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什么是微生物组?

我们都需要更加了解肠道健康及其对身体健康的影响。 1 但这绝不仅仅是关注偶尔出现的腹泻、腹胀、便秘或者反酸这样的肠胃小毛病,也要关注我们肠道微生物组的健康——它是由数千种不同菌属构成的一个大群落,其中99%都定植在我们的大肠(结肠)内。据估计,人体肠道菌群的细胞数量与我们自身的细胞数量是差不多的(肠道菌的数量还更多些,和自身细胞数量的比例大约是1.3∶1),这实际上意味着我们是“半人半菌”。很多人长期忍受着肠道不适的症状,如肠易激综合征,却不知道自己肠道微生物的情况以及它们对健康的影响。好在这种情况正在改变。通过最新的基因测序工具,如今我们可以准确地对肠道微生物进行检测和分型,继而评估肠道微生物组的健康程度。我们也开始研究肠道微生物组的基因和代谢产物,了解它们对人体健康的多重影响。

过去十年,尽管这种基因测序技术的花费下降至原来的1/20左右,但如果要用鸟枪法测序 (shotgun sequencing)做一个高标准的基因测序,依然需要花好几百英镑 。所幸,我在伦敦国王学院和ZOE的团队设计了一个便宜且有趣的替代方案,能为所有愿意尝试的人提供一个肠道健康检测的快照。不过我要提醒一下,你的便便会变成蓝色。作为大型队列研究PREDICT的一部分,参与者需要吃一个用食用色素染成亮蓝色的玛芬蛋糕,目的就是观察这种蓝色的色素在肠道待多久才被排泄出来。蓝色是最容易辨认的,它在体内转运耗时越短,肠道就越健康,反之则不健康。当这个“蓝色便便”挑战为人所知后,它的热度远超我们最初的预期,使得医生正在使用的通过检测粪便来判断肠道健康的传统方法大为逊色。 2 亮蓝色玛芬蛋糕在消化道内停留的平均时长为29小时,然而也有一些人要过四五天才能排出蓝色的便便。通常来说,大约24小时的转运耗时是健康的(我的是18~19小时),并且会生成一个肠道微生物组状态以及有益菌和有害菌的比例的快照。一般来说,更短的肠道转运时间与更低的2型糖尿病风险以及更好的血糖控制能力、更少的内脏脂肪有关。但是转运时间太短(低于8~10小时)则意味着你可能有肠道感染或者其他健康问题。这个检测比单纯计算每周排便次数以及观察大便的软硬度更好。尽管这项检测只能得到相关性结论,而非因果关系,但它依旧清晰地证明健康的肠道就应该有更短的转运时间,且没有便秘问题。你可以参考我们网站上的食谱来自制染色食物,并给自己和家人做测试,测试结果和详情可以比对网站上的信息。 3

目前的研究重点是我们肠道中有至少40万亿个细菌,但肠道中的微生物花园中还活跃着其他形式的生命。病毒同样在消化功能和健康方面扮演了一定的角色,且数量是细菌的5倍,但是目前我们还无法准确地检测到它们。这些能吃掉细菌的病毒对我们意义重大,因为它们能在细菌数目过多的时候帮助我们控制总量。我们同样拥有很多天然的真菌,其中最著名的就是酵母菌。除了酿造啤酒和发酵面包用的酵母菌,很多念珠菌也欢快地住在我们体内。尽管有些健康行业从业者误导人们消除这些细菌,但实际上它们在人体内起到了减少慢性炎症和保持良好免疫力的重要作用。还有一些体型大得多的寄生虫也是人类肠道的常客,在热带居住的人体内尤为常见。有时寄生虫会因为与人类竞争同一食物来源而导致一些健康问题,但是它们同样能帮助我们减少过敏和慢性炎症。过去我们不认为西方人的肠道里有很多寄生虫,但是随着检测方法的改进,我们发现了越来越多的寄生虫。最近我就发现自己体内竟然有一种叫“人芽囊原虫”的永久定居的寄生虫,而有这种寄生虫的人在英国只占25%,在美国仅有4%。令人惊喜的是,这种寄生虫实际上让我(和其他一些人)更瘦,以及内脏脂肪更少,所以我非常热切地想知道如何吃才能讨这些小家伙的欢心。实际上它们存在于大多数非发达国家居民的肠道里,且很可能在我们所有人的祖先体内就存在。

肠道微生物组中的单个微生物相当于一个小型化工厂或者药厂。我们自身的消化道壁细胞只能产生大约20种消化酶来帮助消化食物,而数量上有绝对优势的肠道微生物包含的基因数量是我们自身细胞的200倍,能产生数千种我们自身无法制造的化学物质。这些物质从出现在口腔唾液里就开始工作了,在食物消化的主要场所——胃和小肠里也发挥着重要作用,直到最后来到大肠——在这里会有更长的时间去消化那些难消化的植物纤维。这些微生物以自身生产的化学物质为工具,把食物分解成其他物质的过程,就是所谓的发酵。

最新的科研证据告诉我们,每周都要吃种类丰富的植物性食物(我们团队的研究认为每周最好吃30种植物),但是很少有人讨论不同种类的食物以及不同加工方法的利弊。我们所知的很多关于肠道健康的信息都很浅显,大多来自高纤维食品的广告词,或者酸奶包装上对活菌的宣传语。“益生菌”这个词的定义是能活着直达肠道、成功定植并能对宿主健康发挥有益作用的细菌。这个东西在超市货架的各种商品标签上无处不在,它被添加到各种食物中,甚至包括甜饮料和巧克力。可想而知,不是所有的健康宣传都属实,有的甚至还相当荒谬。比如很多益生菌酸奶中都添加了糖或代糖,以及其他多种添加剂,而这很容易把益生菌带来的那点潜在好处抵消了。还有某些名为益生菌酸菜(如德国酸菜)的产品,为了延长保质期,生产者会将其腌在醋里,而这样做会杀死所有微生物。我们知道,食物中的一些有益菌株相当脆弱,而另一些菌株则更加强健,不容易在食品加工过程中死亡,比如发酵酸面包和红酒中的那些菌株。 4

膳食纤维也一样,它们有很多种类并能给各种微生物提供食物,而如今我们知道还有一类只能被微生物利用的异常重要的植物化学物质——多酚。多酚本质上是一种植物化学物质,用于抵御恶劣天气或者某些特定摄食者的攻击。食物中的多酚含量差异巨大,哪怕在同一种蔬菜中,仅仅因为颜色不同,多酚的含量就能相差10倍之多。多酚也会被食品加工过程或加热破坏。通常来说,生长在充满压力的环境中的植物会含有更多的多酚。植物利用多酚来抵御压力的机制有两个:一是避免它们的种子在成熟前就被哺乳动物吃掉,二是帮助自身抵御强风或者日晒,以及微生物和害虫的侵扰。有些遍布全球超市的植物(比如球生菜),它们保质期较长,而且运输时不容易损耗,所以人们大量培育。然而这类蔬菜生长环境较好,味道寡淡,几乎不含多酚。所以在多酚被标在食品标签上之前,你需要好好为你的肠道微生物组的健康考虑,充分了解多酚等化学物质。

在流行病肆虐的时代,我们开始前所未有地重视免疫系统。一些人对新冠病毒几乎完全免疫,或者即使感染了也无症状;一些人感染后迅速发展成重症,甚至死亡;还有一些人在感染并痊愈后留下了相当多的后遗症,如疲劳和其他神经系统症状,皮肤、肺部及肠道问题。这些症状短则持续数日,长则持续数月、数年甚至更久。其中在北欧和北美地区确诊病例中有着最高的死亡率,而非洲发展中国家的确诊病例较多,死亡率却相对低一些。这里的差异性部分是由于发展中国家的确诊病例上报率更低,以及感染者更加年轻,但是相比一些高收入国家,低收入国家养老院上报的确诊病例中依然有更低的死亡率。这说明饮食和环境也会影响新冠感染的结果。 5

在某种程度上,我们的免疫功能由我们的基因以及我们从小成长的环境卫生共同决定,这是我们无法改变的,但越来越多的证据表明饮食对免疫功能也有影响。我们的免疫功能会随着年龄增长、肥胖而衰退,它还与2型糖尿病等疾病有关,所有这些都会影响我们的肠道健康。正因为肠道微生物与免疫系统相辅相成,所以在实验室里饲养的无菌小鼠没有正常的免疫功能。免疫功能能协助我们分辨究竟是可口的食物还是有毒的入侵者,吃下去的每一种蛋白质、病原菌和寄生虫,都需要经过免疫系统检验。我们所说的“免疫力”决定了我们是否会对花生蛋白过敏(花生的过敏原),以及我们对抗致病性微生物和寄生虫的能力。免疫系统反应过度会导致过敏反应、敏感症状甚至自身免疫病(如乳糜泻),而反应迟钝或消极怠工的免疫系统则会增加疾病风险。因此,免疫系统微妙的平衡就需要由高质量、多样化的膳食和一个强健且多样的肠道微生物系统共同造就。

我们体内的微生物也会通过分解膳食纤维来制造化学物质,为身体免疫细胞提供能量并与之互动。这些免疫细胞大多数都在消化道内壁上,它们能作为感应器,把关键的白细胞指派到感染处对抗感染,发动初始的T细胞进行攻击以中和被感染的细胞,并且激活一些反应较迟钝的B细胞来制造抗体,而这就形成了对同一种入侵者的记忆。因此在下一次感染中,免疫细胞能快速出击,这都多亏了记忆T细胞和记忆B细胞。 6

我喜欢把肠道微生物组想象成一座美丽的花园,它拥有形成一个丰富多彩的植物天堂的所有必要元素。我们吃下去的食物成为滋养这座花园的泥土,尤其是那些被称作“益生元”的食物——其中的膳食纤维以及其他无法被小肠消化的部分(包括一些脂肪酸、类似母乳中的寡聚糖以及多酚)就成了肠道微生物的食物。那些微生物本身就像是种子,只有在土壤足够肥沃的时候才会萌发。一座健康、朝气蓬勃的微生物花园才有繁花、绿叶和茂草,它们给这个微生态系统带来氧气、水和其他必要的化学物质。如今我们已经知道这些由肠道微生物制造的化学物质就是所谓的“后生元”。在益生元、益生菌和后生元之间存在着一种微妙的平衡,正如贯穿本书的思路——我们吃的食物就是决定这个内在花园的关键。

当我们吃的食物单一或者常吃超加工食品时,我们的免疫系统就会受影响。一旦我们面临新冠病毒等感染时,脆弱的免疫系统要么反应过慢或者无力,要么反应过激,继而导致自发的“细胞因子风暴”——类似过敏反应。我们对于新冠病毒还处在了解认知阶段,但在2020年我们开展了一项研究,其中ZOE的新冠感染研究小组的应用程序数据表明,有8%的感染者(其中1/6是儿童)出现了皮肤红疹的症状,看上去和食物过敏反应类似;还有约1/6的人出现了严重的腹泻,而大多数患者在感染后长达数周的时间内,在其排泄物和唾液中还能检测出病毒;甚至有大约10%的患者难以摆脱该病毒,并出现了长期困扰人的不良症状,还有约2%的人的症状持续了3个月以上。这部分患者孱弱的免疫系统在病毒面前无力招架,导致他们肠道、肺部和神经系统中的病毒难以被清除。我相信膳食和肠道健康是影响免疫系统的主要因素,事实上,如今已经有一些公开研究支持这个观点。

2021年,我们对超过75万人进行了大型的ZOE新冠病毒研究,其中包括一项详尽的日常饮食营养调研。通过分析这些数据,我们得出了非常有意思的结论:质量较差的膳食与较高的新冠病毒感染风险相关,即使考虑其他风险因素,如年龄、社会阶层、贫困状况、其他疾病、性别以及肥胖程度等,这一关联依旧存在。较差的膳食甚至与新冠病毒感染后的重症率以及住院率有更强的相关性。当仔细研究较差的膳食时,我们发现其中明显缺乏有利于肠道健康的食物。新冠疫情为我们敲响了警钟,提醒我们要为了自己的免疫系统好好吃饭。

除了要与病毒做斗争,我们还需要一个稳定的免疫系统来防止食物过敏——如今这在年轻人中成了流行病,实则是免疫系统对无害食物的过激反应。此外,免疫系统还能密切监测细胞癌变的早期迹象,甚至能在我们毫无察觉的情况下识别并消灭早期的微肿瘤。仅仅在数年前,转移性黑色素瘤或者肺癌还几乎是快速致命的绝症,而如今最新针对肿瘤的免疫治疗药物能精准地让免疫系统锁定肿瘤细胞。这些堪称“奇迹”的药物如今让患者不用做传统化疗,也不用担心副作用,挽救了超过1/3的晚期肿瘤患者。

我牵头做了一个叫作PRIMM的跨国研究,招募了200多位正在接受免疫治疗的转移性黑色素瘤患者,这个实验见证了饮食之于免疫治疗的重要性:能让这些患者的一年存活率翻倍。 7 这都得归功于食物、肠道微生物和免疫系统之间的联系,也为很多人服用一些未经证实的草本补品(诸如姜黄)来帮助抗癌提供了理论支持。所有这些新的科学证据都在提醒我们,应该对饮食与其他疾病之间的关联保持更开放的态度。 wECkMIbbchaApaz0SZh8ZU4i7FIX0Za8LG7IY73waQ+kL5BPrA9K+zOddNvKh87p

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