谁是你的微生物领域的主宰?

你的微生物组可能没有掌握所有主动权

“细菌数量是我们身体细胞的十倍”这句话已经成了流行语。但实际上,这个比例大约是三比一;你的身体大约有37万亿个细胞,而估计有100万亿个微生物。即使修正了这个数字,我们毫无疑问仍然是这些看不见的微生物的数量上的弱势群体。

当我们审视微生物群落的构成时,会发现一个更加引人入胜的事实。我们每个人的物种构成都是完全不同的。就像指纹一样,没有两个人的微生物种类是完全相同的。造成这种差异的原因已经被研究过,并且已经揭示了多种因素,包括年龄、性别、饮食和生活方式。

在微生物的独特性方面,还有一个重要的参与者,那就是免疫系统。这个由细胞和分子组成的集合体,负责保卫人类的“疆土”,不断地监测我们的身体,寻找任何化学、生物或微生物的威胁。与微生物一样,我们每个人都有自己独立的免疫系统和功能。

然而,免疫系统不仅仅是关于防御,它还参与维持健康。它还参与各种其他生物过程,包括伤口愈合体重控制心理健康,等等。可以合理地推测,免疫功能可能也参与决定我们拥有一个健康的微生物群落。

然而,支持这一观点的证据并不令人信服。大多数时候,研究都集中在微生物如何与免疫系统相互作用,或者通过促进诸如炎症自身免疫等传统活动来影响免疫活动。

基于这些研究以及无数其他研究,似乎表明微生物可能完全处于控制地位。我们可能仅仅是微生物领主的农奴。本质上,微生物是主人,而我们仅仅是为了支持它们而生存和呼吸。如果我和我们的免疫系统不遵从它们的命令,就会面临各种健康后果,从而降低我们的生活质量,并可能最终导致死亡。

但这种相当悲观的观点可能很快就会改变,这要归功于美国研究人员的工作。上周,他们提出了一个反驳微生物主导论的论点。他们发现,生活在我们体内外的微生物可能不是主人,而是移民,是被允许留在我们人类“土地”上并与我们共存的。

该团队利用了人类微生物组计划(Human Microbiome Project)已有的数据。他们收集了来自98名个体的1500多份包含遗传信息的样本。通过软件,将人类和微生物的基因序列混合,经过筛选和比对,从而识别出他们称之为“人类污染读数”的内容。这些序列来自人类而非微生物,在当时并不重要,但对于这项研究来说,它们是宝贵的遗传信息。

最终,他们恢复并分析了来自93名个体的序列,以确定与功能有任何关联。完成这项工作后,他们得到了一系列基因,这些基因或多或少都与免疫系统有关。它们与多种功能相关,从细胞因子和趋化因子反应,到微生物识别,甚至是以瘦素信号形式的脂肪调节。

下一步是确定免疫因素与微生物组性质之间是否存在任何联系。他们发现了83个这样的关联,远超预期。至于哪个先出现,作者们认为这种联系必须由人类驱动,因为它基于遗传。这意味着人类的状况为微生物的迁徙奠定了基础。

研究人员通过益生菌双歧杆菌的浓度与编码乳糖酶的宿主酶之间的联系,提出了一种解释和可能的机制。虽然免疫系统不直接参与牛奶消化,但它确实起着作用。携带该酶的人可以饮用牛奶;而没有该酶的人,免疫系统可能会导致不耐受症状。因此,不足为奇的是,喜欢牛奶(因为其中的乳糖)的细菌,在表达该酶的人体内的数量会更高。

不幸的是,作者们并没有进一步断言我们确实是我们微生物领域的主人。因为这是一项关联研究而非“鸡生蛋还是蛋生鸡”的研究,他们无法确定微生物的输入是否会随着时间的推移而导致人类基因发生变化。但他们确实认为,这些结果为我们的免疫系统(至少在遗传层面)在我们微生物构成中所起的作用提供了见解,并可能激励未来的研究来一劳永逸地解决这个问题。

研究结果还为我们如何通过饮食和生活方式等自身行为导致健康问题提供了见解。例如,我们可以通过饮食改变来调节微生物含量,即使是最不受欢迎的细菌也有机会在此安家。这反过来可能会与免疫系统的作用相悖,并最终导致压力和混乱。如果不良饮食持续存在,我们可能会抵消这种基因控制,从而让微生物来决定身体的状况。

 

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自青少年时期起,Jason Tetro就把实验室视为他的第二个家。他在微生物学和免疫学方面的经验使他涉足多个领域,包括血液传播、食品和水病原体;环境微生物学;消毒和防腐;以及SARS、禽流感和寨卡病毒等新兴病原体。他目前是圭尔夫大学的访问科学家。在公众中,Jason更广为人知的名字是“The Germ Guy”(细菌 guy),他经常在媒体上以其有时非传统的视角解读科学。Jason著有两本书:《The Germ Code》(2014年入围年度科学图书奖)和《The Germ Files》(曾连续几周登上全国畅销书榜)。他还合编了《The Human Microbiome Handbook》(人类微生物组手册),该书从学术角度探讨了微生物对人类健康的影响。他住在多伦多。

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