你是你自己麼？拿這個問題去問別人，估計被問的到的人都會一愣，然後答道“我當然是我自己啦！”。的確，在大多數時候，人總是被視作一個獨立、統一、完全的個體。然而，生物學和醫學研究卻發現，其實人體並非是一個統一的整體，在人體內部，還有一些與人體在生物學上截然不同，而又有緊密聯繫的生物羣體。這個生物羣體，是由大量微生物共同組成的。其中最重要也是最有名的，就是腸道菌羣。

圖片來自：http://www.nature.com/nature/journal/v444/n7122/images/4441009a-f1.2.jpg。

身體內的另一個自己

在微生物學誕生後不久，人們就發現，在動物的消化道中存在有不少微生物。例如在牛、羊、兔等食草動物的胃或盲腸中，就存在大量以細菌爲主的微生物羣體。由於食草動物攝入的植食性飼料中，纖維素、半纖維素等多糖難以依靠動物體自身分泌的酶液消化，而微生物羣體中包含的纖維素消化菌、半纖維素消化菌等可以較好的將多糖轉化爲低聚糖和寡糖，從而促進對這些營養物質的吸收。

隨着醫學的發展，人們也注意到，在人類的腸道，尤其是結腸（也就是平常所說的大腸）中，也存在着大量微生物。這些以細菌爲主的微生物種類極多，數量極大。據推測，一個正常成人體內，腸道內的細菌總重量可達1-1.5千克，包含的細菌數量則可以達到1013個[1]。而一個成年人自身的細胞數量爲1013個，也就是說，居住在我們腸道內的細菌數量，是人體細胞總數是當的，！我們每天排出的糞便中，乾重量的50%以上是由這些細菌及其“屍體”構成的。因此有人風趣的說，從數量上來看，我們人類並不應該被稱爲人類，而應被稱作細菌。如此龐大的細菌羣體駐紮在腸道內，構成了一個極爲複雜的集體。這個集體，就被稱作腸道菌羣。

腸道菌羣並非是生來就有的，它們實際上是“外來戶”。在母體子宮內，胎兒所處的是一個幾乎無菌的環境，因此胎兒腸道內也是無菌的。當胎兒出生之後的幾天內，細菌通過分娩時陰道物質攝入、哺乳時的口腔攝入以及空氣吸入等途徑進入新生兒體內，並在腸道內定植，形成新生兒最初的腸道菌羣。隨着嬰兒的成長，腸道菌羣的種類結構逐漸趨於穩定，最終形成成熟的腸道菌羣。這些微小的生物的羣體就這樣不知不覺的定居到人體之內，悄無聲息的與主人相隨一生。

複雜但組織嚴密的羣體

腸道內如此之多的細菌，並非雜亂無序的駐紮在腸道內。相反，對於一個正常人體來說，腸道菌羣具有一定的組成結構。據估計，人體腸道菌羣可包括500-1000種細菌，不過種類雖多，但各種細菌的數量差別卻很懸殊：佔細菌總數數量99%以上的細菌是由其中30-40種細菌構成的，其他多種細菌則只佔到很小的比例[2]。目前，已經鑑定出的細菌類羣有百餘個，包括擬桿菌、雙歧桿菌、乳酸桿菌、芽孢桿菌、腸球菌、腸桿菌等。這些細菌根據其在腸道內不同的生理功能被分爲三大類：共生菌、條件致病菌和病原菌。

所謂共生菌，故名思議，它和我們人體是互利共生的關係。簡單的說，就是人體爲細菌的生活提供生存場所和營養，而這些細菌則爲人體產生有益的物質和保護人類健康。前面說到的雙歧桿菌、乳酸菌、擬桿菌等，就是共生菌的典型例子。共生菌一般都是專性厭氧菌，從數量上說，它們佔據了腸道菌羣所有細菌數量的99%以上，是腸道菌羣的主體[3]。

條件致病菌在腸道菌羣內數量較少。它們從功能上來說是腸道內的“看客”。在正常條件下，由於大量共生菌的存在，這些“看客”並不容易繁殖開來造成危害。但若在一定條件下任由它們繁殖，那麼就會對機體產生不良印象。腸道菌羣中，常見的條件致病菌大多是腸球菌、腸桿菌等。

腸道內的還有那麼一小撮分子，它們在一般不常駐在腸道內。但是若不慎攝入，則有可能在腸道內大量繁殖，然後興風作浪，導致疾病。這些就是致病菌。在致病菌的名單中，一些名字可以說臭名昭著，例如引起食物中毒的沙門氏菌、導致腹瀉的致病性大腸桿菌等。

從上面可見，正是由於共生菌佔據了腸道菌羣的主導地位，因此才能抑制條件致病菌不至於變爲致病菌，並防止致病菌的侵擾。對於人體來說，維持腸道菌羣處於正常的平衡之中，是保證機體健康的重要一環。若菌羣結構發生異常，則可能帶來很多潛在的健康問題。

腸道菌羣——尚未被認識的器官

早期研究中，腸道微生物更多的被認爲是和消化、營養作用聯繫在一起的。在動物實驗中，無菌小鼠需要多攝取30%的碳水化合物，才能和正常有菌小鼠的體重相當[4]。對人類來說，植物中的纖維素和半纖維素類多糖是無法消化的，而腸道菌羣中的擬桿菌等細菌則具有一系列多糖消化的酶，來分解這些多糖，從而爲人類提供能量。除此之外，腸道菌羣通過發酵還能產生短鏈脂肪酸和維生素K供人體吸收，同時一些金屬離子，如鈣、鎂、鐵等，也可通過腸道菌羣被重新吸收[5]。

然而隨着研究的深入，人們逐漸發現，腸道菌羣不只在消化過程發揮作用，它和人體健康有着極爲密切的聯繫。

首先，腸道菌羣的存在能通過自身屏蔽和影響機體免疫系統，阻止病原菌入侵人體。

腸道內壁，是人體和外界環境接觸面積最大的地區（是的，你沒有看錯，腸管內的空腔嚴格來說是“體外”環境）。腸道菌羣附着在腸道內壁表面的粘膜層之上，構成了一層由細菌構成的屏障。就如同前文所說，腸道菌羣通過其中佔主導作用的共生菌的活動，抑制致病菌的生長，同時阻止致病透過這層屏障進入人體[6]。在進行被動防禦的同時，腸道菌羣可以刺激機體在腸道形成更多的淋巴器官，並增加免疫球蛋白在血漿和腸粘膜中的水平，使得免疫系統處於一種適度的活躍狀態，以此對入侵體內的病原菌保持有效的免疫作用。而腸道菌羣的失調，則可造成免疫系統的過度活躍，從而產生自體免疫疾病[7]。

其次，腸道菌羣對腸道自身具有調節和營養作用。

有報道顯示，腸道菌羣的存在，尤其是其產生的短鏈脂肪酸的營養作用，可以使得腸道上皮細胞的生長更爲活躍。相比於無菌腸道，具有正常腸道菌羣的腸粘膜絨毛下側會產生更多的可分泌粘液和酶的組織——隱窩，同時腸粘膜細胞更替更爲迅速。此外，腸道菌羣還可調控腸粘膜上皮細胞的分化[8]。這意味着，具有正常的腸道菌羣可以使得腸粘膜更快的修復其破損。

再次，近期的多項研究表明，腸道菌羣和人體的代謝疾病具有重要關係。

腸道菌羣失衡可能是造成肥胖、糖尿病等多種多種代謝異常的重要原因之一。造成代謝異常的主要原因，是失衡的腸道菌羣產生的脂多糖等內毒素進入人體，被免疫細胞識別後產生多種炎症因子，使得機體進入低度炎症狀態，從而產生代謝異常。例如，若長期進食高脂、高糖食物，可造成腸道菌羣中條件致病菌比例增加，而共生菌比例下降，從而使得食物中攝取的能量更容易轉化爲脂肪累積於皮下，造成肥胖[9]。此外，低度炎症還能促使機體對胰島素相應程度下降，造成胰島素抵抗，進而發展爲糖尿病。

最後，腸道菌羣與健康還有其他更多元的關係。

比如，腸道菌羣產生的類胡蘿蔔素類物質可一定程度上降低動脈粥樣硬化和中風的風險[10]。正常腸道菌羣可通過對淋巴細胞的影響，調節機體對過敏原的反應，從而影響過敏疾病的產生[11]。更令人驚奇的是，還有證據顯示，腸道菌羣的結構變化甚至可以影響機體的行爲模式[12]。

從以上各方面可以看出，腸道菌羣，這個陪伴我們一生的生物構造，其功能更像是一個影響到機體各個方面的“器官”，這個器官的正常與否，對人體的健康程度有着重要影響，而我們對它的瞭解纔剛剛起步。毫不誇張的說，腸道菌羣，是我們體內一個尚未被認識的器官，而對它結構和功能的研究，對治療疾病和開發新的治療方式具有重要的意義。

腸道菌羣的未來：益生菌、益生元和宏基因組學

由於腸道菌羣的主體是共生菌，因此腸道菌羣失衡的主要表現爲共生菌比例的下降。自然而然的人們想到可以通過直接補充共生菌，或通過補充促進共生菌生長的物質，來達到調節腸道菌羣的目的。目前，人們最常作爲共生菌補充的是乳酸桿菌和雙歧桿菌，同時也有少量鏈球菌等。在我們的生活中經常聽到的名詞“益生菌”，主要指的就是這幾類細菌。通過適當的方式適度的補充這些益生菌，可以一定程度上達到調節腸道菌羣組成、進而改善健康狀況。

與“益生菌”這一概念相仿，最近一個新的名詞“益生元”（prebiotic）被大家所熟悉。所謂益生元，較爲公認的概念是指能夠不被消化而完整進入腸道菌羣環境、可被共生菌利用而增加共生菌數量和活力、並利於人體健康的物質。目前，公認的“益生元”物質包括低聚半乳糖和菊糖[13]。一些證據也表明低聚果糖可能也是潛在的“益生元”之一，因爲攝入一定果糖可增加人類腸道菌羣中雙歧桿菌的比例[14]。不過值得注意的是，“益生元”是一個概念，而不是一個具體的產品。市場上很多打着“益生元”名義的產品，更多的是借用這個概念宣傳其保健作用。這些產品所含成分可能對腸道菌羣有良性影響，但嚴格來說並非真正符合“益生元”的定義。

由於腸道菌羣具有如此多樣和重要的功能，因此大批科研人員開始致力於對腸道菌羣進行更深入的研究。微生物的傳統研究手段是利用體外培養和分離培養，分析單獨菌株或菌羣的生理功能。但是很多種類的腸道菌羣只能在人體內生存而不能被體外培養，因此傳統手段對腸道菌羣如此複雜的結構顯得捉襟見肘。不過，隨着測序技術的進步，人們可以對整個腸道菌羣作爲一個整體，對它所包含的所有基因進行分析。這個基因的大集合，就被稱作宏基因組。根據研究，這個基因組所包含的基因多達數百萬，是人類基因組的100倍之多，其中包含多個與物質代謝、免疫、信號相關的基因羣體[15]。通過對腸道菌羣宏基因組的研究，有助於進一步挖掘腸道菌羣功能，更深層次的探究腸道菌羣和人體健康的關係。

關於腸道菌羣保健的一些Tips：

抗生素的使用可對腸道菌羣產生嚴重影響，很容易造成菌羣失調。因此使用抗生素一定需要按照醫囑使用，切勿濫用和過量使用。

高脂、高糖的飲食習慣會導致共生菌比例下降，從而造成腸道菌羣失調。因此一定要注意合理飲食。

在使用標註有“益生菌”、“益生元”等信息的產品時，要注意看清其成分和預期的保健功能，併合理、適度使用。對於相關藥品，應諮詢醫師後服用。

參考資料：

1、Commensal host-bacterial relationships in the gut

2、Gut flora in health and disease

3、A dynamic partnership: celebrating our gut flora

4、Dietary intake, energy metabolism, and excretory losses of adult male germfree Wistar rats.

5、Effects of two fermentable carbohydrates (inulin and resistant starch) and their combination on calcium and magnesium balance in rats.

6、The ecology of the human intestine and its consequences for overgrowth by pathogens such as Clostridium difficile

7、Sex Differences in the Gut Microbiome Drive Hormone-Dependent Regulation of Autoimmunity.

8、Differential cell kinetics in the ileum and colon of germfree rats

9、An opportunistic pathogen isolated from the gut of an obese human causes obesity in germfree mice

10、Symptomatic atherosclerosis is associated with an altered gut metagenome

11、The Inhibitory Receptor PD-1 Regulates IgA Selection and Bacterial Composition in the Gut

12、The Intestinal Microbiota Determines Mouse Behavior and Brain BDNF Levels.

13、Prebiotics: The Concept Revisited

14、Short-chain fructo-oligosaccharide administration dose-dependently increases fecal bifidobacteria in healthy humans

15、An ecological and evolutionary perspective on human-microbe mutualism and disease

本文源自：果殼科學人

轉自：細胞王國

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