肠道微生物--“人体第二基因组”
话说21世纪是生命科学的世纪，相信身处新时代的我们都听说过这些词：DNA、基因突变、转基因、基因组balabala。那么大家知道么，人类基因组也有2.0版——“人体第二基因组”。那么问题来了，什么叫第二基因组呢？研究发现人体是一个由10%的人体细胞和90%的微生物细胞构成的超级生物体，其中肠道所含微生物比例最大（数量约为1014），因此科研大佬们亲切地将肠道微生物及其基因组称之为“人体第二基因组”，这个头衔可绝对不是浪得虚名的啊，这些小小微生物对人体健康所发挥的作用远远超过我们的想象！接下来，就和大家一起聊聊现在很火很火的人体肠道微生物吧~~
人体肠道微生物主要包括厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)等几个主要常见的门类。通常情况下，有益菌和有害菌共存于人体肠道中，在宿主免疫系统的建立、完善及功能发挥过程中扮演重要角色。有益菌会抑制致病菌的过度生长，尽职尽责的保护我们人体健康；而当内外环境发生变化时，有益菌和有害菌间和谐共处的良好局面被打破，则有可能引起一些严重的疾病，如慢性炎症、代谢功能紊乱、自身免疫疾病、系统性疾病、神经性疾病、癌症等。诺奖获得者梅契尼可夫提出：由肠道菌群产生的毒素是诱发人体衰老和患病的主要原因之一。
肠道微生态与疾病
下面就给大家列举一些与肠道菌群密切相关的常见病，八一八这些微生物是如何致病的。
1、IBD与CRC
肠道慢性炎症(Inflammatory Bowel Diseases，IBD)是全球范围普遍存在的重要疾病，是由遗传易感宿主免疫系统对环境因子的异常反应引起的，简单来说，就是在遗传因素、环境因素及肠道微生物的共同作用下发生的。而号称世界上第二大癌症的结肠直肠癌(Colorectal Cancer，CRC)，是一种由基因突变累积引起细胞大量增殖扩散的恶性癌症，致死率在50%以上。实际上，IBD和CRC间关系紧密，我们可通过“Driver–Passenger”模型来看看它们的“好基友”关系。“Drivers”(如 Enterococcusfaecalis，certain Escherichia coli，Bacteroides fragilis ETBF strain)首先定植在结肠粘膜上，促进炎症发生、细胞增殖及基因毒性物质的产生，而基因毒素可以促进基因突变的积累。Drivers一系列的行为可引起IBD、结肠息肉或腺瘤；随后病变组织出现破裂、流血，改变肠道微环境，从而对微生物产生选择压。这些变化促进“Drivers”被“Passenggers”(如Fusobacterium nucleatum)、有益菌或其他在癌症环境下更具竞争力的细菌替换。当致病菌“Passenggers”大量侵入，就会促进CRC的的发生；当有益菌成为优势菌群，会抑制致病菌，阻断CRC的发生过程。
2、肥胖
现如今“胖宝宝”越来越常见了，减肥的人也越来越多了，因为肥胖会引发诸多疾病，对人类健康造成威胁。那么肥胖的发生都与那些因素有关呢？研究发现，肥胖与人的遗传背景（你从哪里来）、饮食（你吃了什么）及肠道微生物结构（你的肠道微生态）都有重要联系。肥胖患者与正常人群相比，拟杆菌门(Bacteroidetes)含量下降，而厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacterium)含量上升。肠道菌群结构的改变，一方面使微生物可从食物中获得更多的能力；另一方面可以促发低水平炎症。当低水平炎症发生时，双歧杆菌( Bifidobacterium spp.)的数量上升以调节肠道炎症，产生的GLP-2(胰高血糖素样肽2)数量增多，肠道渗透性降低，使脂多糖类转移能力下降。此外，通过小鼠模型发现，通过改变肥胖小鼠肠道微生物(粪菌移植)可改变小鼠的肥胖状态，可以为今后肥胖治疗提供新思路。
3、糖尿病
II型糖尿病(Type 2 Diabetes，T2D)是由基因与环境之间复杂的相互作用而引起的一种代谢病，病情严重者会出现系统代谢紊乱和并发症。T2D患者肠道中的一些有益菌如产丁酸盐细菌(梭菌Clostridium spp.、柔嫩梭菌群Faecalibacterium prausnitzii、罗氏菌属Roseburia)比例会下调，研究发现，丁酸盐可以在肠道粘膜表面形成保护层，调节人体肠道微生态平衡，对肠道健康起着关键性的作用。此外，某些致病菌如脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、乳酸菌在T2D病人中含量升高，且与空腹血糖、糖化血红蛋白HbA1c呈正相关关系，所以日后，我们可以将肠道菌群作为一项临床指标，通过设计相关模型，用菌群变化来预测、监控糖尿病高风险人群的疾病状态，也不是不可能。
4、风湿病
风湿病(Rheumatoid Arthritis，RA)是一类自身免疫性疾病，全球患者多达数千万。我们万能的研究者又进行了探索，比较了健康人群和未接受治疗的RA病人口腔、肠道微生物菌群，然后发现，嗜血杆菌(Haemophilus spp.)在RA患者中呈现相对缺失的状态，其丰度与RA自身免疫抗体的丰度成反比；而唾液乳杆菌(Lactobacillus salivarius)在RA患者的口腔和肠道中均显著性增多，尤其是在病情严重患者中更为明显，所以，我们可以推测这类微生物可能直接参与疾病发生。
5、自闭症
自闭症(autism spectrum disorder，ASD)被定义为一系列核心行为障碍。研究表明，自闭症的发生不仅与免疫调节异常有关，还与肠道菌群紊乱相关。肠道微生物可能通过神经、内分泌、免疫途径与中枢神经系统相互作用，进而影响大脑功能及行为。在MIA鼠模型中(maternal immune activation mouse model)，让MIA后代口服脆弱拟杆菌(Bacteroides fragilis)，可以改善肠道渗透压、优化菌群结构、降低交流障碍、舒缓焦躁情绪。通过改变肠道微生物结构来调节治疗人类神经发育障碍，可能是一种潜在的治疗方案。
3肠道微生物的影响因素
通过上面的讲解，相信大家已经知道了肠道微生物群落结构的变化会显著影响我们的健康。其实呢，菌群结构的变化又受到多种环境因素的影响，如饮食、宿主遗传背景、疾病状态、抗生素使用情况、卫生情况、睡眠质量、运动情况、压力等等。将环境因子、肠道菌群、健康状态与精准医疗相结合，来研究疾病的发生发展机理，已成为时下最流行的疾病诊断、预防和治疗方法，而这种方法可能会为无数患者开辟另一条希望之路。所以，大家要记住，健康从生活方式开始，选择一个健康的生活方式，选择一个健康的肠道菌群，选择一个健康的人生。
话说21世纪是生命科学的世纪，相信身处新时代的我们都听说过这些词：DNA、基因突变、转基因、基因组balabala。那么大家知道么，人类基因组也有2.0版——“人体第二基因组”。那么问题来了，什么叫第二基因组呢？研究发现人体是一个由10%的人体细胞和90%的微生物细胞构成的超级生物体，其中肠道所含微生物比例最大（数量约为1014），因此科研大佬们亲切地将肠道微生物及其基因组称之为“人体第二基因组”，这个头衔可绝对不是浪得虚名的啊，这些小小微生物对人体健康所发挥的作用远远超过我们的想象！接下来，就和大家一起聊聊现在很火很火的人体肠道微生物吧~~
人体肠道微生物主要包括厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)等几个主要常见的门类。通常情况下，有益菌和有害菌共存于人体肠道中，在宿主免疫系统的建立、完善及功能发挥过程中扮演重要角色。有益菌会抑制致病菌的过度生长，尽职尽责的保护我们人体健康；而当内外环境发生变化时，有益菌和有害菌间和谐共处的良好局面被打破，则有可能引起一些严重的疾病，如慢性炎症、代谢功能紊乱、自身免疫疾病、系统性疾病、神经性疾病、癌症等。诺奖获得者梅契尼可夫提出：由肠道菌群产生的毒素是诱发人体衰老和患病的主要原因之一。
肠道微生态与疾病
下面就给大家列举一些与肠道菌群密切相关的常见病，八一八这些微生物是如何致病的。
1、IBD与CRC
肠道慢性炎症(Inflammatory Bowel Diseases，IBD)是全球范围普遍存在的重要疾病，是由遗传易感宿主免疫系统对环境因子的异常反应引起的，简单来说，就是在遗传因素、环境因素及肠道微生物的共同作用下发生的。而号称世界上第二大癌症的结肠直肠癌(Colorectal Cancer，CRC)，是一种由基因突变累积引起细胞大量增殖扩散的恶性癌症，致死率在50%以上。实际上，IBD和CRC间关系紧密，我们可通过“Driver–Passenger”模型来看看它们的“好基友”关系。“Drivers”(如 Enterococcusfaecalis，certain Escherichia coli，Bacteroides fragilis ETBF strain)首先定植在结肠粘膜上，促进炎症发生、细胞增殖及基因毒性物质的产生，而基因毒素可以促进基因突变的积累。Drivers一系列的行为可引起IBD、结肠息肉或腺瘤；随后病变组织出现破裂、流血，改变肠道微环境，从而对微生物产生选择压。这些变化促进“Drivers”被“Passenggers”(如Fusobacterium nucleatum)、有益菌或其他在癌症环境下更具竞争力的细菌替换。当致病菌“Passenggers”大量侵入，就会促进CRC的的发生；当有益菌成为优势菌群，会抑制致病菌，阻断CRC的发生过程。
2、肥胖
现如今“胖宝宝”越来越常见了，减肥的人也越来越多了，因为肥胖会引发诸多疾病，对人类健康造成威胁。那么肥胖的发生都与那些因素有关呢？研究发现，肥胖与人的遗传背景（你从哪里来）、饮食（你吃了什么）及肠道微生物结构（你的肠道微生态）都有重要联系。肥胖患者与正常人群相比，拟杆菌门(Bacteroidetes)含量下降，而厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacterium)含量上升。肠道菌群结构的改变，一方面使微生物可从食物中获得更多的能力；另一方面可以促发低水平炎症。当低水平炎症发生时，双歧杆菌( Bifidobacterium spp.)的数量上升以调节肠道炎症，产生的GLP-2(胰高血糖素样肽2)数量增多，肠道渗透性降低，使脂多糖类转移能力下降。此外，通过小鼠模型发现，通过改变肥胖小鼠肠道微生物(粪菌移植)可改变小鼠的肥胖状态，可以为今后肥胖治疗提供新思路。
3、糖尿病
II型糖尿病(Type 2 Diabetes，T2D)是由基因与环境之间复杂的相互作用而引起的一种代谢病，病情严重者会出现系统代谢紊乱和并发症。T2D患者肠道中的一些有益菌如产丁酸盐细菌(梭菌Clostridium spp.、柔嫩梭菌群Faecalibacterium prausnitzii、罗氏菌属Roseburia)比例会下调，研究发现，丁酸盐可以在肠道粘膜表面形成保护层，调节人体肠道微生态平衡，对肠道健康起着关键性的作用。此外，某些致病菌如脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、乳酸菌在T2D病人中含量升高，且与空腹血糖、糖化血红蛋白HbA1c呈正相关关系，所以日后，我们可以将肠道菌群作为一项临床指标，通过设计相关模型，用菌群变化来预测、监控糖尿病高风险人群的疾病状态，也不是不可能。
4、风湿病
风湿病(Rheumatoid Arthritis，RA)是一类自身免疫性疾病，全球患者多达数千万。我们万能的研究者又进行了探索，比较了健康人群和未接受治疗的RA病人口腔、肠道微生物菌群，然后发现，嗜血杆菌(Haemophilus spp.)在RA患者中呈现相对缺失的状态，其丰度与RA自身免疫抗体的丰度成反比；而唾液乳杆菌(Lactobacillus salivarius)在RA患者的口腔和肠道中均显著性增多，尤其是在病情严重患者中更为明显，所以，我们可以推测这类微生物可能直接参与疾病发生。
5、自闭症
自闭症(autism spectrum disorder，ASD)被定义为一系列核心行为障碍。研究表明，自闭症的发生不仅与免疫调节异常有关，还与肠道菌群紊乱相关。肠道微生物可能通过神经、内分泌、免疫途径与中枢神经系统相互作用，进而影响大脑功能及行为。在MIA鼠模型中(maternal immune activation mouse model)，让MIA后代口服脆弱拟杆菌(Bacteroides fragilis)，可以改善肠道渗透压、优化菌群结构、降低交流障碍、舒缓焦躁情绪。通过改变肠道微生物结构来调节治疗人类神经发育障碍，可能是一种潜在的治疗方案。
3肠道微生物的影响因素
通过上面的讲解，相信大家已经知道了肠道微生物群落结构的变化会显著影响我们的健康。其实呢，菌群结构的变化又受到多种环境因素的影响，如饮食、宿主遗传背景、疾病状态、抗生素使用情况、卫生情况、睡眠质量、运动情况、压力等等。将环境因子、肠道菌群、健康状态与精准医疗相结合，来研究疾病的发生发展机理，已成为时下最流行的疾病诊断、预防和治疗方法，而这种方法可能会为无数患者开辟另一条希望之路。所以，大家要记住，健康从生活方式开始，选择一个健康的生活方式，选择一个健康的肠道菌群，选择一个健康的人生。
