小狗的力量：豐富家庭的腸道菌群

來自專欄 Nature自然科研4 人贊了文章

導語：「髒兮兮」的環境在過去是讓人厭惡的，然而如今卻被認為能夠豐富小寶寶身上的微生物，從而降低多種疾病的風險，例如肥胖和哮喘。並且，人類最好的朋友在這點上似乎可以幫助我們。

20年的研究表明，家裡養狗的孩子比家裡不養狗的孩子發生哮喘的幾率要低。很多學者將這一發現歸因於「衛生假設」，即早年適當接觸不潔環境能夠降低長大後發生過敏性疾病的概率。雖然並沒有堅實的數據基礎支持養狗和免疫穩態之間的關係，但這一尚未被證明的假設仍然非常具有吸引力。

「可能養狗的媽媽本身更加健康或者更樂意採取母乳餵養的方式，」加拿大艾伯塔大學兒童流行病學家Anita Kozyrskyj表示，「這也可能是生活方式的關係。」

Kozyrskyj自2013年開始試圖研究養狗和免疫穩態背後的關係。Kozyrskyj團隊對24個4月大嬰兒的糞便標本（收集於2008-2009年間）中的微生物進行了分析。這些嬰兒均被納入加拿大健康嬰兒縱向發展（CHILD）隊列研究，其中15個嬰兒家裡至少有一隻狗或貓。

研究人員根據糞便樣本分析發現，家裡養有貓或狗的嬰兒和家裡不養寵物的嬰兒相比，前者腸道菌群更為豐富。倘若放在10年之前，Kozyrskyj的結果可能會引起爭議，因為當時微生物作為細菌的同義詞，是大家避之不及的。醫生甚至會建議有過敏家族史的懷孕夫婦放棄家庭寵物。

但是Kozyrskyj表示，如今免疫系統的發育和腸道菌群關係密切已是眾所周知的，所謂腸道菌群就是自然存在於腸道中的微生物。狗毛中可能存在微生物，狗爪亦可能從室外帶入微生物，這意味著家裡不養寵物的嬰兒與微生物接觸機會較少，他們的免疫系統會因此認為這些微生物是需要被攻擊和清除的。

與微生物接觸較少這一問題在發達國家尤為嚴重，因為這裡的民眾大部分時間都待在室內。針對這一問題，研究人員提出狗可能是比較安全的適當「污染」環境的方法之一。

但是目前下結論為時尚早。Kozyrskyj的研究規模太小，無法得到具有說服力的結論。Rob Knight是一名微生物學家，也是加州大學聖迭戈分校微生物創新中心的主任。他指出目前缺乏干預試驗明確證明「如果養狗就能提升孩子健康」這一結論。但是已有不同的證據指向這一結論。

「衛生假設」及「老朋友假設」

近幾十年來，發達國家過敏性及自身免疫性疾病的發生率不斷升高。倫敦大學聖喬治醫學院流行病學家David Strachan在1989年發現，兄弟姐妹較多的兒童花粉熱的發生率低於兄弟姐妹較少的兒童。他因此提出了「衛生假設」，即隨著個人衛生標準的提高而產生的更加清潔的環境可能是過敏性疾病發病率升高的原因之一。

此後很多研究人員證明適當接觸髒東西，無論是通過兄弟姐妹還是在農場長大，抑或是生活在發展中國家，都可能減輕甚至預防過敏性疾病的發生。例如，2015年在數十年觀察的基礎上，研究人員量化了養狗能夠減低的兒童哮喘發生概率。他們梳理了2001年-2010年間在瑞典出生的一百多萬的兒童數據。在其中約275,000名學齡兒童中，研究人員發現養狗家庭的孩子發生哮喘的風險比不養狗家庭的孩子低13%。

「老朋友假設」是對「衛生假設」的進一步改良和提煉，從這個角度看，寵物能夠豐富人類接觸的微生物這一說法更說得通。所謂「老朋友假設」，是說人類長期與家畜共同演化，導致人類長久以來依靠動物所攜帶的微生物維持健康，甚至說藉此生存也不為過。因此，失去和「老朋友」的接觸可能打破長期演化過程中達成的平衡。

研究人員認為，我們長期與犬類關係密切意味著人類和狗身上的微生物也可能協同演化。無論是一個在不養狗的家庭中成長起來的孩子，還是一隻未接觸過人類的狗，他們身上的微生物在某種程度上來說是不完整的。「現今人類的祖先可能生活在帶狗打獵的部落。」芝加哥大學微生物中心主任Jack Gilbert說。

以狗作為媒介的微生物改變

要弄清楚狗身上的微生物如何有益於人類非常困難。在疾病狀態下，狗和人類一次簡單的接觸就能夠造成病原菌的傳播，使另一方染病。而長期的非病原菌的相互傳播尚未研究清楚，但它可能比以往所認為的更加普遍。

Knight及其團隊比較了60個家庭里159個人和36條狗的皮膚、舌頭及腸道內的微生物，發現養狗家庭的成員之間皮膚菌群較不養狗的家庭更為相似，換句話說，狗可能充當著微生物傳遞的媒介。

同時，Gilbert在研究搬家後家庭微生物變化的時候偶然也有了類似的發現。他和他的團隊招募了7個家庭，其中有3個即將搬家，他們在受試家裡及家庭成員身上採集標本。Gilbert回憶說「當我們走進其中一戶受試家庭的時候，我們發現了3隻狗。」 Gilbert立刻意識到狗很有可能對整個家庭的微生物組成有影響，於是他告訴團隊要對狗也進行採樣。在另一個家庭里，他們還發現了一隻貓。

Gilbert在追溯細菌在動物（包括人和寵物）及家庭物件表面之間遷移的時候，得到了和Knight類似的發現，在養狗的家庭里，狗在人與人之間的微生物傳播遷移中發揮了核心作用。（Gilbert還發現，搬家之後，家庭成員可能將特定特徵的微生物組成帶到新的住處。）但是這種持續的微生物遷移對健康可能造成的影響尚不清晰。

年齡窗口

以狗為媒介的微生物傳播是否會對人類身上的微生物群產生持續影響仍不明確。Knight的試驗僅對受試對象進行了一次採樣；Gilbert的研究僅對受試人群進行了為期6周的追蹤，因而Knight和Gilbert發現的人狗之間的微生物傳播可能只是暫時的。Knight表示他曾試圖對研究對象進行後續研究，但很多參與人員已經離婚或者寵物已經死亡。

在去年11月的動物福利管理協會年會上，有研究對狗身上的微生物對成人微生物群是否有影響產生質疑。20名年齡在50-80歲之間的成年人在試驗之初提供了血液、皮膚、唾液及糞便標本，隨後他們暫時性地照顧當地人道主義協會提供的狗。在接下來的三個月里，受試者每月重新進行一次採樣。（在研究結束時受試者可以選擇領養他們照顧的狗。）

儘管這些受試者在實驗過程中情緒得到了極大改善——他們體內的炎症性細胞因子明顯降低，這些因子可能與抑鬱、痴呆、糖尿病、腫瘤及心血管疾病的發生有關，但受試者身上的微生物群並無改變。「狗無疑影響了受試者的情緒和免疫系統，但並不是通過微生物傳播的方式。」項目負責人Charles Raison說。他目前是威斯康星大學麥迪遜分校的一名精神病學家。

Raison認為他們的試驗結果表明，與狗（或其它「不潔」環境）接觸僅對特定年齡階段的人群有效。這與另外幾項研究結論相符，即人類腸道菌群在幼年階段基本確定。「一種可能的解釋是寵物狗對兒童有保護作用，尤其是年齡較小的兒童，因為兒童身上的微生物群尚在形成中。」Raison說，「而對於年齡較大的人群，他們身上的微生物體系已經定了。」

Kozyrskyj團隊將試驗對象的人數從24名擴大到746名，其中大約有一半的嬰兒家中養有寵物。她的團隊隨後比較了嬰兒的腸道菌群差異。

和之前一樣，Kozyrskyj發現同樣是3個月大的嬰兒，家裡養有寵物的嬰兒較之家裡沒有寵物的嬰兒腸道菌群更加豐富。此外，她的團隊現在能夠證明，在養有寵物的家庭（其中70%的寵物是狗）中，嬰兒腸道內瘤胃菌和顫螺菌明顯增加。它們都屬於厚壁菌，瘤胃菌能夠降低過敏性疾病的發生率，而顫螺菌與消瘦相關。

「接觸寵物能夠降低成年之後過敏性疾病和肥胖的發生率。」 Hein Min Tun說。他是阿爾伯塔大學的一名獸醫，同時也是一名微生物流行病學家。在去年11月在德克薩斯州休斯頓召開的國際人類微生物聯合大會上，他代表他的團隊對試驗結果進行了彙報。

未來研究方向

Knight的「美國腸道計劃」（American Gut Project）可能能夠在一定程度上揭示人與狗的微生物之間交互作用背後的機制。在這個公民科學項目中，人們付費讓研究人員對他們的腸道菌群進行分析。如果再額外付一點費用，還能讓研究人員對寵物的腸道菌群進行測序，無論是狗、蛇還是鳳頭鸚鵡，都可以。

Knight使用超過10000個人類標本和幾十隻狗的標本來分析影響微生物的幾百種因素。分析過程仍在進行中，但Knight表示他們有了一項關鍵發現——養狗的人身上的微生物種類似乎更加豐富，雖然其它因素，例如抗生素的使用和飲食等，在豐富微生物種類上可能發揮了比狗更大的作用。

微生物測序成本正在逐漸下降，Knight希望能夠將這些發現應用於醫學治療中。例如，因為超重的人群養的寵物狗一般也比較重，因此讓狗節食理論上能夠把「減重」微生物傳遞給它們的主人。

又或者，未來可能可以分離出狗身上那些對人類有益的微生物，並在此基礎上生產藥物，使人們不需要養狗也能享受到這些微生物的好處。Knight提出了各種可能性。「能不能通過藥物獲得狗身上的有益微生物？或者使用噴霧？或者是像類似空氣清新劑的裝置，不僅釋放化學物質，還釋放微生物？」或許未來的某一天，吸入寵物狗的氣味會成為我們變得更健康更苗條的一種重要方式。?

Nature|doi:10.1038/543S48a

原文發布在2017年3月29日的《自然》OUTLOOK上

原文作者：Sujata Gupta

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