了解腸道微生物及其益處

　　人類從不孤單。在我們周圍，有一個蓬勃發(fā)展的微生物群落，在某種程度上，微生物和人類細胞以幾乎1:1的比例存在于我們的身體中。構(gòu)成整個身體的細胞數(shù)量是天文數(shù)字，大約為數(shù)十萬億-即1013，或1后跟13個零。但是，由于微生物細胞的體積很小，因此這種大量的微生物僅占我們總體重的500克左右。然而，它對我們的健康和福祉的影響是巨大的。

　　生活在我們胃腸道中的微生物群落 (腸道微生物組-GM) 是如此相關(guān)，以至于它有時被稱為“我們的第二代謝器官”。我們的微生物室友會影響我們體內(nèi)吸收各種營養(yǎng)物質(zhì)并抵御病原體的過程。盡管如此，它們也會影響腸易激綜合征 (IBS) 甚至神經(jīng)系統(tǒng)疾病等疾病。

　　微生物組

　　幫助推進微生物組的知識，2007年，美國國立衛(wèi)生研究院 (NIH) 推出人類微生物組項目 (HMP)，促進研究與人體相關(guān)的細菌，古細菌和真菌群落及其在健康和疾病中的作用。旨在幫助推動轉(zhuǎn)基因科學(xué)界限的另一項舉措是INFOGEST。INFOGEST是一個2014網(wǎng)絡(luò)，由來自45個縣的150個機構(gòu)的400多名科學(xué)家組成，以協(xié)調(diào)用于研究的方法。

　　全球機制的影響突出了其重要性。自2000以來，微生物組學(xué)一直在發(fā)展，表征了構(gòu)成其一部分的微生物 (細菌，真菌，原生動物和古細菌) 的多樣性和功能。在此期間，還開發(fā)了用于鑒定微生物群落成員的技術(shù)。最初，它們的表征是一個繁瑣的過程，涉及使用液體培養(yǎng)基和培養(yǎng)皿培養(yǎng)微生物，涉及長的潛伏期和低吞吐量。自下一代測序出現(xiàn)以來，該策略已發(fā)生變化。使用遺傳標記，可以鑒定轉(zhuǎn)基因的不同成員，而不需要在實驗室條件下生長。這是特別相關(guān)的，因為只能培養(yǎng)少量的細菌和古細菌物種。最近，人們的興趣已經(jīng)從嘗試識別微生物物種轉(zhuǎn)移到了使用shot-gun宏基因組學(xué)等技術(shù)來識別它們可以做什么，該技術(shù)旨在重建整個基因組并從已測序的小DNA鏈中組裝它們。

　　生物群落都非常容易受到理化參數(shù)變化的影響。GM也不例外。飲食等因素塑造了居住在胃腸道中的社區(qū)。這種影響可以識別受地理和個人飲食習(xí)慣影響的微生物譜。此外，消化系統(tǒng)的不同隔室之間存在根本差異。例如，小腸的特征在于快速運輸和氧氣的存在。

　　因此，胃腸道這一部分的生態(tài)由具有高生長速率的兼性需氧生物主導(dǎo)。相反，由于運動速度慢得多且主要是厭氧條件，結(jié)腸的特點是其高度的生物多樣性和不依賴氧氣的生物的優(yōu)勢。在這種情況下，社區(qū)成員依靠替代途徑而不是有氧呼吸，例如使用硫酸鹽 (產(chǎn)生硫化氫) 或發(fā)酵 (產(chǎn)生有機酸，例如乙酸或氣體，如甲烷)。作為一個生態(tài)系統(tǒng)，居住在其中的不同群體之間建立了復(fù)雜的關(guān)系。例如，很好地描述了健康的腸道微生物組由于競爭策略 (例如抗生素生產(chǎn)) 而針對病原體提供保護。但是好處并沒有到此為止。微生物具有比人類更多樣化的代謝能力。它們可以產(chǎn)生對人類有益的物質(zhì): 丁酸鹽 (另一種有機酸) 以其抗炎和抗癌活性而聞名，而且必需的維生素，例如B12，葉酸，核黃素，生物素或維生素k，由居住在我們消化系統(tǒng)中的微生物群落產(chǎn)生。另一方面，在限制性條件下，GM也可能對其宿主有害。營養(yǎng)缺乏可以重塑群落，并且可以消化宿主分子 (例如形成結(jié)腸粘液屏障的粘蛋白) 的生物體可以增殖，以炎癥過程結(jié)束。

研究

　　我們和我們的微生物室友之間的關(guān)系是復(fù)雜的，并提出了挑戰(zhàn)和機遇。飲食，轉(zhuǎn)基因生物與健康之間的復(fù)雜關(guān)系凸顯了轉(zhuǎn)基因生物在我們整體健康中的關(guān)鍵作用。私營部門和公共部門都聯(lián)手試圖解開這個 “第二代謝器官” 的謎團。這項研究的結(jié)果最終被用于不同的服務(wù)和產(chǎn)品，例如個性化的微生物組管理，基于微生物組的治療以及了解疾病機制。

　　隨著人類繼續(xù)探索外層空間，它也解開了居住在我們體內(nèi)的微生物組的內(nèi)在秘密。這兩種探索同樣令人著迷，并為人類帶來了難以置信的好處。探索人類微生物組使我們能夠重新思考我們與微觀同行的關(guān)系，認識到它們不是我們腸道中的外來乘客，而是我們生物學(xué)不可或缺的一部分。

　　項目已經(jīng)出現(xiàn)，以反映人類和微生物之間的密切合作。這些舉措強調(diào)了發(fā)掘全球機制秘密的重要性及其在為未來鋪平道路方面的至關(guān)重要性，在未來，從更廣泛，更完整和更具包容性的角度看待健康，包括參與伙伴關(guān)系的人類和非人類成員為了我們的福祉。

　　總之，我們的腸道微生物組見證了生命的復(fù)雜性和相互聯(lián)系。隨著研究的進展，人類可能會發(fā)現(xiàn)，一些疾病的解決方案不在于人類，而在于數(shù)以萬億計的微生物，它們把我們稱為家。擁抱這種觀點為促進人類健康與我們內(nèi)部蓬勃發(fā)展的微觀生活和諧發(fā)展開辟了一個充滿可能性的世界。

　　（本文來自HEL官網(wǎng)的中文譯稿）

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