我們體內的微生物會是左右健康的關鍵嗎？

從肥胖症到焦慮症，大量的病情似乎都與我們體內的微生物有關。今天我們就來了解一下為什麼微生物群會是如此熱門的研究課題呢？

Pete Gamlen

什麼是微生物群？

無論是體內還是體外，都有著大量的微生物棲息在我們的身體上。雖然細菌是其中最主要的群體，但我們同時也擁有被稱為古生菌的單細胞生物，以及真菌、病毒和其他微生物。它們被統稱為人類微生物群。

等會兒，微生物不應該是危險、有害的嗎？

事實並非總是如此：不可否認有些的確是病原體；但有些只有在錯誤的地方出現或數量暴增時才會變得有害；還有一些對身體非常有益。例如母乳類含有大量嬰兒無法直接分解的糖，但腸道內的微生物能幫助嬰兒完成這項工作。

人體內的微生物還扮演著許多其他的重要角色，其中包括設置了我們的免疫系統，為人體的細胞提供營養，並防止有害細菌和病毒的定植。

那麼，腸道微生物來自哪兒？是我們從周圍環境中接觸到的嗎？

這只是部分原因，它其實比這要更加複雜。愛爾蘭科克大學的神經藥理學家 John Cryan 教授解釋說：「雖然仍存有一點爭議，但大多時候我們認為當我們還在子宮內時，我們是無菌的；在通過母體產道出生時，我們才接觸到了細菌。」

Cryan指出，在懷孕期間，母親的微生物群體會調整成一個對後代最好的組合。也正因如此，如果生產時不是通過陰道分娩，而是剖宮產出生，情況就會有些不同。據研究表明，這種差異可能是導致剖宮產出生的嬰兒患哮喘和1型糖尿病的風險更高的原因之一。但是，醫生們告誡家長，不要試圖給剖宮產出生的嬰兒接種陰道細菌。

在母乳中的微生物、環境和其他因素的作用下，腸道微生物群會在我們生命的頭一兩年快速地變化著，大約到三歲時基本穩定下來。但是，隨著年齡的增長，環境、長期飲食、壓力以及抗生素等藥物的服用將繼續發揮作用，這意味著微生物群可以在我們的整個生命進程中不斷改變。

Pete Gamlen

看似無處不在的微生物，到底有多少量呢？

自1970年代以來，被眾人傳述的數字是微生物的數量遠超人類細胞，比例大約為10 : 1。但2016年開始的一項研究表明，微生物細胞和人類細胞共存的比例約為1.3 : 1，這表明微生物細胞只比人體細胞略多一點，儘管這不包括病毒和病毒顆粒。

那麼這是否意味著人非人？我非我？

有人說我們應該被看作是一個共生功能體（holobiont），這是一個反映了人類與微生物間親密且相互依賴的關係的術語。Cryan 很愛說一個笑話：「當我們每去一次衛生間，就能擺脫掉一部分微生物，變得更像人一點。」

但利茲大學的生物學哲學家 Ellen Clarke 並不相信這種說法。她認為這一切都取決於我們最初如何定義「人」，她說：「如果把人當作是一群有著相同染色體的細胞結合體，那麼如何解釋我們的細胞中含有細菌DNA一事。」

但正如 Clarke 所指出的那樣，人類細胞不僅含有染色體，而且在細胞的動力室線粒體中攜帶DNA，而內共生學說認為線粒體來源於某種細菌。我們的基因組還包含一系列被稱為轉座子（transposons）的遺傳物質，有人認為至少在某些情況下，它們是源自於病毒。Clarke 說：「我更喜歡從進化的角度來定義人類，這樣的話，那麼線粒體就是人類的一部分，轉座子也是如此，但腸道微生物就不是，假肢和胎兒也都不是。」也就是說，她認為微生物可以離開我們的身體，沒有我們也照樣生存。

腸道里的微生物和皮膚上的一樣嗎？

不，不同的身體部位有著截然不同的微生物群落。雖然腸道微生物受到了很多研究的關注，但其他地方的微生物也很重要：在最近一些研究中，科學家發現皮膚上常見的細菌或許有助於防止皮膚癌。

並且，微生物群也因人而異。加州大學聖地亞哥分校的人類微生物群專家 Rob Knight 指出，即便是兩個同樣健康的人在同樣的環境下生活，它們的整體活性微生物群也存在巨大的差異。腸道微生物組的不同之處解釋了為什麼人們對同樣的食物有著不同的反應。他說：「西紅柿對你有益還是有害，米飯比冰淇淋更好還是更糟，都需要通過你的微生物群才能解釋。」

為什麼微生物組會成為熱門的研究課題？

近年來，腸道微生物群被認為與糖尿病、自閉症、焦慮症、肥胖症等多種病症相關。腸道微生物也被認為與不同個體對相同藥物的不同反應有聯繫，甚至有人還將它與我們的睡眠質量聯繫在一起。

同時，一系列研究表明了微生物組在其他方面的重要性，例如陰道微生物組對於應用於陰道的HIV預防藥物是否有效十分關鍵。

為什麼認為微生物組與這些病症有關？

雖然有些關聯來自於對不同人群之間微生物群體的比較，比如將具有某種疾病的人群與健康個體相比，但微生物群體研究的一個重要參與者就是——無菌小鼠。

這種生物體培養於無菌的環境中，可將其暴露於特定的微生物或微生物群體之下，以探索它們的影響。這類研究一直是提高腸道微生物群與人體健康的諸多方面（包括情緒和肥胖）之間的潛在聯繫的關鍵。

是否只有某些特定的微生物是重要的，還是整個微生物群體都重要？

這是一個棘手的問題。在一些實驗中，特定的細菌菌株被認為與特定的反應或疾病有關，而另一些實驗則表明微生物組的多樣性或物種的相對丰度非常重要。

倫敦國王學院的遺傳流行病學教授 Tim Spector 解釋說：「這有點像熱帶雨林：雨林中可能有一棵很生長良好的蕨類植物，但如果這是雨林中唯一的植物，那麼就缺乏多樣性，對土壤不好。說回到微生物群時，當它擁有合適的細菌群體，才能共同為人體產生正確的化學物質。」

微生物是否會影響我們的體重、甚至大腦呢？

當談到肥胖時，腸道微生物可能會通過幾種方式產生影響，其中包括食慾、產生氣體、消化吸收食物的效率、以及對免疫系統和炎症的影響。

對於情緒影響也有幾種機制，一個是通過迷走神經，這是一條從我們的大腦流向包括腸道在內的身體各器官的雙向大道。

Pete Gamlen

微生物菌群與這麼多病症有關，對其進行修改是否能提供新的治療方法？

值得謹慎的是：許多研究顯示出的是聯繫而非因果關係，而且有些結果僅來自於對無菌小鼠的研究，並未在人類身上進行過探索。即使在小鼠身上，事情也並非顯而易見，有些影響對會因性別而出現差異，還可能因老鼠種類而表現不同。

還有其他需要考慮的因素，如 Knight 所說：「對於肥胖症來說，似乎在不同的人群中，不同種類的微生物與纖瘦和肥胖人群間的差異有關。」

Spector 說：「我認為每個人都有權持懷疑態度，許多關聯可能未必代表微生物是病症的原因，它們或許只是一種次級效應。」

也有人表示，微生物組可能與我們的健康息息相關。這並不奇怪，因為人體發育和體內所有系統都與微生物一起演化或共同發展。Cryan說：「作為人類，我們非常以人類為中心，認為人類細胞和基因佔有首要地位，但其實微生物才是更先存在的。」

這是否能影響患者？

在一定程度上，是的。該領域已經使研究人員在艱難梭菌（C difficile）治療方面取得了進展，這是一種能導致嚴重腹瀉的致命感染。現在，患者可以接受來自捐贈者提供的健康微生物組進行糞便移植，來「重設」他們體內的內部系統。這一過程已被證明可以快速治癒這種疾病。

許多研究人員認為，微生物組研究或許能發展出新的心理健康療法。Cryan 也是這種說法的支持者之一，他表示：「我們已經創造了『精神病菌』這個詞，用精神病菌來對與大腦健康有關的微生物組進行有針對性的干預。」

雖然這或許還有一段路要走，但 Cryan 認為，醫生對患者微生物群構成的密切關注將成為例行檢查。他說：「我個人認為細菌或微生物源藥物是精準醫學的未來。」

讓我們切入正題：做什麼才能保持微生物群體的良好狀態呢？

這就是益生元和益生菌切入的地方了：前者是讓有益微生物可以繁殖的物質，如菊粉纖維；而後者是被認為有益於健康的微生物本身，例如乳酸菌和雙歧桿菌。

雖然益生元和益生菌都可以被作為補充劑攝入，但是你是否應該為它們買單又是另一回事：關於人們在某種特定情況下應該攝入哪種益生元或益生菌方面的建議其實很少；而對於益生菌，我們並不能斬釘截鐵的確定它們能在腸道里定植，又或者說它們能為已處於健康狀態的人提供更多益處，例如預防疾病。也就是說，如果你正在服用抗生素或有腸易激綜合征（IBS），有證據表明益生菌或許是不錯的選擇。

Spector 說：「目前尚不清楚你是否應該多吃酸奶和其他發酵食品，或者該直接服用這些製劑。」 總體上的建議是選擇調整飲食以獲取一定劑量的益生菌，因為目前還不清楚不同個體應服用哪類菌株。益生元也是如此，Spector 補充說：「纖維類食物的種類更多，因此該種類的微生物種也更多。理想情況下，你可以將益生元和益生菌結合起來，如酸菜或泡菜。」

下一步？

焦點在於如何揭開微生物與人體健康相關的機制。難題之一是為什麼不同細菌菌株有不同的作用，研究人員正試圖探討微生物會如何影響我們對食物的反應，以及不同的飲食會如何調整微生物群。同時，我們也還需要從小鼠研究中獲得更多令人激動的發現，最好能通過隨機對照試驗，應用於人體探究中。

撰文：Nicola Davis

翻譯：糖獸