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为什么肠道细菌对健康的免疫系统至关重要?

浏览: 发布日期:2018-04-02
为什么肠道细菌对健康的免疫系统至关重要? 
 
现在,我们大多数人都已经意识到拥有健康的肠道对我们的健康是多么的重要,这取决于健康的肠道菌群。事实上,除了肠道系统功能紊乱的担忧、疼痛和尴尬,很少有事情会扰乱我们的日常生活、社会活动甚至旅行经历。
 
我们经常说我们是根据自己的“直觉”(gut feeling)做出艰难的决定;我们很多人因工作面试或大考而紧张焦虑时也容易闹肚子,英语里也用“butterfly in one’s stomach”来形容紧张和忐忑不安。这都说明肠道对我们的影响。
 
研究人员越来越多地发现和认识到人体的其它器官系统都受到肠道环境的影响,这一联系在许多疾病中得到了关注,比如抑郁症和焦虑症等神经系统疾病、肝病、肺病、心脏病、肾病等等。
 
虽然,我们还只是刚刚了解健康或不健康的肠道会对我们的生活产生怎样的影响,但是,关于小小的细菌如何影响我们的免疫系统,我们已经了解很多。
 
细菌教我们的免疫系统如何行动
 
免疫系统将我们的肠道细菌和它们对健康和疾病的影响联系在一起。现在我们知道,这种影响甚至在我们出生之前就已经开始了。
 
以前人们认为母亲的子宫里是无菌的,但是随着技术的进步,我们现在知道,胎盘里已经有细菌存在了。我们出生时的免疫系统是不成熟的,最初我们是受到来自母亲的抗体的保护的。然而,当母亲的抗体消失时,免疫细胞就需要接受进一步的训练以学习如何保护机体免受伤害。这种训练对于我们未来的健康至关重要。
 
细菌从我们出生那一刻起就开始训练我们的免疫系统
 
通过无菌小鼠的研究,我们知道了细菌对于维持正常免疫系统的重要性。
 
 
这些小鼠的免疫系统不成熟,缺乏一些重要类型的免疫细胞。但是,当它们被提供甚至是一种有限的细菌菌群时,免疫系统就会发育成熟并发展出更多样化的免疫细胞。这些研究让我们了解了单个细菌或特定细菌群对免疫系统功能影响的广泛认知。
 
动物和人类研究帮助我们了解疾病发生的生命早期因素。例如,剖腹产的孩子患某些疾病的风险更高;研究显示,与自然分娩的孩子相比,剖腹产的孩子患1型糖尿病、哮喘和肥胖风险的风险增加20%。
 
这可能是由于剖腹产比自然分娩相对更加清洁的分娩方式,延迟了肠道细菌的定殖和免疫系统的训练。众所周知,在年轻时使用抗生素进过多会增加过敏和哮喘的风险。其它一些因素,比如怀孕母亲使用抗生素或提前进行剖腹产导致母乳不成熟等,也可能增加后代患这些疾病的风险。
肠道细菌维持免疫系统平衡
 
在我们的一生中,我们的肠道、鼻子和肺总是不断地暴露于新事物,比如各种食品、空气中的花粉以及灰尘或泥土中的非致病性微生物。值得庆幸的是,我们大多数人都拥有比较健康的免疫系统,能够轻松地应对这些入侵的事物。如果不是这样,每次你尝试一种新事物或去到一个新的地方旅游,都可能会引发炎症反应。
 
免疫系统的基本任务是维持免疫反应和免疫耐受之间的平衡。免疫耐受的建立是至关重要的。在生命早期,建立一个多样化的肠道菌群,包括许多种类的细菌、真菌和其它微生物,对于免疫耐受的建立是非常关键的,因为它会告诉免疫细胞并不是所有东西都是有害的。
 
由于肠道菌群的平衡影响着我们的免疫系统平衡,因此,肠道菌群的一种不平衡状态,例如太多的机会致病菌,可以使免疫系统偏向一个炎症增加的状态。这种炎症状态也可能会影响其它身体系统,增加肥胖、1型糖尿病、2型糖尿病甚至抑郁症的风险。
 
坏的肠道细菌可导致疾病
大多数细菌都是有益的,但也有一些可能是导致疾病恶化的罪魁祸首。
 
我们很容易理解肠道细菌在与肠道直接相关的疾病中扮演着重要的角色,比如炎症性肠病,这也许是常识。这一研究已经进行了许多年,现在可通过对一些结肠炎患者进行粪菌移植来纠正失衡的肠道细菌组成和恢复有益细菌的数量。大多数人也可能非常熟悉非处方的益生菌的使用。
 
细菌可以在一定程度上适应它们所处的环境,这也是它们为什么会对抗生素产生耐药性的原因。这也意味着,如果好细菌由于饮食变化或药物使用而减少时,一些机会病原体会立即进入并试图填补这个空白。
 
多样化的肠道菌群最健康
 
要永久改变一个已经建立好的肠道菌群是很不容易的,无论是好的还是坏的。一旦被扰乱,这些菌群会在短时间内恢复正常,就像你在假期结束后回到家吃你平常吃的食物一样。
 
但是,不平衡的肠道可能进入一个恶性循环,从而使有害的功能得到加强。在实验小鼠中,研究人员发现,某种细菌组成与1型糖尿病和肥胖有关;事实上,研究人员可以通过移植肠道菌群将肥胖转移到瘦鼠身上。
 
这种紊乱的菌群都有一个共同点:缺乏多样性。多样化的菌群更有可能从饮食的不健康波动中迅速恢复过来并抵抗外来入侵者,这意味着一个更加耐受和管理良好的免疫系统。
肠道细菌可能推动个体化的微生物移植疗法
那么,在未来我们可以如何利用这些知识呢?
我们知道,细菌的存在与否对一些疾病的发生非常重要。我们也知道,很少只通过一两种细菌菌株产生影响,更有可能是一组特定的细菌对其它细菌产生影响。
 
这在人类研究中是非常具有挑战性的,尤其是在复杂的情况下,这些紊乱的菌群会给身体的其它部位带来麻烦吗?
 
到目前为止,科学家们一直致力于了解某些特定细菌的存在与否,但是,现在真正让我们感兴趣的是这些细菌产生的东西以及它们向身体其它部位发出的信号。
 
目前,结合全基因组、全蛋白组和全代谢组学分析的系统生物学让我们对这些细菌有了更深入的了解,甚至可能推动个性化的诊断和治疗。例如,在不久的将来,对患者的检查可能将包括对菌群或其代谢产物的全面评估,就像血常规检查一样,进而对患者进行精准的饮食或微生物干预。
 
肠道细菌相关的“轴”
来自肠道的信号可以通过神经元、激素以及免疫系统从肠道传递到身体的其它部位,我们称之为“轴”,它们描述了肠道细菌和其它疾病之间的联系。其中,最重要的是免疫途径。
——肠脑轴
迄今为止,研究最多的是肠道和大脑之间的联系,因为有文献记载而且在健康专业人士之中众所周知,患有炎症性肠病的患者通常也伴随着抑郁症。
肠道可以通过神经通路和免疫系统的信使分子(细胞因子)改变大脑生化反应,而细胞因子的产生依赖于肠道菌群的状态。
应激是一个很好的例子:应激会改变肠道菌群,而向大脑传递的信号可能影响我们的行为。例如,生命早期应激会改变猴子的肠道菌群,而大鼠幼鼠过早地与它们的母亲分开也是一种应激,会影响它们的肠道菌群。肠道菌群的紊乱,会导致它们的应激激素水平升高,免疫反应也不同。
——肠肝轴
肠肝轴在肝脏研究中被广泛研究,因为70%的流向肝脏的血液是直接从肠道流出的。
肠道细菌是脂肪成分和循环抗原的重要来源,可能会影响脂肪肝的风险。
——肠肺轴和肠肾轴
肠肺轴在呼吸道疾病研究中非常有趣,肠道菌群可影响哮喘、慢性阻塞性肺病、肺炎甚至肺癌的发生。
现在,科学家们也提出了一种肠肾轴,即病变肾脏的有毒有害产物会影响菌群,而有害细菌也会增加毒素的释放量,导致慢性肾脏疾病的发生。
 
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