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腸道菌群與機體各系統健康的聯繫

人體的腸道含有近100萬億個微生物,由1000多種不同的細菌組成,占人體總細菌量的80%左右。

腸道菌群(gut microbiota,GM)

人體的腸道含有近100萬億個微生物,由1000多種不同的細菌組成,占人體總細菌量的80%左右。數量和種類龐大的腸道菌群基因組(包含的遺傳資訊)又被稱為“人類第二基因組”[1-3]

根據腸道菌群是有益還是有害可分為三大類:

(1)有益菌:對人體有益的活性微生物(以乳酸菌、雙歧桿菌、酵母菌為代表)。

(2)中性菌:中性菌數量較多,它會隨著身體的狀況變化而變化,細菌屬性也會發生變化,屬於騎牆派,也就是可好可壞。

(3)有害菌:容易對身體引起疾病的發生(最有代表的就是產氣莢膜梭菌)。

腸道菌群按一定的比例組合,各菌間互相制約,互相依存,在平衡狀態就健康,失衡時就容易生病。

腸道菌群與免疫系統

腸道是人體最大的免疫器官,大部分病菌進入人體都先要經過腸道微生物屏障的檢驗。

腸道微生物定植抗力(CR):分佈於腸道內側的專性厭氧菌如雙歧桿菌可在腸上皮表面形成一層菌膜,通過競爭增強腸道防禦能力,抑制消化道內外源性潛在致病菌對腸上皮細胞的粘附和定植[4]

定植於腸道的有益菌經過代謝作用可分泌多種代謝產物和細菌素,與腸道上皮細胞分泌的粘膜共同構成化學屏障,抑制致病菌的過度生長以及外來致病菌的入侵,增強機體抗感染的能力[5]

正常生理狀態下,腸道菌群與機體處於動態的平衡狀態,但當機體受到外界因素或內部環境刺激時,腸道菌群與免疫系統之間的平衡狀態會被打破,菌群的多樣性會受到影響,繼而引發多種疾病,如自身免疫疾病、食物過敏、糖尿病、肥胖、肝硬化等。

腸道健康與自身免疫性疾病

自身免疫性疾病是以機體自身反應性T細胞和B細胞過度活化,大量自身抗體產生,引起多器官多系統廣泛損傷的慢性炎症性疾病。

研究證實不同的腸道共生菌可通過特異性的分子模式誘導炎性細胞及炎性因數形成,從而調節腸黏膜屏障的完整性,影響黏膜免疫的功能,這對多種自身免疫性疾病均能產生廣泛的影響[6],如系統性紅斑狼瘡、類風濕性關節炎、腦脊髓膜炎、脊柱關節炎等。

腸道菌群與精神健康

腸道是人體的第二個大腦。腸道與大腦間是有相連接的,因為腸道內有複雜的神經系統,會與大腦之間互相影響,如果腸道內的有益菌較多,腸道就健康,而如果腸道菌群失衡就會大腦發展,這就是所謂的“腸腦軸線(gut-brain axis)”的觀念。

(1)腸道菌群與抑鬱症

研究表明,抑鬱症患者血清白細胞介素-6、腫瘤壞死因數-α等炎症反應標誌物明顯增加,且約20%的抑鬱症患者會出現胃腸道表現[7-8]

腸道菌群紊亂會影響色氨酸的代謝,色氨酸是5-羥色胺的前體,其減少會導致腦內5-羥色胺水準降低,從而引起抑鬱症狀[9]

(2)腸道菌群與阿爾茲海默症(AD)

研究發現,腸道菌群通過調控炎症的產生、神經遞質的代謝及受體的表達在AD的發病中發揮重要作用[10]

腸道菌群對神經遞質的調節的研究發現,AD患者常出現腸道菌群紊亂,特別是雙歧桿菌、乳酸桿菌的數量減少,因雙歧桿菌和乳酸桿菌可以將谷氨酸鹽轉化為γ-氨基丁酸,因此,AD患者大腦皮質中的γ-氨基丁酸水準也相對降低[11]

(3)腸道菌群與兒童多動症

腸道菌群可能作為獨立因素參與兒童多動症的發病[12]

圍生期被認為是嬰兒建立腸道菌群的關鍵時期,也是腸道菌群影響大腦發育的窗口期。

孕期母親的健康狀況也會對子代大腦發育會產生深遠影響,孕期的慢性壓力打破了陰道菌群的平衡,這會影響新生兒腸道菌群的定植從而增加ADHA的發病率[13]

腸道菌群與骨骼健康

腸道菌群對骨代謝具有重要調控作用,其作用機制主要包括影響吸收、調節免疫系統而影響破骨細胞數量與功能、影響腸道激素三方面。

(1)有益菌群可發酵食物中的纖維產生短鏈脂肪酸(SCFA),SCFA可降低腸道局部pH值,減少腸道離子與形成複合物,從而促進鈣吸收[14]。能夠刺激腸道細胞分泌葡萄糖依賴促胰肽(GIP)和胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)並促進骨形成,抑制骨吸收,從而促進骨骼健康,降低骨質疏鬆發生風險[15]

(2)有害菌群能夠產生內毒素(LPS),引起炎性反應,調控破骨細胞生成,從而影響骨代謝[16]

(3)有害菌群的血清素可進入血循環,減少成骨細胞數量,抑制成骨細胞分化成熟,抑制骨形成,降低骨小梁體積百分數,增加骨質疏鬆風險[17]

因此,調整腸道菌群結構,促進腸道菌群中有益菌群生長,降低有害菌群比例,對維持骨骼健康具有顯著意義。

腸道菌群與皮膚健康

腸道菌群失調是一種微生物失衡狀態,有可能對皮膚功能產生負面影響。

(1)艱難梭菌可(腸道有害菌)誘導代謝物游離苯酚和對甲酚(均為腸道環境紊亂的生物標誌物)的產生,這些代謝物可以進入循環系統,優先在皮膚中積累,損害表皮分化和皮膚屏障完整性[18]。高對甲酚血清水準與皮膚水分減少和角化受損有關[19]

(2)腸道生態失調可導致上皮通透性增加,觸發效應T細胞的啟動,破壞它們與免疫抑制性調節性T細胞(Tregs,控制體內自身免疫反應性的T細胞亞群)的平衡。促炎細胞因數進一步增強上皮通透性並導致慢性全身炎症的惡性循環[18]

腸道菌群失調導致三種常見皮膚病——痤瘡、特應性皮炎(AD)和銀屑病的機制:

(1)痤瘡

哺乳動物雷帕黴素複合物1(mTORC1), 通過介導皮脂腺過度增殖、脂肪生成和頂漏斗角化細胞的增生,從而促進痤瘡的發展[20]

而腸道微生物群通過腸道共生細菌和mTOR通路之間的雙向調節,影響痤瘡病理生理機制[21]

另外,痤瘡和腸道功能的聯繫還可能由大腦誘導。在尋常痤瘡和腸道菌群失調中可以看到含有神經的P物質的上調和強烈表達。P物質可以觸發炎症信號,導致與痤瘡發病機制有關的促炎介質增加(IL-1、IL-6、TNF-α、PPAR-γ)[22]

(2)特應性皮炎(AD)

在兩項研究中,對AD患者糞便樣本的宏基因組分析表明,與對照患者相比,普拉梭菌(調節免疫力的有益菌)種類顯著減少,且短鏈脂肪酸(SCFA ,由腸道微生物產生,有抗炎及保護上皮屏障完整性的作用)產生的減少,存在明顯的F.prausnitzii腸道菌群失調[23,24]

(3)銀屑病

銀屑病通常伴有其他器官系統的炎症。7%到11%的炎症性腸病(IBD)患者被診斷出患有銀屑病,這一結論有效增強銀屑病與胃腸道炎症的相關性[25]

有益菌F.prausnitzii可產生SCFA丁酸鹽,丁酸鹽為結腸細胞提供能量,減少氧化應激,並通過觸發調節性T細胞發揮抗炎作用,從而賦予腸道系統的免疫耐受性。研究發現,銀屑病患者體內F. prausnitzii的數量顯著減少[26,27]

腸道菌群與呼吸健康

腸—肺軸是指腸道和肺部通過共生微生物而對免疫功能產生遠距離交互影響,是一種雙向軸,即呼吸道菌群、腸道菌群和呼吸系統疾病、消化系統疾病之間相互串擾[28]

急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)患者的肺部菌群富含腸桿菌科細菌[29]。腸道和呼吸道共生菌對遠端器官交互調節,腸道的分節絲狀菌通過促進肺Th17免疫調節作用而增加IL-22的產生,有利於增強肺對金黃色葡萄球菌和真菌的抵抗力[30,31]

平衡腸道菌群

(1)建立腸道友好環境

腸道菌群失衡,意味著壞的細菌增殖快,好的細菌增殖相對慢,而失去平衡。但僅僅補充有益菌並不能徹底改善腸道菌群失衡狀態,還需要給這些有益菌創造一個好的生存環境,幫助他們快速繁殖,打敗有害菌。

1.需要避免或杜絕的行為

①高糖高脂飲食

高糖飲食會刺激腸道中某些不健康細菌的生長[32],而阿斯巴甜和糖精等人造甜味劑會減少腸道中的有益細菌[33]

過多的飽和脂肪可能會促進致病細菌的生長[34]

②飲酒過量

長期攝入酒精, 酒精及其代謝物通過引起腸道菌群數量改變、腸道通透性增加、細菌位移等方式造成腸道菌群紊亂[35]

③抗生素使用

抗生素是用於治療由細菌引起的感染和疾病的重要藥物,它們的缺點之一是它們會影響好細菌和壞細菌。

抗生素會殺死腸道中的許多天然細菌,從而改變腸道平衡並使有害細菌茁壯成長。

④吸煙

吸煙是炎症性腸病最重要的環境危險因素之一,炎症性腸病是一種以消化道持續炎症為特徵的疾病,腸道炎症可導致腸道菌群失衡。同時,有研究表明,戒煙可增加腸道菌群多樣性,促進腸道健康[36]

⑤其他:藥物、殺蟲劑、重金屬、防腐劑、塑化劑等環境毒素也會對腸道健康造成負面影響。

2.對腸道環境友好的行為

①適當添加對腸道有益的食物

l富含益生元的食物

益生元是一種未消化的膳食纖維,可促進腸道有益菌的生長和活性。

富含益生元的食物包括水果、蔬菜和全穀物等,如扁豆、鷹嘴豆和豆類、洋薊、蘆筍、韭菜、洋蔥、堅果等。

l富含多酚化合物的食物

黑巧克力、綠茶等食物中的多酚不能單獨消化,而是被有益的腸道細菌分解,促進有益細菌的生長[37]

l富含Omega-3脂肪酸的食物

野生深海魚油、海藻、亞麻籽、奇異籽、核桃等食物中富含Omega-3脂肪酸,有助於支持腸道中健康細菌的生長。

②規律的鍛煉

研究表明,規律的鍛煉可以改變腸道細菌,改善腸道健康[38]

③保證充足睡眠

睡眠不足、輪班工作和深夜進食會擾亂你的生物鐘,並對腸道菌群產生有害影響。

一項研究顯示,睡眠剝奪可導致腸道菌群發生微妙變化,並增加了與體重增加、肥胖、2型糖尿病和脂肪代謝相關的細菌數量[39]

④壓力管理

高壓力水準會對身體產生有害影響。在腸道中,壓力會增加腸道敏感性,減少血流量,並改變腸道細菌[40]

定期鍛煉、冥想和深呼吸練習可能有助於減輕你的壓力水準。

⑤母乳餵養至少6個月

母乳餵養幫助嬰兒建立健康的微生物群,可能有助於在以後的生活中預防某些健康狀況。

(2)定植有益菌群,更快實現平衡

1.食物來源

發酵食品中富含乳酸菌,增加這類食物的攝入,可以幫助平衡腸道菌群。

發酵食品包括韓式泡菜、四川泡菜、味噌、豆豉、納豆、酸菜、優酪乳等。

2.益生菌補充劑

益生菌補充劑是含有活的有益細菌或酵母的膠囊、粉末或液體。

最常見的益生菌是乳桿菌和雙歧桿菌。其他常見的種類是酵母菌、鏈球菌、腸球菌、埃希氏菌和芽孢桿菌。

正確的益生菌菌株可以有效平衡腸道菌群,達到某些健康目的,這取決於菌株的類型、產品配方、產品的品質和儲存等條件。

參考資料

[1]GOODRICH J K, WATERS J L, POOLE A C,et al. Human genetics shape the gut microbiome.[J]. Cell, 2014, 159(4):789-799.

[2]BÄUMLER A J, SPERANDIO V. Interactions between the microbiotaand pathogenic bacteria in the gut[J]. Nature, 2016, 535(7610):85-93.

[3]LYNCH S V, PEDERSEN O. The human intestinal microbiome in health and disease[J]. N Engl J Med, 2016, 375(24):2369-2379.

[4]Wang R B M,Lh R,Ce C. Design and evaluation of oligonucleotide microarray method for the detection of human intestinal bacteria in fecal samples. [J]. Fems Microbiology Letters, 2002, 213(2): 175-182.

[5]Kreth J, Merritt J, Qi F. Bacterial and host interactions of oral streptococci[J]. Dna & Cell Biology, 2009, 28(8):397-403.

[6]Markle J G, Frank D N,Mortintoth S,et al. Sex differences in the gut microbiome drive hormone-dependent regulation of autoimmunity.[J]. Science, 2013, 339(6123):1084-1088.

[7]Mussell M, Kroenke K, Spitzer RL, et al. Gastrointestinal symptoms in primary care: Prevalence and association with depression and anxiety[J]. J Psychosom Res, 2008, 64(6):605-612.

[8]Canli T. Reconceptualizing major depressive disorder as an infectious disease[J]. Biol Mood Anxiety Disord, 2014, 4:10.

[9]Rogers GB, Keating DJ, Young RL, et al. From gut dysbiosis to altered brain function and mental illness: Mechanisms and pathways[J]. Mol Psychiatry, 2016, 21(6):738-748.

[10]Hu X, Wang T, Jin F. Alzheimer’ s disease and gut microbiota[J]. Sci China Life Sci, 2016, 59(10): 1006-1023.

[11]Solas M, Puerta E Ramirez MJ. Treatment Options in Alzheimer’s Disease: The GABA Story[J]. Curr Pharm Des, 2015, 21(34):4960-4971.

[12]Prehn-Kristensen A, Zimmermann A, Tittmann L, et al. Reducedmicrobiome alpha diversity in young patients with ADHD[J]. PLoS One, 2018, 13(7):e0200728.

[13]Grizenko N, Shayan YR, Polotskaia A, et al. Relation of maternalstress during pregnancy to symptom severity and response to treatment in children with ADHD[J]. J Psychiatry Neurosci, 2008, 33(1):10-16.

[14]Weaver CM. Diet, gut microbiome, and bone health[J]. Curr Osteoporos Rep, 2015, 13: 125-130.

[15]Mabilleau G. Incretins and bone:friend or foe?[J]. Curr Opin Pharmacol, 2015, 22: 72-78.

[16]Sjogren K, Engdahl C, Henning P, et al. The gut microbiota regulates bone mass in mice[J]. J Bone Miner Res, 2012, 27: 1357-1367.

[17]Yadav VK, Ryu JH, Suda N, et al. Lrp5 controls bone formation by inhibiting serotonin synthesis in the duodenum[J]. Cell, 2008, 135: 825-837.

[18]O’Neill, C. A., Monteleone, G., McLaughlin, J. T., and Paus, R. (2016). The gut-skin axis in health and disease: a paradigm with therapeutic implications. Bioessays 38, 1167-1176.

[19]Miyazaki, K., Masuoka, N., Kano, M., and Iizuka, R. (2014). Bifidobacterium fermented milk and galacto-oligosaccharides lead to improved skin health by decreasing phenols production by gut microbiota. Benef. Microbes 5, 121-128.

[20]Zaenglein, A. L., Pathy, A. L., Schlosser, B. J., Alikhan, A., Baldwin, H. E., Berson, D. S., et al. (2016). Guidelines of care for the management of acne vulgaris. J. Am. Acad. Dermatol. 74, 945-973.

[21]Noureldein, M. H., and Eid, A. A. (2018). Gut microbiota and mTOR signaling: insight on a new pathophysiological interaction. Microb. Pathog. 118, 98-104.

[22]Rokowska-Waluch, A., Pawlaczyk, M., Cybulski, M., Zurawski, J., Kaczmarek, M., Michalak, M., et al. (2016). Stressful events and serum concentration of substance P in acne patients. Ann. Dermatol. 28, 464-469.

[23]Kim, H., Kim, H. Y., Lee, S., Seo, J., Lee, E., and Hong, S. (2013). Clinical efficacy and mechanism of probiotics in allergic diseases. Korean J. Pediatr. 56, 369-376.

[24]Song, H., Yoo, Y., Hwang, J., Na, Y., and Kim, H. S. (2016). Faecalibacterium prausnitzii subspecies–level dysbiosis in the human gut microbiome underlying atopic dermatitis. J. Allergy Clin. Immunol. 137, 852-860.

[25]Takeshita, J., Grewal, S., Langan, S. M., Mehta, N. N., Ogdie, A., Van Voorhees, A. S., et al. (2017). Psoriasis and comorbid diseases: epidemiology. J. Am. Acad. Dermatol. 76, 377-390.

[26]Lopez-Siles, M., Khan, T. M., Duncan, S. H., Harmsen, H. J. M., Garcia-Gil, L. J., and Flint, H. J. (2012). Cultured representatives of two major phylogroups of human colonic Faecalibacterium prausnitzii can utilize pectin, uronic acids, and host-derived substrates for growth. Appl. Environ. Microbiol. 78, 420-428.

[27]Eppinga, H., Konstantinov, S. R., Peppelenbosch, M. P., and Thio, H. B. (2014). The microbiome and psoriatic arthritis. Curr. Rheumatol. Rep. 16,1-8.

[28]HE Y, WEN Q, YAO F, et al. Gut-lung axis: the microbial contributions and clinical implications[J]. Crit Rev Microbiol, 2017, 43(1):81-95.

[29]DICKSON R P, SCHULTZ M J, VAN DER POLL T, et al. Lung microbiota predict clinical outcomes in critically ill patients[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2020, 201(5):555-563.

[30]GAUGUET S, D’ORTONA S, AHNGER-PIER K, et al. Intestinal microbiota of mice influences resistance to staphylococcus aureus pneumonia[J]. Infect Immun, 2015, 83(10):4003-4014.

[31]MCALEER J P, NGUYEN N L, CHEN K, et al. Pulmonary Th17 antifungal immunity is regulated by the gut microbiome[J]. J Immunol, 2016, 197(1):97-107.

[32]Kreznar JH, Keller MP, Traeger LL, Rabaglia ME, Schueler KL, Stapleton DS, Zhao W, Vivas EI, Yandell BS, Broman AT, Hagenbuch B, Attie AD, Rey FE. Host Genotype and Gut Microbiome Modulate Insulin Secretion and Diet-Induced Metabolic Phenotypes. Cell Rep. 2017 Feb 14;18(7):1739-1750.

[33]Suez J, Korem T, Zeevi D, Zilberman-Schapira G, Thaiss CA, Maza O, Israeli D, Zmora N, Gilad S, Weinberger A, Kuperman Y, Harmelin A, Kolodkin-Gal I, Shapiro H, Halpern Z, Segal E, Elinav E. Artificial sweeteners induce glucose intolerance by altering the gut microbiota. Nature. 2014 Oct 9;514(7521):181-6.

[34]Caesar, Robert et al. “Crosstalk between Gut Microbiota and Dietary Lipids Aggravates WAT Inflammation through TLR Signaling.” Cell metabolism vol. 22,4 (2015): 658-68.

[35]臧月, 王生, 劉楠, 劉莉, 梅其炳. 腸道菌群失調介導酒精性肝病發生發展的機制研究進展[J]. 中國藥理學通報, 2016, 32(4): 451-455.

[36]Biedermann L, Zeitz J, Mwinyi J, et al. Smoking cessation induces profound changes in the composition of the intestinal microbiota in humans. PLoS One. 2013;8(3):e59260.

[37]Cardona F, Andrés-Lacueva C, Tulipani S, Tinahones FJ, Queipo-Ortuño MI. Benefits of polyphenols on gut microbiota and implications in human health. J Nutr Biochem. 2013 Aug;24(8):1415-22.

[38]Bermon S, Petriz B, KajėnienėA, Prestes J, Castell L, Franco OL. The microbiota: an exercise immunology perspective. Exerc Immunol Rev. 2015;21:70-9.

[39]Benedict C, Vogel H, Jonas W, et al. Gut microbiota and glucometabolic alterations in response to recurrent partial sleep deprivation in normal-weight young individuals. Mol Metab. 2016;5(12):1175-1186. Published 2016 Oct 24.

[40]Konturek PC, Brzozowski T, Konturek SJ. Stress and the gut: pathophysiology, clinical consequences, diagnostic approach and treatment options. J Physiol Pharmacol. 2011 Dec;62(6):591-9.

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