人类许多病症似乎与我们体内的微生物有关
人类许多病症,从肥胖到焦虑似乎与我们体内的微生物有关,目前,微生物群已经成为科学家热门的研究课题。
古细菌的单细胞生物,以及真菌,病毒和其他微生物称为人类微生物群
什么是微生物群?
我们的身体拥有大量的微生物。虽然细菌是最大的参与者,但我们同时也拥有被称为古细菌的单细胞生物,以及真菌,病毒和其他微生物 - 包括攻击细菌的病毒。 这些被称为人类微生物群。 你体内的微生物群是你的微生物群所包含的所有基因,但通俗地说,这两个术语经常互换使用。
微生物是危险的吗?
有些是病原体,但是其他一些只有在错误的地方或数量繁多时才会变得有害,有些对身体非常有用, 例如通过帮助分解发现在人类母乳。 科克大学神经药理学家和微生物专家John Cryan教授说:“这些糖不会被婴儿分解,但婴儿肠道中的微生物能够完成这项工作。”
我们的微生物的其他重要角色包括编程免疫系统,为我们的细胞提供营养,防止有害细菌和病毒定殖。
肠道微生物来自哪里?是从周围环境中挑选它们吗?
有部分地微生物从周围环境中而来。 但它比这更复杂。大多数科学家认为,当人类在子宫里时,肠道微生物是我们是不发育的,当我们出生的时候,就获得了这种移交细菌,“这就像是在出生时喝了一口水。 那些细菌对于开始整个过程非常重要。
Cryan指出,在怀孕期间,母亲的微生物群体发生了转移,显然是为了后代的最佳组合。 他说:“如果你不是通过阴道分娩出生的,而是由剖腹产出生的,事情就会不同,”他说。 事实上,研究表明,这些差异可能是剖宫产出生的婴儿患哮喘和1型糖尿病的风险更高的原因之一。 也就是说, 医生提醒父母不要试图通过剖腹产出容易得病的婴儿。
我们的肠道微生物群在我们的头一两年迅速变化,由母乳中的微生物,环境和其他因素塑造,并在我们大约三岁时稳定下来。 但是,随着年龄的增长,我们的环境,我们的长期饮食,压力以及我们服用的抗生素等药物将继续发挥作用,这意味着我们的微生物群可以在我们的整个生活中发生改变。
微生物无处不在?
自20世纪70年代以来,这个数字一直在增长,因为微生物数量比我们自己的细胞数量多出10之分1。但是从2016年开始的一项研究表明,实际上微生物细胞和人类细胞的比例大约是1.3比1左右,这表明,微生物细胞只比我们自己的细胞略多一些,尽管它不计算病毒和病毒颗粒。
人体只是一个人菌合体?
这是否意味着我不是真正的人?
有人说我们应该被看作是一个“人菌合体”(holobiont) ,这个术语反映了人类与微生物之间亲密的,相互依赖的关系。
但是,利兹大学生物学哲学家Ellen Clarke并不相信这一点。 她说:“这一切都取决于你终极意义上的人是什么,如果你认为人类是一群共享相同染色体拷贝的细胞,那么我们的身体是含有细菌DNA的说法确实令人震惊。”
但正如Clarke所指出的那样,人类细胞不仅含有染色体,而且在我们的细胞动力室,也就是线粒体内携带了DNA,线粒体是细菌进化的后代。 我们的基因组还包含一系列称为转座子的遗传物质,至少在某些情况下,它们被认为早已被病毒引入。 Clarke说:“我更喜欢用进化的术语来定义人类,如果我们这样去定义,那么线粒体就是人类的一部分,转座子也是如此,但肠道微生物不是,假肢和胎儿都不是,”克拉克指出。微生物可以逃离身体,即使我们也能存活下去。
我的肠道里的微生物和我的皮肤一样吗?
不,身体的不同部位,比如皮肤,阴道,肠道,都有着截然不同的微生物群落。 尽管肠道微生物引起了很多关注,但其他地方的微生物也很重要。在最近的研究中,科学家们发现,皮肤上常见的细菌可能有助于防止皮肤癌 。
微生物群也因人而异。加利福尼亚大学圣地亚哥分校的儿科,计算机科学与工程教授和人类微生物组学专家Rob Knight说: “当你看到两个健康人之间的整体活性微生物群时,即使他们生活在同一个城市,你也会发现他们的微生物群存在巨大的不同。”
Knight指出,肠道微生物组的变异性有助于解释为什么人们对同样的食物有不同的反应。他说:“西红柿对你有益还是无益,米饭还是冰淇淋对你有益还是不好,这些都可以通过你的微生物群来获得解释。”
为什么微生物成为研究的热门话题?
近年来,科学家们发现,肠道微生物群尤其与糖尿病,自闭症,焦虑症,肥胖症等多种疾病息息相关。
肠道微生物也与个体对某些药物的反应有关,包括癌症患者对化疗的反应如何,甚至暂时可以认为它可能与我们睡眠的程度有关 。
同时,一系列研究已经提出了我们微生物组的其他方面的重要性,包括阴道微生物组对于应用于阴道的HIV预防药物是否有效。
为什么我们认为微生物组与所有这些条件有关?
尽管一些环节来自于比较不同人群的微生物群体,例如与健康个体相比具有特定疾病的人群,但微生物群体研究中的一个重要参与者是无菌小鼠。
这种有机体在无菌环境中饲养,然后暴露于特定的微生物或微生物群体中,以探索其影响。 这些研究一直是提高肠道微生物群与我们健康的许多方面(包括情绪和肥胖)之间的可能联系的关键。
是特定的微生物是重要的,还是关于整个微生物群体?
这是棘手的问题。 在一些实验中,特定的细菌菌株与特定的效应或条件有关,而另一些则表明微生物组的多样性或物种的相对丰度是重要的。
伦敦国王学院遗传流行病学教授Tim Spector说:“这有点像热带雨林,你可能有一棵很开心的蕨类植物,但如果这是雨林中唯一的东西,而且你没有多样性,它对土壤来说不会很好。 当涉及到微生物群时,如果拥有合适的细菌群体,它们会共同为您的身体产生正确的化学物质。”
那么微生物是否会影响我们的体重,甚至是我们的大脑呢?这听起来有点科幻。
当涉及到肥胖时,肠道微生物可能会通过几种方式影响,包括食欲,气体产生,使用食物的效率,以及对免疫系统和炎症的影响。
当涉及到影响情绪时,也有几种机制。 一个是通过迷走神经,一条双向通道,从我们的大脑流向身体各个器官,包括肠道。
微生物菌群与这么多条件相关联,这是否为这些病症提供了一系列新的治疗方法?
值得注意的是,许多研究显示了两者存在联系但并非因果关系,有些仅基于无菌小鼠的研究,并且尚未在人类中进行探索。 即使在老鼠身上,事情并不是直截了当的,两性的效应并不总是相同的,并且可能因不同的老鼠品系而不同。
还有其他因素需要考虑,对于肥胖来说,不同的人群中,不同种类的微生物导致胖瘦的差异。
[微生物不一定是疾病的原因,但它们可能是造成疾病的影响因素之一。
其他科学家认为,我们的微生物组可能与我们的健康息息相关。Cryan说: “人体发育和体内所有系统都与我们的微生物一起发展或共同发展,作为人类,我们认为人类细胞和基因具有首要地位,但微生物也非常值得研究。”
这有没有影响患者?
在一定程度上, 该领域已经推动治疗“艰难梭菌”的研究,这种感染会导致严重的腹泻并且可以致命。 患者现在可以接受健康微生物移植 ,以“重置”他们的内部微生物社区,这一过程已被证明可以快速治愈这种疾病。
包括Cryan在内的一些研究人员认为,微生物组研究可能会导致开发新的心理健康疗法。 他说:“我们创造了'精神病菌'这个术语,它是针对大脑健康的微生物组的有针对性的干预。”
虽然这可能有一段路要走,但Cryan认为,医生会密切关注患者微生物群的构成,他说:“我个人认为细菌或微生物来源的药物是精准医学的未来。”
我能做些什么来保持我的微生物体的状态良好?
益生元(prebiotics)和益生菌(probiotics)可以做到,前者是有益微生物可以繁殖的物质,如纤维菊粉,而后者是被认为有益于健康的微生物,例如乳酸杆菌和双歧杆菌菌种。
虽然益生元和益生菌都可以作为补充剂,但是,是否应该为它们掏钱是另一回事:关于哪种益生元或益生菌应该在特定情况下应该食用什么方面的建议很少,而当涉及益生菌时,微生物会将你的肠道殖民化,或者为人们提供益处 ,例如预防疾病。 也就是说,如果你正在服用抗生素,有一些证据表明,益生菌可能是一个好主意。
Spector说:“目前尚不清楚吃酸奶和其他发酵食品,或者实际服用这些制剂对健康究竟多大帮助。但总体上我建议选择调整饮食以获得益生菌,因为尚不清楚个体应该服用哪种毒株。 益生元也是如此,纤维方面食物种类更多,因此微生物种类更多,理想情况下,你可以将益生元和益生菌结合起来:比如酸菜或泡菜。”