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腸道中的隱形守護者：有益細菌如何保護你的健康

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2025年04月13日 20:00

在你的微生物群落中，生活著一個由數(shù)萬億微生物組成的繁忙社區(qū)，它們在你的健康中扮演著至關(guān)重要的角色。雖然這些微小的“租戶”大多數(shù)是有益的，但其中一些如果失控繁殖，可能會引發(fā)嚴重的感染。一項新的大規(guī)模研究揭示了“好”微生物群落細菌如何抑制潛在有害細菌的增長。

這項研究由劍橋大學(xué)（University of Cambridge）的亞歷山大·阿爾梅達博士（Dr. Alexandre Almeida）領(lǐng)導(dǎo)，分析了來自45個國家超過12,000人的微生物群落細菌數(shù)據(jù)，以更好地了解是什么阻止了這些機會性病原體過度繁殖。該研究發(fā)表在《自然微生物學(xué)》（Nature Microbiology）上，發(fā)現(xiàn)了一些特定的細菌種類，它們似乎天然地抑制了腸桿菌科（Enterobacteriaceae）細菌的增長，還有一些細菌種類則傾向于與它們共存。

腸桿菌科包括像大腸桿菌（E. coli）和肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）等臭名昭著的麻煩制造者，后者是導(dǎo)致肺炎的元兇。當(dāng)這些細菌在微生物群落中過度繁殖時，可能會引發(fā)嚴重感染，并與克羅恩病（Crohn's disease）等炎癥疾病相關(guān)聯(lián)。特別令人擔(dān)憂的是，許多這些細菌正在變得對多種抗生素具有抗藥性。事實上，某些特別棘手的菌株已被世界衛(wèi)生組織（World Health Organization）列為“優(yōu)先1級病原體”，因為它們對治療的抵抗力越來越強。

“隨著抗生素耐藥性的增加，我們可用的治療選擇越來越少?，F(xiàn)在最好的方法是預(yù)防感染的發(fā)生，我們可以通過減少這些致病細菌在微生物群落中茁壯成長的機會來實現(xiàn)這一目標(biāo)，”劍橋大學(xué)獸醫(yī)學(xué)系的亞歷山大·阿爾梅達博士在一份聲明中說。

阿爾梅達博士，作為這篇新報告的資深作者，看到了利用微生物群落微生物組改善醫(yī)療診斷和治療的巨大潛力。（圖片來源：劍橋大學(xué)）

研究團隊發(fā)現(xiàn)，約有66%的人自然地在其微生物群落微生物組中攜帶一定水平的腸桿菌科細菌。盡管這聽起來令人擔(dān)憂，但當(dāng)這些細菌被其他微生物保持平衡時，通常不會引起問題，就像一個花園在沒有單一植物物種過度生長的情況下保持健康一樣。研究確定了172種“共存菌”細菌種類，它們經(jīng)常與腸桿菌科共同出現(xiàn)，還有135種“排斥菌”細菌種類，它們似乎天然地抑制腸桿菌科的生長。

最有效的排斥菌之一來自糞桿菌屬（Faecalibacterium）。這些有益的微生物產(chǎn)生稱為短鏈脂肪酸的化合物，這些化合物本質(zhì)上是細菌的代謝副產(chǎn)物，有助于維持微生物群落健康。這些酸創(chuàng)造了不利于腸桿菌科生長的環(huán)境。

“我們的結(jié)果表明，我們吃什么可能在控制感染風(fēng)險方面非常重要，因為這會改變我們的微生物群落環(huán)境，使其對入侵者更加不友好，”阿爾梅達博士說。

特別是肺炎克雷伯菌，它可以引發(fā)肺炎、腦膜炎和其他嚴重感染。全球?qū)股啬退幮缘纳仙偈箍茖W(xué)家們尋找替代控制方法，使這項研究的發(fā)現(xiàn)尤為重要。

與腸桿菌科共存的細菌在處理營養(yǎng)和能量的方式上表現(xiàn)出更大的多樣性，科學(xué)家稱之為代謝能力。想象一下購物中心的不同商家——有些直接競爭，而另一些則通過提供不同的服務(wù)互相補充。這些共存關(guān)系因地理區(qū)域而異，可能反映了飲食、生活方式和醫(yī)療保健實踐的差異。

細菌社區(qū)并不是進行全面戰(zhàn)爭，而是更像社區(qū)，相似的居民傾向于聚集在一起。這種現(xiàn)象被稱為“棲息地過濾”。正如你可能在某些城市地區(qū)找到藝術(shù)家聚集一樣，具有相似資源需求和處理能力的細菌也傾向于自然地聚集在一起。

這些發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了一些關(guān)于微生物群落細菌相互作用的先前假設(shè)。早期使用小鼠模型的研究表明，資源競爭將阻止有害細菌的建立，而這項研究揭示了許多物種實際上可以在需要相似營養(yǎng)物質(zhì)的情況下與腸桿菌科共存。這對治療方法有重要影響：僅通過競爭營養(yǎng)物質(zhì)來對抗有害細菌的益生菌可能不如通過飲食改變微生物群落環(huán)境有效。

“通過食用蔬菜、豆類和全谷物等富含纖維的食物，我們可以為微生物群落細菌提供原材料，以產(chǎn)生短鏈脂肪酸——這些化合物可以保護我們免受這些致病菌的侵害，”阿爾梅達博士解釋道。研究表明，針對微生物群落環(huán)境的飲食干預(yù)措施可能比傳統(tǒng)益生菌更有效地預(yù)防腸桿菌科感染。

研究總結(jié)

方法

研究人員使用先進的計算方法，包括人工智能，分析了來自12,238個糞便樣本的公開微生物群落微生物組數(shù)據(jù)。他們使用機器學(xué)習(xí)算法識別細菌存在和豐度的模式，同時控制年齡、健康狀況和地理位置等因素。研究團隊還使用各種生物信息學(xué)工具，研究不同細菌物種的基因功能，并模擬其代謝相互作用。這種方法使他們能夠開發(fā)出一種微生物組“特征”，以預(yù)測某個人的微生物群落是否可能被腸桿菌科定植。

結(jié)果

研究發(fā)現(xiàn)，66%的人攜帶腸桿菌科細菌在他們的微生物群落微生物組中。他們確定了307種與腸桿菌科存在或不存在顯著相關(guān)的細菌種類，其中172種被歸類為共存菌，135種為排斥菌。排斥菌在鐵代謝和短鏈脂肪酸生產(chǎn)相關(guān)基因中富集，而共存菌表現(xiàn)出更大的功能多樣性。一個關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)是，富含纖維的飲食支持有益細菌如糞桿菌屬的生長，這些細菌可以幫助抵御致病感染。

局限性

盡管研究較為全面，但它依賴于現(xiàn)有的公共數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在不同地區(qū)的分布不均勻，大多數(shù)樣本來自歐洲和北美。分析還僅限于DNA測序數(shù)據(jù)，無法直接測量細菌活動或相互作用。此外，一些發(fā)現(xiàn)與之前的小鼠模型研究相矛盾，突顯了基于人類研究的重要性，以了解微生物群落微生物組的動態(tài)。研究無法確定因果關(guān)系——即排斥菌是否主動抑制腸桿菌科，還是僅僅在自然限制其生長的條件下繁盛。

討論和結(jié)論

研究結(jié)果表明，微生物群落細菌群落更多是由共享資源需求而非直接競爭組織起來的，這挑戰(zhàn)了關(guān)于細菌在微生物群落中相互作用的先前假設(shè)。這一見解可以為通過飲食干預(yù)而非直接針對病原體或依賴傳統(tǒng)益生菌來預(yù)防和治療抗生素耐藥性感染的新方法提供信息。研究強調(diào)了富含纖維的食物在維持健康微生物群落環(huán)境和預(yù)防感染中的重要性。

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