赵立平:美哉“肠道” 美哉“细菌”
热心肠小伙伴们 2023-02-02
热心肠8年心血之作——《生命母亲河:肠道科学与艺术画集》已正式发售。

 

 

赵立平

美国罗格斯大学讲座教授

当一页页翻看《生命母亲河:肠道科学与艺术插画集》的时候,我这个研究肠道菌群三十多年,自认为对任何与肠道有关的东西都已是见怪不惊的“老江湖”,却被这一篇篇文字和一幅幅图画深深地惊艳到了。

 

我把画集给很多朋友看,他们一个共同的反应是:“肠道”和“细菌”这些令普通人常常感到羞于启齿甚至是害怕恐惧的东西,居然应该受到我们的崇敬和赞美?可以成为艺术灵感的源泉?这也太出乎意料了!

 

静下心来想一想,其实一点也不奇怪。这一切都是因为最近几十年的菌群科学研究的快速发展,让我们抹去了蒙在“肠道”和“细菌”上面的误解之尘,揭开了她们维护人体健康的神秘面纱。也就是说,是科学发现恢复了肠道和细菌本来的美丽面目,使她们成为我们应该崇敬和歌颂的对象。

 

的确,中医历来有“粪毒入血,百病蜂起”的说法。1908年的诺贝尔奖获得者梅契尼科夫也最早提出,肠道中的有害细菌产生的毒素会加快人体衰老,令人生病。梅契尼科夫也最早提出向肠道内补充有益菌,可以压制有害菌,延缓衰老。这是益生菌产业发展的源头。但是,受技术发展水平的限制,一百多年来,肠道菌群的基础研究和产业化应用虽不断发展,却难以在主流医学界占据一席之地,对维护人类健康的贡献也很有限。

 

近二十年来,有三方面的技术发展为菌群研究带来突破性的进展,使这个领域进入科技最前沿,成为主流医学界关注的焦点,有望带来一场健康革命。

 

第一个方面,是菌群移植技术,指像移植器官一样,把菌群在不同个体之间进行转移。最近二十年的菌群移植研究发现,糖尿病人的菌群移植到无菌小鼠的肠道内,会令受体小鼠出现类似糖尿病的症状。抑郁病人的菌群移植到无菌小鼠,会引起小鼠的抑郁。这些研究证明,病人的肠道菌群具有引起疾病的能力。现在,很多医院都在给病人做粪菌移植了,将健康人的粪便菌群移植给病人,会令很多疾病得到缓解,甚至可以治愈个别疾病。这说明,健康人的菌群可以像药物一样治疗疾病。

 

但是,肠道里面生活的细菌有成千上万种,哪些是有害的,会让我们生病?哪些是有益的,会维护我们的健康?这些问题如果不搞清楚,只是盲目地把健康人的粪便菌群一股脑移植给病人,不仅会有效果不稳定、不持久的问题,还会有少数病人在移植菌群以后出现感染甚至死亡的情况。这是因为每个人的肠道菌群里除了有益菌,还有有害菌。某些健康人肠道内的有害菌在免疫力低下的病人体内可能会引发感染,甚至危及生命。

 

美国食品药品监督管理局(FDA)曾就病人接受菌群移植后死亡的事件发布过警告,应该受到大家的重视。为了推动菌群移植的临床应用,以FDA为代表的监管机构,设立了一个新的药物类别,叫“活菌生物治疗剂”(Live Biotherapeutic Products,LBPs)。也就是把健康人肠道里面的有益菌的身份鉴定清楚,再把它们分离培养出来,做成稳定的制剂给病人进行补充。这样就摆脱了粪便菌群中那些与效果无关甚至是有害的细菌,以保障临床使用的安全性和效果的一致性。

 

第二个方面,是二代测序技术和大数据挖掘技术,它们的发展成熟是将肠道有益菌和有害菌“验明正身”所需要的另一个重大技术进步。现在的二代测序技术可以把一份菌群样品里面所有的DNA都测序,新的大数据挖掘技术可以把主要细菌的全基因组序列完整地拼接出来。

 

大家知道,“人类基因组计划”的伟大成就就是将人的全部基因的序列测定了出来,为我们全面认识人的遗传特性和疾病的关系奠定了基础。当我们可以把肠道菌群的主要成员的基因组序列都能测定出来的时候,就能够准确地把握这些细菌的遗传特性,研究它们的生态行为,结合动物模型中的机制研究和临床验证,从而准确地识别出肠道里面的有益菌和有害菌。这种以基因组序列为分子标记的方法使有益菌和有害菌的识别和鉴定达到了前所未有的高度准确的水平,可以满足活菌药物研发和临床应用的需要。

 

第三个方面,则是菌群的营养支持技术。肠道是细菌的天堂,里面环境稳定,营养也非常丰富,因此,肠道中生长的细菌的细胞数量甚至可以超过人体自身的细胞数量。我们每天排出的粪便中有一半的重量来自细菌。这样算下来,一个人每年在肠道里培养好再排出体外的细菌的重量可以相当于自己的体重。因此,说每个人是一个“会走路的发酵罐”那是一点都不过分的。

 

成千上万种细菌生活在我们的肠道里,每一种都需要不停地生长才能与排空之间达到平衡,维持一定的种群水平。有益菌和有害菌谁会占据生态优势,决定了菌群是一个维护健康的伙伴还是引起疾病的祸首。决定一种细菌能否成为肠道菌群中的生态优势菌,有两个关键因素。一个是在菌群发育的早期,这种细菌就要进入肠道,和免疫系统互相作用,令免疫系统对它产生耐受。产生耐受以后,免疫系统会认为这种细菌没有引起急性感染的能力,不需要过度防御,这样才能允许这种细菌在肠道里生长到很高的种群水平。另一个关键是这种细菌能得到充足的能源物质和其他营养,从而支撑它生长到在肠道内占据生态优势的程度。

 

在找到有益菌以后,需要研究清楚它们的营养需求,从而给予强有力的营养支持。当一个肠道菌群是以有益菌为优势菌的时候,我们就不用担心其中的有害菌会令我们得病的问题了。

 

因此,找到每个人肠道里天然存在的最关键的有益菌,了解清楚它们的营养需求,在对其基因组不断连续监测的情况下,使这样的有益菌成为每个人肠道里面的生态优势菌,不仅可以为人体提供维护免疫、代谢和心理稳态需要的有益物质,而且可以实现对有害菌的生态压制,令有害菌既能持续发挥“教育”和“警醒”免疫系统的作用,又不会过度繁殖来引发或者加重疾病。画集中以太极图为核心的作品,就非常形象地诠释了肠道中有害菌和有益菌的此消彼长,达成“生态平衡”的奇妙关系。

 

这样一个以有益菌为生态优势菌的肠道,如果建立并长久维持的话,对人的健康会有什么作用呢?我们在临床试验中将糖尿病人肠道中的有益菌大幅度升高成为生态优势菌,三个月的时间就可以观察到糖化血红蛋白水平的显著下降以及很多并发症指标的改善。我们将小鼠肠道中的有益菌升高成生态优势菌并维持一生,这些小鼠的代谢健康状况显著优于对照小鼠,寿命也比对照组延长50%。这说明,一个有益菌占据生态优势地位的肠道菌群是令病人恢复健康的关键,也是我们每个人健康长寿的源泉,当然也是美丽的源泉。

 

因此,肠道菌群完全可能成为您身体里的“不老泉”,难道不值得崇敬和赞美吗?

 

灿辉的团队一直在孜孜不倦地通过科普推动中国肠道菌群的研究和应用,其影响越来越大,成就是有目共睹的。这次他们推出的《生命母亲河:肠道科学与艺术插画集》,以大众喜闻乐见的艺术形式诠释肠道菌群的神奇与美丽。感谢灿辉团队和所有的艺术家,为大众奉献了一份科普大餐。

 

我非常喜欢这本画集,时时翻看,不仅能感受其中的艺术之美,还会收获科学的灵感。

 

现郑重推荐给您,希望您也能喜欢。

 

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