肠道微生物与人类健康

肠道微生物与人类健康

转自中科院救星益生菌小组编辑

文章来源：武汉病毒研究所发布时间：2015-12-09

健康是人类永恒的话题。每个人都希望自己有一个健康的身体，但不可否认的现实却是各种各样的疾病一直困扰着大家，特别是由于饮食习惯的逐步变化及环境污染的影响，近年来各种慢性病更是呈井喷趋势。虽然人们常说吃五谷杂粮哪有不生病的，但问题是为什么我们吃的东西比以前营养丰富了，国人的健康水平却并没有明显改善，一些疾病特别是心脑血管疾病和恶性肿瘤已成为威胁人类健康的头

号杀手，医院往往是人满为患。大家不禁要问：健康的标准是什么？如何才能够拥有健康的身体？疾病特别是慢性疾病产生的真正原因

又是什么？真正健康的身体离我们究竟有多远？

微生物与健康的关系一直是人们关注的话题，但长期以来我们对肠道微生物与健康关系的了解却非常有限。一百多年前，诺贝尔医学奖获得者、被尊称为“乳酸菌之父”的梅契尼科夫就认为：肠道健康的人身体才健康，肠道菌群产生的毒素是人体衰老和疾病产生的主要原因。他提出的人体自身中毒学说认为人体垃圾因为某些原因过量沉积在体内，导致慢性中毒，从而引发多种疾病。但由于缺少直接的证据，肠道微生物与人类健康之间的关系一直没有得到很好的解释。

近年来，随着高通量测序和宏基因组学等新的研究方法的不断开发和应用，肠道微生物对人类健康的影响重新引起重视，成为当前生命科学和医学的研究热点，一些国家相继实施了人体微生物组计划并

取得了突破性进展。现有数据表明，肠道是人体最大的微生态系统，栖息着总数约10的14次方、1000-2000 余种、重量约为1-2 公斤

的微生物。这些肠道微生物编码基因的总数超过330 万，约为人类

编码基因总数的100倍，因此肠道微生物又被认为是人体的第二基因组。肠道微生物基因组与人体基因组一起，通过与环境因素的相互作用，通过不同方式影响我们的健康。

肠道微生物从功能上可以分为共生、益生和病原微生物三大类，其中主要是细菌，也包括真菌、病毒和噬菌体，它们在人体肠道中保持着一种动态的平衡。如此庞大的肠道微生物群体通过与宿主的长

期协同进化，已经成为一个与人体密不可分的后天获得的重要“器官”。肠道微生物这一“器官”发挥的功能多种多样，包括物质代谢、生物屏障、免疫调控及宿主防御等，肠道微生物不仅帮助人体从食物中吸收营养，还能够合成氨基酸、有机酸、维生素、抗生素等供我们利用，并可以将产生的毒素加以代谢，减少对人体的毒害。不同的饮食习惯和生活方式对人体肠道微生物种类有很大的影响，例如高脂肪的饮食可以导致有益的双歧杆菌减少甚至消失。因此，肠道微生物和人体存在着互利共生的关系，对于维持人的健康发挥着重要的作用。

除物质合成与代谢功能外，肠道复杂的微生物生态系统与机体免疫系统之间的关系也极为密切。肠道微生物不仅可以作为天然屏障维持肠上皮的完整性，防止病原微生物入侵，还通过调节肠道粘膜分泌抗体作用于肠道免疫系统，并进一步影响天然免疫和获得性免疫，因此肠道微生物又被认为是人体最大的“免疫器官”。肠道微生物维持

的免疫平衡在机体自身免疫疾病的预防过程中起着重要作用，当某

些因素导致肠道菌群发生改变时，会进一步影响到人的其它免疫系统，这种免疫平衡一旦被打破，就容易导致各种疾病的产生。越来越多的实验证据表明，肠道微生物不仅影响人体肠道本身的功能，还通过调控人的免疫系统，从不同角度和层面影响人的健康。肠道微生物与人类健康关系的神秘面纱正在被逐渐揭开，下面举几个最新的研究进

展来说明肠道微生物与人类健康的关系。

肠道微生物与肥胖：肥胖是否是一种疾病虽然有不少争议，但肥胖引起的各种疾病却是不争的事实。研究结果虽然已经揭示了肥胖和不肥胖人群肠道菌群的种类和数量均存在差异，但肥胖是否是由特

定细菌导致的却一直没有直接证据。最近，德国科学家终于揪出了导致肥胖的“元凶”：一种称为多枝梭菌（Clostridium ramosum）的

细菌。他们连续4 周分别给小鼠喂食高脂肪和低脂肪食物，结果饲

喂高脂食物的小鼠盲肠中多枝梭菌的比例比饲喂低脂肪食物的提高

约4倍，他们猜测这种菌导致肥胖的原因是可以提高对食物营养的吸收，但小鼠的结果是否适用于人还值得进一步研究。

肠道微生物与糖尿病：来自深圳华大基因的一项研究对345位国人的肠道微生物进行测序，结果显示II型糖尿病患者中肠道微生物

菌群失调，肠道微生态平衡被打破，一些有益菌消失，具体表现为一些常见的产丁酸盐细菌的丰度下降，而各种条件致病菌有所增加，其他一些诸如具有还原硫酸盐和抗氧化胁迫能力功能的微生物丰度也

有一定程度的增加。美国一家公司研制了一种制剂来改善肠道微生

物的微生态环境，4 周内即可使糖尿病患者血糖水平得到有效控

制。

肠道微生物与高血压：研究发现肠道微生物产生的短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acids, SCFAs）与血压调控相关。科学家通过对两个主要的SCFAs受体敲除小鼠的研究发现，抗生素处理受体敲除小鼠导致肠道微生物减少，小鼠血压升高。丙酸盐是SCFAs 的一种，当给小鼠提供丙酸盐时，它们的血压会出现快速且剂量依赖的下降，而敲除丙酸盐受体的小鼠对这种效应特别敏感。除短链脂肪酸外，肠道益生菌产生的一些物质如γ-氨基丁酸也具有降低血压的功效。

肠道微生物与慢性炎症性肠病：在正常条件下，肠道并不产生果糖。最近发表在 Nature的一项研究发现患有慢性炎症性肠病的小鼠肠道会主动产生果糖，为益生菌生长提供营养，以对抗有害菌的滋生。小鼠的这种肠道主动滋养益生菌的机制源于一种编码果糖合成酶基因的功能。缺乏该基因的小鼠果糖合成能力丧失，益生菌的生长受阻，病原菌则趁虚而入，最终导致慢性炎症性肠病的发生。

肠道微生物与肝硬化：最近，浙江大学医学院附属第一医院通过对98个肝硬化患者和83个健康人的粪便样本进行深度测序及全微生物群关联分析，建立了肝硬化患者肠道菌群基因集，发现肝硬化患者一些细菌比健康人明显减少，而另外一些菌在肝硬化患者增多。通过基因标记物的聚类分析，发现 28 种细菌与肝硬化密切相关，共有7.5万多个基因在肝硬化患者和健康人志愿者粪便呈现显著差异。这项研究不仅从肠道菌群发生紊乱的角度揭示肝硬化发生发展的机制，