影響健康的身體內(nèi)部矛盾:迅速變化的菌群與進(jìn)化緩慢的基因的矛盾
在現(xiàn)代社會(huì),文明的進(jìn)步,科技的發(fā)達(dá),使我們有了更多的本錢(qián)獲得健康。不可否認(rèn),醫(yī)學(xué)的確是發(fā)達(dá)了,技術(shù)也的確是進(jìn)步了,醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)無(wú)疑是更壯大了,但是,現(xiàn)代人們的疾患卻并沒(méi)有隨之減少,反而似乎更愛(ài)生病了,尤其是進(jìn)入中老年之后,很多慢性疾病就會(huì)撲面而來(lái)。人們疾病的種類越來(lái)越多,甚至還出現(xiàn)了越來(lái)越多的疑難雜癥。對(duì)于很多疾病,不要說(shuō)治愈,就算是消除和抑制癥狀似乎都沒(méi)那么容易了。藥物的種類越來(lái)越多,但是療效似乎越來(lái)越差。這是為什么呢?答案可能在我們的腸道菌群?,F(xiàn)代生活方式導(dǎo)致腸道菌群的快速變化使其與進(jìn)化緩慢的人類基因組不相容,導(dǎo)致身體內(nèi)部矛盾的出現(xiàn),從而誘發(fā)各種疾病的發(fā)生。這是怎么回事呢?
身體內(nèi)部矛盾
人類腸道內(nèi)擁有一個(gè)復(fù)雜的微生物群落,這一微生物群落的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了腸道本身的限制,與人類生理的各個(gè)方面都緊密聯(lián)系在一起。人類微生物群落可以通過(guò)微生物產(chǎn)生的生化信使進(jìn)行信號(hào)交流:腸道神經(jīng)系統(tǒng)可以將腸道微生物產(chǎn)生的信號(hào)傳遞到中樞神經(jīng)系統(tǒng),腸道免疫細(xì)胞可以感知局部微生物信號(hào)并傳送到全身各處。
在數(shù)百萬(wàn)年的進(jìn)化過(guò)程中,人類微生物群落與其宿主共同進(jìn)化,形成互惠互利的共生關(guān)系。在超過(guò)20萬(wàn)年的時(shí)間里,地球上的大多數(shù)人都是覓食者,攝入大量的植物性食物。長(zhǎng)時(shí)間攝入大量的植物性食物導(dǎo)致腸道菌群很好地適應(yīng)了膳食纖維,而人類基因組也很好地適應(yīng)這些分解纖維的微生物及其代謝產(chǎn)物,比如短鏈脂肪酸。
在工業(yè)化過(guò)程中,人類腸道菌群受到了前所未有的沖擊,包括低膳食纖維的飲食和抗生素的使用,導(dǎo)致腸道菌群的改變,表現(xiàn)為降解黏液的微生物數(shù)量增加和抗生素耐藥性細(xì)菌物種的存在等,微生物的代謝和功能也發(fā)生了巨大的變化。雖然我們迅速變化的腸道菌群很好地適應(yīng)了我們目前的飲食和其它環(huán)境壓力,然而,我們進(jìn)化相對(duì)緩慢的人類基因組卻不能很好地適應(yīng)這些微生物及其相關(guān)功能。這種菌群和人類基因組之間的不兼容性構(gòu)成了我們的身體內(nèi)部矛盾,可能導(dǎo)致廣泛的功能障礙,包括慢性炎癥和肥胖,從而導(dǎo)致非傳染性慢性疾病的發(fā)生。
微生物基因與宿主基因需要密切配合,促進(jìn)人類宿主健康。例如在食物資源匱乏的游牧人群中,來(lái)自微生物的信號(hào)促進(jìn)那些能夠增加熱量吸收的基因的表達(dá),保證我們獲取更多的營(yíng)養(yǎng);然而在當(dāng)今物質(zhì)資源充足和營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩的年代,微生物群落發(fā)生了巨大變化,而進(jìn)化緩慢的人類基因組顯然還沒(méi)有適應(yīng)這些變化的微生物信號(hào),則可能導(dǎo)致肥胖相關(guān)疾病的不斷增多。同樣,在遠(yuǎn)古時(shí)代,來(lái)自微生物的信號(hào)與那些促進(jìn)炎癥的基因相互作用對(duì)于我們抵抗病原體具有健康益處,但是在現(xiàn)代過(guò)于潔凈感染減少的社會(huì)則可能會(huì)促進(jìn)慢性炎癥性疾病的發(fā)生。
正如我國(guó)社會(huì)的主要矛盾為人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾一樣,當(dāng)今飲食模式和醫(yī)療實(shí)踐發(fā)生巨大變化的現(xiàn)代化社會(huì),促進(jìn)了迅速變化的腸道菌群與進(jìn)化緩慢的人類基因組之間的矛盾,表現(xiàn)為我們身體的內(nèi)部矛盾?,F(xiàn)代社會(huì)的主要矛盾給我們構(gòu)建和諧社會(huì)帶來(lái)了一些不和諧的因素,而身體內(nèi)部矛盾則為我們維持健康身心帶來(lái)了一些不利因素。
現(xiàn)代工業(yè)化社會(huì),某些微生物物種及其功能的喪失,我們稱之為“菌群功能不全綜合征”。我們微生物特性的某些方面已經(jīng)滅絕,這種滅絕導(dǎo)致了我們的微生物群落與我們適應(yīng)較慢的人類基因組之間的不匹配。某些微生物類群雖然在現(xiàn)代工業(yè)化社會(huì)人群中已經(jīng)消失,但是在進(jìn)化史上卻是人類生物學(xué)十分重要的一部分,這些微生物來(lái)源的分子信號(hào)(例如,代謝產(chǎn)物或微生物的某些結(jié)構(gòu)組分)很可能在進(jìn)化過(guò)程中塑造了人類基因組的各個(gè)方面(例如,編碼受體、信號(hào)通路或調(diào)控元件)。
從進(jìn)化的角度來(lái)說(shuō),人類基因組所“需要”的這些微生物信號(hào)的喪失,可能導(dǎo)致某些重要的身體系統(tǒng)功能失調(diào),包括免疫功能、新陳代謝和中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能。工業(yè)化社會(huì)人群的微生物群落降解宿主黏液的能力增加可能導(dǎo)致宿主的不適應(yīng)反應(yīng),比如炎癥。這些變化可能是導(dǎo)致當(dāng)前工業(yè)化社會(huì)許多非傳染性慢性疾病日益上升的原因或驅(qū)動(dòng)因素,比如心血管疾病、糖尿病、癌癥和慢性呼吸道疾病,其中許多疾病部分或完全是由免疫系統(tǒng)功能失調(diào)所驅(qū)動(dòng)的。
現(xiàn)代社會(huì)影響菌群的“不和諧”因素
人屬動(dòng)物最早出現(xiàn)在兩三百萬(wàn)年前,而現(xiàn)代人類出現(xiàn)在20萬(wàn)到30萬(wàn)年前。這期間的大部分時(shí)間里,人類住山洞,靠狩獵采集為生?,F(xiàn)代社會(huì)的許多行為,包括抗生素的過(guò)度使用和高度加工的飲食,對(duì)我們的腸道菌群造成了許多前所未有的沖擊。
在過(guò)去的一萬(wàn)年里,人類獲取熱量的方式發(fā)生了兩大翻天覆地的變化:第一、農(nóng)作物種植技術(shù)和動(dòng)物養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)明;第二、食品生產(chǎn)的工業(yè)化。飲食是控制腸道菌群組成和多樣性的強(qiáng)有力杠桿。工業(yè)化社會(huì)的飲食在許多方面都發(fā)生了迅速的變化,包括蛋白質(zhì)、脂肪和糖的供應(yīng)增加以及包括防腐劑、殺蟲(chóng)劑、添加劑和乳化劑等在內(nèi)的非食品類化學(xué)物質(zhì)的加入,這些都可能對(duì)宿主-微生物的相互作用產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
與此同時(shí),這些飲食中微生物可利用的碳水化合物(比如膳食纖維)的量均一致地減少了,而這些碳水化合物可以促進(jìn)腸道菌群的新陳代謝。低膳食纖維的西式飲食可導(dǎo)致腸道菌群的變化,小鼠研究表明這種變化在四代小鼠身上仍然明顯而且是不可逆轉(zhuǎn)的,說(shuō)明膳食纖維在維持健康腸道菌群方面的重要性。
由于現(xiàn)代社會(huì)許多因素同時(shí)存在,我們很難梳理出每個(gè)因素各自在整個(gè)人類菌群變化中的相對(duì)重要性。例如,剖宮產(chǎn)和配方奶喂養(yǎng)都會(huì)影響嬰兒菌群,而且在剖宮產(chǎn)的情況下,這些變化可以持續(xù)到嬰兒期以后;抗生素的使用會(huì)導(dǎo)致腸道菌群發(fā)生急劇的變化,而且這種影響也是持續(xù)性的;不同地區(qū)人群的飲食和腸道菌群的巨大差異也表明,飲食也是造成腸道菌群差異的一個(gè)重要驅(qū)動(dòng)因素;許多與工業(yè)化有關(guān)的因素,例如衛(wèi)生條件的改善,也可能造成這種差異。
衛(wèi)生條件的改善限制了微生物在人群之間的傳播,這也可能限制菌群紊亂后丟失的細(xì)菌物種的重新引入。盡管我們很難理清這些不同因素的相對(duì)貢獻(xiàn),但是越來(lái)越明顯的是,來(lái)自工業(yè)化社會(huì)的個(gè)體微生物群落與全球傳統(tǒng)人群的微生物群落是不同的。這就出現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題,工業(yè)化社會(huì)的人體微生物群落在很大程度上偏離了我們祖先人群的菌群特征。
腸道微生物在人類歷史的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)與人類共生共存,包括那些工業(yè)化人群中消失或減少的細(xì)菌類群,它們?cè)跀?shù)千年的時(shí)間里塑造了人類生物學(xué)。我們的人類基因組在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)自然選擇適應(yīng)了我們的環(huán)境,它也可能適應(yīng)了與人類長(zhǎng)期共存的一些微生物?,F(xiàn)代社會(huì)的一些“不和諧”因素影響著我們的腸道菌群組成,也影響了人類宿主與腸道菌群的共生關(guān)系,從而影響人們的身心健康。
現(xiàn)代工業(yè)化菌群對(duì)人類健康的影響
通常情況下,那些遠(yuǎn)離慢性炎癥性疾病的人群的菌群特征,比如某些傳統(tǒng)生活方式人群的菌群,被認(rèn)為是“健康的菌群”。現(xiàn)代人群很可能正在與一種新的微生物特性作斗爭(zhēng),這種微生物特性已經(jīng)從其原始狀態(tài)惡化,表現(xiàn)為菌群多樣性減少和某些重要的細(xì)菌類群豐度降低,而這種惡化的狀態(tài)對(duì)于人類基因組來(lái)說(shuō)可能并不理想。菌群與基因組的這種不相容可能是非傳染性慢性疾病發(fā)病率增加的原因,這是由慢性、低水平的炎癥和/或免疫系統(tǒng)功能失調(diào)造成的。
工業(yè)化國(guó)家的平均壽命增加是否又表明了工業(yè)化的菌群并不是有害的呢?美國(guó)和歐洲的平均壽命目前接近79歲,而現(xiàn)代狩獵采獵者的平均壽命只有21-37歲左右。然而,這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)掩蓋了這些人群在生命晚期的健康軌跡。現(xiàn)代狩獵采獵者的平均壽命較低在于他們較高的嬰兒死亡率。一旦進(jìn)入成年期,哈扎人群的平均壽命為76歲。這些人群的死亡原因包括感染性胃腸道和呼吸道疾?。?5%)、意外和暴力(17%)以及退化性疾病(28%),而心臟病和中風(fēng)極其罕見(jiàn)。
相比之下,60歲以上的現(xiàn)代西方人群中最常見(jiàn)的死因是心血管疾病。在美國(guó),男性首次心臟病發(fā)作的平均年齡為65歲,而美國(guó)糖尿病診斷的中值年齡為54歲。自身免疫性疾病的發(fā)病率也正以驚人的速度上升,這種流行病似乎正是由西方生活方式所助長(zhǎng)的。在許多疾病狀態(tài)下,腸道菌群組成都發(fā)生了改變,腸道菌群的改變可以導(dǎo)致代謝綜合征、動(dòng)脈粥樣硬化和自身免疫性疾病等非傳染性慢性疾病。
雖然工業(yè)化世界的人們可能有著更長(zhǎng)的壽命,但是在他們的生命晚期卻往往背負(fù)著巨大的慢性疾病負(fù)擔(dān)。顯然,現(xiàn)代工業(yè)化社會(huì)的醫(yī)療進(jìn)步對(duì)人類平均壽命產(chǎn)生了有益的影響,但問(wèn)題是,我們很多人在后半生可能都飽受疾病的折磨,嚴(yán)重影響著我們的生活質(zhì)量,我們的健康壽命卻是在逐漸降低的。
改善健康的方法
構(gòu)建和諧社會(huì),化解社會(huì)矛盾是前提和基礎(chǔ);那么,維持身心健康,解決身體內(nèi)部矛盾是關(guān)鍵,那就是重新讓人類基因組與微生物群落相適應(yīng)。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,人類基因組可能會(huì)進(jìn)化到適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)化的菌群,重建菌群與人類基因組的平衡,但這可能需要很長(zhǎng)很長(zhǎng)的時(shí)間。然而,社會(huì)一直在進(jìn)步,菌群一直在變化,進(jìn)化緩慢的人類基因組亦或永遠(yuǎn)趕不上菌群變化的步伐。
從短期來(lái)看,要改善或重建腸道菌群和人類基因組之間的兼容性,我們需要重新引入那些在工業(yè)化人群中減少或消失而且證明對(duì)宿主有益的細(xì)菌物種和功能。通過(guò)更健康的飲食,增加膳食纖維的攝入,可能促進(jìn)這些微生物在腸道內(nèi)的定植和代謝。
動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的短鏈脂肪酸和高纖維飲食的積極作用以及現(xiàn)代狩獵采集者飲食中豐富的膳食纖維和較罕見(jiàn)的慢性疾病發(fā)生,進(jìn)一步證明了這一點(diǎn)。世界健康長(zhǎng)壽地區(qū)人群的飲食也富含膳食纖維,包括意大利撒丁島、日本沖繩島、哥斯達(dá)黎加尼科亞半島、希臘伊卡利亞島、美國(guó)加州羅馬琳達(dá)鎮(zhèn)等等。對(duì)前瞻性人類隊(duì)列研究的薈萃分析也表明,膳食纖維的攝入量與死亡風(fēng)險(xiǎn)降低之間存在量效關(guān)系。
在未來(lái),我們可以通過(guò)生活方式、醫(yī)療實(shí)踐和飲食的全面改革以促進(jìn)健康的微生物生態(tài)系統(tǒng)。一方面是進(jìn)行包括飲食改變和減少不適當(dāng)?shù)目股厥褂玫仍趦?nèi)的全民部署,另一方面是充分利用飲食-微生物相互作用的精確和個(gè)性化見(jiàn)解,充分考慮個(gè)人的生理健康狀況,比如,菌群、人類基因組、免疫和代謝狀態(tài)以及表觀基因組等,個(gè)性化優(yōu)化一個(gè)人的腸道菌群。
為了優(yōu)化菌群,促進(jìn)健康和長(zhǎng)壽,工業(yè)化社會(huì)的人群應(yīng)該少吃糖和動(dòng)物脂肪,減少卡路里的攝入,攝入更多富含膳食纖維的食物。但是,現(xiàn)在的人們似乎已經(jīng)很享受高脂高糖的加工食品所帶來(lái)的好感受和滿足感。教育、政策和激勵(lì)措施的改變以及食品技術(shù)的創(chuàng)新,可能會(huì)加速飲食誘導(dǎo)的全民健康改善。
小結(jié)
現(xiàn)代社會(huì),由于衛(wèi)生條件的改善、抗生素的使用以及加工食品的攝入增加,世界各地的人們開(kāi)始向感染性病原體接觸減少的環(huán)境轉(zhuǎn)移,全球死亡原因也從傳染性疾病向非傳染性慢性疾病轉(zhuǎn)移。
生命早期接觸微生物機(jī)會(huì)較多的人,可以擁有較低的致病性感染發(fā)病率,也可以擁有正常運(yùn)作的免疫系統(tǒng)來(lái)抵御慢性疾病的發(fā)生?,F(xiàn)代生活方式讓我們接觸微生物的機(jī)會(huì)越來(lái)越少了,很多細(xì)菌豐度減少甚至消失了,導(dǎo)致某些重要功能也減少或丟失了。當(dāng)今世界改變了我們的飲食方式(過(guò)度加工、高熱量食品)以及生活方式(抗菌產(chǎn)品的過(guò)度使用和抗生素的濫用),這些改變威脅到了我們的腸道微生物健康,破壞了我們與腸道微生物的互惠共生關(guān)系。
現(xiàn)代社會(huì)慢性疾病的高發(fā),很大程度上就是由于現(xiàn)代生活方式對(duì)人體共生微生物造成巨大的沖擊,導(dǎo)致共生微生物的惡化,從而與進(jìn)化緩慢的人體基因組不相容所導(dǎo)致的。要維持身心健康,就要緩解身體內(nèi)部菌群與人類基因組之間的矛盾。讓人類基因組進(jìn)化到與我們現(xiàn)代社會(huì)的菌群相適應(yīng)需要很長(zhǎng)很長(zhǎng)的時(shí)間;然而,社會(huì)一直在進(jìn)步,菌群也一直在進(jìn)化,基因組可能永遠(yuǎn)也趕不上菌群快速進(jìn)化的步伐。那么,腸道菌群將是有效預(yù)防和治療疾病的重要杠桿,改變我們的生活習(xí)慣和飲食習(xí)慣,讓菌群放慢變化的速度和幅度,以匹配人類宿主的適應(yīng)能力,才是幫助我們維持身心健康的關(guān)鍵。在未來(lái),我們也不能在盲目的殺菌,而是應(yīng)該學(xué)會(huì)與微生物共生,和身邊的微生物成為朋友!
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