腸道菌群是創造健康的工廠

如果說有一樣東西對人類來說是極其重要的，那一定是健康。一個人健康生活的最佳方式和一個人能健康生活多長時間是人類的終極追求。幾個世紀以來，人們一直在追求健康長壽的秘密。現在，我們越來越意識到，健康的關鍵不在於身體之外，而在於身體內部。生活在我們腸道內的微生物是保持身心健康的關鍵。腸道菌群是給我們創造健康的工廠，一個人是否能夠保持健康，是由腸道菌群工廠的員工——腸道細菌來決定的。腸道細菌們各自堅守自己的崗位，各司其職，驅動著腸道菌群工廠的正常運行。我們的身心健康，與腸道細菌在工廠裡工作的愉悅程度有關。

腸道菌群的主要成員

人類自身細胞數量大約只有人類所攜帶的細菌數量的十分之一，人體大約攜帶有10的14次方個細菌，這些細菌的總重量約佔人體重的2%左右。微生物幾乎佔據了我們身體的所有生態位，包括腸道、皮膚、眼睛、嘴巴和鼻子等。腸道是這些微生物最大的定植區域。這些微生物所編碼的基因數量是人類自身編碼基因的200多倍。

人體整個胃腸道的不同部位具有不同的理化性質，這導致在胃腸道的不同部位具有不同的微生物組成。年齡、疾病、抗生素使用、壓力、飲食和生活方式等因素都會影響腸道菌群的組成。據估計，腸道菌群由上千種不同的細菌物種組成。腸道菌群的大多數成員與宿主互惠共生，當宿主生理髮生變化時，其中一些可能成為機會致病菌。腸道菌群中有益微生物與有害微生物的平衡最終決定了個體是能夠保持健康或是易患疾病。

在過去的十多年裡，由於高通量測序技術的發展，我們獲得了大量關於腸道微生物的信息。絕大多數人類腸道細菌由厚壁菌門、擬桿菌門、變形菌門和放線菌門細菌組成，其中厚壁菌門和擬桿菌門在大多數健康個體中最為豐富，厚壁菌門約佔正常菌群的60%以上，擬桿菌門約佔20%以上。

研究人員通過比較分析來自不同國家和地區人群的腸道微生物，根據腸道中大量出現的細菌種類的差異，將人體腸道微生物分為三種腸型，分別以擬桿菌屬、普氏菌屬和瘤胃球菌屬細菌為主要菌群。擬桿菌屬擅長分解碳水化合物和蛋白質；普氏菌屬擅長分解植物多糖和腸道黏液層中的黏液糖蛋白，同時能與免疫系統相互作用；而瘤胃球菌屬會幫助細胞吸收過多的糖分。腸型和遺傳背景、種族、性別、年齡及體重係數等無關，而與長期的飲食習慣相關。以擬桿菌屬為主的腸型與動物蛋白和飽和脂肪酸的攝入過多有關；而以普氏菌為主的腸型則與碳水化合物的攝入有關。

腸道細菌的功能

人類宿主與腸道微生物通過彼此間協同進化形成互惠互利的共生複合體，腸道微生物從人類宿主那裡得到庇護和食物，然後以多種方式回報人類宿主，為人類宿主的身心健康保駕護航。這些微生物「勇士們」日復一日地發揮著各種各樣的功能，其中最重要和發現最早的功能是碳水化合物的分解，這是人類自身細胞無法完成的。

腸道細菌所編碼的基因對人類進化和存活的貢獻比人類自身基因更多。這些看似微不足道的微生物將我們從食物中攝取中的蛋白質、脂類和碳水化合物分解成可吸收的形式，可以很容易地被身體吸收。它們還會產生許多人類自身無法合成的化合物，比如某些維生素和抗炎因子。

消化食物中的大部分膳食纖維需要特定的酶，這些酶不能由人類細胞合成，而是依賴於腸道細菌。因此，膳食纖維在通過胃和小腸時不能被消化，而到大腸時被腸道細菌所發酵。近端結腸是細菌多樣性最高的場所，因為這裡的膳食纖維可利用率最高，因此結腸近端也成為發酵的主要部位。在腸道細菌的幫助下，膳食纖維發酵的主要產物是短鏈脂肪酸。

丁酸是腸道微生物發酵膳食纖維產生的一種短鏈脂肪酸。丁酸也是腸道上皮細胞的重要能量來源，在維持結腸穩態中發揮重要作用。許多研究也表明，丁酸可通過其抗炎症和免疫調節作用抑製腫瘤發生。丁酸的抗炎症和免疫調節作用也可以增強宿主防禦屏障的各種組成部分。丁酸還被發現可以減少氧化應激併產生飽腹感。腸道菌群中一個最重要的產丁酸菌是普氏棲糞桿菌（Faecalibacterim prausnitzii），該菌也被證明具有抗炎特性。

腸道菌群也負責參與碳水化合物和脂類的消化和吸收的代謝途徑的平穩運作，為腸道上皮細胞的更新、腸道完整性的保持、維生素的產生、外源性有害物質的破壞以及強有力的腸道免疫系統的發育提供信號。它還負責抗菌物質的分泌，具有雙重有益的作用，例如：有利於有益微生物的生長以及通過定殖抵抗機制抑製病原菌的生長。

人體抵禦微生物的第一道防線之一是覆蓋在腸道上皮上的黏液層，主要由杯狀細胞分泌的糖蛋白組成。細菌性病原體，比如幽門螺旋桿菌、溶組織阿米巴和銅綠假單胞菌，已經進化出利用黏液相關營養物質的機制，破壞腸道黏液層。當病原菌造成這些損害時，腸道另一群細菌會加強腸道屏障功能，主要是由腸道常駐菌和宿主通過飲食獲得的有益菌共同完成的。益生菌對胃腸道健康具有許多有益作用，包括增加黏液分泌、增加黏液層分泌型IgA的產生、合成抗菌肽以及增加腸道上皮細胞緊密連接的完整性。所有這些作用一起為胃腸道提供抵禦病原微生物入侵的有效屏障。

免疫系統和腸道微生物一直在互相照顧著對方。免疫系統的主要職責是抵禦病原體，因此它們需要密切注意這些微生物並將它們視為我們的朋友而不是我們的敵人。免疫系統也時刻保持警惕，以防某些細菌變成機會致病菌。

哺乳動物的腸道具有一種內在的機制可以防止病原菌的定植，這是通過機械屏障和免疫化學屏障來實現的。健康的腸道菌群可以進一步加強這些屏障功能。有益的腸道微生物通過爭奪腸道黏膜表面的附著位點和營養物質，與致病性微生物競爭。

腸道菌群通過允許營養物質進入血液並阻止可引起疾病的病原體和毒素進入，來幫助保護腸道黏膜。腸道菌群是一個動態的群體，是通過與宿主數千年的共同進化、淘汰和選擇而建立起來的。因此，腸道菌群失衡可能是災難性的，它可能導致多種疾病的出現，並可能使個體對藥物的反應性降低。腸道菌群失衡也可能誘發癌症。腸道菌群失衡是指腸道菌群組成的改變以及隨之而來的腸道菌群與免疫系統的同步失敗。腸道菌群失調引起的炎症反應可以引發身體不同代謝途徑中的一系列事件，進而影響身體的不同器官系統。

配偶選擇是另一個直接與腸道細菌相關的功能，這是通過對果蠅的研究發現的。用澱粉為食的果蠅更喜歡與其它以澱粉為食的果蠅交配，而不喜歡以麥芽糖為食的果蠅；而以麥芽糖為食的蠅也喜歡與其它以麥芽糖為食的果蠅交配。這一研究發現是經過近十年的連續監測和數據記錄所提出來的。抗生素的使用可以擾亂這一偏好，使得果蠅的交配變得隨機。這表明飲食導致的腸道菌群的變化推動了交配行為模式。作為實驗的延續，研究人員將從以澱粉為食的果蠅中培養的植物乳桿菌添加到抗生素處理的果蠅的飲食中，它們的交配行為偏好又恢復到了抗生素處理之前的情形。研究人員推測，腸道細菌也可能影響性行為，這種選擇性交配也可能是將一個物種一分為二的早期步驟。因此，腸道細菌不僅幫助塑造行為，也可能是進化的主要誘因。

無菌動物和攜帶有正常菌群的動物在生理和表型方面存在差異。無菌動物的淋巴結體積較小、體溫較低、尿素酶和β-葡萄糖醛酸酶活性缺失，器官重量較低。無菌動物也存在形態學、結構和功能異常，比如消化酶活性較高低、血管減少、肌肉壁薄、細胞因子和血清免疫球蛋白產生較低、上皮內淋巴細胞以及派爾淋巴集結數量較少。

嬰兒腸道菌群

嬰兒在出生時腸道幾乎是無菌的，嬰兒出生後可以迅速從母親和周圍環境中獲得微生物。嬰兒在3歲以前，腸道菌群的組成是一直變化的；3歲後，腸道菌群變得成熟，接近成人的水準。生命前3年所獲得的腸道菌群在決定一個人生命後期的健康方面起著至關重要的作用。嬰兒腸道微生物的定殖具有兩個潛在的好處：第一也是最重要的好處是，腸道微生物可以訓練嬰兒的免疫系統，增強免疫耐受性；第二個好處是，腸道菌群作為一個大的代謝器官，可以分解原本無法消化的食物成分，降解食物中潛在的有毒化合物，比如草酸，併產生一些氨基酸和維生素。

古印度的阿育吠陀醫學實踐大力推動了孕婦的飲食，強調了懷孕期間該吃什麼和不該吃什麼。最近越來越多的研究已經證明，母親的飲食和微生物群落可以對嬰兒微生物的定植產生影響。孩子最初是通過母親的產道獲得微生物的。然而，在剖腹產的嬰兒中，這一過程是不存在的，因此在嬰兒的腸道定植中，母體產道菌群的作用要比非母體來源的環境細菌小得多。20世紀80年代中期我們就已經知道，通過剖腹產打破糞便和產道細菌的傳播途徑會對嬰兒腸道菌群產生重大影響，剖腹產嬰兒的腸道菌群多樣性比陰道分娩的嬰兒更低。

早些時候，醫生只有在預料會出現併發症的情況下才建議進行剖腹產。但是在過去的20年裡，剖腹產率大幅上升；在我國，剖腹產率高達50%。雖然有些剖腹產是不可避免的，但是大多數實際上是完全沒有必要的。剖腹產率的增加與自身免疫性疾病的發病率增加有關，比如1型糖尿病、克羅恩病、多發性硬化症以及哮喘、過敏性鼻炎、皮炎等過敏性疾病等等，尤其是在西方工業化國家更加嚴重。

不同方式分娩的胎兒腸道細菌定植也存在差異。剖腹產嬰兒腸道中以皮膚和醫院常見的致病菌佔優勢，比如葡萄球菌和不動桿菌；而順產的嬰兒腸道中以乳桿菌屬細菌佔優勢。

有研究對產婦糞便、母乳及新生兒糞便菌群進行了分析，發現母親和新生兒共享一些腸道相關的專性厭氧屬（雙歧桿菌屬、擬桿菌屬、副擬桿菌屬）、產丁酸菌（糞球菌屬、棲糞桿菌屬、羅斯氏菌屬和罕見小球菌屬）和梭菌綱的某些細菌。因此，有人認為母親的腸道細菌可以通過腸道-乳腺途徑到達母乳，進而影響新生兒腸道細菌的定植和免疫系統的成熟。

大量研究也強調了母乳餵養對新生兒最初的腸道細菌定殖的影響，進而對個體身心健康的重要性。眾所周知，母乳能夠給新生兒提供了大量的營養和具有生物活性的免疫化合物。此外，它還提供大量的有益微生物，包括雙歧桿菌。也正是如此，嬰兒配方奶粉中也開始添加越來越多的益生菌。雖然已經嘗試通過添加不同的益生菌來增強嬰兒奶粉配方，但它永遠無法與母乳相媲美。

益生菌提供了一種引入和補充有益腸道細菌的簡單方法。益生菌在生命早期對腸道菌群的調節作用引起了人們極大的興趣。在生命的最初幾個月裡，腸道細菌定植和免疫系統成熟正在進行中，補充益生菌可以在塑造腸道菌群方面發揮極大的作用。綜上所述，母親和兒童的長期健康可以通過母親在懷孕期間均衡的營養來實現，這可能影響嬰兒腸道菌群和免疫系統的發育，從而影響生命早期和晚期的健康。

飲食塑造腸道菌群

飲食是決定一個人腸道菌群組成的主要因素，這種飲食影響從嬰兒時期就開始了。純母乳餵養的嬰兒體內雙歧桿菌的含量較高，而配方奶粉餵養的嬰兒體內擬桿菌、球形梭菌和乳桿菌的含量較高。與植物性飲食為主的人相比，以動物性飲食為主的人的氨基酸發酵產物水準明顯更高，碳水化合物發酵產物水準更低，這反映了腸道菌群組成的差異。一項比較素食者和非素食者的腸道菌群組成的研究發現，非素食者的擬桿菌屬細菌更多，而素食者的普氏菌屬細菌佔優勢地位。

如果飲食中富含脂肪，腸道菌群可能會發生多種變化，比如保護腸道屏障的雙歧桿菌減少。一項研究發現，飲食變化對腸道菌群總體結構變化的影響比遺傳因素更大。這又一次證明了我們所攝入的食物類型對我們腸道菌群的形成有著重要的作用。關鍵細菌的變化可能將健康的腸道菌群轉變成致病的菌群。高脂高糖的西式飲食會導致腸道菌群失調，從而影響腸道的代謝活動，進而影響免疫系統功能。

眾所周知，宿主的飲食對腸道菌群組成和數量有著深遠的影響。通過飲食獲得的營養物質都將受到腸道細菌代謝的影響，這可能導致保護性和破壞性代謝物的產生。癌症是基因組和表觀基因組不穩定導致遺傳和表觀遺傳變化積累的結果，這些變化將正常健康的細胞轉化為癌細胞。腸道有害微生物代謝產物通過對DNA的直接基因毒性作用、調節DNA修復系統以及通過組蛋白乙醯化或CpG島甲基化改變表觀遺傳機制來影響DNA。

白細胞是高等動物免疫系統的重要組成部分。大腸桿菌是人類出生後第一批在腸道定居的微生物之一。研究人員通過比較健康小鼠和缺乏白細胞的小鼠的腸道，首次證明了免疫系統影響腸道微生物進化的假說。研究表明，健康小鼠的消化和代謝活動能夠迅速適應飲食的變化；而免疫缺陷的小鼠適應這種變化需要更長的時間。具有功能性白細胞的小鼠的腸道菌群組成或多或少是一致的，在飲食轉換過程中有效地輔助消化；而缺乏白細胞的小鼠腸道菌群組成完全不同。這項研究表明了免疫系統是腸道菌群組成的規整器。由於免疫系統受損導致的腸道疾病（比如炎症性腸病）的治療策略可能需要基於個性化，了解患者的腸道菌群並進行相應的治療是非常重要的。

我們經常聽到關於益生菌，益生元和腸道細菌的聯繫。益生菌是一類有益於宿主健康的活性、非致病性微生物，包括乳酸菌、雙歧桿菌以及酵母菌，比如釀酒酵母。益生元是一類對宿主有益的不可消化的食物成分，它們通過選擇性刺激腸道細菌的生長，增強它們的活性，從而改善宿主健康，包括乳果糖和抗性澱粉等等。近年來，益生菌額益生元都被納入食品工業中，以幫助改善腸道菌群組成和人類整體健康。

腸道細菌與疾病

大多數腸道細菌已經與宿主和平共處，不會對宿主造成任何損害。隨著環境的改變，這種情況可能會發生改變，細菌與宿主的和平共處也會受到影響，可能導致許多疾病的發生。

1、腸道細菌與肥胖

肥胖是多種因素綜合作用的結果，比如不健康的飲食、久坐不動的生活方式、缺乏體育鍛煉和遺傳因素。越來越多的研究也表明，腸道菌群的組成和多樣性在決定一個人的肥胖方面發揮著重要作用。人類和許多其它脊椎動物腸道中最主要的細菌是擬桿菌門和厚壁菌門細菌。研究人員通過對胖子和瘦子腸道細菌的比較研究，闡明了腸道細菌在決定個體肥胖方面的作用。研究表明，瘦子的腸道菌群多樣性高，而胖子的腸道菌群組成則沒有那麼多樣化。瘦人腸道中擬桿菌門細菌佔優勢，擬桿菌門細菌是一類專門將大分子的植物澱粉和纖維分解為更短的小分子以供身體用作能量來源的微生物。

體重增加可歸因於某些腸道細菌，因為它們有助於增加單糖的攝取、多糖的加工和宿主細胞中甘油三酯的存儲。涉及人類、斑馬魚、老鼠和蟒蛇的研究表明，脂肪吸收與腸道菌群中厚壁菌門細菌數量有關。厚壁菌門細菌的數量與擬桿菌門細菌的數量成反比。此外，厚壁菌門在餐後也會迅速增加。研究發現，人類的減重速度與厚壁菌門細菌數量的減少成正比。厚壁菌門與擬桿菌門細菌的比值反映了機體的肥胖狀況。一項涉及瘦鼠和胖鼠的研究表明，厚壁菌門細菌在胖鼠中增加，而在瘦鼠中減少。在蟒蛇身上進行的一項研究顯示，禁食期間擬桿菌門細菌的數量很高，厚壁菌門細菌減少。厚壁菌門細菌在從食物中攝取能量甚至增加膳食脂肪吸收方面非常有效。隨著脂肪吸收的增加，胖鼠可以從飲食中獲得比瘦鼠更多的能量。擬桿菌門的一些成員則被認為主要負責防止肥胖。因此，我們可能可以利用腸道細菌為靶點治療肥胖。

一項特別有趣的研究證明了腸道菌群與肥胖的關係。研究人員將肥胖女性及其苗條的雙胞胎姐妹的腸道微生物轉移到無菌小鼠之中，雖然給小鼠餵食等量的同種類型的食物，但研究發現擁有肥胖女性腸道細菌的小鼠體重增加得更多。因為小鼠有食糞的癖好，後續研究將兩組小鼠飼養在同一個籠子裡，由於瘦鼠食用了胖鼠的糞便，使得瘦鼠的腸道菌群變得類似於胖鼠，因此瘦鼠的體重也增加了。這些結果說明腸道菌群在導致肥胖中的作用。

2、腸道細菌與糖尿病

近些年來，糖尿病的發病率迅猛增長。一些研究將血糖控制障礙和胰島素抵抗與特定腸道菌群組成聯繫在一起。2型糖尿病患者存在中度腸道菌群失調，一些產丁酸的細菌數量減少，而各種條件致病菌數量增多。研究也發現，糖尿病前期狀態（空腹血糖6.1-7.0 mmol/L）也與腸道菌群異常有關，糖尿病前期個體中降解黏液的細菌嗜黏蛋白阿克曼氏菌（Akkermansia muciniphila）的豐度較低。

腸道菌群失衡時，腸道通透性增加，有害細菌產生的內毒素會穿過「腸漏」並進入血液，我們的免疫系統會識別這些有害分子並對它們發起攻擊，導致慢性炎症反應。這種炎症反應可能引發胰島素抵抗，驅動2型糖尿病的發生。

研究人員整合分析資料庫中可獲得的人類腸道微生物組數據發現，2型糖尿病患者腸道中產丁酸的細菌明顯減少甚至消失。來自中國的研究團隊通過對腸道菌群測序發現腸道中的141株細菌都具有發酵膳食纖維產生短鏈脂肪酸的能力，但是在給糖尿病志願者補充特定膳食纖維組合後，其中15種產短鏈脂肪酸的細菌數量明顯升高，這15株細菌的豐度和多樣性越高，血糖改善也越好。這也表明在通過改善腸道菌群來控制糖尿病患者的血糖時，應充分考慮重建和促進這些產短鏈脂肪酸的細菌。

3、腸道細菌與腸道疾病

在醫院，手術和抗生素治療被發現與艱難梭菌毒素引起的假膜性結腸炎的發生有關。同樣，大腸桿菌、糞腸球菌等引起的敗血症和脆弱擬桿菌引起的腹部膿腫也與腸道菌群組成的改變有關。富含高度加工食品的飲食會引起更多的腹脹。腹脹的個體腸道中某些細菌的數量異常增多，比如裂果膠毛螺菌（Lachnospira pectinoschiza）、人結腸厭氧棍狀菌（Anaerotruncus colihominis）和伶俐瘤胃球菌（Ruminococcus callidus）。在腹瀉期間，鏈球菌屬的成員，特別是非解乳糖鏈球菌（Streptococcus alactolyticus）的數量有所減少。

炎症性腸病是一種累及迴腸、直腸、結腸的特發性腸道炎症性疾病，臨床表現為腹瀉、腹痛甚至可有便血，包括潰瘍性結腸炎和克羅恩病。研究發現，腸道菌群失調是炎症性腸病的促發因素。活動期潰瘍性結腸炎患者的雙歧桿菌、乳桿菌數量較健康對照顯著減少；腸桿菌數量較健康對照明顯增加，腸球菌及小梭菌也有增加的趨勢。這表明活動期潰瘍性結腸炎患者的有益菌減少和腸桿菌等條件致病菌增加導致腸道菌群失調，這可能是潰瘍性結腸炎的發病原因之一。緩解期的潰瘍性結腸炎患者的雙歧桿菌、腸桿菌及其它細菌數量較健康對照沒有顯著差異，表明潰瘍性結腸炎患者腸道菌群的改變程度與潰瘍性結腸炎的病理改變嚴重程度有一定關聯，改善患者的腸道菌群失調可能對於減輕腸道損傷具有幫助。

腸道菌群也是參與炎症性腸病發病的必要條件。IL-10基因敲除的小鼠可以自發形成類似於人類結腸炎，是研究炎症性腸病最常用的動物模型。然而該小鼠在無菌飼養條件下並不會發生結腸炎症，而重新恢復腸道正常菌群後則會迅速發生與人類克羅恩病非常相似的病理改變。益生菌可以通過抑製腸道致病菌、改善腸道黏膜屏障功能和調節免疫，來輔助治療炎症性腸病。

4、腸道細菌與癌症

癌細胞的能量產生與身體內大多數正常組織不同，這些細胞以高速率吸收葡萄糖和谷氨醯胺進行有氧糖酵解。癌症組織通常是異質性的，每種癌症在組織起源和代謝表型上是不同的。癌症組織中的每個癌細胞也可能與其相鄰的細胞不同，癌症的代謝表型是可塑的。與正常細胞相比，癌症組織表現出更大的可塑性。癌細胞可能會改變其代謝表型，以適應微環境的變化。這些變化有助於癌細胞在不利條件下存活，並使它們具有選擇優勢。

眾所周知，縱橫諜海異常會導致癌症，但是誘因是多方面的。有的癌症是由感染引起的，比如胃癌、子宮頸癌、肝癌以及一些淋巴瘤等等。全世界大約20%的癌症負擔可歸因於感染，隨著時間的推移，這一比例預計還將上升。病毒引起大量已知的與感染有關的癌症，包括丙型肝炎病毒和乙型肝炎病毒引起的肝癌以及人乳頭瘤病毒引起的子宮頸癌。

腸道菌群也可能在癌症的發生中發揮作用。腸道細菌代謝產生短鏈脂肪酸，比如乙酸、丙酸和丁酸，可以抑製炎症和癌症。而其它一些腸道細菌代謝物，比如次級膽汁酸，可能促進癌症的發生。某些腸道致病菌可能導致癌症發生。與癌症相關的細菌之一是產腸毒素的脆弱擬桿菌，它與結腸癌有關；另一種與結腸癌相關的腸道細菌是具核梭桿菌。另外，幽門螺旋桿菌被國際癌症研究機構歸類於一類致癌物，與胃癌和黏膜相關淋巴組織淋巴瘤有關。傷寒沙門氏菌的長期和多次感染被認為與膽囊癌的發生有關。

腸道細菌也被發現有助於癌症治療。Ipilimumab、pembrolizumab和Nivolumab等免疫檢查點抑製劑可以顯著降低腫瘤生長，包括黑色素瘤、肺癌、頭頸癌等。然而，令人困惑的是只有不到三分之一的患者對這類藥物反應明顯，而有的患者則反應不明顯。一次偶然的機會，研究人員發現兩批來自不同供應商的同一品系小鼠，對體內黑色素瘤的自發性免疫反應的差異非常大。免疫反應較強的小鼠，腫瘤的生長速度相對要慢得多，而這種差異竟然是由於來自不同供應商的小鼠的腸道菌群不同造成的。後來，研究人員將兩批小鼠放在一起飼養三周後，由於小鼠互相吃對方排泄物的習慣使它們的腸道微生物趨於同質化，而腫瘤生長速度的差異竟然也神奇的消失了。通過腸道菌群分析發現，原來是雙歧桿菌在發揮作用。如果口服雙歧桿菌搭配免疫治療，抗腫瘤效果明顯增加。

這一結果在人體內也得到了證實。研究人員對患有肺癌、腎癌等癌症的患者進行了研究，發現對免疫治療反應更好的患者的腸道菌群也明顯不同，那些無法從免疫治療中獲益的患者體內缺乏嗜黏蛋白阿克曼氏菌。隨後研究人員利用糞菌移植的方法，將「免疫治療有反應」與「免疫治療無反應」的患者的腸道細菌移植到經過抗生素處理的小鼠體內後，前者對免疫治療產生反應，而後者對免疫治療仍沒有反應。如果讓後者口服補充嗜黏蛋白阿克曼氏菌，可以重獲免疫治療的療效。

各種癌症的全球負擔日益加重，原因可能是多方面的，但是全世界的科學家都在思考為什麼不同的患者對藥物治療的反應不同，為什麼某些癌症會在一些病人身上複發，為什麼化療比疾病本身對患者影響更大，等等。所有這些問題的線索可能都藏在他們的腸道菌群之中。腸道菌群對於癌症發生以及癌症的個性化治療具有重要意義。

腸道細菌與大腦功能

長期以來，人們只是重點考慮腸道細菌在消化系統中的作用。隨著時間的推移，人們獲得了更多關於腸道菌群組成和多樣性的信息，也發現了許多以前聞所未聞和不為人知的功能。其中之一就是腸道細菌與大腦之間的聯繫。為了實現這些功能，我們身體中不同的生理系統必須相互作用，其中三個主要的參與者是神經系統、消化系統和內分泌系統。

一個人在極度緊張或焦慮的情況下，就會有想上廁所的感覺，可能很多人都有類似的經歷。研究人員發現，這些感覺可以歸因於腸道細菌的不同代謝反應。除了幫助消化和吸收營養，這些代謝反應還會影響一個人的思想、情緒和心理健康。神經系統的一部分——腸道神經系統與消化系統密切相關。腸道神經系統是由排列在食道到直腸的兩層薄薄的神經細胞組成的，其數量超過一億個。

腸腦軸是指發生在中樞神經系統和胃腸道之間的生化信號交流。腸道菌群與中樞神經系統、神經內分泌系統和神經免疫系統、交感神經系統和副交感神經系統以及腸道神經系統一起，在決定腸腦軸功能方面發揮關鍵作用。由於藥物、飲食或任何疾病引起的腸道菌群組成的變化可能導致循環細胞因子水準的變化，這可能影響大腦功能。腸道細菌也會釋放某些分子，可以直接激活迷走神經，將關於腸道狀態的信息傳遞給大腦。

腸道菌群可以產生一系列神經活性物質，比如乙醯膽鹼、兒茶酚胺、γ-氨基丁酸、組胺、褪黑素、5-羥色胺，對於調節腸道蠕動和腸道感覺至關重要。在腸道微生物的幫助下產生的這些基本的神經生化物質也決定著人類大腦的健康。γ-氨基丁酸是人類大腦中主要的抑製性神經遞質之一。大多數乳桿菌屬細菌可以產生γ-氨基丁酸，這也是順產的嬰兒第一次接觸到的細菌。5-羥色胺是一種能產生愉悅情緒的信使，幾乎影響到大腦活動的每一個方面：從調節情緒、精力、記憶力到塑造人生觀。5-羥色胺水準較低的人群更容易發生抑鬱、衝動行為、酗酒、自殺、攻擊及暴力行為。因此腸道菌群對大腦健康是不可或缺的，在不知不覺中調節著我們的行為。

人類是社會性動物。為了在這個社會網路中茁壯成長，人類進化出了社會性的特徵，這也使得人類成為地球上最優秀的物種。人們認為腸道細菌物種與人類共同進化。經過漫長的進化，腸道菌群的最佳組合在人類胃腸道中被選擇和穩定下來。腸道菌群對人類認知功能的影響，幫助人類在群體社會中生存，並幫助人類獲得了主導環境的力量。

確實是這樣，無菌小鼠表現出自閉症樣的社交行為缺陷。自閉症是一種神經發育障礙，影響著全球2000多萬人，其特點是社會交往和溝通障礙以及重複刻板行為。通常情況下，這些跡象可以在孩子出生後的頭兩年被發現。自閉症癥狀的範圍和嚴重程度可能相差很大。早期識別以及行為、教育和家庭治療可以幫助減輕癥狀。

雖然最初人們認為遺傳因素影響自閉症的發生，但是現在人們認為遺傳和環境因素在疾病的發生中都發揮作用。這種疾病的複雜性可以歸因於多個基因之間的相互作用，環境因素和表觀遺傳因素不會改變DNA序列，但可以影響基因表達。免疫系統在自閉症中也扮演著重要的角色。自閉症兒童的外周和中樞免疫系統都存在嚴重的炎症，表現為促炎細胞因子水準的升高和小膠質細胞的顯著激活。

近年來，腸道細菌也被認為自閉症的發生中發揮重要作用。對懷孕母鼠進行特殊的免疫刺激，它們產下的幼鼠會表現出腸道菌群失衡和腸漏癥狀以及類似於自閉症的核心行為，比如重複行為、溝通和社交障礙。給這些幼鼠補充一種從人類腸道中分離的脆弱擬桿菌可以改善腸道菌群、腸漏和行為異常。自閉症小鼠血液中腸道細菌代謝物4-乙基苯基硫酸鹽（4-EPS）的水準是正常水準的46倍。補充益生菌可以恢復小鼠正常的4-EPS水準。同樣，當健康的老鼠使用4-EPS處理時，它們表現出焦慮樣行為，與自閉症小鼠相似。這些研究表明，自閉症患者血液中過量的4-EPS或類似化學物質會到達大腦並影響他們的行為。

新的神經細胞的形成過程稱為神經發生。當使用高劑量的抗生素清除腸道菌群時，小鼠大腦海馬區新形成的神經細胞明顯減少。神經發生對某些記憶功能十分重要。除了神經發生受損外，使用抗生素清除腸道菌群時，大腦中特定的免疫細胞的數量也顯著減少。優化腸道菌群在治療神經發生受損的精神疾病方面可能具有重要意義，比如精神分裂症或抑鬱症。

關於壓力對人類是好是壞，仍有爭論。根據耶克斯-多德森定律，適度的壓力可對一個人產生積極的影響。大多數處於輕度壓力下的人更有競爭力，能夠充分發揮自己的潛力，因此效率更高。但是，一旦壓力達到某個閾值，它將對一個人產生有害的影響。每個人的閾值水準可能不同，因此在承受相同的壓力時，會有不同的反應。這個閾值水準取決於許多因素，其中包括腸道菌群。

優化腸道菌群

鑒於腸道菌群對於身心健康的重要性，人們對於如何儘可能的維持腸道菌群健康越來越感興趣。

1、飲食上要注意能夠保持腸道菌群的健康和多樣性

腸道菌群的組成和結構在很大程度上取決於我們的飲食。為了保持健康，我們的飲食和菌群必須是匹配的。如果您已經擁有一個多樣性高的菌群，那就說明您的飲食是合理的，是菌群所需要的；但是，如果您的菌群多樣性降低，那麼就需要調整飲食去獲得一些新的微生物。另外，應該儘可能保持飲食的一致性，不一致而紊亂的飲食會對腸道菌群造成嚴重破壞。如果總是不停的改變飲食，那麼我們的腸道菌群永遠沒有足夠的時間來適應您的飲食。最後，遠離那些對腸道菌群造成危害的食物，特別重要是要限制深加工食品以及高脂和高糖飲食的攝入。

2、遠離對腸道菌群有傷害的活動

抗生素濫用、深加工食物的過度攝入、過度潔凈、剖腹產以及許多其它因素，不僅使我們失去了腸道菌群中的許多老朋友，而且完全改變了腸道菌群的整體結構。

3、多多接觸自然

現在，大多數人們幾乎90%的時間都是在室內度過的。去公園慢跑，做一些園藝工作，或者多去戶外走一走，可以大大增加我們與微生物老朋友接觸的機會。

4、保護好家裡的菌群

我們的家裡也有大量的微生物，它們會和我們自身攜帶的菌群相互作用。當家裡擁有好的空氣質量和微生物，能夠助我們健康；相反，當家裡的菌群失衡時，我們的身體也可能受到影響。我們中的絕大多數人不可能為了親近自然、增加與微生物接觸的機會而搬出現在的住所去農村生活。所以我們能做的就是盡量改善我們現有的居住環境，在家裡養一些植物，盡量少用各種清潔產品和消毒用品，經常開窗通風透氣。

5、可以偶爾吃一些發酵食品

發酵的蔬菜，比如說泡菜，富含微生物，其中一些可以定殖在腸道或者可以通過基因傳遞將遺傳基因轉移給已經定殖在腸道內的其它細菌。偶爾適量補充一些發酵食品，可以增加腸道菌群的多樣性。

6、考慮養隻寵物

如果生活環境和生活條件允許，可以考慮養隻寵物。寵物也可以增加家裡微生物的多樣性，有些是有機會進入您腸道的。有研究表明家裡養寵物的孩子更不容易發生過敏。

7、從健康人那裡獲得細菌

每個人都有自己獨特的菌群，我們走到哪裡，它們跟到哪裡。我們所接觸的人也會影響我們的菌群，一個家庭的成員之間甚至和寵物之間都會擁有相似的菌群。從獲得健康菌群的角度來說，我們應該多和健康人待在一起。跟健康的人一起可以更好地維持菌群的多樣性，我們可以通過握手、擁抱或親吻來交換菌群。

8、不要給自己施加壓力

大量的研究表明腸道菌群可以影響我們的腦功能，應激水準和行為。相反，腦功能失調也會影響我們的腸道。研究表明，長期的心理壓力可以導致腸道菌群的平衡被打破，菌群的構成和多樣性遭到破壞。同樣，研究也發現心理壓力可以影響腸道的蠕動、上皮細胞的屏障功能和炎癥狀態。

9、適當運動，但不要過度

大家都知道運動有益健康，但是很多人並不知道，運動也可以調節腸道菌群。運動越多的人腸道菌群的多樣性越高。一般來說，只要不過量，運動對腸道菌群都會產生積極的影響。但是，長時間的高強度耐力訓練會誘導腸漏和胃腸功能紊亂。

10、如果以上的措施都無效，可以試試糞菌移植

糞菌移植是將來自供體的糞便菌群移植給受體，試圖用健康的腸道菌群來替代不健康的腸道菌群的一種乾預手段。研究已經表明糞菌移植對治療艱難梭菌感染很有效。糞菌移植也被用來治療其他疾病。對一些菌群遭到嚴重破壞的人，飲食和生活方式的改變不足以修復破損的菌群，這個時候糞菌移植可能是有效的辦法。

11、養育一個健康孩子的額外提示：盡量不用剖腹產，堅持母乳餵養

剖腹產出生的孩子與順產的孩子的腸道菌群明顯不同，剖腹產的孩子在長大後更容易出現一些健康問題，比如，肥胖、哮喘、過敏性疾病和1型糖尿病。一些孕婦由於種種原因不能順產而只能進行剖腹產。在這種情況下，給剛出生的嬰兒全身塗抹母親陰道內的液體也是有好處的。

母乳餵養也是極其重要的，一些研究顯示配方奶餵養的嬰兒患感染性疾病、兒童肥胖、1型和2型糖尿病的風險要大大增加。母乳是自然選擇的產物，滿足嬰兒的發育和免疫系統成熟的需要。而嬰兒配方奶粉是人工設計的，與母乳的營養和其它有益成分的構成並不相同，更重要的是配方奶中不含有母乳中的微生物群和低聚糖。

結論

我們每個人體內都有一個獨特的微生物群落，而且很少在另一個人身上看到完全相似的微生物群。人體內的微生物有一些是有益的，有一些是有害的。腸道細菌與人類宿主的共同進化對雙方都有幫助。腸道微生物從人類宿主得到了庇護和營養豐富的食物，這樣它們就可以繁殖和擴大自己的種族；而人類獲得的益處遠遠超過細菌。

腸道菌群組成是動態變化的，因為它們必須快速適應和進化，以應對腸道內不斷變化的環境。腸道細菌的數量遠遠超過人類自身細胞數量，我們應該感謝我們的這些微生物好朋友，它們為我們的身心健康保駕護航。腸道菌群是給我們創造健康的工廠，讓我們好好愛護它們，讓腸道細菌能夠在我們腸道裡開心愉快的工作吧。

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