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肠道菌群的研究火了

肠道菌群研究火到过去五年相关研究不但经常占据《自然》、《科学》和《细胞》杂志的头条，还让这些顶级杂志要发增刊伺候。

　　肠道微生物（细菌占绝大多数，故一般称肠道菌群）的改变被普遍认为与炎症性肠病、肥胖和心血管疾病等直接相关。有一些激进的科学家甚至直接宣称肠道菌群的失调（比如：某一种细菌的过量繁殖或缺失）造成了这些疾病。

　　有越来越多的科学家将肠道菌群视为一个整体，认为它是人体的重要器官。定殖在肠道的微生物细胞大约有万亿个，是人自身细胞数量的10倍。人体超过70%的粘膜免疫反应都是在肠道发生的，这些免疫反应不可能不依赖于这数量庞大的微生物，更不可能不依赖于这些细菌的发酵代谢产物。

　　定量分析肠道菌群的方法（特别是16SrRNA基因测序和Metagenomics宏基因组测序）推动了这个领域的火热发展，让人们可以更容易去研究疾病与肠道菌群的关系。

　　神经生物学家：从不屑到投入

　　这把大火这几年也烧到了神经生物学领域。

　　很多做益生菌的企业一直宣称调理好肠道菌群有利于人的心理和精神健康，但神经生物学家总是持怀疑态度或嗤之以鼻。

　　是啊，直观地来看，神经系统疾病跟大脑和神经系统有关，而肠道菌群在肚子里，它们的联系似乎没有那么紧密？

但现在我需要非常确定地告诉你，已经有强有力的科学实验证据表明自闭症、抑郁症等与肠道菌群失衡有关。多种类型的自闭症跟肠道菌群息息相关，并且个别类型很有可能是肠道菌群的失调直接造成的。

　　神经生物学家在科学实验的强有力证据支持下，正在加入到如火如荼的肠道菌群科研大战中。年，美国国家精神病研究所破天荒地在研究微生物和大脑关系的项目上投入了超过一百万美元。在年11月19日，在美国神经生物学协会年会上，科学家们还专门发起了一个论坛叫“肠道微生物和大脑：神经科学的典范转移”。

　　“典范转移”，看到这个词我就

#$%^*了，啥意思？！度娘查了一下，这解释我有点明白了：“这个名词用来描述在科学范畴里，一种在基本理论上对根本假设的改变。这种改变，后来亦应用於各种其他学科方面的巨大转变。”

　　就是说，神经生物学家们从此要更热烈地　　在年，全世界自闭症患者就超过了万人；目前，中国自闭症患者可能超过0万人，其中0-14岁的患儿可能超过万人。自闭症给这些患者自己和家人带来长期沉重的生活、经济和精神压力。

　　目前科学家怀疑造成自闭症的原因有：1）基因突变引起某些特定基因的多态性；2）基因表达时的表观遗传变异；3）环境污染；4）母亲怀孕期间的病原体感染；5）睡眠问题；6）胃肠道代谢功能障碍；7）免疫调节异常；8）肠道大脑连接的失衡；9）氧化应激反应；10）线粒体功能障碍；11）发育过程中的神经炎症。

　　然而，在所有这些因素中，是谁直接造成了自闭症仍然是一个需要探讨的问题。

自闭症与肠道疾病

　　我们的肠道粘膜总是不断地受到食物中的抗原、微生物、化合物和过敏原的刺激，一不小心就会激起身体的免疫反应，造成炎症甚至最终发展成为癌症。很大部分自闭症儿童也饱受腹泻、呕吐、腹痛、慢性便秘和胃食管返流等胃肠道疾病之苦。在他们体内，能够观察到胃肠蠕动异常和肠道渗透率的增加。

　　在一个样本量超过人的研究中发现，比照对照组，自闭症患者普遍出现炎症性肠病和其他胃肠道疾病。粘膜微生物的损伤和变化也在自闭症儿童中被大量报道。大量的研究表明，肠道微生态的变化促进了肠道渗透率，造成了肠漏症。这种情况造成了微生物产物和细胞因子进入到血液循环中，造成神经系统发育障碍。自闭症可能就是这种情况造成的恶果。

自闭症与肠道菌群

　　越来越多证据证明肠道菌群的组成与个体行为相关，特别是在自闭症患者中。但如上文所述，科学家们只是刚开始了解肠道里的细菌是怎么影响大脑的。

　　免疫系统肯定参与其中，中枢神经系统也肯定逃不掉，而细菌代谢产物也在发挥核心重要的作用，比如，至少有两种肠道细菌产生神经递质γ-氨基丁酸。微生物代谢产物，能进入包括人在内的哺乳动物血液循环，并穿过血脑屏障进而影响神经系统发育。他们能促进或减弱包括自闭症在内的神经障碍疾病。

自闭症与新生儿肠道菌群

　　科学家们发现，微生物是在动物发育的最早期对大脑发育产生最大的影响。在小鼠试验中，科学家发现，剖腹产的小鼠比自然顺产的小鼠更为焦虑并能观察到抑郁症状，而它们的肠道菌群完全不一样。剖腹产的小鼠，在生产过程中无法获得母鼠阴道中的细菌进而定殖在它们体内，有可能影响终身的精神健康。

　　一些研究表明，母亲如在孕期遭受严重感染，孩子具有患自闭症的巨大风险，被病原体感染的母亲生下来的孩子的肠道菌群发生了变化，特别是在感染期间使用了抗生素的妈妈，她们可能因此带给自己孩子一生的精神残疾。

还有针对母乳喂养的研究，发现母乳喂养的婴儿的肠道菌群有利于大脑发育。这个机制可能与胰岛素样生长因子IGF的生成有关，而IGF与婴儿脑细胞的正常生长和发育相关联，同时也是自闭症的一种生物标志。母乳中的寡聚糖益生元促进了婴儿肠道有益菌群的生长。

2型糖尿病与肠道菌群失衡有关

近日，由中国科学家团队主导完成的“肠道微生物与2型糖尿病的宏基因组关联分析”研究成果在国际顶级杂志《自然》上在线发表。该研究为全面揭示2型糖尿病与肠道2微生物之间的关系奠定了重要的分子基础。2型糖尿病是一种由遗传和环境因素共同引起的复杂内分泌疾病。久病可引起多个系统损害，病情严重或应激时可发生急性代谢紊乱，如酮症酸中毒等。其病因和发病机制较复杂，目前认为属多基因、多因素的异质性疾病。而人体肠道微生物对维持人类健康发挥着重大作用，并在肠道中保持着动态的平衡。这种平衡因某些因素被打破而致使肠道菌群发生紊乱时，人体可能就会患上各种疾病。近年越来越多的研究表明，2型糖尿病可能与肠道菌群存在相关性，但是一直缺少全面系统的研究成果来支持。在本研究中，研究人员对个中国人的肠道微生物进行了两阶段的宏基因组关联分析，共鉴定出大约个2型糖尿病相关的分子标记。本研究从分子层面上，明确了在中国人群中的糖尿病患者与非糖尿病患者在肠道微生物组成上的差异。与其他疾病中出现的严重肠道菌群失调相比，本研究揭示：2型糖尿病患者仅出现了中度的肠道微生物菌群失调。进一步的功能分析表明，2型糖尿病患者肠道中丢失了一些有益菌，反而一些有害菌有所增多，比如，产丁酸细菌在2型糖尿病患者中有所减少，而丁酸主要可调节人体肠道微生态平衡，对肠道健康起着关键性的作用。此外，微生物基因功能分析还间接表明肠道环境的氧化压力等可能与糖尿病存在一定关系。该研究是世界范围内第一个对肠道微生物进行宏基因组关联分析的成功典范。不仅从物种、功能及生态群落上详尽展示了肠道微生物与2型糖尿病的关联特征，而且还指出肠道微生物可以更好地被用来对2型糖尿病等疾病进行风险评估及监控。

肠道菌群也是肥胖的罪魁祸首

研究人员比较了肥胖小鼠与正常小鼠的组织样本，以确定哪些行为因素或生物因素可能会导致人体发胖。图为德国莱比锡的一家实验室年所做的实验。

为什么肥胖现象正在飙升？答案似乎一目了然。年，麦当劳（McDonalds）的标准杯汽水只有7盎司（约克）。现如今，中杯已经是当年标准杯的三倍大，连儿童杯都有12盎司。人们普遍认为，肥胖是行为产生的后果，因此，在理解肥胖现象的过程中，行为经济学发挥着核心作用——市场、偏好和选择的概念占据了舞台的中心位置。身为一名行为经济学家，我过去一直赞同这种观点。不过最近，我却对自己的想法产生了怀疑。

当然，在很多健康问题上，行为因素都起到了一定作用，但真正的罪魁往往是生物因素。在本文中，我用“生物”一词来泛指跟我们的主观选择之间关系很小的各种身体机制。了解到几项新研究成果之后，我不禁想，肥胖是否同样如此呢？我是不是谚语中那种有了（行为）钉锤就满世界寻找（行为）钉子的人呢？我以前是不是没有认清生物因素的作用？

第一个警示来自对其他动物的研究。宠物也和我们一样，变得日趋肥胖。预防宠物肥胖协会（AssociationforPetObesityPrevention）的一项调查显示，年，约有58.3%的猫属于真正的肥猫。（有这么一家组织存在，已经很能说明问题了。）不过，宠物肥胖可以简单地归结到人类行为上：在一种吃得更多的文化中，主人很可能也会更多地给宠物喂食。

然而，一组生物统计学家在《英国皇家学会会刊》（ProceedingsoftheRoyalSociety）上发表的一篇研究论文质疑了这样的解释。他们搜集了圈养的恒河猴、狨猴、黑猩猩、黑长尾猴，以及实验室大鼠和小鼠的数据。这些数据来自实验室和研究中心，有几十年的时间跨度。结果显示，这些圈养动物也在变得越来越胖：年到3年间，实验室雌性小鼠的体重每10年增长11.8%。

这种增重现象很难解释，因为圈养动物的饮食受到了严格控制。研究人员表示，它们吃的东西几十年来一直没有变化。动物的肥胖无法仅靠进食行为来解释。我们必须寻找其他方面的驱动因素，比如生物方面。

这项研究有个恰如其分的题目，叫作《煤矿中的金丝雀》（CanariesintheCoalMine，金丝雀对瓦斯十分敏感，因此以前矿工会把它放在矿坑里，用作早期示警——译注）我们无法用行为因素来解释动物的肥胖现象，这是一个警示吗？也许我们也小看了人类肥胖的生物驱动因素吧。那么，罪魁祸首可能会是什么呢？

一个特别有趣的潜在因素就驻留在你的肠道里。消化系统实际上是一个复杂的生态系统，成百上千种细菌在那里开展各种活动，比如让未消化的碳水化合物发酵、提供维生素等等。它们还能调节你身体储存的脂肪量。

不过，并非每个人都有同样的肠道菌群。而且，有趣的是，菌群的组成与肥胖有关。当然，这种关系可能很简单：胖人的饮食不同，所以他们的肠道菌群也不同。

但是，《科学》杂志（Science）发表的一项近期研究表明，这种因果关系也有可能颠倒过来。研究人员从一些双胞胎小鼠身上取出细菌，双胞胎中有一只肥胖，另外一只不胖。然后，他们将细菌移植到不同的小鼠身上。接受了肥胖双胞胎菌群的小鼠体重增加了，其他小鼠则不然。这些小鼠的进食没有增加：是它们的新陈代谢变化导致了体重增加，即使摄入的热量不变。

经大量研究证实，肠道菌群紊乱是百病之源，比如自闭症、便秘、肠炎、溃疡、糖尿病、肥胖，肿瘤等，甚至影响到下一代！

如今，甲烷-氢气呼气检查成为最有效的检测肠道菌群的方法

甲烷—氢气呼气试验检测原理

正常人呼出的气体中仅含极其微量的甲烷和氢气，包括人类在内的哺乳动物呼气甲烷和氢气的唯一来源是食入的碳水化合物由肠道细菌酵解所产生，因此消化道内可供细菌酵解的碳水化合物的多少决定了呼出气体中甲烷和氢气浓度。摄入不同的碳水化合物后，通过连续检测呼出气中甲烷和氢气的浓度可以提供以下肠胃道功能的信息。

甲烷检测的重要性

避免假阴性结果和提高确诊率

提高检查的敏感性和特异性

快速发现更多的肠胃疾病的原因

有35%的疾病氢气呼气检测是阴性，但是有甲烷呼出

甲烷—氢气呼气实验的优点

无创、无痛、准确、及时，受检者只需按要求口服少量底物，通过吹气即可获得诊断，譬如乳糖酶缺乏症、不必用咬检肠道的方法进行诊断。

解决了其它试验根本无法完成的检测“盲区”，譬如小肠道细菌过度增长和肠道通过时间以及乳糖酶缺乏、无创胃酸测定，都是其他检测方法不能或不便完成的“盲区”。