【肠道微生物】：饮食和癌症

文丨陈卫华

日内瓦大学医学院

瑞士生物信息学研究所

奇云诺德CIO

1

肠道微生物群：被遗忘的“器官”

肠道微生物群是生活在人或动物肠道内多种微生物的集合；与宿主是共生的关系。这种关系一般情况下是互利的，但肠道微生物也可能成为疾病的来源。

人肠道内大约生活着100万亿微生物，是人体细胞总数的10倍；而它们编码的基因总数也是人的10倍以上。这些微生物属于300到1000个物种；物种的丰度差很大，99%以上的微生物数量来自于其中的30~40个物种，而其余的物种则只占约1%。肠道微生物群主要组成是细菌，目前的研究多集中于它们。其它组成包括真菌、原生动物和古细菌，但它们的作用还有待研究。[1]

基因肠道微生物在人体内进行若干代谢活动，比如，它们可以把某些人体不能消化的碳水化合物分解，降解的产物能被人体重新吸收，以达“废物“利用的目的。此外，肠道微生物还参与维生素B、K的合成以及胆酸、胆固醇和抗生素的代谢。因此肠道微生物群又被称为“被遗忘的器官”。

此外，肠道微生物群的正常生长对人体还有其它好处，比如促进免疫系统的发育，以及阻止致病菌的滋生。

2

肠道微生物的前世今生

肠道微生物是从外界获得的。因此，一般认为初生婴儿是没有肠道微生物的。但是，虽然最新的研究表明，在某些情况下，发育中的胎儿可能会获得肠道微生物。

初生婴儿获得肠道微生物的途径包括妈妈、医院和医护人员。因此生产的方式，比如顺产或剖腹产，都会影响婴儿肠道微生物的建立。但这种区别是否影响新生儿的健康及后期发育还有待进一步研究。

大肠杆菌和链球菌是婴儿肠道最初的定居者。出生几天内，婴儿每克粪便中的微生物数量就能达到千万到百亿的级别。这些初来者还能起到改造肠道微环境的作用，以便后来者定居。

除了帮助充分吸收母乳中的营养之外，微生物与肠道的相互作用还能刺激婴儿免疫系统的发育。[1]

3

请影响肠道微生物的决定因素：环境还是基因？

由于肠道微生物靠分解饮食中不能被人消化的部分而生存，那么饮食结构在很大程度上影响肠道微生物群的组成；后者的大幅波动会影响宿主的健康。[2]

对于生活作息规律的人来说，在正常饮食情况下，他/她的肠道微生物群的组成与相对丰度是变化不大的。[3] 但是，饮食变化剧烈的话，肠道微生物群在短至一天的时间内就能出现大的波动。而这种变化在饮食恢复后可能会持续相当长的时间。[2] 有科学家据此声称：吃什么是什么。

有意思的是，根据美国德州大学的研究表明，饮食改变对肠道微生物群影响是因性别而异的。[4] 这就意味着在治疗肠道相关疾病时，采用的手段要患者的性别而异。实际上，不仅是性别，年龄、地域等都会影响肠道微生物群。

那么环境（指饮食、所在地域等外界因素）和基因（指宿主的性别、年龄等内部因素）哪个才是决定性的因素？对于此目前还没有定论。很多研究试图从不同角度解答这个问题，也都能给出支持自己的证据。但问题的关键在于，对于肠道微生物群来讲，什么是变，什么是不变。比如，改变环境导致某个物种的丰度发生变化，就意味着变？还是某个基因组彻底消失了，才算是变？

另外，目前的研究还有很多缺陷，没有把微生物之间的相互作用考虑进去。互作有两个方面的意义，第一，微生物之间的功能互补性，即某一个物种的丰度发生变化，会不会被另一个互补性物种的变化抵消？第二，微生物之间的协作，即两个以上的物种共同生活在一起时，会不会有新的功能或代谢产物生成？我认为，只有把这些问题都搞清楚了，把一个微生物群当做整体来研究，我们才能真正把环境和基因的是否研究明白。

4

请肠道微生物、健康和癌症

肠道微生物群与我们是共生关系，因此一方的健康状况出了问题，会影响甚至导致另一个也出现状况。美国国立卫院赞助的一个研究表明，饮食影响肠道微生物群的组成，进而影响宿主对于自身免疫或自身炎症性疾病的敏感性；因此，调整饮食可能成为治病的方法之一。[5] 此外，欧洲分子生物实验室的研究表明，通过分析肠道细菌的组成和丰度可以准确推断宿主是否患了大肠癌及发病阶段，为利用肠道微生物进行疾病诊断铺平了道路。[6]

美国福瑞德·哈金森癌症研究中心的科学家们很好的总结了肠道微生物变化群影响健康及癌症发病的可能机制：(1) 微生物群组成的改变使它们能收获更多的或者平时得不到的能量；(2) 抗生素代谢能力的改变； (3) 影响大肠表皮细胞的生长和粘膜的稳定性; (4) 影响宿主免疫系统的发育和活性。[7]

基因空间热荐