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半数为人胖子有毒
上篇中我们说到,人实际由数量相近的人体细胞和微生物(主要是细菌)组成。多种、大量微生物的综合,被称为菌综(Microbiota)。作为人体「自古以来不可分割的一部分」,菌综的功能早已渗透到「生殖」、「消化」、「免疫」等方方面面。
对于动物而言,在进化的过程中,要自己「研发」特定的功能,周期长、见效慢、成本高——说不定就会被淘汰。而微生物繁衍之快、变异之丰富,都世所罕有,所以动物们或多或少都采取了「合作」,或者说「外包」的策略来发展自己的生理机能——比方说牛的刍胃、大熊猫的胃(Zhu,)就都是利用微生物消化草料的工厂。
在人和细菌的合作中,微生物受命分解人难以消化的食物,产生人不可或缺的养分,其功用可概括为「变废为宝、产奶吃草」。但人菌的合作一无合同、法律保护,二不存在情比金坚、永不相负的你情我愿,于是诸多「外包」的功能总有旦夕丧失之虞。
话说「国家走错了一步,于你可能就是一生」,它也适用于「人」和微生物。比方我吃了半年糠,于我或许只是换个心情,对我的菌综而言,却已是赤裸裸的自然选择、千百代的汰变。由此看来,「膳食」不啻为「人」与体内微生物最直接的对话方式之一。
儿时的我是个胖子,脑子也不太好使,肥了五年才意识到。打那以后便一直对「人为什么肥」这一问题痛表关切。饮食问题自然首当其冲进入我的视野。如果上篇中所说「人菌共和国」的概念真有普适的意义,那「饮食」、「细菌」、「变胖」有关么?退一步说,其实肥一点不要紧,只要能明白原因,也就无损于每日内心的安乐。这个黑锅,可以让「菌综」去背么?
以下就是这次「膳食」、「菌综」、「肥胖」的三国志。
在十几年前,一群科学家为了弄明白菌综到底帮我们从食物里提取了多少能量,他们人工培育了一批完全无菌的小老鼠。第一批小鼠从母体内剖腹生产、出生后杀菌、吃无菌食物、住无菌环境,整个身体对于外来菌综等于一张白纸。值得一提的是,由于没有菌综的参与,他们的盲肠没有褶子,在腹腔里像球一样(见图一)。可是在外形上,它们并没有因为鼓起的肠子显得富态,反而所有的无菌鼠都显得病态的消瘦(Backhed,;Collen,)。
图一:无菌鼠的盲肠因为没有细菌布居,甚至直接影响了形态。图片出处:Collen,
接下来只要把正常老鼠的菌综接种到无菌鼠的身上,便能知道菌综的「有与无」对它们的营养状况的影响了。
年的时候,在接种了正常鼠的肠道菌综后,十四天内无菌鼠「吃的比以前更少,却增重了60%——长的主要是膘」。此处机理有二,其一是细菌通过自身代谢,把很多原本不能带来热量的食物转变成了增肥利器;其二是菌综的这些代谢产物还在不断鼓励细胞摄入、储存脂肪(Backhed,)。
由此可知,菌综的作用绝不止「产生维生素」那么「微量」,可我为什么说胖子有毒呢?
年,这群人又分别用胖瘦老鼠的肠道菌综给无菌鼠接种。两周后,两组无菌鼠虽然吃着成分相同的食、长着同仇敌忾的膘,但接受胖老鼠的肠道菌综的老鼠就是更能长,量化起来就是「你肥三圈我肥五圈」的区别(Turnbaugh,)。
事后他们一本正经地计算道:比之于正常老鼠,胖老鼠的肠道菌综能让无菌鼠从同样的食物里多提取2%的能量。这差别对一个「以为」自己每天摄入大卡的女性而言(按身高cm,体重62公斤计算),一年就是1.9公斤的膘(Turnbaugh,)。喏,科学家除了折磨老鼠手艺高强,吓唬女性也是绝不手软!
这带给我们一个启示:一份食物的热量因人而异——对于有天赋的人来说,别人吃着是热量正常的食物,他们就是能吃胖。
留心的朋友可能会问,上面说的是胖老鼠有毒啊,人呢?
年,还是这伙人,他们这次把胖瘦老鼠换成了一胖一瘦的双胞胎姐妹。他们精心筛选了四组姐妹,先依胖瘦分组,再用她们的肠道菌综接种无菌鼠,看这次老鼠们胖不胖,怎么胖。你猜对了,接受胖菌综的老鼠都变胖了,三十五天内不停地长,肥了三成;另一组则基本没什么反应(Ridaura,)。
是以,「胖子有多毒,毒到跨种族」。
玩笑开完了,说说正事——胖子毒性的根源在哪?
在上一篇里我们说了人的肠道菌综基本由四「门」(Phylum)细菌组成。一般由多到少依次是「硬壁菌门」(Firmicutes,以下简称F菌门)与「拟杆菌门」(Bacteroitetes,以下简称B菌门),「变形菌」(Proteobacteria),「放线菌」(Actinobacteria)。其中F、B两菌门合占九成(BrockBiology13ed)。
正常老鼠的菌综中FB约六四开,到了胖老鼠那里这个比例就成了八二。同样的结论也基本适用于人。简言之,「肥胖」会直接体现为肠道菌综的F/B失调,B菌门会减少,所减之数F菌门补上。值得一提的是,肥胖也是目前所知唯一一种可以从「门」等级上改变菌综构成的「疾病」(Ley,)。
正如肥胖的原因多种多样,菌综比例失调的原因也不能一概而论。众多原因中,膳食不平衡、滥用抗生素、个体基因缺陷比较常见。这还是个「鸡生蛋、蛋生鸡」的过程,「菌综失调」与「人体变胖」构成的恶性循环中,一旦迈出第一步,「肥胖」已从天边滚滚而来。
膳食是启动这个恶性循环最常见的方式了。又甜又肥又油的食物,吃多了想不变圆很难;每天摄入热量太多,消耗太少,肯定也要肥起来——这些都是常识了。但奇怪的是,研究发现:英美等国这三十年间国民「糖摄入」和「脂肪摄入(比例)」无法解释国民为何渐渐变胖[1](Foster,;Heini,)。何以在平均糖摄入、脂肪占比、肉奶摄入要么下降要么持平的情况下,人们还是一天天圆了起来呢?总不能肥胖真是传染病吧。
百思不得其解后,人们的目光聚焦到了纤维摄入量上。
试举几例:英国人七十年前每天的纤维摄入约是70克,现在只20g。究其原因,是精加工使食物中纤维含量骤减——一个橙子含7g左右的粗纤维,榨成汁剩2g;全麦面粉经精制,纤维含量从12%下降至3%。在给实验鼠喂食增膘的实验中,科学家同样发现,即便是高脂肪含量的膳食结构,只要加入了一些难以消化的植物纤维,实验鼠也能少长几两膘(Collen,)。
可是所谓「粗纤维」也是一种碳水化合物,和淀粉最远也是表兄弟的关系,它能让遏制肥胖的机理是什么呢?(我的心声:管那许多干嘛?以后吃肘子肥鸡加半斤生菜,黄油包佐二两谷糠,就这么愉快地决定了。)
虽然人类本身不能消化这类碳水化合物,但它们却是是B菌门和一些放线菌生存的必需品。经细菌帮助,难以消化的粗纤维最终成了短链脂肪酸(shortchainfattyacid,SCFA)。此物对细菌虽是代谢废物,对人体健康却极为重要,不仅可以「加固」肠道,甚至对有些癌症都有治疗的作用(denBesten,)。
图二:B菌门中的一些菌种,以粗纤维为食,于是如果膳食中富含粗纤维,B菌门食物充足、比重上升。粗纤维在细菌的作用下,变成多种短链脂肪酸(SCFA)。这些细菌的「代谢废物」却可以使人的大肠壁更紧致,避免各种食物残渣和菌综代谢废物穿过肠壁,引发免疫系统的兴奋(发炎)。其中,细菌外壳上的一种叫脂多糖(LPS)的物质很可能便是病态肥胖表现为「炎症」的直接原因。
在消化中,肠壁(gutlining)是分隔「物」与「我」的第一道防线,于个人健康可谓牵一发而动全身,其作用在肥胖中更是凸显得淋漓尽致。
不论何种原因造成的肥胖均具备三项关键体征:一,长期、轻度的炎症反应;二,部分与饮食代谢相关的神经系统异常兴奋(「馋」是其中一部分);三,菌综「门」层面构成的改变(Muccioli,)。只需从最后一项切入,我们便可发现这三项实难分彼此。
当食物经多次分解、终于来到大肠时,已经成了泥沙俱下、大大小小的分子。后者要由我们的肠壁「把关」,看哪些可以进入血液,哪些必须排出体外。「把关」的尺度既取决于中央的命令(神经系统),又取决于实际操作的难度(肠壁细胞连接的致密度)。对于肠壁细胞错放的漏网之鱼,我们身体里密布的探测器会时刻保持警惕,一旦发现,便像烽火一样次第点燃,召唤「卫兵」前来除害。最后这步便是人体的免疫反应,与日常所说的「炎症」没有根本区别(Kamada,)。
当高脂肪或低纤维含量的膳食结构导致B菌门细菌数量减少、双歧杆菌(Bifidobacteria,属于放线菌门)减少、F/B比例失调,菌综代谢产物亦随之改变。这些产物不仅松懈了肠壁细胞间的连接,更直接调制神经系统,让人更「饥渴」、更「馋」(Muccioli,),于是「肠中央」直接命令肠壁——「朕饿,诸食物放行!」——后者就更难把关了(见图三)。
这时,细菌外壳上的脂多糖(lipopolysacharide,LPS)更会肆无忌惮地进入血液,流遍全身。由于它们从细菌外壳上来,所以始终被认作异端入侵,于是全身的免疫系统开始枕戈待旦,活跃起来。这种免疫上的异常又反过来影响患者脂肪细胞的分裂,使之异常肥大[2](collen)。
明白了上述作用,也就不难理解「粗纤维摄入量下降」与发达国家整体发福的社会趋势之间的关联了。
图三:由于食物中粗纤维含量太少,以之为食的某些B门细菌数量骤减,直接导致短链脂肪酸减产、肠壁得不到充分加固。其次,此时的代谢产物还会使某些神经兴奋,后者直接命令大肠壁增加通透性。这时不论是食物的残渣、残余的营养,还是细菌表面的脂多糖,都涌进血液。这些「异物」不断激发我们的自体免疫,免疫细胞四处巡行要吞噬「入侵者」,身体也因此处于长久而轻微的炎症中。
综上所述,与其说胖子有毒,不如说人因为中「毒」才成了胖子。「不合理的膳食本身就是毒药」,这句话已不能再算比喻修辞了。肥胖不只是「病」,还是个人生活忠实的体现,所以或许我们最终都不能一了百了地「解决」肥胖。那么如何看待它,如何看待我们的身体、生活,或许才是学习、研究这些「症状」的意义。在此分享一句话:「『你的生活』是百万亿个细胞一生共同的努力,它们别无所求,只希望你能对自己好一点。」
把这些知识落实到生活,于我最大的改变莫过于让我意识到善待体内菌综的重要性。猪、牛、羊是我钟爱的食物,是我生活的享受,享受不可抛弃但可以更节制、更讲究。当我没有特别想吃的,纠结于「这顿吃什么」时,就索性吃生菜、粗麦片、生坚果,这些东西味道口感都很烂、也不便宜。但如果当作在「喂宠物」,感觉顿时就好了。此外,一周总有一两次馋虫上脑的时候,我就去饕餮大肉。对了,吃肉的时候我写了一首诗:
哺乳纲,偶蹄目,猪牛羊,是世界上,最美丽的。
这个系列如果还有下一篇的话,可能写关于抗生素增肥的事情。上一篇的链接在此:半数为人
微生物母亲。若各位觉得开卷有益,还请帮忙分享转发这篇小文章。
备注:
1.目前已经确定,高脂肪比重的饮食对体内的双歧杆菌数量、F/B比例、肠道壁通透性都有很不好的影响,可以直接导致肥胖和II型糖尿病。此处的「难以解释」,是指即便英美两国国民摄入的糖、脂均未增加,可肥胖程度却逐年看涨。
2.血液中的LPS浓度增加,还会导致人体对胰岛素反应的钝化,进而导致II型糖尿病。是以肥胖与糖尿病常携手并至(Cani,)。
参考文献:
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GutMicrobes
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