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人们对肠道菌群的关注,是从一对小老鼠开始的 | 膳食纤维饮食指南

 阅微基因 2020-07-08

最近几年肠道菌群突然火了,各种各样的乳制品、保健品打着调节肠道菌群健康的大旗进入市场。

但事实上这并非突然兴起的概念,最早的研究,要从上个世纪说起。

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人们对肠道菌群的关注,是从一对小老鼠开始的。

1996年,美国科学院、医学院双料院士Jeffery Gordon尝试用小老鼠研究肠道共生微生物与人类生理机能、代谢及营养之间的关系。他把一对双胞胎的肠道微生物植入到两只无菌鼠身上。这对双胞胎的过人之处在于,他们基因相同却一胖一瘦。结果移植胖人菌群的小鼠,变成了“月半鼠”,而移植瘦人菌群的小鼠依然“我形我瘦”。

图片来自:SELF格致论道

实验无情地揭露了肠道菌群与人体健康的关系,从而打通了人类饮食和疾病关系的任督二脉。

此后“肠道菌群”开挂般的人生就变得理所当然了。越来越多的研究发现,肠道菌群如同“变相怪杰”一般,有着各种超凡的能力:

1

它们可以调节食物的消化吸收。肠道菌群的基因组中存在许多编码碳水化合物活性酶的基因(包括糖苷水解酶及糖基转移酶等)可帮助宿主消化糖类;能合成多种人体生长发育所必需的维生素(如双歧杆菌、乳酸杆菌可以合成维生素B1、B2、B6、B12以及维生K和叶酸);能促进人体对矿物元素的吸收。

2

它们与糖尿病、肥胖症、肾结石、炎症性肠病、复发性尿路感染、食物过敏、乳糜泻等多种疾病密切相关。

3

它们可以调节人体免疫系统,影响免疫治疗的效果,进而影响人体寿命。

4

它们可以影响神经系统的发育,从而改变成体的精神状况及行为表现。

等等……

肠道菌群特征与多种疾病具有关联性

数据来源:Nature Communications,2018


人体95%的共生微生物都存在于肠道中,重量有1~2公斤,它们的细胞数量是人体细胞总数的10倍。也就是说,人只有10%是哺乳动物,另外90%其实是微生物组成的,所以诺奖得主德伯格把人体称为“超级生物体”。成人肠道菌群编码约 330 万个特异基因,是人类基因组编码基因数的 150 多倍,因此,肠道菌群又被称为“人体的第二基因组”。它们与人类共同生存、共同演化了那么多年,一定是有益的、维护健康的存在。


拿到了“肠道菌群”这把利剑,智冠全球的人类如果不做点什么,好像都不符合我们最高智慧物种——“动物界-脊索动物门-脊索动物亚门-哺乳纲-人科-人属-智人种”的风格。

首当其冲,我们要做的,就是判断每个人的肠道菌群是否健康。

2007年,Jeffery Gordon在NATURE杂志上首先提出了“人类微生物组计划”(Human Microbiome Project),这是继2003年“人类基因组计划”完成之后又一全球性科研计划,也是“人类基因组计划”的延伸。有了这个强大的基因组数据库背书,再加上全球科学家对之不倦的功能解读,使得每个人的肠道菌群数据有了科学评判的依据。

这里需要插播一则广告:“人类微生物组计划”的顺利开展,有赖于高通量测序技术的发展。而现在,针对人体肠道菌群的“16S DNA”高通量测序技术已经可以为普通大众所用。我们每个人都可以通过一管粪便,了解自己的肠道菌群状况,并得到科学的干预指导方案。

有了菌群健康数据之后,如何有效改善肠道菌群结构,使它们往健康的方向发展,就成为了当务之急。

改善膳食结构是人们首先想到的并且可以付诸实践的方法。研究发现肠道中的有益菌似乎更偏好膳食纤维,所以科学家们设计了一款“Feed me Feed my bacteria”的饮食套餐,里面包含了大量复杂膳食纤维的食物,以及一些植物提取物和益生元。这种套餐可以有效解决肥胖问题,并已尝试用以治疗Prader-Willi综合征(小胖威利综合征)。

图片来源:上海交通大学生命科学技术学院赵立平团队的研究案例

适当节食对改善肠道菌群也是有帮助的。中国古人“吃七分饱可以长寿”从此有了科学依据。研究发现全生命周期节食的动物的肠道菌群,有着非常特殊的结构,里面一种有益菌叫乳酸杆菌的比例特别高,这种细菌可以帮助宿主发酵乳糖,帮助消化吸收。

粪菌移植是另辟蹊径的一种简单粗暴的改善肠道菌群的方法。它的好处在于一次移植,粪菌菌群可以在体内保持24周,而口服益生菌可能只能保持2周时间。这种方式在治疗复发性难辨梭状芽孢杆菌感染、炎症性肠病、肠易激综合征、便秘、代谢综合征、慢性病毒性肝炎与肝性脑病等各种疾病上都有应用。

图片来源:热心肠先生

最新的研究发现喝咖啡也可以改善肠道菌群。来自贝勒医学院的研究团队发现,相比较于很少或不喝咖啡的人,咖啡爱好者们的肠道微生物组要健康得多。

图片来源:ACG 2019

国内的研究也证实,较低浓度的咖啡摄入可以显著增加小鼠体内乳杆菌、双歧杆菌、大肠埃希菌的数量,并提高木聚糖酶、纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶的活性。但高浓度咖啡摄入正好有相反的效果。所以咖啡虽好,也不要贪杯哦。

研究发现,每个人对咖啡因的代谢能力都是不同的。人体对咖啡因的代谢主要通过细胞色素氧化酶系统来完成,细胞色素氧化酶 CYP1A2 基因承担着清除体内咖啡因的任务,它不同的基因型决定了不同的代谢效率。所以,如果你是咖啡重度依赖者,但又想知道喝多少咖啡对自己是适量的,可以做一个咖啡因代谢基因检测试试~

除此之外,植物多酚对于维持肠道菌群的稳态有十分重要的作用。它们广泛存在于茶叶、葡萄、苹果、酒类及多种水果和蔬菜中。长期保持运动的生活习惯也可以显著增加肠道中健康细菌的丰度,抑制有害细菌的数量,对人体产生积极影响。

通过检测肠道菌群的健康状况之后,我们可以采取很多措施来干预和改善肠道的微生态环境,使人体更健康、更长寿。

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参考文献:

[1] Jackson, M.A., et al. (2018). Gut microbiota associations with common diseases and prescription medications in a population-based cohort. Nature Communications

DOI: 10.1038/s41467-018-05184-7 

[2] 郑淘等.(2018). 咖啡摄入量对小鼠肠道微生物及酶活性的影响. 中国微生态学杂志

DOI: 10.13381/j.cnki.cjm.201808006

[3] Shawn G. et al. (2019). P1916 - Caffeine Consumption and the Colonic Mucosa-Associated Gut Microbiota. ACG 2019.

[4] 李浩等.(2019). 植物多酚对肠道微生态影响的研究进展.食品与机械

DOI : 10.13652 / j.issn.1003-5788.2019.06.040

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