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健康的腸道和腸道菌群是什么樣子的?

來源:泰然健康網(wǎng) 時間:2024年12月11日 10:43

腸道菌群大概是近些年來生命科學(xué)研究中最火熱的領(lǐng)域之一。在過去的十年里,越來越多的研究已經(jīng)認(rèn)識到,腸道及其所攜帶的數(shù)以萬億計(jì)的微生物會影響身體一系列的活動,從新陳代謝到免疫防御,從運(yùn)動表現(xiàn)到社交活動,從肥胖到糖尿病,從過敏到自身免疫病,從抑郁癥到阿爾茨海默病,從自閉癥到多動癥等等。

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腸道菌群已經(jīng)從默默無聞的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)界和公眾的新寵兒。改善腸道健康可以幫助提高我們的能量水平,消除腦霧,甚至讓我們減肥。腸道健康與影響全球的各種慢性健康問題有關(guān)。

健康的腸道究竟應(yīng)該是什么樣子呢?科學(xué)家們一直在尋找一種固定的、理想的腸道菌群狀態(tài),認(rèn)為一旦達(dá)到這種狀態(tài),我們就會達(dá)到一種腸道健康的烏托邦。這根本不是腸道菌群的運(yùn)作方式,盡管腸道和腸道菌群是親密的伙伴關(guān)系,但它們之間有明顯的區(qū)別。我們的腸道保持相對穩(wěn)定,但是腸道菌群卻在不斷變化。腸道菌群會迅速適應(yīng)腸道環(huán)境的變化,其適應(yīng)性非常之強(qiáng),以至于它生動地反映了周圍不斷變化的世界,尤其是我們的飲食。雖然我們身體所有的器官在某種程度上都在適應(yīng)環(huán)境,但是我們身體中沒有哪個系統(tǒng)的變化速度能像腸道菌群那樣快。

我們的人類生物學(xué)是由經(jīng)過數(shù)百萬年的進(jìn)化優(yōu)化和選擇的2萬多個基因決定的。據(jù)估計(jì),其中一些基因可以在1.5到2萬年的時間內(nèi)適應(yīng)新的環(huán)境條件,包括飲食變化。我們的腸道菌群由大約400萬個基因組成,世代更替的速度要快得多,很快能夠適應(yīng)不斷變化的環(huán)境,即使是那些微生物以前從未遇到過的環(huán)境。然而,盡管它們的適應(yīng)能力不同,但腸道和腸道微生物數(shù)百萬年的共同進(jìn)化已經(jīng)形成了一種互惠共生的狀態(tài),使人類生活在不同的地方,吃不同的飲食,都能享受最佳的健康。

健康的腸道

是什么構(gòu)成了健康的腸道?有三個密切相關(guān)的因素決定腸道健康:

腸道的內(nèi)分泌系統(tǒng)產(chǎn)生調(diào)節(jié)食物攝入和新陳代謝以及其它功能的激素;

腸道免疫系統(tǒng)可以抵御病原體,并保持自我耐受,因此人體可以將自身產(chǎn)生的抗原識別為無害的,同時還能對外來物質(zhì)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)姆磻?yīng);

腸道神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)腸道的蠕動收縮以及消化液的分泌和吸收。

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從代謝的角度來看,我們可以把腸道健康定義為這樣一種狀態(tài):當(dāng)身體需要能量時,產(chǎn)生激素的細(xì)胞會分泌足夠多的讓我們感到饑餓的激素,飯后會分泌足夠多的飽腹信號分子,以便告訴大腦是時候停止進(jìn)食了。如果腸道這一部分不能正常工作,就會產(chǎn)生一種永不滿足的饑餓感,導(dǎo)致人吃的東西超過自己的代謝需求,從而導(dǎo)致體重增加,并容易患2型糖尿病。

從免疫系統(tǒng)的角度來看,健康的腸道是由一層緊密連接的上皮細(xì)胞和一層保護(hù)性黏液層組成的屏障,將腸道免疫系統(tǒng)細(xì)胞與腸道微生物隔離開來。這種雙重防御是為了防止腸道內(nèi)容物,特別是腸道內(nèi)微生物引起的慢性免疫系統(tǒng)激活。越來越多的研究表明,這種腸道屏障會被不健康的飲食所損害,這些飲食含有太少的纖維和太多的糖、脂肪、乳化劑、人工甜味劑和其它食品添加劑。如果腸道微生物不能獲得豐富的膳食纖維,它們就會把貪婪的胃口轉(zhuǎn)向構(gòu)成黏液層的多糖。這種由于膳食纖維缺乏的飲食導(dǎo)致的保護(hù)黏液層的喪失,使樹突細(xì)胞的觸手更接近腸道微生物,這會刺激它們報(bào)告潛在的威脅。當(dāng)這種情況發(fā)生時,炎癥分子被釋放,使上皮細(xì)胞之間的緊密連接放松,允許某些微生物與數(shù)百萬相互連接的腸道免疫細(xì)胞直接接觸。這種情況就是我們現(xiàn)在所說的腸漏。

從腸道神經(jīng)系統(tǒng)的角度來看,健康的腸道可以由數(shù)百萬神經(jīng)細(xì)胞的綜合活動來定義,這些神經(jīng)細(xì)胞可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)腸道的收縮和分泌,稱之為腸道神經(jīng)系統(tǒng),也叫做腸腦。這些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)腸道各部分以優(yōu)化消化的方式收縮,并逐漸將食物從胃移到大腸。當(dāng)腸道完全空著的時候,它的神經(jīng)系統(tǒng)會誘發(fā)有節(jié)奏的、反復(fù)出現(xiàn)的高振幅收縮,這種收縮緩慢地在整個胃腸道中移動,也就是所謂的移動性運(yùn)動復(fù)合體。這些收縮將食物殘?jiān)?、分泌物和微生物從微生物密度低的上消化道移動進(jìn)入微生物密度高的大腸。如果腸腦不能正常工作,可能會導(dǎo)致胃痛、功能性胃腸紊亂,比如腸易激綜合征或小腸細(xì)菌過度生長。

在健康的腸道中,內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和腸道神經(jīng)系統(tǒng)無縫地運(yùn)作,為我們提供營養(yǎng),調(diào)節(jié)我們的食物攝入,并保護(hù)我們免受危及生命的腸道感染。在健康的腸道中,這些重要的功能完全是在我們的意識之外的。

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健康的腸道菌群

定義健康的腸道相對簡單,但要確定健康的腸道菌群是什么樣,那就比較復(fù)雜了。雖然我們有時也把腸道微生物稱為一個隱形的器官,但它要比我們的器官靈活得多,因此我們不能像看待肝臟、腎臟或心臟那樣看待腸道微生物。但這并不是很難定義健康腸道菌群的唯一原因。盡管最近人們對它的興趣和研究激增,但我們?nèi)蕴幱谕耆斫馑某跫夒A段。

微生物組學(xué)研究是在十多年前由美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)啟動的,它在2008年啟動了人類微生物組計(jì)劃(HMP),以全面描述人類微生物組。六年后,在積累了大量科學(xué)數(shù)據(jù)后,NIH啟動了該計(jì)劃的第二階段,以更全面地了解人類微生物群落及其對人類健康和疾病的影響。

腸道菌群的新發(fā)現(xiàn)也引起了轟動,許多醫(yī)學(xué)領(lǐng)域都匆忙得出了同樣的結(jié)論,認(rèn)為我們已經(jīng)為許多醫(yī)學(xué)上無法解釋的慢性疾病癥狀找到了立即的解釋和治療方法。然而,在現(xiàn)實(shí)中,我們對這個復(fù)雜系統(tǒng)的理解才剛剛開始,就像人類基因組一樣,我們?nèi)栽诮沂舅娜亢x。

在我們了解腸道菌群的早期,研究人員報(bào)告了一個“核心”菌群的存在,那就是世界各地健康個體中普遍存在的特定菌群,并假設(shè)這一核心菌群的變化預(yù)示一個不健康的菌群。然而,技術(shù)的進(jìn)步使我們能夠在亞種和菌株水平上,更精確地來研究腸道菌群。這些研究表明,個體微生物群落組成之間的差異令人難以置信,因此,通過某些核心物種來劃分健康與不健康是不妥的。

然而,科學(xué)界的一些成員仍然堅(jiān)持認(rèn)為從一個菌群到另一個菌群有足夠的連續(xù)性,并聲稱腸道菌群的特定失衡與腸道健康不良有關(guān),被認(rèn)為對某些疾病具有診斷作用,比如帕金森病、阿爾茨海默病、腸易激綜合征或炎癥性腸病等。最近一項(xiàng)發(fā)表在《Nature Communications》雜志上的一項(xiàng)研究就反映了這一問題,該研究提出,研究人員可以簡單地通過觀察腸道菌群中某些特定微生物的豐度,就能將健康人與患有慢性疾病的人區(qū)分開來。然而,研究人員并沒有關(guān)注微生物的具體功能,微生物只在物種水平上被識別,而不是菌株水平,預(yù)測的準(zhǔn)確率只有73.7%。

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我們現(xiàn)在知道,在工業(yè)化社會中,健康個體中可能只共享約10%的微生物菌株。這一發(fā)現(xiàn)使得研究人員開始探索“功能核心”作為一種表征健康菌群特征的方法。畢竟,不是微生物本身,而是它們代謝產(chǎn)生的化合物和信號分子來攜帶它們的信息,與腸道、免疫系統(tǒng)、大腦和身體其它部分溝通交流和相互作用。健康個體中差異很大的腸道微生物能夠產(chǎn)生一組類似的代謝物和信號分子。最終,正是這些分子讓微生物相互交流,與我們的腸道相互作用,它們構(gòu)成了一個“功能核心”。

與核心功能相結(jié)合,健康的腸道菌群還有其他特征。雖然每個微生物群都是不同的,并且不斷變化,但生活在腸道內(nèi)的微生物的豐富度和多樣性也有助于正常的功能。在這里,豐富度指的是細(xì)菌種類的總數(shù),而多樣性是衡量這些物種分布的均勻程度。例如,就昆蟲而言,豐富度指的是不同物種的數(shù)量——蒼蠅、蜜蜂、蝴蝶、黃蜂、蛾子、跳蚤等等。然而,如果90%的昆蟲是蒼蠅,這就不是一個多樣性的種群,不管有多少其他物種。

研究人員發(fā)現(xiàn),隨著時間的推移,腸道微生物群的高度多樣性通常與健康和穩(wěn)定有關(guān)。相反,腸道多樣性的缺乏使腸道更容易受到感染,這在很多疾病中都很明顯,包括肥胖、炎癥性腸病和1型和2型糖尿病。并非巧合的是,在過去幾十年里,我們失去了關(guān)鍵的微生物菌株,發(fā)達(dá)國家的腸道微生物群的多樣性和豐富度一直在穩(wěn)步下降。

多樣性也是腸道微生物組健康的另外兩個特征的主要決定因素:抵抗力和適應(yīng)力。任何微生物、昆蟲或人的種群都必須對外部或內(nèi)部的變化有一定程度的適應(yīng)力。如果一種腸道微生物群能夠抵抗病原體、抗生素或不健康飲食的短暫改變,并且有足夠的彈性在之后迅速恢復(fù)到正常狀態(tài),那么它通常被認(rèn)為是健康的。即使腸道菌群提供了所有必要的核心功能,但如果沒有多樣性和適應(yīng)力,它在面臨挑戰(zhàn)時也會面臨更高的破壞風(fēng)險(xiǎn)。

目前對健康腸道菌群的理解是,它不是一種固定的狀態(tài),而是一種動態(tài)的、有目的的平衡。每個人的腸道菌群都在不斷地變化,每個人的健康腸道菌群狀態(tài)都是不一樣的。腸道菌群不僅在個人之間存在很大差異,也因種族、地域、時區(qū)、文化和生活方式的不同而不同。

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腸道菌群承擔(dān)著許多職責(zé),它在消化中發(fā)揮作用,促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收,制造多種維生素和氨基酸,中和毒素,并刺激腸道轉(zhuǎn)運(yùn)。同時,腸道菌群在人體的免疫系統(tǒng)中扮演著重要的角色,它的存在可以阻止致病菌在腸道中扎根,它能產(chǎn)生抗菌物質(zhì),殺死危險(xiǎn)的細(xì)菌,它還能刺激淋巴細(xì)胞和抗體的產(chǎn)生,它的抗菌和抗毒特性還使其發(fā)揮抗炎作用。這就是健康腸道細(xì)菌的日常,它們就是這樣日復(fù)一日的為我們的健康保駕護(hù)航。

腸道和腸道菌群就是驅(qū)動人類健康的引擎,它們通過這些功能在維持整體身心健康中發(fā)揮重要作用。通過健康的飲食和生活方式,恢復(fù)腸道和腸道菌群的健康平衡,讓腸道處于最佳工作狀態(tài),賦予好菌力量,讓壞菌無可乘之機(jī),讓數(shù)以萬億計(jì)的細(xì)菌小伙伴能夠和諧共生,這才是我們維持身心健康的最好方式。

圖片均來自網(wǎng)絡(luò)

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