肠道微生物群:螺母和螺栓

他们在你里面,你,他们是你…他们是微生物的一部分!微生物生物是如此之小,我们用我们的眼睛不能看见它们。在我们的身体,我们有很多微生物为人类细胞。微生物已经征服人类数百万年,和我们一起进化。在这漫长的协会,我们成为相互依赖:我们提供微生物食品和居住的地方,他们反过来为我们工作。我们才刚刚开始理解许多影响微生物对我们,但也有一些令人吃惊的例子:他们帮助我们消化食物,训练我们的免疫系统,保护我们免受感染,控制我们的欲望,甚至影响我们是否感到快乐或悲伤。大多数微生物体内生活在肠道,这是一个最大的—宿主和微生物之间的接口。我们把整个微生物生活在肠道的集合肠道微生物群。

肠道微生物并不都是一样的。到目前为止,研究人员已经确定了超过2000种不同的微生物生活在或人类。每个人都不同的肠道微生物群数量和物种的丰富性,使每个人独特的微生物群。

肠道微生物群是从哪里来的?很少有微生物生活在或在婴儿出生之前。出生时,人类婴儿满足微生物的一些朋友第一次和他们继续拿起新的微生物随着他们年龄的增长。孩子看起来不同于成人的微生物群,和物种的数量稳步增加,直到成年期(图1)。即使在成人,微生物群的构成仍然可以改变它,取决于我们的基因,我们生活的环境,我们所吃的食物。

一个健康的肠道微生物群是什么?

我们知道,一个健康的肠道微生物群是很重要的。但健康的微生物群是什么?这是一个非常难回答的问题,尽管许多科学家正在努力解决。不同物种的数量和这些物种在不同人群间的相对丰度随着时间的推移,甚至在同一个人身上。此外,身体环境的变化可以把一些微生物群物种从无害的居民变成危险的入侵者。因此,每次改变肠道内的东西,数以百计的其他事情的变化,这使得它非常困难,科学家理解这些变化是重要的。

科学家研究如何这样一个复杂系统的功能?方法之一是使用老鼠异常干净的环境中长大,所以他们没有任何微生物群,但他们仍然健康。科学家给这些小鼠的肠道微生物群与生病或健康的人类。如果只有鼠标“生病”微生物群发展的疾病,我们知道这种疾病是由于微生物群,老鼠,因为它是唯一的区别。这是很重要的,但在大多数情况下,我们仍然不明白如何发生这种情况。

肠道微生物群如何保持我们的健康呢

在某些情况下,我们已经解释微生物群如何影响着我们。其中一个案例是与免疫系统的相互作用。肠道免疫系统需要防止危险的微生物引起疾病,但它不应该正常微生物群的过度反应。免疫系统产生一个平衡达到这种状态的激活和反激活信号。如果平衡被干扰和主要激活信号产生,会导致疾病。科学家们发现,一种浪费产品发布的微生物群,称为丁酸盐,可以让免疫系统制造更多信号才会安静下来。微生物群从而有助于保持平衡,防止免疫系统过度反应(1]。

第二个案例中,我们有一些理解微生物群的影响我们的角色是预防肠道感染的微生物群。如果你吃的食物或饮料含有微生物可以使你生病沙门氏菌就是这样一个微生物,你可能听说过),在许多情况下,你会保持健康。这通常是由于你的肠道微生物群,可以直接对抗入侵者通过生产物质可以伤害他们,通过刺激你的免疫系统增强你抵抗有害细菌,和通过使用所有可用的食物所以没有留给侵略者2]。

第三个案例的角色从我们的食物中获取能量的微生物群。你听说过这个术语,膳食纤维吗?膳食纤维丰富的蔬菜和水果,它含有大量的能量。但是这种能量不能被我们的身体因为我们没有机器提取它。然而,肠道微生物群的这个机器,微生物可以消化的膳食纤维,释放的能量供我们使用。通过这种方式,你的微生物群产生的总能量的10%每天使用(3]。这是生存的一个重要因素,如果没有足够的食物,但是如果有太多的食物,这一过程可能会导致人超重。

操纵肠道微生物群的方法

一个健康的肠道微生物群是很重要的对于我们的身体的一些主要功能。但是,即使我们的微生物群是健康的,事件就像危险的细菌的入侵或抗生素的使用可以显著改变它。在某些情况下,这些改变肠道微生物群可以导致疾病。

在过去的几十年里,帮助我们保持健康的微生物群或操纵微生物群的成分被发现。也有干预措施有助于促进特定的有益微生物和抑制的危险。这里有三个这样的干预措施(也看到图2)。

益生元

不同的微生物有不同的食物偏好。支持有益微生物的方法之一是帮助他们成长为他们提供他们最喜欢的食物4]。这些首选的营养物质被称为益生元。例如,一些种类的有益的细菌喜欢吃一种膳食纤维。一种思考,这将是一场汽车比赛,不同的汽车需要不同种类的燃料。食用益生元就像给汽车燃料只有你想赢(有益菌),虽然不是加油。

粪便移植

改变微生物群的另一种方法是肠道微生物群的转移从一个健康人(供体)病人(收件人)。这被称为粪便微生物移植,你可以考虑更换一个足球队,不一起玩好一个不同的团队。粪便微生物移植是通过从他们的粪便,捐赠者的肠道微生物群,将其传递到收件人的肠道,吞下一片药或者通过管通过鼻子或直肠。不听起来很吸引你?一个非常可以理解的反应!然而,对于一种疾病,粪便微生物移植似乎工作非常好:复发性感染Clostridioides固执的,微生物可以茁壮成长的肠道微生物群的干扰,导致非常严重的疾病。梭状芽孢杆菌可以被抗生素杀死,但抗生素耐药性是常见的,并且经常疾病回来当患者停止服用抗生素。粪便微生物移植治愈80 - 90%的人患有这种疾病,他们通常被认为是安全的。然而,粪便微生物移植往往以不可预知的方式影响接受者的肠道微生物群。

微生物群精密工程

目前的研究重点是更有针对性的改变微生物群,为了避免一些粪便微生物移植的不可预知性。一种可能性是口服疫苗接种针对特定的微生物。像大多数其他疫苗,口服疫苗接种告诉抗体免疫系统制造蛋白质,坚持目标微生物。这些抗体胶水这些微生物在一起成一大团,哪个更容易清除肠道的5]。帮助这一过程,我们可以使用另一个技巧:微生物非常类似于一个有针对性的疫苗,但不是有害的,可以给予疫苗。这种微生物被称为利基竞争者。利基竞争者使问题微生物生活更加困难,因为它与有问题的食品微生物竞争和生存空间。想象这喜欢玩音乐椅:免疫系统使微生物针对距离和谁更快和更好的适应能取而代之。这种策略显示了有前景的结果,和研究正在进行中广泛使用。

关键信息

我们才刚刚开始理解肠道微生物群的方式影响你的健康和幸福,但我们已经知道它有一个强大的效果,有聪明的方法来影响它。理解肠道微生物群的作用是一个非常活跃的研究领域。世界各地的一些组织工作定义特征使微生物群“健康”或“病变”,别人还在继续开发技术来精确的微生物群的变化。这项研究将更清楚地了解人类与微生物之间的复杂关系,并将导致更好的方法改善许多人的健康和生活质量。

术语表

微生物:↑所有生物肉眼不可见的被称为微生物。他们在地球上的大多数地方,执行环境中的重要作用和对我们的健康,但是一些微生物使我们生病。

肠道微生物群:↑社区的微生物生活在我们的消化道,地球上最密集的微生物群落之一。

益生元:↑食品,特别是饲料中组件的有益的肠道微生物群的成员,以促进他们在其他物种。

粪便微生物移植:↑肠道微生物群的转移在一个健康的人的粪便与打扰一个人肠道微生物群。这一技术是目前用于治疗复发性梭状芽孢杆菌感染。

口服疫苗接种:↑训练免疫系统反应对特定微生物通过吞咽杀死微生物,微生物或部分。

利基竞争者:↑生物群落的成员需要相同的资源(住在同一生态位)和在直接竞争。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

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引用

[1]↑Furusawa Y。较,O。福田康夫S。Endo, t。Nakato, G。高桥,D。,等。2013。同桌的microbe-derived丁酸诱导结肠调节性T细胞的分化。自然504:446-50。doi: 10.1038 / nature12721

[2]↑Stecher B。哈特,w . d . 2011。机制控制肠道病原体殖民的。咕咕叫。当今。Microbiol。14:82 - 91。doi: 10.1016 / j.mib.2010.10.003

[3]↑麦克尼尔公司:我。卡明斯,j . H。,詹姆斯·w . p . 1978。短链脂肪酸的吸收人类的大肠。肠道19:819-22。doi: 10.1136 / gut.19.9.819

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[5]↑沼泽,K。Diard, M。、塞林上校m E。费尔米,B。Wotzka, s Y。Toska,。,等。2017。High-avidity IgA束缚来保护肠道细菌增长。自然544:498 - 502。doi: 10.1038 / nature22058