，這些基因來(lái)自細(xì)菌、真菌、病毒和古菌，統(tǒng)稱(chēng)為“人類(lèi)微生物群系”。

如果認(rèn)為對(duì)腸道微生物群系的了解越多，就能解決所有醫(yī)學(xué)問(wèn)題的話，那就是純粹的傲慢了。不過(guò)，這些微生物似乎與人類(lèi)和我們所處的環(huán)境有著密切的關(guān)聯(lián)，能夠改變我們的新陳代謝并調(diào)整我們的免疫系統(tǒng)。它們究竟有著什么樣的能力做到這些？以下就是微生物群系科學(xué)所面臨的 5 個(gè)最重要問(wèn)題。

1）是什么讓腸道微生物群系保持“健康”？

“健康微生物群系”這個(gè)詞組應(yīng)該引起警惕。這是因?yàn)椋湍壳岸裕绻茖W(xué)家對(duì)單一個(gè)體的微生物群進(jìn)行檢查，他們并沒(méi)有辦法確定其是否健康——甚至不知道用哪些參數(shù)來(lái)定義。健康只與微生物的種類(lèi)名稱(chēng)有關(guān)嗎？還是微生物多樣性？或者是它們的功能——遺傳學(xué)上所具備的能力？人類(lèi)微生物群系計(jì)劃（Human Microbiome Project）的工作重點(diǎn)之一應(yīng)該是定義什么是健康的微生物群，但這一看起來(lái)很簡(jiǎn)單的問(wèn)題至今沒(méi)有明確的答案。如果研究人員能夠確定健康微生物群本身的參數(shù)，他們或許就能知道不同的操作方法——從益生菌到糞便移植——是否會(huì)帶來(lái)人類(lèi)外在的健康表現(xiàn)。

2）飲食能影響腸道微生物，這會(huì)如何影響健康？

“我們腸道中的許多細(xì)菌種類(lèi)是可以通過(guò)改變飲食來(lái)使其變化的，”上海交通大學(xué)的趙立平教授援引 2016 年的兩次大規(guī)模人群研究說(shuō)道。讓人感到困惑的是，這種改變是如何影響人體健康狀態(tài)的。

趙立平教授的研究關(guān)注的是在飲食、腸道微生物群落和人體健康之間建立三方聯(lián)系。與此同時(shí)，加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)的蓋內(nèi)爾·希利（Genelle Healey）等研究者也在努力追蹤腸道微生物群和人體健康如何對(duì)飲食干預(yù)做出反應(yīng)。

了解飲食誘導(dǎo)的腸道微生物改變對(duì)健康的長(zhǎng)期影響，將使人們?nèi)拥麸嬍硶?shū)籍，找到個(gè)性化的飲食模式——可能與他們的腸道微生物群一樣個(gè)性化——從而獲得**的健康結(jié)果。

3）腸道微生物如何被用于免疫系統(tǒng)的微調(diào)？

根據(jù)最新的研究，許多慢性疾病——自身免疫疾病、肥胖和心血管疾病等——都是免疫介導(dǎo)的。慶應(yīng)義塾大學(xué)醫(yī)學(xué)院的 Kenya Honda、美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）的 Yasmine Belkaid 和猶他大學(xué) June Round，以及其他許多研究者都在努力研究腸道微生物與免疫系統(tǒng)“對(duì)話”的機(jī)制。但是，除了研究特定的微生物之外，還有更多問(wèn)題需要解決。

“這是令人難以置信的復(fù)雜情況，我們無(wú)法給微生物貼上促進(jìn)炎癥或抵抗發(fā)炎的標(biāo)簽。這需要具體問(wèn)題具體分析，”斯坦福大學(xué)的賈斯汀·索恩伯格（Justin Sonnenburg）說(shuō)道。但是，如果科學(xué)家能夠找到如何馴服微生物或微生物群的方法，使它們對(duì)免疫系統(tǒng)產(chǎn)生特定影響的話，或許就能開(kāi)發(fā)出全新的治療方法，為治愈免疫介導(dǎo)疾病提供可能。

4）個(gè)人的腸道微生物群如何以持久的方式重新配置？

對(duì)成人微生物群的長(zhǎng)期檢測(cè)顯示，這些微生物的組成具有高度穩(wěn)定性——事實(shí)上可以說(shuō)是徹頭徹尾的頑固。不過(guò)，當(dāng)有人接受糞便移植，用于治療復(fù)發(fā)性艱難梭菌（學(xué)名： Clostridium difficile）感染時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)新的穩(wěn)定腸道微生物生態(tài)。麻省理工學(xué)院的埃里克·阿爾姆（Eric Alm）和其他人的研究顯示，接受移植的患者的腸道微生物群混合了特定的菌株，看起來(lái)更像捐獻(xiàn)者。

但什么才是微生物的“植入規(guī)則”呢？了解這一點(diǎn)，我們就有可能干預(yù)許多與疾病有關(guān)的微生物群狀態(tài)，通過(guò)改變它們來(lái)改變疾病的進(jìn)程。

5）早期塑造腸道微生物群的因素如何影響后來(lái)的人體健康？

研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在早期階段，至少會(huì)暫時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)影響腸道微生物群的主要因素：出生模式（無(wú)論是順產(chǎn)還是剖宮產(chǎn)）和早期生活飲食（無(wú)論是配方奶粉還是母乳）。這些因素也同樣與免疫和代謝疾病風(fēng)險(xiǎn)的增加有關(guān)。因此，由出生模式和飲食塑造的嬰兒微生物群，是否就要為后來(lái)的健康問(wèn)題負(fù)責(zé)？

加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)的布雷特·芬利（Brett Finlay）利用“衛(wèi)生假說(shuō)”，將早期生活中缺少某些特定細(xì)菌與后來(lái)出現(xiàn)哮喘等疾病聯(lián)系起來(lái)。他說(shuō)：“我認(rèn)為這些微生物在塑造并推動(dòng)我們的免疫系統(tǒng)發(fā)展，而如果你生命的早期缺乏這些東西，就會(huì)形成一個(gè)更加容易過(guò)敏的免疫系統(tǒng)。如果你有這些微生物，就會(huì)變得更加正常。”這些研究或許可以使我們?cè)谏缙诰湍苡嗅槍?duì)性地操縱微生物，從而抵消它們對(duì)健康的負(fù)面影響。