站内检索

肠道微生物与人体的奇妙关系
作者:李福利 发表时间:2019年07月08日

  我们全身遍布着各种微生物,皮肤上、口腔里、肺里……,但是超过99%的绝大部分微生物都住在肠道里。在这些微生物里,有古菌、病毒和单细胞真核生物(比如某些酵母),还有多细胞真核生物——寄生虫,但绝大部分都是细菌。据估计,其数量大约有一千万亿,是我们全身细胞数量的10倍!绝大部分的细菌都是无害的——否则我们根本活不到今天;或者说是有益的——否则我们也根本活不到今天。

  肠道细菌能帮助人类消化食物,比如将消化不了的纤维,变成珍贵的短链脂肪酸——乙酸、丙酸、丁酸,它们不仅可以直接给肠道细胞供能,还能“安抚”免疫系统,减轻体内的炎症,还会巩固血脑屏障,并且促进脑内小胶质细胞的生长,从而增强脑的免疫功能。

  还有些肠道细菌能帮助我们吸收矿物质。比如可将与植酸结合的钙、镁、锌等解放出来,使其更容易被我们吸收(肠道细菌合成的短链脂肪酸也有类似的能力)。它们还能帮助人类吸收某些脂肪酸和脂溶性维生素。

  最后,它们还能自己合成某些维生素供人类吸收,尤其是B族维生素和维生素K2(从绿叶菜中的维生素K1合成,对于钙的吸收利用非常关键)——这些都是比较难从食物中直接补足的。它们还能合成某些氨基酸(比如酪氨酸、色氨酸),所以也是我们蛋白质来源之一。

  据估计,人类所获得的所有营养中,约有十分之一是由肠道细菌所供应的。它们还能在另一个意义上帮助我们处理食物——解毒。某些细菌会降解(中和)食物中的(甚至会是大多数)毒素,使其不会进入我们的身体捣乱,让肝脏能多一份“安逸”。它们还会更深地影响到肠壁后面的体内世界。比如,有些细菌在获得它们理想的食物后,会刺激肠道细胞分泌血清素——一种会让人平静、愉悦和幸福的神经递质——于是我们会慢慢地喜欢上吃那种食物。

  它们还会直接分泌某些神经递质,比如γ-氨基丁酸。这种东西也能让我们平静,帮助我们睡眠,维持和提高脑的年轻态。没有肠道微生物群,我们也许很难存活。

  同时,肠道微生物群与免疫力也有着密切联系。肠道是人体最大的免疫器官,也是免疫的“最前线”,肠道健康状况与免疫力的强弱息息相关。我们肠道中的大部分细菌是有益菌,但是如果其它类型的细菌进入肠道,就会引起肠道内的菌落失衡,导致溃疡、结肠炎、严重甚至癌症。比如已有研究发现,一种名为“幽门螺杆菌”的细菌,就会引起溃疡和其它肠道疾病。

  肠道微生物群也关系着人类大脑的健康状况。英国的一项研究发现肠道细菌(尤其是乳酸菌和双歧杆菌)会影响群体行为,从而产生焦虑、压力和抑郁症状。例如:增补乳酸菌将增强紧张压力状态下老鼠的群体行为,而没有乳酸菌的老鼠则表现出缺少群体行为。

  肠道细菌有几种可能机制潜在影响大脑,其中包括通过迷走神经(肠道和大脑之间连接的主要神经组织)、免疫系统和荷尔蒙变化进行交流通讯。特别有趣的是,一些肠道细菌物种可以产生与人类大脑神经递质相同结构的化学物质。如果肠道微生物群失衡,来自肠道的信号可能导致大脑部分脑区和神经系统的炎症。这种炎症会导致精神问题,比如记忆力差、认知能力下降、阿尔茨海默症等等。

  令人意外的是,肠道微生物群对体重也有影响。如有一对同卵双胞胎的肠道微生物群完全不同,其中一个人肥胖,另一个人健康。研究人员将他们两人的微生物组分别转移到老鼠身上,给两组老鼠一样的饮食。实验结果显示,被转移肥胖双胞胎的肠道微生物群的老鼠增加了更多的体重。这个实验说明微生物组的差异并不是有遗传决定的,肠道微生物群失调可能会引起体重的增加。

  因此,如何研究肠道微生物群与人体的关系,帮助人们更加健康的生活,就显得十分必要。

 

  个人名片

  李福利,研究员,中国科学院青岛生物能源所分子微生物工程研究组负责人,山东省微生物学会理事,中国微生物学会国际工作委员会委员,中国科学院青岛生物能源所学位委员会委员。

  作为负责人或主要参与者承担国家863计划,国家自然科学基金重大项目及面上项目,省部级10余项科研项目。自2015年起任Frontiers in Biotechnology and Bioengineering编委;发表论文60余篇,SCI论文40余篇;主编英文专著一部,申请专利11件,目前获得授权6件。发表论文专著百余篇,引用2145次(Google学术),H因子23,包括本领域国际重要期刊《Appl Environ Microbiol》、《J Bacteriol》、《Biotechnol Biofuels》等。受英国Caister Academic Press邀请,作为主编撰写《Thermophilic Microorganisms》专著。先后获第十届青岛市青年科技奖、山东省自然科学基金委员会杰出青年基金,首届“创业齐鲁共赢未来”高层次人才创业大赛优胜奖并入选产业泰山领军人才。

首页投稿广告关于我们联系我们

版权:《高科技与产业化》编辑部版权所有 京ICP备12041800号

地址:北京市海淀区中关村北四环西路33号 邮编:100080

联系电话:(010)82626611-6618 传真:(010)82627674 联系邮箱:hitech@mail.las.ac.cn