解開人體腸道的健康密碼

楊天

人體腸道內有多達1000多種的共生微生物，其中絕大部分是細菌，總重量1.5公斤左右

2016年2月，上海市兒童醫院官方微信發布公告，招募18至40歲、排便規律、富有愛心的健康人士擔任腸道微生物志愿者。若能定期捐獻新鮮糞便，其中的腸道微生物就有可能用于兒童的腸道微生物移植治療。

腸道微生物，也叫腸道菌群，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。

2015年，美國圣路易斯華盛頓大學的Jeffrey I.Gordon教授成為諾貝爾獎的熱門候選人。他和他的團隊，研究的正是人與腸道微生物間的復雜關系。

生物學家曾經以為，人體是一座自給自足的生物孤島。然而最近10多年的研究表明，人體是一個復雜的生態系統，其中有數以萬億的細菌和其他微生物寄居在我們的身體，尤其是腸道里。用諾貝爾醫學獎得主喬舒亞·萊德伯格的話說，“人是與其共生的微生物構成的超級生物。”

“腸道菌群能夠保護和滋養我們的身體，也可能產生毒素，破壞我們的身體。因此，它是人體腸道里的健康密碼。”國內最早系統開展微生物分子生態學研究的學者，上海交通大學生命科學技術學院微生物學特聘教授趙立平對《瞭望東方周刊》說。

人體第二基因組

在人體腸道層層疊疊的絨毛和褶皺中，無數的細菌、真菌、病毒聚集于此，并構成了一個微生物的“小社會”。

現代科學研究表明，人體腸道內有多達1000多種的共生微生物，其中絕大部分是細菌，總重量1.5公斤左右，而我們每天排出的糞便中，干重量的50%以上也是由這些細菌及其“尸體”構成的。腸道菌群編碼的基因總數是人類基因的100多倍。因此也被稱為“人體第二基因組”。

如今，已經有越來越多的科學家將腸道菌群視為一個整體，認為它是人體的重要器官。

腸道菌群并非與生俱來。胎兒在母親子宮中所處的是一個幾乎無菌的環境，因此其腸道內也是無菌的。胎兒出生之后的幾天內，細菌通過分娩時陰道物質攝入、哺乳時的口腔攝入以及空氣吸入等途徑進入新生兒體內，并在腸道內定植，形成新生兒最初的腸道菌群。

近期的《Cell Host & Microbe》雜志上，通過宏基因組測序分析，科學家們分析了新生兒和母親的腸道菌群。結果發現，自然生產的嬰兒和剖腹產嬰兒的腸道菌群存在很大差異，前者更接近他們的母親。隨著嬰兒長大，其腸道菌群也漸趨穩定和成熟，越來越接近成人。

已鑒定出的細菌類群有百余個

目前，已經鑒定出的細菌類群有百余個，包括擬桿菌、雙歧桿菌、乳酸桿菌、芽孢桿菌、腸球菌、腸桿菌等。

“這些細菌在腸道里生存，會用掉很多營養，同時也會產生代謝廢棄物，這些廢棄物很多是有生理活性的。”趙立平介紹。

比如有一類叫短鏈脂肪酸的物質，就是腸道里的有益菌把膳食纖維分解轉化后形成的一些產物，這些產物對產生它的細菌來說，已經沒有用了，但是對于人體的腸道細胞是很好的能源，而且它還能進入血液，為人體其他細胞提供營養。

還有一些致病菌，如引起食物中毒的沙門氏菌、導致腹瀉的致病性大腸桿菌等，它們一般不常駐在腸道內。但是若不慎攝入，則有可能在腸道內大量繁殖，對人體造成危害。

另一類條件致病菌是腸道菌群中的“不確定因素”。它們在正常的腸道中數量不多，一般作為“看客”存在，不會大量繁殖構成威脅。但當人體遭受重大傷害或疾病時，它的數量就會上升，上升到一定程度就能穿透腸壁，到達血液中，引起敗血癥，因此是很危險的。

腸道細菌會引發哪些疾病

在早期的研究中，腸道菌群更多地被認為是和消化、營養作用聯系在一起的。而隨著研究的深入，腸道菌群與人體健康之間聯系的密碼也在被一一解開。

越來越多的研究表明，腸道細菌通過影響它們寄主的信號通路可能引發癌癥、代謝綜合征、甲狀腺病變等疾病。

2010年，趙立平提出了“慢性病的腸源性學說”，認為長期食用高脂肪、低纖維的食物，可以造成腸道菌群結構失調，增加進入血液的毒素的量，誘發慢性炎癥，從而導致肥胖、糖尿病、冠心病等慢性病的發生。

2014年，浙大一院李蘭娟院士團隊在《自然》雜志發表了科研成果論著，揭示了腸道菌群與肝硬化的秘密。

2014年，發表在美國《科學家》雜志上的一篇文章則指出，越來越多臨床文獻表明大腦和腸道微生物組之間存在雙向信號。心理和生理壓力可以影響腸道微生物群組成和代謝活動，不僅如此，通過實驗改變腸道微生物也可以影響大腦情感行為和相關系統。這些發現導致這樣的猜測，改變腸道微生物組對于人類自閉癥譜系障礙、焦慮、抑郁和慢性疼痛大腦等疾病發揮病理生理作用。

菌群失調

趙立平告訴本刊記者，人體內的腸道菌群數量雖然龐大，卻并非簡單堆積在一起，而是有一定的組成結構的。它們之間互相制約，互相依存，在質和量上形成一種生態平衡。而一旦這種平衡被打破，就會引發菌群失調。

環境因素、飲食和生活習慣、精神因素、身體創傷、抗生素的使用等都會影響腸道菌群的平衡。

據趙立平介紹，對于腸道菌群的組成和結構特征有兩種描述方法。一種是看其中包含哪些種類的細菌，另一種是看這些細菌具備哪些功能基因。

如果單從種類來看，不同年齡、性別、種族、民族以及飲食結構不同的人群之間都有菌群差別。但如果從功能基因的組成來看，人和人之間的菌群差異就沒那么大了。健康人的菌群功能基因都很類似。“所以我們不能光憑一個人腸道里的菌群種類來判斷他是否健康。”

趙立平認為，需要通過大規模菌群樣本的基因測序，來繪制人體健康菌群的圖譜，而這項龐大的工作如今正在世界上慢慢展開。

在日常生活中，對于腸道菌群健康與否的簡單判斷，可以通過觀察大便來實現。

“大便是最能直接反映菌群特征的，也是菌群調節的一個重要觀察窗口。”趙立平說，大便的顏色、形狀、氣味可以較直觀地反映出一個人近期腸道健康狀況，“若長期便秘或腹瀉、大便發黑發臭等，一定要引起足夠的重視，這說明你的腸道菌群可能已經出現問題了。”

調整飲食結構是一個根本性的措施

趙立平教授團隊的一項研究表明，膳食結構對菌群的影響顯著超過一個高密度脂蛋白基因的突變的作用。來自加州大學舊金山分校和哈佛大學Peter J. Turnbaugh研究小組的科學家們后來利用五種不同的近交系小鼠和超過200只遠交群小鼠進行實驗，結果也發現，相比于宿主基因型，飲食對個體腸道菌群環境改變起到更為重要作用。

“要保持腸道菌群的健康，調整飲食結構是一個根本性的措施。”趙立平說。

少吃肉、多吃蔬菜水果、不要飲酒過量等，這些養生方法都有助于保證腸道菌群的健康運行。但趙立平也指出，要把一個人的腸道菌群調整到最佳狀態，不產生致癌物和引起發炎的物質等，還是很有難度的。

“這需要大量的研究，把人的飲食結構中的各種成分對菌群的影響做得更深入細致，然后再看怎么糾正改造，這完全應該成為營養和食品研究的新方向。”趙立平說。

近幾年，關于膳食纖維影響腸道菌群的研究漸趨明朗。2016年開年的《自然》雜志上，美國斯坦福大學一個研究小組的研究成果頗受矚目。他們通過小鼠實驗發現，有著人類腸道菌群的小鼠如果飲食中缺乏膳食纖維，其腸道菌群中微生物的多樣性會顯著下降。如果連續四代都是如此，即便改回富含膳食纖維的飲食也無法恢復菌群的原本狀態。

補充益生菌靠譜嗎

但是，科學家們也發現，短期和少量的膳食干預并不能明顯地改善腸道菌群。

另一種改善腸道菌群狀況的辦法也為人們所熟知——通過補充益生菌來增加腸道內有益菌的數量。

目前，在我國已有22種益生菌制劑被批準用于臨床，其適應證為功能性胃腸道疾病及兒童腹瀉病。在幽門螺桿菌感染、腸易激綜合征、炎癥性腸病、肝膽疾病、乳糖不耐受及新生兒壞死性小腸結腸炎、濕疹等疾病中也作為輔助用藥推薦使用。

趙立平強調，益生菌的活性和有益作用，根據不同的菌株特性而有所區別。在同一種益生菌中，不同菌株可能有30%的基因不一樣，某些菌株有益，另一些菌株也可能有害。所以要進一步分清用來做益生菌的菌株有哪些功能基因，給人服用前也要先查清他的腸道里是否缺這類菌，如果不缺，就沒有必要補充。

“因為每個人的腸道菌群都不盡相同，所以利用個性化的菌種組合來調節不同人群的腸道菌群是我國未來益生菌產業的一個發展方向。”趙立平說。

糞菌移植有風險嗎

除了通過“吃”來調節人體的腸道菌群，近年來一種把有益菌“種”進人體的做法也愈發紅火。這就是糞菌移植，通俗地說，就是把經過處理的健康人的糞便液灌進患者胃腸道內，重建新的腸道菌群，實現腸道及腸道外疾病的治療。

2013年，糞菌移植首次被寫入美國醫學指南，用于復發性難辨梭狀芽孢桿菌感染的治療。同時其用于炎癥性腸病等腸內外疾病的治療，也已引起廣泛關注。

上海市兒童醫院一位負責捐獻糞便志愿者招募的醫生此前透露，腸道微生物移植治療已經在該院進行了兩年多。2013年，該院曾成功用這種方法治好了一名患兒的偽膜性腸炎，之后醫院建立了一個腸道菌群庫，但捐獻者主要是患者父母和醫務工作者，于是想通過招募擴大菌群庫的容量，用于有需要的兒童腸道微生物移植治療。

實際上，在美國、荷蘭等國，近幾年已建立起一些糞便銀行。但如何對糞菌移植進行恰當的評估和監管，是美國食品藥品監督管理局（FDA）面臨的一大難題。FDA指出，雖然在不少案例中，這種治療手段都顯示出了良好的效果，但它的安全性和有效性還沒有在對照試驗中得到充分驗證。

趙立平告訴本刊記者，目前的糞菌移植還是存在風險的。因為腸道菌群很復雜，里面的條件致病菌種類很多，用現有的檢測方法不一定能都檢測出來。如果不幸使用了帶有病菌的糞便，病人不但不能被治療，甚至會感染新的疾病，乃至有生命之虞。

在趙立平看來，糞便捐獻比較負責任的做法是經過嚴格檢查，挑選出身體健康的志愿者，對他（她）的菌群進行深度測序，同時通過長時間的飲食調理，把他（她）的菌群調節到最佳狀態，再收集其此時的大便樣品保存，將來提供給病人使用。