从人类历史开始之时,微生物就寄居在人体之中。微生物包括细菌、病毒、真菌和少数藻类等。人体中寄居着数万亿微生物,它们的数量超过了人体细胞,二者之比为10∶1。而且,人体内的微生物主要寄居在肠道内,共有1000~2000种。每个人的肠道中都有至少100多种细菌,还有一些数量和种类尚未弄清的病毒。
以细菌和病毒为代表的人类肠道中的微生物对生命功能和人体健康具有神奇的作用,因为它们具有调节代谢、营养、免疫和保护机体的功能。现在,人们对肠道细菌的作用了解得更多了。
人体肠道内的细菌不仅执行着免疫防御功能,而且有调节内分泌和控制代谢的作用,因此对人的健康和生命具有重要的意义。最近的两项研究发现,肠道中的两种菌群对防止人的肥胖和代谢疾病(如二型糖尿病)起了重要作用。
比利时鲁汶大学的帕特里斯·卡尼等人发现,肥胖症和二型糖尿病病人体内发生炎症、肠道菌群遭到改变、肠道的屏障受到破坏,主要原因在于,其中一种菌群的数量下降,使肠道内的菌群失去了平衡制约作用。尽管人体肠道菌群中的疣微菌门细菌的数量较少,但是,疣微菌门中的一种细菌A. muciniphila(下文简称A细菌)对肥胖症和二型糖尿病的发病具有重要作用。在健康的哺乳动物肠道中,A细菌占肠道菌的3%~5%。
但在患有肥胖症或二型糖尿病的人和小鼠中,这种细菌在肠道内的水平要低得多。对小鼠的试验发现,摄取高脂饮食的小鼠肠道中的A细菌比正常饮食的小鼠少100倍。为了证实A细菌减少是否诱发了小鼠的肥胖症和糖尿病,研究人员给这些小鼠喂食有活性的A细菌,并通过饮食促进肠道菌的生长。一段时间后,这些小鼠肠道的A细菌恢复到正常水平。
当小鼠的A细菌恢复正常后,这些小鼠与对照组小鼠相比,体重减轻,脂肪量减少,肠道黏液层增厚,胰岛素抵抗得到缓解。此外,小鼠的其他许多与肥胖和代谢疾病相关的指标也得到了改善。卡尼等人认为,小鼠肠道中的A细菌的数量恢复到正常状态可以改善小鼠的代谢,逆转高脂饮食诱发的代谢紊乱。原因在于,正常的A细菌能增加肠道中内源性大麻素的水平,这一信号分子可以帮助机体控制血糖水平,并且协助肠道抵御有害微生物。
无独有偶,伦敦国王学院和美国康奈尔大学的研究人员对人类双胞胎的研究发现了一种鲜为人知的肠道菌,这种细菌也是导致人们肥胖和患糖尿病的诱因,而且这种细菌可高度遗传,它们在身材苗条的人体内更为普遍,但是,在肥胖者体内数量较少,这种细菌是Christensenellaceae(以下简称C细菌)。研究人员收集了416对双胞胎的1000份粪便样本,对其中的微生物进行了基因测序。
与异卵双胞胎相比,同卵双胞胎(基因完全相同)之间的C细菌丰度更为相似,在身材较瘦的人体内丰度更高,但在肥胖者体内的丰度较低。这说明C细菌与遗传有关。为了探讨C细菌对肥胖的作用,研究人员把这种细菌移植到小鼠体内,抑制了这些小鼠的肥胖(与对照组相比)。这从微生物的角度解释了以前人们所认知的遗传变异、肠道菌与代谢疾病和肥胖的关系。
确切地说,C细菌是控制人肥胖的细菌,提高这种细菌的丰度,就有可能帮助人们避免肥胖或者有效减肥。A细菌和C细菌都可以控制人的肥胖,它们的丰度正常或数量增多可以减少肥胖,反之则造成肥胖。因此,这些微生物将是预防和治疗肥胖症、糖尿病的一种突破口,无论把它们作为药物的新靶标,还是直接把它们作为药物移植到肥胖症和糖尿病患者的体内,都有可能起到预防和治疗肥胖的作用。
现在,研究人员还发现,人体肠道中的细菌也有助于抗癌,但是,这种抗癌作用不是直接的,而是间接的,因为肠道菌群有助于抗癌药物发挥更好的疗效。法国和美国研究人员从不同角度发现了肠道细菌帮助抗癌药物发挥作用的机理。
环磷酰胺是一种常用的抗癌化疗药物,法国巴斯德研究所的研究人员对小鼠试验发现,环磷酰胺能够破坏肠道黏液层,让肠道细菌进入循环系统,其中一些细菌能够到达脾和淋巴结,促成这些部位产生和形成免疫细胞,如免疫T细胞和免疫系统中的其他成分,它们会攻击癌细胞。但是,当研究人员用抗生素杀死试验鼠的肠道细菌后,环磷酰胺间接促进免疫细胞和其他免疫因子生长的能力就会大大降低。
也就是说,肠道细菌和化疗药物共同合作增强了免疫系统的功能,从而能有效杀死癌细胞。美国国家癌症研究所的研究人员则从另一个角度发现细菌能帮助化疗药物治疗癌症。研究人员对正在接受化疗并且估计存活率约有70%的患癌小鼠进行试验,用抗生素杀死小鼠肠道内的细菌。结果,小鼠按正常剂量和服药时间服用化疗药物后不再起作用,在化疗药物对癌症无效后,小鼠的存活率在两个月后下降到20%。
美国研究人员试用的一种比较有效的化疗药物奥沙利铂,对治疗结肠癌有较好的效果。当小鼠的肠道菌群正常时,奥沙利铂治疗小鼠结肠癌的效果最好。但是,在对小鼠服用抗生素杀死很多肠道细菌后,奥沙利铂的药效就大打折扣。美国研究人员的这项研究虽然没有揭示为何肠道细菌有助于化疗药物发挥作用,但是,他们认为,正常的肠道菌群是和化疗药物共同作用,让免疫系统的功能得到增强,从而能抑制或杀死癌细胞。
当然,这一机理还需要更多的研究才能进一步证实。而且,由于不同的细菌对特定的抗癌药才有促进药效的作用,因此,还需要深入研究特定的抗癌药是由哪一种肠道细菌助它们一臂之力的。上述研究结果提示人们,人体内还有更多的微生物的功能没有发现和挖掘,假以时日,人体的微生物都有可能得到利用,它们既可能是人类药物的天然宝库,还可能具有更多的对人的健康有益的作用。