[转帖] 诺奖热门“肠道菌群研究”都研究出了什么

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诺奖热门“肠道菌群研究”都研究出了什么              博览君        ·        2 天前      
            出品：科普中国
制作：中国科学院微生物研究所 任园园
监制：中国科学院计算机网络信息中心2015年9月24日，万众瞩目的“引文桂冠奖”由汤森路透出版集团正式发布。这个奖项之所以如此出名，是因为获此殊荣的科学家，有很大机会摘得诺贝尔奖的王冠。今年的“引文桂冠奖”授予了18位科学家，他们都是诺贝尔奖的有力竞争者，其中医学组高居首位的是美国圣路易斯华盛顿大学的Jeffrey I.Gordon教授。
他和他的团队，通过对肠道菌群的长期和细致研究，揭示了人与肠道微生物间的复杂关系，发现肠道菌群失调与营养不良、肥胖症、糖尿病等疾病息息相关。Gordon教授的研究成果，为我们理解肠道菌群与人体健康之间的微妙关系，提供了全新的视野。
肠道菌群，作为寄居在人体肠道内微生物群落的总称，是近年来微生物学、医学、基因学等领域最引人关注的研究焦点之一。
近年来的研究逐渐揭示了肠道菌群的构成、数量、如何进入人体、如何辅助消化、如何影响肠道发育，以及肠道菌群失衡如何影响整体健康。
但肠道菌群如此庞大，与人体的交互关系如此复杂，关于肠道菌群仍有诸多悬而未解的难题。无外乎很多科学家将其称为人体的另一个器官，甚至“另一个你”。
不仅如此，组成“另一个你”的细菌的数量，比组成“你”的细胞数量，还要多！
我们都知道，细胞是构成人的基本单位。一个成年人的细胞数量大约是数十万亿的量级，也就是1后面13个零。肠道菌群有多少细胞呢？1后面14个零。
其次，肠道菌群的基因数量也比你多。
虽说单个细菌很简单，基因数远比不上复杂的人类基因，但架不住人家种类多。肠道菌群包含500至1000种不同的细菌，基因总数是人类的100多倍。
最后，之所以把肠道菌群称作另一个你，是因为它与人的健康息息相关，并且，它的“喜怒哀乐”，甚至会影响到人的方方面面。
我们今天就来讲述诺奖热门成果，有关肠道菌群的那些事儿。

图1 典型肠道细菌
（左上）双歧杆菌，（右上）乳酸杆菌，（左下）肠球菌，（右下）大肠杆菌
肠道菌群是什么？
这里有三个关键词，肠道、菌、群。
研究微生物的科学家，给了一个通俗易懂的定义——生存在人的肠道里的大量细菌构成的集体，就叫做肠道菌群。
这家伙并不是人与生俱来的。胎儿在子宫里是处于无菌状态的，但胎儿出生后，伴随第一口呼吸、第一口乳液、第一嘴辅食，肠道菌群的始祖们，也随着食物、空气、水进入肠道并安营扎寨，不断壮大队伍，扩充地盘，最终形成稳定的菌群构成。
这个外来户，将从此伴随你一生，也将与你有数不清的瓜葛。
肠道菌群有什么？
前面说了，肠道菌群构成复杂，细菌种类繁多，但还是能划分为三种类型。
第一种是共生菌群，主要有拟杆菌、梭菌、双歧杆菌、乳酸杆菌。这几个名很熟悉吧，现在各类产品中铺天盖地的益生菌，说的就是后两者，有很多益生元或益生素就是用于补充或者刺激双歧杆菌的生长。
这些细菌势力最为庞大，占到了肠道菌群的99%以上，跟人形成良好的合作关系，辅助消化多种食物，并保护我们的肠道。
第二种是条件致病菌群，主要有肠球菌、肠杆菌等。这些家伙数量不多，但属于肠道里的不稳定因素。肠道健康时，共生菌群占压倒性优势，条件致病菌群就很安分；但要是共生菌群被破坏了，这些家伙就会引发多种肠道疾病。
第三种是致病菌群，比如沙门氏菌、致病大肠杆菌等。它们是健康的破坏者，本不属于肠道，但一旦误食进入肠道，就会兴风作浪，导致腹泻、食物中毒等。
肠道菌群都干些什么？
肠道菌群，或者说共生菌群，不是住在你的肠道白吃白喝的，它与你的健康休戚相关。
首先，也是最重要的，帮你吃饭。
人是所有生物中饮食最复杂的，肉、菜、谷物，无所不食。但吃是一码事，消化吸收是另一码事。人最主要的消化器官就是肠道，但面对如此繁多的食物，纵使肠道有三头六臂，也处理不了这么繁重的工作。
于是在人类漫长的进化史中，肠道请来了帮手——共生菌群。肠道为它们提供天然的厌氧环境作为住所；后者特别擅长分解复杂纤维和多糖，把得到的葡萄糖、维生素、脂肪、微量元素，作为房租交给肠道，供人体吸收。两者各取所取，有饭一起吃，有钱一起赚。
其次，保护你的健康。
一方面，大量的菌群黏附在肠壁上，为肠道穿上了一层天然的铠甲，避免肠壁与有害物质直接接触。另一方面，共生菌群会与肠道的免疫系统形成互动，刺激后者的发育，使肠道应对致病微生物的“反导系统”更加强大。
此外，共生菌群还会直接上阵，帮助消灭致病菌。
因为共生菌群与致病菌群都以肠道为生存环境，致病菌的入侵，直接侵占了共生菌群的地盘。面对这种情形，占绝对优势的共生菌自然不会答应，第一时间就会通过“菌数”优势，压制致病菌势力，在保护自己家园的同时，也保护人体的健康。
再者，调节你的生理。
正常的肠道菌群，为了改善自己的居住环境，也就是你的肠道，会将分解的短链脂肪酸滋养肠壁细胞，促进肠壁细胞的生长和更替，还能促进肠壁分泌更多的消化酶。
同时，它们还能调节肠粘膜的生长，让受损的肠粘膜更快的得到修复——自家房子漏雨的还不赶快修呀。除此之外，肠道菌群能产生类胡萝卜素类物质，降低动脉硬化和中风的风险；还能通过跟淋巴系统谈判，降低对食物的过敏反应。更为神奇的是，最新的研究成果表明，肠道菌群能根据对它对食物的喜好，调节你的生理和心理状态。
图2：大肠杆菌电镜图
肠道菌群该如何保护？
肠道菌群并不是简单的细菌群落，很多科学家认为，肠道菌群甚至可以看作是人体内的另一个有器官，需要你的细心呵护。美国华盛顿大学Jeffery Gordon教授的研究成果表明，肥胖症、糖尿病这些高发疾病，都与肠道菌群失调密不可分。
保护肠道菌群，首要平衡膳食。
多吃蔬菜、杂粮等富含纤维素的食物，既喂饱了肠道菌群，也能为身体提供多种维生素和微量元素；而长期大鱼大肉、高热高脂饮食，既不利于肠道菌群生长，也增加自身罹患三高的风险。
其次规律作息和饮食。
肠道菌群在与人体的长期磨合中，也形成了自己固定的生物钟和食谱。很多年轻人起居不规律，动辄熬夜通宵；饮食不规律，饥一顿饱一顿，喜尝新鲜事物；长期下来，肠道菌群势必失调，引发多种疾病。
再者还可适度进补。
多进食一些富含益生菌的发酵食物，比如酸奶、豆制品，相当于把益生菌吃进去，在一定程度上也能壮大肠道共生菌群的队伍。
最后，重要的事情说三遍，切勿滥用抗生素！切勿滥用抗生素！切勿滥用抗生素！长期服用、滥用抗生素，特别是广谱抗生素，会将共生菌和致病菌同时杀掉，对肠道菌群造成严重影响，破坏肠道菌群平衡。因此，必须遵照医嘱，按量使用。
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