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腸道中的隱形守護(hù)者：有益細(xì)菌如何保護(hù)你的健康

來(lái)源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2025年04月13日 20:00

在你的微生物群落中，生活著一個(gè)由數(shù)萬(wàn)億微生物組成的繁忙社區(qū)，它們?cè)谀愕慕】抵邪缪葜陵P(guān)重要的角色。雖然這些微小的“租戶”大多數(shù)是有益的，但其中一些如果失控繁殖，可能會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的感染。一項(xiàng)新的大規(guī)模研究揭示了“好”微生物群落細(xì)菌如何抑制潛在有害細(xì)菌的增長(zhǎng)。

這項(xiàng)研究由劍橋大學(xué)（University of Cambridge）的亞歷山大·阿爾梅達(dá)博士（Dr. Alexandre Almeida）領(lǐng)導(dǎo)，分析了來(lái)自45個(gè)國(guó)家超過(guò)12,000人的微生物群落細(xì)菌數(shù)據(jù)，以更好地了解是什么阻止了這些機(jī)會(huì)性病原體過(guò)度繁殖。該研究發(fā)表在《自然微生物學(xué)》（Nature Microbiology）上，發(fā)現(xiàn)了一些特定的細(xì)菌種類，它們似乎天然地抑制了腸桿菌科（Enterobacteriaceae）細(xì)菌的增長(zhǎng)，還有一些細(xì)菌種類則傾向于與它們共存。

腸桿菌科包括像大腸桿菌（E. coli）和肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）等臭名昭著的麻煩制造者，后者是導(dǎo)致肺炎的元兇。當(dāng)這些細(xì)菌在微生物群落中過(guò)度繁殖時(shí)，可能會(huì)引發(fā)嚴(yán)重感染，并與克羅恩病（Crohn's disease）等炎癥疾病相關(guān)聯(lián)。特別令人擔(dān)憂的是，許多這些細(xì)菌正在變得對(duì)多種抗生素具有抗藥性。事實(shí)上，某些特別棘手的菌株已被世界衛(wèi)生組織（World Health Organization）列為“優(yōu)先1級(jí)病原體”，因?yàn)樗鼈儗?duì)治療的抵抗力越來(lái)越強(qiáng)。

“隨著抗生素耐藥性的增加，我們可用的治療選擇越來(lái)越少?，F(xiàn)在最好的方法是預(yù)防感染的發(fā)生，我們可以通過(guò)減少這些致病細(xì)菌在微生物群落中茁壯成長(zhǎng)的機(jī)會(huì)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，”劍橋大學(xué)獸醫(yī)學(xué)系的亞歷山大·阿爾梅達(dá)博士在一份聲明中說(shuō)。

阿爾梅達(dá)博士，作為這篇新報(bào)告的資深作者，看到了利用微生物群落微生物組改善醫(yī)療診斷和治療的巨大潛力。（圖片來(lái)源：劍橋大學(xué)）

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，約有66%的人自然地在其微生物群落微生物組中攜帶一定水平的腸桿菌科細(xì)菌。盡管這聽(tīng)起來(lái)令人擔(dān)憂，但當(dāng)這些細(xì)菌被其他微生物保持平衡時(shí)，通常不會(huì)引起問(wèn)題，就像一個(gè)花園在沒(méi)有單一植物物種過(guò)度生長(zhǎng)的情況下保持健康一樣。研究確定了172種“共存菌”細(xì)菌種類，它們經(jīng)常與腸桿菌科共同出現(xiàn)，還有135種“排斥菌”細(xì)菌種類，它們似乎天然地抑制腸桿菌科的生長(zhǎng)。

最有效的排斥菌之一來(lái)自糞桿菌屬（Faecalibacterium）。這些有益的微生物產(chǎn)生稱為短鏈脂肪酸的化合物，這些化合物本質(zhì)上是細(xì)菌的代謝副產(chǎn)物，有助于維持微生物群落健康。這些酸創(chuàng)造了不利于腸桿菌科生長(zhǎng)的環(huán)境。

“我們的結(jié)果表明，我們吃什么可能在控制感染風(fēng)險(xiǎn)方面非常重要，因?yàn)檫@會(huì)改變我們的微生物群落環(huán)境，使其對(duì)入侵者更加不友好，”阿爾梅達(dá)博士說(shuō)。

特別是肺炎克雷伯菌，它可以引發(fā)肺炎、腦膜炎和其他嚴(yán)重感染。全球?qū)股啬退幮缘纳仙偈箍茖W(xué)家們尋找替代控制方法，使這項(xiàng)研究的發(fā)現(xiàn)尤為重要。

與腸桿菌科共存的細(xì)菌在處理營(yíng)養(yǎng)和能量的方式上表現(xiàn)出更大的多樣性，科學(xué)家稱之為代謝能力。想象一下購(gòu)物中心的不同商家——有些直接競(jìng)爭(zhēng)，而另一些則通過(guò)提供不同的服務(wù)互相補(bǔ)充。這些共存關(guān)系因地理區(qū)域而異，可能反映了飲食、生活方式和醫(yī)療保健實(shí)踐的差異。

細(xì)菌社區(qū)并不是進(jìn)行全面戰(zhàn)爭(zhēng)，而是更像社區(qū)，相似的居民傾向于聚集在一起。這種現(xiàn)象被稱為“棲息地過(guò)濾”。正如你可能在某些城市地區(qū)找到藝術(shù)家聚集一樣，具有相似資源需求和處理能力的細(xì)菌也傾向于自然地聚集在一起。

這些發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了一些關(guān)于微生物群落細(xì)菌相互作用的先前假設(shè)。早期使用小鼠模型的研究表明，資源競(jìng)爭(zhēng)將阻止有害細(xì)菌的建立，而這項(xiàng)研究揭示了許多物種實(shí)際上可以在需要相似營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的情況下與腸桿菌科共存。這對(duì)治療方法有重要影響：僅通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)對(duì)抗有害細(xì)菌的益生菌可能不如通過(guò)飲食改變微生物群落環(huán)境有效。

“通過(guò)食用蔬菜、豆類和全谷物等富含纖維的食物，我們可以為微生物群落細(xì)菌提供原材料，以產(chǎn)生短鏈脂肪酸——這些化合物可以保護(hù)我們免受這些致病菌的侵害，”阿爾梅達(dá)博士解釋道。研究表明，針對(duì)微生物群落環(huán)境的飲食干預(yù)措施可能比傳統(tǒng)益生菌更有效地預(yù)防腸桿菌科感染。

研究總結(jié)

方法

研究人員使用先進(jìn)的計(jì)算方法，包括人工智能，分析了來(lái)自12,238個(gè)糞便樣本的公開(kāi)微生物群落微生物組數(shù)據(jù)。他們使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法識(shí)別細(xì)菌存在和豐度的模式，同時(shí)控制年齡、健康狀況和地理位置等因素。研究團(tuán)隊(duì)還使用各種生物信息學(xué)工具，研究不同細(xì)菌物種的基因功能，并模擬其代謝相互作用。這種方法使他們能夠開(kāi)發(fā)出一種微生物組“特征”，以預(yù)測(cè)某個(gè)人的微生物群落是否可能被腸桿菌科定植。

結(jié)果

研究發(fā)現(xiàn)，66%的人攜帶腸桿菌科細(xì)菌在他們的微生物群落微生物組中。他們確定了307種與腸桿菌科存在或不存在顯著相關(guān)的細(xì)菌種類，其中172種被歸類為共存菌，135種為排斥菌。排斥菌在鐵代謝和短鏈脂肪酸生產(chǎn)相關(guān)基因中富集，而共存菌表現(xiàn)出更大的功能多樣性。一個(gè)關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)是，富含纖維的飲食支持有益細(xì)菌如糞桿菌屬的生長(zhǎng)，這些細(xì)菌可以幫助抵御致病感染。

局限性

盡管研究較為全面，但它依賴于現(xiàn)有的公共數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在不同地區(qū)的分布不均勻，大多數(shù)樣本來(lái)自歐洲和北美。分析還僅限于DNA測(cè)序數(shù)據(jù)，無(wú)法直接測(cè)量細(xì)菌活動(dòng)或相互作用。此外，一些發(fā)現(xiàn)與之前的小鼠模型研究相矛盾，突顯了基于人類研究的重要性，以了解微生物群落微生物組的動(dòng)態(tài)。研究無(wú)法確定因果關(guān)系——即排斥菌是否主動(dòng)抑制腸桿菌科，還是僅僅在自然限制其生長(zhǎng)的條件下繁盛。

討論和結(jié)論

研究結(jié)果表明，微生物群落細(xì)菌群落更多是由共享資源需求而非直接競(jìng)爭(zhēng)組織起來(lái)的，這挑戰(zhàn)了關(guān)于細(xì)菌在微生物群落中相互作用的先前假設(shè)。這一見(jiàn)解可以為通過(guò)飲食干預(yù)而非直接針對(duì)病原體或依賴傳統(tǒng)益生菌來(lái)預(yù)防和治療抗生素耐藥性感染的新方法提供信息。研究強(qiáng)調(diào)了富含纖維的食物在維持健康微生物群落環(huán)境和預(yù)防感染中的重要性。

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