微生物对人类有哪些影响？

编者按：

我们的身体承载着数以万亿计的微生物，这些微生物包罗细菌、真菌、病毒和原活泼物，它们在我们出生时就起头定植，而且我们每小我所拥有的微生物都是怪异的。

这些微生物与宿本家儿的健康慎密相关。跟着科学家对糊口在我们体内和体表的微生物研究得越深切，他们就越赞叹于这些微生物对宿本家儿所发生的影响。在我们平生中的每一个阶段，微生物城市对我们发生或多或少的影响。

今天，我们出格编译了颁发在《国度地舆》杂志上关于微生物若何影响我们平生的文章。但愿本文可以或许为相关的财产人士和诸位读者带来一些开导。

① 微生物影响我们的平生吗？

科学家对糊口在我们体内的微生物研究得越多，他们就越赞叹于这些微生物对我们的外表、行为、思维和感受所发生的影响。我们的健康和幸福真的是由糊口在我们肠道、肺部、皮肤和眼球里的细菌、病毒、真菌和原活泼物所驱动的吗？这是一个何等奇异的概念——我们随身携带的微生物似乎是如斯主要甚至组成了我们是谁的天然素质。

菌群的感化可所以深远的，也可所以陪伴着人体发育，从很早就起头的。在客岁颁发的一项研究中，科学家们暗示，孩子的脾气可能与其肠道内的细菌是否本家儿要来自于某一个属有关：双歧杆菌越多，婴儿就越阳光。

这一结论是由来自芬兰图尔库大学的 Anna-Katariina Aatsinki 和她的同事们所发现的，他们对 301 名婴儿粪便样本进行了阐发。成果发现那些在两个月大时体内双歧杆菌比例较高的婴儿在六个月大时更有可能表示出一种被研究人员称为“积极情感”的特征。

现实上，微生物组这个研究偏向仍然相对年青，从起头当真研究至今才不外 15 年。这意味着迄今为止的大大都研究都是初步的、小规模的，只涉及十几只老鼠或十几小我。科学家们已经发现了微生物组和疾病之间的联系，但还不克不及得出明白的因果结论以说明数量复杂的微生物对宿本家儿的意义。

尽管如斯，微生物的数目之大仍是让人难以置信，一个年青的当作年男性体内平均大约有 38 万亿个微生物，比人类细胞数目略多。是以，操纵微生物的前景是十分诱人的。

在不久的未来，最热情的研究人员可能会以益生元（作为底物可以促进有益微生物发展的化合物）、益生菌（有益微生物自己）或粪菌移植（来自健康捐赠者的具有丰硕微生物的粪便）的形式为我们供给微生物，从而由内而外埠帮我们的身体以最佳状况运行。

此刻，当我们会商菌群时，我们本家儿要会商的是肠道菌群，体内 90%以上的微生物都糊口在肠道里，但其他部位同样布满了微生物。它们会呈现在身体上任何一个与外部接触的处所：眼睛、耳朵、鼻子、嘴巴、阴道、肛门、尿道。每一英寸的皮肤上也都有微生物，连腋窝、腹股沟、脚趾间和肚脐处也有丰硕的微生物。

而真正令人诧异的是：我们每小我都有分歧于其他人的特定微生物组合。加州大学圣地亚哥分校微生物组立异中间的 Rob Knight 说：“按照今朝的不雅察，两小我的微生物群落完全重叠的可能性为 0，微生物群落的怪异性质甚至可以用于法医判定，经由过程匹配皮肤微生物的陈迹，我们可以追踪人们接触到的物体或概况。”也许有一天，差人会在犯罪现场采集皮肤微生物样本，就像他们此刻采集指纹一样。

接下来，我们将环绕科学家们正在研究的一些重点，讲述微生物若何影响我们从婴儿期到老年的整个生命周期。

② 婴儿期

子宫内的胎儿根基上没有微生物。跟着发育长大，婴儿会挤压产道，在那边它会碰到大量的细菌。在阴道临蓐过程中，婴儿会被糊口在阴道内的微生物所覆没;当它的脸颠末母亲的会阴和肛门时，它也会表露在母亲的肠道细菌中。这些母系肠道微生物会当即起头在新生儿的肠道中定植，与发育中的免疫细胞进行某种对话。经由过程这种体例，很是早期的菌群刺激了免疫系统，为生命后期的健康运作做筹办。

然而，当一个婴儿经由过程剖腹产出生时，它错过了这种接触。它的肠道被植入了分歧的微生物——不是来自母亲的肠道和阴道，而是来自她的皮肤和母乳，还有护士的手，甚至是病院的床上用品。这些早期的差别可能会影响平生。

2018 年，卢森堡大学卢森堡生物医学系统中间（LCSB）的 Paul Wilmes 颁发了一项研究，研究对象包罗 13 名安产婴儿和 18 名剖腹产婴儿。他和他的同事阐发了新生儿及其母亲粪便，还有母亲阴道拭子的微生物，发现剖腹产婴儿体内发生脂多糖的细菌数目较着比安产婴儿少，而脂多糖是免疫系统发育的本家儿要刺激身分。这种差别在出生后至少持续了五天——Wilmes 相信，这足以对免疫力发生持久的影响。

凡是，在婴儿出生后的第一个生日，剖腹产婴儿和安产婴儿的菌群才会根基变得不异。但 Wilmes 认为，他在婴儿出生后最初几天所不雅察到的差别，意味着剖腹产婴儿可能会错过一段“激发期”，即免疫细胞对外来身分做出恰当反映的期间。在最初的几天里，剖腹产婴儿体内的微生物数目较少，这可以诠释为什么他们更轻易在随后呈现一系列免疫问题，包罗过敏、炎症和肥胖。

Wilmes 说，未来有一天，剖腹产婴儿可能会获得从他们母亲体内提取的益生菌，从理论上讲，这将在他们的肠道内播撒有益的微生物。不外，这种益生菌疗法仍在遥远的将来。

③ 童年

食物过敏已经变得如斯遍及，很多黉舍限制孩子从家里带午餐，好比花生酱和果冻三明治，因为担忧引起同窗的过敏反映。在美国，有 560 万儿童患有食物过敏，半斤八两于每个教室里就有两三个孩子。

良多身分被认为是造当作这一增加的原因，包罗剖腹产的增添和会覆灭有益细菌的抗生素的过度利用。芝加哥大学的 Cathryn Nagler 和她的同事想知道儿童食物过敏的增添是否与儿童的肠道菌群有关。

客岁，他们颁发了一项研究，研究对象是 8 个六个月大的婴儿，此中一半对牛奶过敏，一半对牛奶不外敏。他们发现，两组婴儿的微生物组有很大的分歧：健康婴儿体内的细菌与它们春秋段正常发育的婴儿相仿，而对牛奶过敏的婴儿体内的细菌则具有更多当作人的特征。

Nagler 说：“凡是从婴儿到当作人菌群是一个迟缓成长的过程，可是在过敏婴儿中这个历程在‘异常而快速’地成长。”

操纵粪便样本，Nagler 和她的同事们将研究中收集到的婴儿的肠道细菌移植到无菌小鼠体内，这些小鼠是经由过程剖腹产出生的，在无菌情况中长大，是以它们底子没有微生物。当这些小鼠接管来自健康婴儿的菌群移植时，它们体内有益的细菌阻止了它们对牛奶的过敏反映。但当它们接管来自过敏婴儿的菌群时，小鼠没有获得有益细菌，发生了过敏反映。

进一步的阐发表白，有一种细菌对人类婴儿来说是出格的——梭状芽孢杆菌类的 Anaerostipes caccae，这种细菌似乎在第一组不外敏小鼠中起着主要的感化。Nagler 团队在之前的一项研究中发现梭状芽胞杆菌可以预防花生过敏。

Nagler 是芝加哥药物草创公司 ClostraBio 的总裁和结合创始人，他但愿在尝试室老鼠身上测试这些细菌的治疗潜力，并最终在过敏患者身上测试。

要实现这个设法的第一个挑战是在肠道内寻找有益细菌的落脚点。Nagler 说，即使在一个不健康的微生物群落中，所有的生态位也都已经被填满了，梭状芽胞杆菌要进去，就得有此外工具出来。是以，ClostraBio 开辟了一种药物，可以断根菌群中一个生态位。

Nagler 和她的同事一向在给老鼠打针这种药物，然后给它们注入各类梭状芽胞杆菌，以及能促进它们发展的炊事纤维。她但愿在将来两年内起头对梭状芽孢杆菌的临床治疗进行测试，最终方针是将其用于对食物过敏的儿童。

肠道微生物也可能与其他诸如 1 型糖尿病等儿童疾病有关。在澳大利亚，科学家们收集了 93 名有 1 型糖尿病家族史的儿童的粪便样本，发现那些患病儿童的粪便中 A 型肠病毒的含量比那些没有患病的儿童要高。

介入这项研究的哥伦比亚大学梅尔曼公共卫生学院的 W. Ian Lipkin 警告研究人员：“不要急于仅经由过程微生物组的差别来诠释疾病，无论是糖尿病仍是其他疾病，这在很大水平上仍然是一门描述性科学，独一确定的是，某些微生物与某些前提有关。”

尽管发出了这样的警告，Lipkin 仍是对微生物学科学的成长偏向感应兴奋。他估计，在 5 年或 10 年内，科学家将领会微生物组影响人体的机制，并将起头在人体长进行临床试验，以证实改变微生物组对健康的影响。他说：“一旦微生物科学变得机械性和深奥无极试性，它就会当作为实际。”

④ 芳华期

在发财国度，绝大大都的青少年都长有痤疮，对他们来说，似乎确实存在一种“痤疮菌群”。很多孩子的皮肤出格适合两株来自Cutibacterium acnes（之前被称为Propionibacterium acnes）的细菌发展，这两株细菌与痤疮紧密亲密相关。然而，尽管这个种的名字与痤疮（acne）有关，可是这个种的大大都菌株要么是无害的，要么是可以阻止致病菌的有益菌。事实上，C. acnes是面部和颈部正常微生物群落的本家儿要构成部门。

可是，拥有一株有害的C.acnes菌株可能会是一个问题。宾夕法尼亚州立大学医学院皮肤病学研究员 Amanda Nelson 说，这是长痤疮所必需的身分之一。

其它身分包罗：C. acnes的食物来历——皮脂（皮脂腺排泄的以连结皮肤潮湿的油）、堵塞的毛囊以及炎症反映。Nelson 说：“这四个身分协同感化，我们现实上不知道起首会发生什么。”

痤疮微生物是圣路易斯华盛顿大学医学院的研究重点，这里的研究人员发现：今朝独一的痤疮治疗方式——异维甲酸可能会导致持久的阑珊。以 Accutane 或其它名字发卖的异维甲酸的感化是经由过程改变皮肤微生物组，削减C.acnes的数目，同时增添皮肤微生物组的整体多样性。在这种更健康、更多样化的情况中，他们发现有害的C. acnes菌株更难扎根。

此刻科学家们已经领会到异维甲酸是经由过程改变痤疮相关的微生物来起感化的，他们可能会测验考试开辟出同样有用的微生物疗法——他们但愿这种疗法比异维甲酸更平安，因为若是在怀孕时代服用异维甲酸可能会导致出生缺陷。

这些替代方案包罗华盛顿大学的研究人员所称的“益生元生物肥料”——为健康的皮肤菌群的繁荣发展供给前提，以及具有选择性的“菌株除草剂”——在断根有害的C. acnes菌株的同时保留有益的菌株的药剂。他们说，夹杂利用的可能还有益生菌、口服或局部弥补剂，它们含有直接剂量的有益Cutibacterium菌株。

⑤ 当作年

若是把活动员肠道内的微生物转移到您的肠道内，您的熬炼就会更有用果吗? 这是哈佛大学的科学家们想要摸索的问题。他们收集了 2015 年波士顿马拉松 15 名选手两周内（角逐前后各一周）每日的粪便样本，并将其与对照组 10 名非跑步者两周内每日的粪便样本进行了比力。科学家们发现，马拉松角逐竣事几天后，跑步者的粪便中含有的Veillonella atypica细菌较着多于不跑步的人。

乔斯林糖尿病中间和哈佛医学院的 Aleksandar Kostic 说：“Veillonella具有怪异的新陈代谢，它利用乳酸作为首选的能量来历，这给我的研究点亮了偏向。”

乳酸盐是肌肉在猛烈活动时发生的，这让我们思虑：有没有可能是Veillonella在代谢活动员肌肉中发生的乳酸呢？若是谜底是必定的，那么弥补Veillonella可否帮忙非活动员表示得更好呢？

接下来，他们把研究对象转标的目的尝试室小鼠。他们从一名跑步者的粪便中提掏出Veillonella，并将这种细菌注入到 16 只小鼠体内。然后他们把老鼠放在小型跑步机上，让它们跑到筋疲力尽。他们用另一种不介入乳酸代谢的细菌对 16 只对照组小鼠进行了同样的尝试。Veillonella小鼠的跑步时长比对照组小鼠多13%，这使得研究人员得出结论，微生物组可能在身体表示中阐扬关头感化。

Kostic 说：“这个尝试供给了一个很是好的例子，申明共生是若何发生的。”当宿本家儿的肌肉经由过程熬炼发生它赖以保存的乳酸盐时，Veillonella就会受益。反过来，宿本家儿也会受益，因为Veillonella会将乳酸转化为丙酸盐，而丙酸盐可以经由过程增添心率和氧代谢，甚至可能经由过程削减肌肉炎症来加强活动能力。

他继续弥补：“我认为，这种关系是大大都人与微生物组关系的根本，最终形当作了一种互利共生关系。”

微生物组也可能导致一些晦气的成果，包罗焦炙和抑郁等精力状况。2016 年，爱尔兰科克大学的科学家颁发了一篇关于微生物与抑郁之间联系的论文，他们将患有抑郁症的人类粪菌移植到大鼠体内，大鼠会变得抑郁吗?

科学家们把 28 只大鼠分当作两组，尝试组大鼠接管了来自三个严重抑郁症男性患者的夹杂粪菌移植；对照组的大鼠接管了来自三个健康男性的夹杂粪菌移植。

成果表白，从抑郁症男性患者那边获得的粪菌会使老鼠抑郁。与对照组比拟，他们表示出对兴奋勾当掉去乐趣（经由过程老鼠选择喝糖水的频率来权衡），而且焦炙增添（经由过程避免打开或对尝试迷宫部门不熟悉表白）。

尽管遍及认为从大鼠类比到人类研究之间存在一个跳跃，可是科学家们说他们的工作增添了证据，证实肠道菌群可能在抑郁症的形当作过程中阐扬感化。他们说，对准这些微生物，也许有一天可以帮忙治疗抑郁症和其他情感障碍。

⑥ 老年

微生物组是持续不竭转变的。您怪异的微生物组根基是在四岁时形当作的，只有重大的改变才能真正改变它。例如：改变饮食或熬炼习惯、搬到分歧的处所、改变在户外的时候、服用抗生素或某些其他药物。

但从某种意义上说，微生物组又是不竭转变的，每顿饭后它们城市发生细小的转变。在整个发育期，它沿着一个可展望的过程转变，以至于可以经由过程不雅察您的肠道菌群来估量您的春秋。

这种被称为“微生物组衰老时钟”的简洁方式涉及到人工智能，就像比来喷鼻港草创企业 Insilico Medicine 展示的那样。科学家们从公开的数据集中收集了欧洲、亚洲和海说神聊美共计 1165 人的肠道菌群信息。大约三分之一的样原本自 20 多岁和 30 多岁的人，三分之一来自 40 多岁和 50 多岁的人，三分之一来自 60 到 90 岁的人。

科学家们操纵 90%的样品进行了一轮机械进修。然后，他们用进修练习完的人工智能模子去展望别的 10%的菌群样本，看看可否确定它们的春秋。微生物组衰老时钟给出的成果可以或许切确到与现实春秋相差四年以内。

这对于跟着春秋增加而呈现的身体转变，出格是免疫力下降、全身炎症和身体虚弱有什么影响呢？英国剑桥大学伯拉罕研究所的科学家试图经由过程粪菌移植找到谜底。他们知道跟着春秋的增加，免疫系统的功能会越来越差，他们想知道把幼龄鼠的粪菌移植到老年鼠体内是否会有恢复结果。

在移植之前，大哥的小鼠小肠内壁细胞团也就是派尔调集淋凑趣的免疫反映较着下降。昔时老的小鼠接管幼龄老鼠的粪菌移植时，它们的派尔调集淋凑趣细胞的免疫反映恢复到更年青的状况。显然，科学家们得出的结论是，老年小鼠迟缓的免疫反映是可逆的；它可以经由过程注入年青老鼠体内的肠道微生物来“拯救”。这足以让您思疑，年青时的便便可否当作为健康晚年的奥秘。

粪菌移植是动物肠道菌群研究的一个特征。这也是今朝研究的本家儿要临床干涉干与手段之一，将其作为一种引入微生物来匹敌多种疾病的体例。

这不仅仅是设想，曩昔十多年来，粪菌移植一向被用于治疗艰难梭状芽胞杆菌（一种严重的、可能致命的肠道传染）的频频传染。据美国国度粪菌移植挂号处结合本家儿席、布朗大学的 Colleen Kelly 说，仅在美国，每年就有约 1.2 万至 1.5 万例在医疗监视下进行的粪菌移植手术。

总的来说，成果还不错，但客岁 6 月，美国 FDA 陈述称，一名患者颠末粪菌移植后因传染而灭亡，他的移植手术利用的粪便没有颠末充实的耐药性细菌筛查。

除了粪菌移植，科学家们还在研究其他节制菌群的方式，包罗益生元、益生菌，以及改变饮食或熬炼等可能改变肠道菌群的组合方式。但即使是菌群研究的最强烈的撑持者也暗示，今朝还很难对菌群与人类健康之间的联系得出结论，他们催促不要急于进行治疗。

卢森堡大学的 Wilmes 说：“粪菌移植和微生物作为药物的成长引起了良多人的乐趣，各家公司正在研究新的益生菌，以将不服衡的菌群恢复到与宿本家儿均衡的状况。”作为一名生态学家，Wilmes 很清晰“恢复活态”在情况中的价值，但这还为时过早。

他说:“在我们可以或许真正合理地做到这一点之前，我们需要领会健康菌群的真正组成，以及菌群付与人体宿本家儿的功能，我想我们还没到那一步。”

原文编译自：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

编译｜天然卷的有痔青年

审校｜617