肠道微生物群Gut Microbiota,俗称肠道菌群,是近年来科研圈里热度很高的话题。随着越来越多的研究进展和媒体报道,人们对肠道菌群研究也开始出现两极化的看法。
有些人觉得肠道菌群很“神奇”,认为什么疾病都跟它有关,甚至鼓吹肠道菌群“万能论”;也有些人戏称肠道菌群是“玄学”,甚至在生物医学研究领域中开始流传 “机制难寻,肠道菌群”的调侃。
应该说,这两种观点都是不够客观的,是不利于肠道菌群研究和转化应用发展的。因此我们今天特别通过数据分析和文献引用的方式,向关心肠道菌群的各界人士展示相关研究的客观事实。
事实1. 肠道菌群是主流的科学研究前沿
通过搜索 PubMed 可以看出,在 2006 年以前,“菌群”和“肠道菌群”相关文献数量非常少。
而在过往13年,PubMed 中每年收录的“菌群”研究文献的数目,从2006年的 300 余篇增长到2019年的13000余篇,增长30多倍。
以上数据说明,肠道菌群已经走入科学研究的舞台中央。而在可预见的未来,相关文献还会快速增加,肠道菌群研究热潮还会持续。
事实2. 全球都在加码肠道菌群研究
之所以肠道菌群相关研究自 2006 年起开始突飞猛进,既与科学界对菌群功能的认识逐渐深入有关,也和国家的战略支持密不可分。
这其中以美国国立卫生研究院(NIH)的人类微生物组计划(HMP)最为人熟知。在2007-2016年间,NIH在人类微生物组计划中累计投入了2.15亿美元
与此同时,肠道菌群相关的产业转化也在持续发展,菌群及相关生物技术公司的成立如雨后春笋,资金投入也越来越大。截止到2019年,全球有超过30亿美元投入到肠道菌群相关创新公司(图6)。与基础研究情况类似,美国以超过24亿美元投资一马当先,其他国家正迎头追赶。
事实3. 肠道菌群与疾病和健康关系密切
肠道在健康中的枢纽性作用,是肠道菌群参与宿主生理过程甚至影响人体健康与疾病的基础。除了负责营养的消化、吸收和代谢,肠道还是重要的免疫和内分泌器官,而且,肠道还被称为“第二大脑”,有着丰富的肠神经系统,并通过迷走神经与大脑沟通。
近年来,肠道菌群研究已经从描述性和关联性向因果性和机制性转变,2006年Jeffrey Gordon团队在Nature发表研究,通过对小鼠进行粪菌移植实验,首次表明肠道菌群可影响和传递宿主的肥胖表型。
之后越来越多的研究表明,肠道菌群可被视为身体中的 “微生物器官”,通过菌群的自身成分、代谢物和衍生物,以及致病共生菌移位等机制,参与调控宿主的代谢、免疫、内分泌、神经等多方面的局部和全身性生理过程,从而影响发生肥胖、糖尿病、脂肪肝、心血管疾病、自身免疫和炎症性疾病、精神神经疾病和癌症等疾病的风险。
肠道菌群研究不仅有助于更全面的揭示疾病的发生发展过程和机制,还促进了新型诊断和干预疗法的研发。
肠道菌群可用于结直肠癌的无创筛查,能提高现有筛查方法的准确性。用粪菌移植恢复肠道微生态可有效治疗复发性艰难梭菌感染,在治疗炎症性肠病方面也有效果。膳食纤维干预可通过改变肠道菌群来改善糖尿病,用菌群导向的饮食干预方法也可在一定程度上改善儿童营养不良。
肠道菌群还是发展个性化医疗的重要因素。比如,基于菌群等指标的算法可用于预测个体的餐后血糖反应;靶向特定致病共生菌,也是治疗相应疾病的潜在方法。
另外,肠道菌群还能通过参与药物代谢、影响宿主免疫应答等机制,对药物和疗法的效果产生影响;过于“干净”的实验动物,也被证实并非是药物研发的最佳模型。
事实4. 肠道菌群异常只是疾病因素之一
尽管大量研究证实肠道菌群对人体健康有重要意义,但除此以外,遗传、环境、生活方式等,对健康与疾病也都有巨大影响。在一些情况下,肠道菌群只是连接这些因素与疾病的中间一环,而非最本质的因素。
比如,与肠道菌群密切相关的糖尿病和肥胖等代谢疾病,尽管有观点认为菌群或许是其中最重要的可变因素,然而,究竟菌群对于这些疾病的贡献能占多大比例,尚无定论。这些疾病的发生更可能是一个综合性结果,遗传易感性、饮食、运动、发育、睡眠、药物使用等多种因素,都可能影响疾病风险。
再比如,发病率持续上升的食物过敏也与肠道菌群有关,益生菌、益生元和粪菌移植等肠道菌群调节方法,似乎也有改善效果。
然而过敏性疾病的发生,同样也是综合性因素共同作用的结果,在遗传因素之外,剖腹产、早产、抗生素、环境污染、生命早期病原体感染、吸烟酗酒等孕产妇因素等都可能促进食物过敏的发生,而相关应对策略也需要综合性考虑。
我们在面对腹泻、炎症性肠病、肠易激综合征、心血管疾病、自闭症、阿尔兹海默症、帕金森病等与肠道菌群的关系或远或近的疾病时,都需要特别认识到肠道菌群只是疾病的一个因素,不能随意拔高菌群的重要性。
事实5. 肠道菌群研究仍处于早期阶段
目前我们对肠道菌群的了解可能仍然只是冰山一角,这个领域还存在很多局限、未知和争议。
人与人之间的肠道菌群是高度个体化的,且短时间内同一个人的菌群也高度动态化,健康的菌群究竟如何定义?目前还没有人可以准确回答,而这种“基线缺失”,也阻碍了一些转化和干预的实施。
在细菌之外,噬菌体、真菌、古菌等其它肠道微生物对健康和疾病的影响几何?目前相关研究仍处于起步阶段。对于菌群中大量未知和不可培养的微生物,怎样研究它们的功能和作用?尽管宏基因组等技术可辅助分析,培养组学也取得了一定的进步,但相关研究仍待加强。
动物研究中的结论,在人体中也依然成立吗?美国Synlogic公司意图用于治疗苯丙酮尿症的工程菌在小鼠中有效,人体临床试验却以失败告终,提醒我们不能简单把动物研究结果推导到人身上。
如何解决菌群研究的标准化和可重复性问题?这样的根本性问题还需要全球科学家携手,合作建设全球通行的标准化方法和更加开放共享的数据库等才能更进一步。
益生元、益生菌以及粪菌移植等菌群干预疗法的长期安全性是怎样的?近年的多项研究提示我们,诸多看起来安全的干预方法,其实存在潜在风险。如何实现对菌群的精准操纵?基于肠道菌群的个体化营养研究和转化备受关注,但仍欠缺大样本量人群的干预和追踪结果。
应该说,肠道菌群研究仍处于早期阶段,未来还需要更深入的研究和更好的方法,来明确肠道菌群在人体健康与疾病中的作用和机制,以及相关干预方法的有效性和可行性。
事实6. 肠道菌群领域存在乱象和利益冲突
在一些研究者的不当自我宣传和包装、一些媒体的夸大宣传和商家的不良商业炒作下,肠道菌群和一些衍生产品,被赋予了“包治百病”的外壳;甚至在一些激进的科研人员眼中,肠道菌群也快成为“无所不能”的代言词了。这些比较极端的观点,无疑是不利于肠道菌群产学研的健康发展的。
临床随机对照试验(RCT)是评价药物安全性和有效性的金标准,也常用于评估肠道菌群相关干预方法。但是,在现实世界中,用RCT对益生菌和益生元等进行功效评估,可能存在个体差异、干预时间过短等局限性,事实上,相关功能证据既有限也确实难以研究。
在此背景下,夸大益生菌的作用,将肠道菌群的功能偷换概念为特定产品的功能,滥用相关性研究结果,忽视菌群的复杂度而过于简化的设计检测和干预产品等现象较为常见的。
而且,在商业推广中,存在向免疫低下人群等无差别推荐益生菌的情况,而这种做法是有潜在安全风险的。事实上, ICU患者、住院老年人等特殊人群使用益生菌,可能增加菌血症风险;甚至在极端情况下,免疫力弱的老年人长年食用酸奶,都可能造成肝脓肿和菌血症。
在“健康的菌群究竟长啥样”这一根本问题还未得到有效解答的当下, “肠道菌群失调/紊乱”等名词被滥用,成为诱导消费者和患者购买产品的概念。
此外,研究中的商业利益冲突,也是需要警惕的问题。比如,食品企业主导的营养学研究,甚至公共卫生研究机构、专业学会或协会、指南制定者,都可能受到利益的左右。营养学研究和荟萃分析也可能被摆布,用来掩盖一些产品的负面问题。
在这样的背景下,一些婴幼儿奶粉产品宣称的“促进认知发展”和“保障肠道健康”的功效,实际上可能缺乏足够的科学证据。而如何规范类似乱象,是让包括美国FDA在内的全世界监管机构头疼的问题。
很多专家学者早已意识到,肠道菌群领域过热可能引发泡沫问题,加强行业自律的呼声也越来越高,不少人通过科学杂志提出很多促进科学共同体自净的建议。
肠道菌群研究日新月异,知识更新和积累速度飞快,但乱象丛生,令人无所适从,同时相关领域的发展也日益受商业化支配, 可能损害到公众利益。因此迫切需要更多权威、主流的一线专业人士参与到面向大众的科普活动中。在日常传播工作中,专业人士可系统化普及肠道菌群相关知识;有重大事件发生时,应及时响应公众关切,做到正本清源。
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