人体心脏的重量约为300g,大脑的重量是1.3kg,肝脏的重量是1.4kg,而肠道菌群的重量高达1.5kg。上百兆(1014)的细菌、病毒、真菌、原生生物活跃在我们的肠道中,构成了最大的一个器官,也是我们最晚关注到的一个器官。
我们总说好的肠道菌群有利于身体健康,可什么才是好的肠道菌群呢?如何才能维持好的肠道菌群呢?在回答这些问题之前,我们先要了解肠道菌群扮演的不同角色以及他们之间的爱恨情仇。
大部分是勤勤恳恳的平民,加上几个蠢蠢欲动的狼人
当前大部分关于肠道菌群的研究和应用专注于细菌,比如益生菌的常见成分就是细菌中的双歧杆菌和乳酸杆菌。原因之一是细菌在肠道中的生物量最高,肠道菌群就是99%的细菌+0.1%真菌+0.8%古菌+一点点蠕虫和病毒。第二个原因是细菌更容易培养和纯化,我们对它的掌控更成熟。
每个人肠道菌群的构成都不一样,就像你的专属指纹,生物学中管不同类型的肠道菌群构成称为肠型(Enterotype)。健康的肠道菌群都是相似的,而紊乱的肠道菌群各有各的问题。肠道中的细菌按照各自的表现大致分为共生菌、条件致病菌和病原菌。
共生菌就是在肠道中勤勤恳恳地帮我们代谢食物、提供必需的营养、促进免疫系统发育的老好人,基本不具备害人的能力,跟宿主互惠互利合作共赢。
条件致病菌是典型的墙头草,在环境适宜营养丰富的情况下与人相安无事,但是一旦出现危机,比如抗生素来了或者肠黏膜受损或者营养匮乏了,他们就表现出坏的一面,扒在肠上皮细胞表面,甚至表达一些毒素,引发肠炎,还留下一句都是为了生存。
病原菌在正常情况下含量非常低,大部分情况下是食物来源的,比如当我们吃坏东西拉肚子,往往就是食物中摄入的痢疾杆菌、致病性大肠杆菌、沙门氏菌等太多了。正常情况下我们肠道中的共生菌可以抵御这些病原菌、病毒的复制繁殖,让他们怎么进来的还怎么出去,不给他们在肠道中增殖和作恶的机会。但是如果敌方数目过于庞大,或者共生菌被抗生素杀死时,就会出现肠道的感染。还有一些病原菌,比如艰难梭菌,在肠道中通常以芽孢的形式存在,被肠道中的共生菌封印着。只有肠道菌群紊乱时,或者大部分细菌被抗生素杀死时,这些艰难梭菌才有机会重新活跃起来,造成结肠炎,甚至威胁生命。艰难梭菌造成的死亡最容易出现在长期住院治疗的老年病人,控制艰难梭菌的方法有限,而且非常容易复发,但最近的一些临床试验发现粪菌移植或者服用益生菌对清除艰难梭菌有着很显著的效果。
所以我们经常说要保护好这些有益的共生菌,或者有针对性地去补充益生菌,当他们在肠道中的组分占优势时我们的肠道菌群往往处于稳定健康的状态。
错综复杂的关系,竞争?合作?捕食?共赢?
别小瞧哪些最小、最原始的单细胞生物,出于一切生物的本能——生存和繁衍,他们无时无刻不在抢地盘,抢食物,必要时还需要采取一些或残忍或机智的手段,连我们这些高等动物看了都直呼内行!
每种微生物都有自己的舒适区。有的细菌需氧量高,就生活在贴近肠上皮细胞的氧气含量比较高的位置;有的是严格厌氧,就更适合生活在近乎无氧环境的肠腔里。有的细菌生活在肠上皮细胞附近黏液层里,因为那里的多糖更符合他们的口味。有的细菌只是一个小圆球或者小短棒,没有移动的能力,有的细菌浑身长满纤毛或者长着长长的鞭毛,居住环境不合适了,随时来场说走就走的旅行。
没有永恒的朋友,只有永恒的利益。肠道菌群的世界,就是赤裸裸的利益交换,不加一点点掩饰。能够代谢复杂碳水化合物的细菌后面必然跟随着一群小弟,等着利用大哥分解出的单糖和双糖作为自己的能量来源。而擅长利用同类食物的微生物之间则是激烈的竞争关系,抢氧气,抢能量来源,其中最宝贵的就是包括葡萄糖、果糖在内的单糖以及某些重要的氨基酸。
这些微生物之所有会有各自偏爱的食物主要原因是他们各自能够表达的碳水化合物活性酶(Cazyme)的种类不一样,那些表达的酶种类越单一的细菌,可以利用的糖类就越少。假如表达的酶跟别的细菌重合度还很高,那他们的处境就更加艰难,因为不仅可利用的能源少,竞争对手还多。反过来,那些手里好几把刷子,各种碳水化合物随随便便就可以代谢的细菌则更容易生存。而且他们往往还善于保存实力,在糖源充足的时候就仅仅使用食物中的碳水化合物,而糖来源不足时,比如宿主决定戒糖或者节食时,他们就开启表达代谢肠道黏液层中糖类的酶。没错,我们每个人的肠上皮细胞外面都紧贴着一层黏液层,全部由糖化的蛋白构成,由我们肠上皮中一种特殊的杯状细胞所分泌。食物中没有糖了,细菌也不管三七二十一,只能去吃宿主自身的糖了。所以零糖饮食要慎重,哪怕不会影响肠黏膜的厚度,肠道菌群的紊乱也是必然的,毕竟很多利用食物中碳水化合物的细菌都饿死了。
有竞争就伴随着杀戮,有些肠道菌可以专一性的分泌细菌素(Bacteriocin),并且只针对跟自己类似的细菌。有一些原生生物,在能量不足时可以直接吞噬细菌,拿他们当作能量来源。还有的细菌,可以将自己的部分遗传物质注入其他细菌体内,也就是基因的横向传递,科学家们尚不明白这些细菌为什么要这样做,难道是看到形势严峻,实在保不住性命,就保住一段遗传物质?甚至妄图把别人改造成自己?这背后究竟是人性的扭曲还是道德的沦丧,还需要科学家们进一步探究。
虽然肠道中看似无时无刻不在上演着竞争合作,肠道菌群的构成也不停的在动态变化,这反而是一个好的状态。实际上,复杂程度和多样性越高肠道菌群韧性也越高,反过来肠道菌群越单一,越容易被破坏。就好比一个森林里只有一种树,那么针对它的蛀虫来了必定毁掉一整片森林。
吃什么能保证平民占优势?
看了上述内容,我相信大家都已经体会到食物对于肠道菌群构成的重要性。那怎么吃才能有利于有益的共生菌呢?
首先我们来排除几个错误选项。高脂肪、高盐饮食哪怕不考虑肠道菌群的问题,我们也知道他们是对身体有害的饮食,容易加速心脑血管硬化,促进代谢疾病的出现,增加体内的炎症因子。不出所料地是,他们也不利于肠道菌群的稳定,常常与肠道菌群紊乱和肠炎有直接的关联。
其实高膳食纤维的食物是非常受共生菌欢迎的,比如全麦制品、藜麦 [1]、菊粉等。高膳食纤维食物中的多糖,如淀粉,可以经共生菌发酵分解成短链脂肪酸(SCFA),短链脂肪酸是当红的明星代谢物,对人体免疫细胞的发育、抵御病原菌、神经疾病、代谢疾病等都起到积极作用,这里暂不展开,可以后续单独加以说明。高膳食纤维也有助于增加肠道菌群的多样性。
另一种饱受好评的是地中海饮食 [2],特征是富含蔬菜水果、鱼类、五谷杂粮、豆类、坚果和橄榄油(不饱和脂肪)。这类饮食能够提高肠道菌群多样性和肠道内稳态,尤其增加拟杆菌、乳酸菌、双歧杆菌等益生菌的含量。并且食用地中海饮食后,能够改善人体内的炎症和氧化压力。
其他有利于肠道菌群多样性和增加共生菌的食物还有发酵类食物,植物性蛋白,不饱和脂肪酸等。通过改变食物构成调节肠道菌群已经成为医生给肠炎病人、肥胖病人或糖尿病人进行辅助治疗的一种手段。如果你也经常出现肠道紊乱的现象,不妨也参考上述健康饮食做出改变吧。除了饮食内容,我们的很多生活方式和生活习惯,如运动、规律饮食、是否吸烟等都会影响肠道菌群成分。
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