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神奇的人体肠道微生物(2)
http://www.100md.com 2015年4月1日 《百科知识》 2015年第7期
     研究人员收集了416对双胞胎的1000份粪便样本,对其中的微生物进行了基因测序。与异卵双胞胎相比,同卵双胞胎(基因完全相同)之间的C细菌丰度更为相似,在身材较瘦的人体内丰度更高,但在肥胖者体内的丰度较低。这说明C细菌与遗传有关。

    为了探讨C细菌对肥胖的作用,研究人员把这种细菌移植到小鼠体内,抑制了这些小鼠的肥胖(与对照组相比)。这从微生物的角度解释了以前人们所认知的遗传变异、肠道菌与代谢疾病和肥胖的关系。确切地说,C细菌是控制人肥胖的细菌,提高这种细菌的丰度,就有可能帮助人们避免肥胖或者有效减肥。

    A细菌和C细菌都可以控制人的肥胖,它们的丰度正常或数量增多可以减少肥胖,反之则造成肥胖。因此,这些微生物将是预防和治疗肥胖症、糖尿病的一种突破口,无论把它们作为药物的新靶标,还是直接把它们作为药物移植到肥胖症和糖尿病患者的体内,都有可能起到预防和治疗肥胖的作用。

    肠道细菌抗病的分子机理
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    疟疾是经按蚊叮咬或输入带疟原虫者的血液而感染疟原虫所引起的虫媒传染病,研究人员发现,儿童被蚊子叮咬后最容易染上疟疾,但成年人被蚊子叮咬后则比儿童患疟疾的少。原因何在?过去,一种通俗的说法是,成人的免疫系统已经发育成熟,因此抵御疟原虫的能力比儿童强,疟疾的发病率也就低于免疫系统尚未发育成熟的儿童。但是,这种解释太为笼统。现在,研究人员通过对肠道菌的研究从分子角度解释了为何儿童比成人更容易患疟疾。

    葡萄牙古尔班基安研究所的研究人员发现,人体内的一些肠道菌表面有一些糖分子,这些糖分子称为聚糖。人体免疫系统识别这些聚糖之后,能产生高水平的天然循环抗体,后者就是人体抗御疾病的卫士之一。更进一步的是,针对肠道菌表面聚糖的天然抗体,也能够识别一些病原体表面相似的糖分子,例如识别疟原虫表面类似的糖分子,从而攻击疟原虫,避免疟疾的产生。

    古尔班基安研究所的巴提亚·伊尔马兹博士发现,人体肠道内一种最常见的大肠杆菌——大肠埃希氏菌(E.coli)能产生类似疟原虫的聚糖半乳糖残基,因此,这些大肠杆菌的半乳糖残基能诱导机体生成天然的抗体,称为抗半乳糖残基抗体。这些抗体产生后,就会识别疟原虫产生的半乳糖残基,把疟原虫当成外来入侵物而发起攻击。攻击的过程是,抗半乳糖残基抗体激活免疫系统中的补体系统,从而呼唤免疫系统的其他成员来杀死疟原虫,由此阻止这种寄生虫从皮肤进入血液而导致疟疾的产生。
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    在热带和亚热带的疟疾高发地区,只有一部分成年人被蚊虫叮咬之后会感染疟疾,而5岁以下的儿童明显更容易受到感染,这说明成年人拥有更好的抗半乳糖残基抗体,能抵御疟原虫进入血液。研究人员推论,婴幼儿体内还没有足够多的大肠杆菌,因此不能诱导机体生成高浓度的抗半乳糖残基抗体,以抗御疟疾的产生。

    为了证明这一点,伊尔马兹等人把人工合成的半乳糖残基输入小鼠体内,让小鼠产生了高水平的抗半乳糖残基抗体,结果,这些抗体让小鼠的疟疾发病率大大减少,这说明正是抗半乳糖残基抗体的水平不高才使婴幼儿容易患疟疾。

    因此,如果能直接把成人体内的大肠杆菌产生的半乳糖残基当成疫苗来使用,输入到儿童体内,刺激儿童产生高水平的抗半乳糖残基抗体,就有可能预防和减少儿童患疟疾。当然,这需要进行人体试验才能确定。

    肠道细菌有助于抗癌

    现在,研究人员还发现,人体肠道中的细菌也有助于抗癌,但是,这种抗癌作用不是直接的,而是间接的,因为肠道菌群有助于抗癌药物发挥更好的疗效。法国和美国研究人员从不同角度发现了肠道细菌帮助抗癌药物发挥作用的机理。
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    环磷酰胺是一种常用的抗癌化疗药物,法国巴斯德研究所的研究人员对小鼠试验发现,环磷酰胺能够破坏肠道黏液层,让肠道细菌进入循环系统,其中一些细菌能够到达脾和淋巴结,促成这些部位产生和形成免疫细胞,如免疫T细胞和免疫系统中的其他成分,它们会攻击癌细胞。但是,当研究人员用抗生素杀死试验鼠的肠道细菌后,环磷酰胺间接促进免疫细胞和其他免疫因子生长的能力就会大大降低。也就是说,肠道细菌和化疗药物共同合作增强了免疫系统的功能,从而能有效杀死癌细胞。

    美国国家癌症研究所的研究人员则从另一个角度发现细菌能帮助化疗药物治疗癌症。研究人员对正在接受化疗并且估计存活率约有70%的患癌小鼠进行试验,用抗生素杀死小鼠肠道内的细菌。结果,小鼠按正常剂量和服药时间服用化疗药物后不再起作用,在化疗药物对癌症无效后,小鼠的存活率在两个月后下降到20%。

    美国研究人员试用的一种比较有效的化疗药物奥沙利铂,对治疗结肠癌有较好的效果。当小鼠的肠道菌群正常时,奥沙利铂治疗小鼠结肠癌的效果最好。但是,在对小鼠服用抗生素杀死很多肠道细菌后,奥沙利铂的药效就大打折扣。

    美国研究人员的这项研究虽然没有揭示为何肠道细菌有助于化疗药物发挥作用,但是,他们认为,正常的肠道菌群是和化疗药物共同作用,让免疫系统的功能得到增强,从而能抑制或杀死癌细胞。当然,这一机理还需要更多的研究才能进一步证实。而且,由于不同的细菌对特定的抗癌药才有促进药效的作用,因此,还需要深入研究特定的抗癌药是由哪一种肠道细菌助它们一臂之力的。

    上述研究结果提示人们,人体内还有更多的微生物的功能没有发现和挖掘,假以时日,人体的微生物都有可能得到利用,它们既可能是人类药物的天然宝库,还可能具有更多的对人的健康有益的作用。

    【责任编辑】张田勘, 百拇医药(杨雄雄)
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