微生物對人類有哪些影響？

編者按：

我們的身體承載著數以萬億計的微生物，這些微生物包羅細菌、真菌、病毒和原活潑物，它們在我們出生時就起頭定植，而且我們每小我所擁有的微生物都是怪異的。

這些微生物與宿本家兒的健康慎密相關。跟著科學家對糊口在我們體內和體表的微生物研究得越深切，他們就越贊嘆于這些微生物對宿本家兒所發生的影響。在我們平生中的每一個階段，微生物城市對我們發生或多或少的影響。

今天，我們出格編譯了頒發在《國度地輿》雜志上關于微生物若何影響我們平生的文章。但愿本文可以或許為相關的財產人士和諸位讀者帶來一些開導。

① 微生物影響我們的平生嗎？

科學家對糊口在我們體內的微生物研究得越多，他們就越贊嘆于這些微生物對我們的外表、行為、思維和感受所發生的影響。我們的健康和幸福真的是由糊口在我們腸道、肺部、皮膚和眼球里的細菌、病毒、真菌和原活潑物所驅動的嗎？這是一個何等奇異的概念——我們隨身攜帶的微生物似乎是如斯主要甚至組成了我們是誰的天然素質。

菌群的感化可所以深遠的，也可所以陪伴著人體發育，從很早就起頭的。在客歲頒發的一項研究中，科學家們暗示，孩子的脾氣可能與其腸道內的細菌是否本家兒要來自于某一個屬有關：雙歧桿菌越多，嬰兒就越陽光。

這一結論是由來自芬蘭圖爾庫大學的 Anna-Katariina Aatsinki 和她的同事們所發現的，他們對 301 名嬰兒糞便樣本進行了闡發。成果發現那些在兩個月大時體內雙歧桿菌比例較高的嬰兒在六個月大時更有可能表示出一種被研究人員稱為“積極情感”的特征。

現實上，微生物組這個研究偏向仍然相對年青，從起頭當真研究至今才不外 15 年。這意味著迄今為止的大大都研究都是初步的、小規模的，只涉及十幾只老鼠或十幾小我。科學家們已經發現了微生物組和疾病之間的聯系，但還不克不及得出明白的因果結論以說明數量復雜的微生物對宿本家兒的意義。

盡管如斯，微生物的數目之大仍是讓人難以置信，一個年青的當作年男性體內平均大約有 38 萬億個微生物，比人類細胞數目略多。是以，操縱微生物的前景是十分誘人的。

在不久的未來，最熱情的研究人員可能會以益生元（作為底物可以促進有益微生物發展的化合物）、益生菌（有益微生物自己）或糞菌移植（來自健康捐贈者的具有豐碩微生物的糞便）的形式為我們供給微生物，從而由內而外埠幫我們的身體以最佳狀況運行。

此刻，當我們會商菌群時，我們本家兒要會商的是腸道菌群，體內 90%以上的微生物都糊口在腸道里，但其他部位同樣布滿了微生物。它們會呈現在身體上任何一個與外部接觸的處所：眼睛、耳朵、鼻子、嘴巴、陰道、肛門、尿道。每一英寸的皮膚上也都有微生物，連腋窩、腹股溝、腳趾間和肚臍處也有豐碩的微生物。

而真正令人詫異的是：我們每小我都有分歧于其他人的特定微生物組合。加州大學圣地亞哥分校微生物組立異中間的 Rob Knight 說：“按照今朝的不雅察，兩小我的微生物群落完全重疊的可能性為 0，微生物群落的怪異性質甚至可以用于法醫判定，經由過程匹配皮膚微生物的陳跡，我們可以追蹤人們接觸到的物體或概況。”也許有一天，差人會在犯罪現場采集皮膚微生物樣本，就像他們此刻采集指紋一樣。

接下來，我們將環繞科學家們正在研究的一些重點，講述微生物若何影響我們從嬰兒期到老年的整個生命周期。

② 嬰兒期

子宮內的胎兒根基上沒有微生物。跟著發育長大，嬰兒會擠壓產道，在那邊它會碰到大量的細菌。在陰道臨蓐過程中，嬰兒會被糊口在陰道內的微生物所覆沒;當它的臉顛末母親的會陰和肛門時，它也會表露在母親的腸道細菌中。這些母系腸道微生物會當即起頭在新生兒的腸道中定植，與發育中的免疫細胞進行某種對話。經由過程這種體例，很是早期的菌群刺激了免疫系統，為生命后期的健康運作做籌辦。

然而，當一個嬰兒經由過程剖腹產出生時，它錯過了這種接觸。它的腸道被植入了分歧的微生物——不是來自母親的腸道和陰道，而是來自她的皮膚和母乳，還有護士的手，甚至是病院的床上用品。這些早期的差別可能會影響平生。

2018 年，盧森堡大學盧森堡生物醫學系統中間（LCSB）的 Paul Wilmes 頒發了一項研究，研究對象包羅 13 名安產嬰兒和 18 名剖腹產嬰兒。他和他的同事闡發了新生兒及其母親糞便，還有母親陰道拭子的微生物，發現剖腹產嬰兒體內發生脂多糖的細菌數目較著比安產嬰兒少，而脂多糖是免疫系統發育的本家兒要刺激身分。這種差別在出生后至少持續了五天——Wilmes 相信，這足以對免疫力發生持久的影響。

凡是，在嬰兒出生后的第一個生日，剖腹產嬰兒和安產嬰兒的菌群才會根基變得不異。但 Wilmes 認為，他在嬰兒出生后最初幾天所不雅察到的差別，意味著剖腹產嬰兒可能會錯過一段“激發期”，即免疫細胞對外來身分做出恰當反映的期間。在最初的幾天里，剖腹產嬰兒體內的微生物數目較少，這可以詮釋為什么他們更輕易在隨后呈現一系列免疫問題，包羅過敏、炎癥和肥胖。

Wilmes 說，未來有一天，剖腹產嬰兒可能會獲得從他們母親體內提取的益生菌，從理論上講，這將在他們的腸道內播撒有益的微生物。不外，這種益生菌療法仍在遙遠的將來。

③ 童年

食物過敏已經變得如斯遍及，很多黌舍限制孩子從家里帶午餐，好比花生醬和果凍三明治，因為擔憂引起同窗的過敏反映。在美國，有 560 萬兒童患有食物過敏，半斤八兩于每個教室里就有兩三個孩子。

良多身分被認為是造當作這一增加的原因，包羅剖腹產的增添和會覆滅有益細菌的抗生素的過度利用。芝加哥大學的 Cathryn Nagler 和她的同事想知道兒童食物過敏的增添是否與兒童的腸道菌群有關。

客歲，他們頒發了一項研究，研究對象是 8 個六個月大的嬰兒，此中一半對牛奶過敏，一半對牛奶不外敏。他們發現，兩組嬰兒的微生物組有很大的分歧：健康嬰兒體內的細菌與它們春秋段正常發育的嬰兒相仿，而對牛奶過敏的嬰兒體內的細菌則具有更多當作人的特征。

Nagler 說：“凡是從嬰兒到當作人菌群是一個遲緩成長的過程，可是在過敏嬰兒中這個歷程在‘異常而快速’地成長。”

操縱糞便樣本，Nagler 和她的同事們將研究中收集到的嬰兒的腸道細菌移植到無菌小鼠體內，這些小鼠是經由過程剖腹產出生的，在無菌情況中長大，是以它們底子沒有微生物。當這些小鼠接管來自健康嬰兒的菌群移植時，它們體內有益的細菌阻止了它們對牛奶的過敏反映。但當它們接管來自過敏嬰兒的菌群時，小鼠沒有獲得有益細菌，發生了過敏反映。

進一步的闡發表白，有一種細菌對人類嬰兒來說是出格的——梭狀芽孢桿菌類的 Anaerostipes caccae，這種細菌似乎在第一組不外敏小鼠中起著主要的感化。Nagler 團隊在之前的一項研究中發現梭狀芽胞桿菌可以預防花生過敏。

Nagler 是芝加哥藥物草創公司 ClostraBio 的總裁和結合創始人，他但愿在嘗試室老鼠身上測試這些細菌的治療潛力，并最終在過敏患者身上測試。

要實現這個設法的第一個挑戰是在腸道內尋找有益細菌的落腳點。Nagler 說，即使在一個不健康的微生物群落中，所有的生態位也都已經被填滿了，梭狀芽胞桿菌要進去，就得有此外工具出來。是以，ClostraBio 開辟了一種藥物，可以斷根菌群中一個生態位。

Nagler 和她的同事一向在給老鼠打針這種藥物，然后給它們注入各類梭狀芽胞桿菌，以及能促進它們發展的炊事纖維。她但愿在將來兩年內起頭對梭狀芽孢桿菌的臨床治療進行測試，最終方針是將其用于對食物過敏的兒童。

腸道微生物也可能與其他諸如 1 型糖尿病等兒童疾病有關。在澳大利亞，科學家們收集了 93 名有 1 型糖尿病家族史的兒童的糞便樣本，發現那些患病兒童的糞便中 A 型腸病毒的含量比那些沒有患病的兒童要高。

介入這項研究的哥倫比亞大學梅爾曼公共衛生學院的 W. Ian Lipkin 警告研究人員：“不要急于僅經由過程微生物組的差別來詮釋疾病，無論是糖尿病仍是其他疾病，這在很大水平上仍然是一門描述性科學，獨一確定的是，某些微生物與某些前提有關。”

盡管發出了這樣的警告，Lipkin 仍是對微生物學科學的成長偏向感應興奮。他估計，在 5 年或 10 年內，科學家將領會微生物組影響人體的機制，并將起頭在人體長進行臨床試驗，以證實改變微生物組對健康的影響。他說：“一旦微生物科學變得機械性和深奧無極試性，它就會當作為實際。”

④ 芳華期

在發財國度，絕大大都的青少年都長有痤瘡，對他們來說，似乎確實存在一種“痤瘡菌群”。很多孩子的皮膚出格適合兩株來自Cutibacterium acnes（之前被稱為Propionibacterium acnes）的細菌發展，這兩株細菌與痤瘡緊密親密相關。然而，盡管這個種的名字與痤瘡（acne）有關，可是這個種的大大都菌株要么是無害的，要么是可以阻止致病菌的有益菌。事實上，C. acnes是面部和頸部正常微生物群落的本家兒要構成部門。

可是，擁有一株有害的C.acnes菌株可能會是一個問題。賓夕法尼亞州立大學醫學院皮膚病學研究員 Amanda Nelson 說，這是長痤瘡所必需的身分之一。

其它身分包羅：C. acnes的食物來歷——皮脂（皮脂腺排泄的以連結皮膚潮濕的油）、堵塞的毛囊以及炎癥反映。Nelson 說：“這四個身分協同感化，我們現實上不知道起首會發生什么。”

痤瘡微生物是圣路易斯華盛頓大學醫學院的研究重點，這里的研究人員發現：今朝獨一的痤瘡治療方式——異維甲酸可能會導致持久的闌珊。以 Accutane 或其它名字發賣的異維甲酸的感化是經由過程改變皮膚微生物組，削減C.acnes的數目，同時增添皮膚微生物組的整體多樣性。在這種更健康、更多樣化的情況中，他們發現有害的C. acnes菌株更難扎根。

此刻科學家們已經領會到異維甲酸是經由過程改變痤瘡相關的微生物來起感化的，他們可能會測驗考試開辟出同樣有用的微生物療法——他們但愿這種療法比異維甲酸更平安，因為若是在懷孕時代服用異維甲酸可能會導致出生缺陷。

這些替代方案包羅華盛頓大學的研究人員所稱的“益生元生物肥料”——為健康的皮膚菌群的繁榮發展供給前提，以及具有選擇性的“菌株除草劑”——在斷根有害的C. acnes菌株的同時保留有益的菌株的藥劑。他們說，夾雜利用的可能還有益生菌、口服或局部彌補劑，它們含有直接劑量的有益Cutibacterium菌株。

⑤ 當作年

若是把活動員腸道內的微生物轉移到您的腸道內，您的熬煉就會更有用果嗎? 這是哈佛大學的科學家們想要摸索的問題。他們收集了 2015 年波士頓馬拉松 15 名選手兩周內（角逐前后各一周）每日的糞便樣本，并將其與對照組 10 名非跑步者兩周內每日的糞便樣本進行了比力。科學家們發現，馬拉松角逐竣事幾天后，跑步者的糞便中含有的Veillonella atypica細菌較著多于不跑步的人。

喬斯林糖尿病中間和哈佛醫學院的 Aleksandar Kostic 說：“Veillonella具有怪異的新陳代謝，它利用乳酸作為首選的能量來歷，這給我的研究點亮了偏向。”

乳酸鹽是肌肉在猛烈活動時發生的，這讓我們思慮：有沒有可能是Veillonella在代謝活動員肌肉中發生的乳酸呢？若是謎底是必定的，那么彌補Veillonella可否幫忙非活動員表示得更好呢？

接下來，他們把研究對象轉標的目的嘗試室小鼠。他們從一名跑步者的糞便中提掏出Veillonella，并將這種細菌注入到 16 只小鼠體內。然后他們把老鼠放在小型跑步機上，讓它們跑到筋疲力盡。他們用另一種不介入乳酸代謝的細菌對 16 只對照組小鼠進行了同樣的嘗試。Veillonella小鼠的跑步時長比對照組小鼠多13%，這使得研究人員得出結論，微生物組可能在身體表示中闡揚關頭感化。

Kostic 說：“這個嘗試供給了一個很是好的例子，申明共生是若何發生的。”當宿本家兒的肌肉經由過程熬煉發生它賴以保存的乳酸鹽時，Veillonella就會受益。反過來，宿本家兒也會受益，因為Veillonella會將乳酸轉化為丙酸鹽，而丙酸鹽可以經由過程增添心率和氧代謝，甚至可能經由過程削減肌肉炎癥來加強活動能力。

他繼續彌補：“我認為，這種關系是大大都人與微生物組關系的根本，最終形當作了一種互利共生關系。”

微生物組也可能導致一些晦氣的成果，包羅焦炙和抑郁等精力狀況。2016 年，愛爾蘭科克大學的科學家頒發了一篇關于微生物與抑郁之間聯系的論文，他們將患有抑郁癥的人類糞菌移植到大鼠體內，大鼠會變得抑郁嗎?

科學家們把 28 只大鼠分當作兩組，嘗試組大鼠接管了來自三個嚴重抑郁癥男性患者的夾雜糞菌移植；對照組的大鼠接管了來自三個健康男性的夾雜糞菌移植。

成果表白，從抑郁癥男性患者那邊獲得的糞菌會使老鼠抑郁。與對照組比擬，他們表示出對興奮勾當掉去樂趣（經由過程老鼠選擇喝糖水的頻率來權衡），而且焦炙增添（經由過程避免打開或對嘗試迷宮部門不熟悉表白）。

盡管遍及認為從大鼠類比到人類研究之間存在一個跳躍，可是科學家們說他們的工作增添了證據，證實腸道菌群可能在抑郁癥的形當作過程中闡揚感化。他們說，對準這些微生物，也許有一天可以幫忙治療抑郁癥和其他情感障礙。

⑥ 老年

微生物組是持續不竭轉變的。您怪異的微生物組根基是在四歲時形當作的，只有重大的改變才能真正改變它。例如：改變飲食或熬煉習慣、搬到分歧的處所、改變在戶外的時候、服用抗生素或某些其他藥物。

但從某種意義上說，微生物組又是不竭轉變的，每頓飯后它們城市發生細小的轉變。在整個發育期，它沿著一個可展望的過程轉變，以至于可以經由過程不雅察您的腸道菌群來估量您的春秋。

這種被稱為“微生物組衰老時鐘”的簡潔方式涉及到人工智能，就像比來噴鼻港草創企業 Insilico Medicine 展示的那樣。科學家們從公開的數據集中收集了歐洲、亞洲和海說神聊美共計 1165 人的腸道菌群信息。大約三分之一的樣原本自 20 多歲和 30 多歲的人，三分之一來自 40 多歲和 50 多歲的人，三分之一來自 60 到 90 歲的人。

科學家們操縱 90%的樣品進行了一輪機械進修。然后，他們用進修練習完的人工智能模子去展望別的 10%的菌群樣本，看看可否確定它們的春秋。微生物組衰老時鐘給出的成果可以或許切確到與現實春秋相差四年以內。

這對于跟著春秋增加而呈現的身體轉變，出格是免疫力下降、全身炎癥和身體虛弱有什么影響呢？英國劍橋大學伯拉罕研究所的科學家試圖經由過程糞菌移植找到謎底。他們知道跟著春秋的增加，免疫系統的功能會越來越差，他們想知道把幼齡鼠的糞菌移植到老年鼠體內是否會有恢復結果。

在移植之前，大哥的小鼠小腸內壁細胞團也就是派爾調集淋湊趣的免疫反映較著下降。昔時老的小鼠接管幼齡老鼠的糞菌移植時，它們的派爾調集淋湊趣細胞的免疫反映恢復到更年青的狀況。顯然，科學家們得出的結論是，老年小鼠遲緩的免疫反映是可逆的；它可以經由過程注入年青老鼠體內的腸道微生物來“拯救”。這足以讓您思疑，年青時的便便可否當作為健康晚年的奧秘。

糞菌移植是動物腸道菌群研究的一個特征。這也是今朝研究的本家兒要臨床干涉干與手段之一，將其作為一種引入微生物來匹敵多種疾病的體例。

這不僅僅是設想，曩昔十多年來，糞菌移植一向被用于治療艱難梭狀芽胞桿菌（一種嚴重的、可能致命的腸道傳染）的頻頻傳染。據美國國度糞菌移植掛號處結合本家兒席、布朗大學的 Colleen Kelly 說，僅在美國，每年就有約 1.2 萬至 1.5 萬例在醫療監視下進行的糞菌移植手術。

總的來說，成果還不錯，但客歲 6 月，美國 FDA 陳述稱，一名患者顛末糞菌移植后因傳染而滅亡，他的移植手術利用的糞便沒有顛末充實的耐藥性細菌篩查。

除了糞菌移植，科學家們還在研究其他節制菌群的方式，包羅益生元、益生菌，以及改變飲食或熬煉等可能改變腸道菌群的組合方式。但即使是菌群研究的最強烈的撐持者也暗示，今朝還很難對菌群與人類健康之間的聯系得出結論，他們催促不要急于進行治療。

盧森堡大學的 Wilmes 說：“糞菌移植和微生物作為藥物的成長引起了良多人的樂趣，各家公司正在研究新的益生菌，以將不服衡的菌群恢復到與宿本家兒均衡的狀況。”作為一名生態學家，Wilmes 很清晰“恢復活態”在情況中的價值，但這還為時過早。

他說:“在我們可以或許真正合理地做到這一點之前，我們需要領會健康菌群的真正組成，以及菌群付與人體宿本家兒的功能，我想我們還沒到那一步。”

原文編譯自：https://www.nationalgeographic.com/magazine/2020/01/how-trillions-of-microbes-affect-every-stage-of-our-life-from-birth-to-old-age-feature/

作者｜Robin Marantz Henig

編譯｜天然卷的有痔青年

審校｜617