感染

微生物到底是“敌”?是“我”?

作者:佚名 来源: Medical Xpress 日期:2017-07-14
导读

          我们一直认为,“好的”免疫细胞能够识别并消灭“坏的”入侵者。这也是大部分药物都以杀灭微生物和战胜微生物感染为目标的原因。

关键字:  微生物 

     

        对免疫系统的这种军国主义式的理解反映了20世纪的文化,即在建立国家和世界大战时需要区分敌我。在那个时代,适者生存被认为是进化和竞争的驱动力,战争被认为是人类天性使然。

        近些年来,人们对关于人类和微生物关系的理解发生了彻底的改变,这是因为人们发现身体中只有50%的细胞属于人类。而其余则是微生物,比如细菌、真菌、病毒甚至是虫子。它们共同组成了微生物群。

        人类基因组由23000个基因组成,而生活在我们肠道中的各种微生物则拥有330万个基因。这些微生物能够生成帮助我们消化食物和支持我们免疫系统的蛋白质。

        通过肠-脑轴,这些基因甚至会影响情绪和记忆。肠-脑轴是消化系统和大脑之间的一系列通信途径,而这些通信大部分都是依靠肠道微生物的行为发生的。

        人体内的微生物是随着人类共同进化的,现在人体的肠道系统、皮肤、口腔中都有特定的微生物群。微生物对于人类的生存至关重要,很多科学家认为人类是共生生物,由宿主、微生物和环境组成,即所谓的共生功能体。

        将人类生命看作是微生物和环境的一种功能,我们要承认人类会被拥有不同进化需求的实体所影响。比如,食物选择不仅仅会通过营养和能量平衡影响人类健康,还会通过对肠道微生物的作用来产生影响。

微生物与饮食

        我们所吃的食物供养着肠道微生物们,并会直接影响它们的生存。如果改变饮食两天,我们的肠道微生物菌群就会发生变化。不同的肠道细菌依赖于不同的食物。比如,普氏菌主要食用碳水化合物,而拟杆菌更钟爱脂肪,假丝酵母更喜欢葡萄糖,而不是蛋白质。所以,取决于我们所吃的食物,某些细菌会被饿死,而某些细菌则会生存下去 。

        肠道微生物与健康和疾病也相关。比如,普氏菌与葡萄糖耐受性增强相关,在渔猎社会人群的肠道中更加普遍(比如坦桑尼亚的哈德人)。而西方人的消化系统中普氏菌减少,这或许可以部分解释为什么现代社会开始流行糖尿病和肥胖。

        毫不意外,微生物会塑造我们对食物的选择,从而确保它们的生存。微生物消化产生的代谢副产物会使我们感觉饥饿、饱腹或者对特定种类的食物产生渴望。然而,目前所有与人类相关的证据都是间接的。一项关于渴望吃巧克力和对巧克力无感的人的研究发现,他们的尿液中的微生物代谢物不同,这表明他们的消化系统中存在不同的细菌。

        代谢产物的功能很重要,因为它们会向大脑发送信号。调节进食行为的信号也会通过迷走神经传递,而迷走神经连接大脑和消化系统。至少有两项人类研究表明,抑制迷走神经能够使肥胖的人减轻体重,而刺激小鼠的迷走神经会使小鼠过食。

微生物和行为

        行为也是共生功能体的功能之一,而不仅仅属于人类宿主。某些代谢产物具有神经活性,它们能够沿着肠-脑轴传输,从而影响人类情绪、心理健康和行为。

        大部分关于微生物直接相关行为的研究都是基于小鼠。这些研究取得了一些非常有趣的结果。研究表明,行为可以通过粪便移植的方法传递下去,饮食中缺乏某些细菌的小鼠会表现出反常的社交和情绪行为,而血清素在消化系统中大量形成。这些发现表明,微生物是会影响宿主行为的。

        最好的人类证据来自于食物对情绪和行为影响的研究结果,微生物似乎是可能的解释。比如,在一项研究中,部分健康女性每天服用含有特定益生菌的酸奶,持续一个月。研究人员让受测者们通过核磁共振扫描仪,让她们观看带有不同情绪的面部图像。相比于没喝酸奶的对照组,喝酸奶的受测者们的处理情绪的大脑区域活动降低,表明她们的压力响应被抑制。

        天然健康食品对于抑郁的保护作用也表明了肠道微生物对于大脑健康的重要性。情绪紊乱可能伴随着肠道易激综合症和炎症性肠病等,而这些疾病都被认为与肠道中的微生物紊乱相关。

        最近的研究表明,肠道微生物对自闭症谱系障碍(ASD)的产生有影响。研究发现,ASD患者的肠道中假丝酵母数量非常多。虽然确定因果关系并不容易,但是这些微生物确实会减少碳水化合物的吸收,并释放出会导致自闭行为的氨和其他毒素。

        越来越多的证据表明,肠道微生物与儿童的行为问题相关,而且可能会影响未来的心理健康。

        有很多此类报道,肠道微生物变化的人出现了精神问题,比如精神分裂症和抑郁,甚至是帕金森等神经学疾病。然而,还很难建立因果联系。

        有的研究表明,将人类的微生物移植到小鼠体内会使小鼠的行为发生改变。一项研究利用了肠道易激综合症患者的微生物,发现受体小鼠也表现出了与肠道易激综合症患者相似的焦虑行为。

改变“游戏规则”

        人体是一个生态系统,其中的成员互相合作和竞争,保持微妙的平衡。很多微生物说不上好也算不上坏。但是如果我们给它们机会,它们就会变得糟糕。比如,如果我们使用抗生素、消毒剂、激素、免疫系统治疗、化妆品、整形手术或者生物医学植入设备,从而改变了这个生态系统。

        尽管全世界的卫生和营养状况都在改善,但是抗生素的过度使用却使抗生素耐药细菌增加。抗生素也改变了人体的微生物环境。比如,某些女性在使用抗生素之后,就会出现假丝酵母菌感染。

        生物医学植入物,隐形眼镜,假牙等为微生物提供了温暖、潮湿和富有营养的环境。避孕药中过度使用的雌激素和其他的激素疗法会导致酵母感染并降低免疫系统功能。

        事实上,有的卫生假说认为,感染可以帮助建立免疫系统,在家中使用消毒剂可能会导致皮肤过敏和呼吸道疾病。

        我们有时对好或坏的定义是根据文化而不是生物学。比如,体味和口臭都是由微生物引起的,它们并不一定代表不健康,但是防汗剂、除臭器和漱口水的市场非常繁荣。皮肤问题、过敏等可能是由于我们试图控制我们的微生物。

        人类的饮食也发生了快速的变化,而这对人类和微生物健康的影响也是明显的。像肥胖和心脏病这种非传染性疾病日渐流行的趋势就是加工食物和缺乏运动的生活方式所导致的后果。

        这种现代饮食可能会将影响传递到下一代,因为我们的微生物会传递给孩子。小鼠研究表明,对于喂食低纤维的西式饮食的小鼠,某些细菌在它们的孙代仍然无法恢复,即使这些小鼠恢复高纤维饮食。也许用不了多久的时间,这种现代的西式饮食就会对人类的肠道微生物和健康造成不可逆转的影响。

不恰当的比喻

        在20世纪大部分时候,我们都在与微生物斗争。警觉的免疫系统防卫着有害微生物的攻击。比如,很多流感药物就是对抗微生物的“战士”。

        我们需要重新考虑一下这种军国主义式的比喻。如果我们是依赖于微生物的复杂生态系统,那我们就不应该把微生物当作敌人。如果微生物是我们身体免疫系统的一部分,那么是谁在和谁斗争?

        我们讨论微生物的方式反映出我们对自己的看法。作为共生功能体,人类应该学会如何与身体中的所有成员共处。如果我们把“其他的”当作不同的自己,而不是入侵者、恐怖分子、殖民者或者竞争对手,那么,整个世界(以及我们的身体)都将变得不同。

参考文献:

        1、Human Metabolic Phenotypes Link Directly to Specific Dietary Preferences in Healthy Individuals

        DOI: 10.1021/pr070431h

        2、Is eating behavior manipulated by the gastrointestinal microbiota? Evolutionary pressures and potential mechanisms

        DOI:10.1002/bies.201400071

        3、Transferring the blues: Depression-associated gut microbiota induces neurobehavioural changes in the rat

        DOI: 10.1016/j.jpsychires.2016.07.019

        4、Reduced anxiety-like behavior and central neurochemical change in germ-free mice.

        DOI: 10.1111/j.1365-2982.2010.01620.x

        5、Consumption of Fermented Milk Product With Probiotic Modulates Brain Activity

        DOI:10.1053/j.gastro.2013.02.043

        6、Dietary Patterns and Depressive Symptoms over Time: Examining the Relationships with Socioeconomic Position, Health Behaviours and Cardiovascular Risk

        DOI:10.1371/journal.pone.0087657

        7、Gut microbiome composition is associated with temperament during early childhood

        DOI:10.1016/j.bbi.2014.10.018

        8、Transplantation of fecal microbiota from patients with irritable bowel syndrome alters gut function and behavior in recipient mice

        DOI:10.1038/nature21356

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