通过微生物,了解另一个自己
ELUSIMICRO2022-03-22

人体内“居住”着数以万计的微生物,越来越多的证据表示,这些微生物与我们的健康和疾病息息相关,紧密相连。


日前,《自然》杂志发表了关于人体内的微生物与微生物群治疗方法的一篇论文,文中表示,人体微生物大多数生活在肠道,他们不是吃白食的人,而是执行许多功能至关重要的任务:他们消化食物,产生抗炎物质和化合物,训练免疫系统,区分朋友和敌人。



事实上,揭露人类微生物在我们的生活中的作用,已经开始动摇现有的基础医学和营养常识。很多科学家认为,人类不是自给自足的有机体,而是复杂的微生物物种生态系统产生大量的合作和竞争。从这个角度看,人类的健康是一种生态学平衡,我们在照顾自己的身体时也在照顾它的居民人口——微生物。但是对于人体微生物这个隐秘的世界,直到今日我们依旧知之甚少。


他们虽然体积小,常为肉眼见不到的生命体,然而正是这些小生命却深远地影响着比它们体积大几亿甚至几十亿的人类,影响着我们的生老病死,让我们人类不得不对他们刮目相看,想方设法靠近它们,了解它们。


你=50%细菌+50%自己



别看微生物小小的个头,它们的细胞个数竟然跟我们人体的细胞数目相同。根据2016年Cell的一篇最新数据表示,人体内细菌数目与人体细胞数目的比例为1:1。细菌的数目是人体结肠内的细菌数目,体细胞数目是根据人体血细胞个数所计算的。这样计算的原因是由于:皮肤等其他部位细菌总数比肠道低两个数量级,故常以结肠细菌总数代替人体所有共生菌数目,而人体体细胞主要数量级来源于血细胞。


宏观的来讲,我们并不仅仅是我们自己,而是50%的自己和50%的细菌所组成,这些细菌从我们出生之日就在我们身体定植、寄居,在我们与外界环境不断接触中逐步形成稳态。所以"人类是会行走的细菌”这一说法一点也不为过。


微生物基因组=你的第二基因组


“体内微生物帮助建造我们的身体,并且当我们变老时,它们塑造并更新我们的内脏器官。它们甚至可能会影响到我们的行为和思考模式。有很多动物研究发现,动物体内的微生物会影响其情绪、个性和对焦虑和压力的反应”《人体微生物的奥秘》——作者-Ed Yong。


随着人类基因组计划的完结,基因检测这个词被向了风口浪尖,因此我们也能够轻松地了解到基因检测所带来的各种红利:精准医疗,精准护肤,精准运动等。所谓的精准,就是根据个体无重复的独一无二的基因信息找到找到最匹配精确的相应解决方案。


人类基因组由大约2.2万个基因组成,但是我们体内的微生物携带的基因却比这个数字多几百倍之多。丰富的基因使它们能够完成很多有益的工作-协助消化食物、制造维生素和矿物质,甚至可以通过排挤或杀死感染菌而避免人体生病。但是细菌对人体作用还远不止于此,他们甚至还能够由里及外塑造我们的形象,延缓我们的衰老。



总而言之,人体微生物所拥有的庞大基因数目中隐藏着数目更加庞大的遗传信息,它们构成了人体“第二基因组”。人体内的微生物可以对人体产生哪些具体影响还尚未全部清除,但是我们已经知道不同人类个体的微生物群系之间的差别甚至要大于他们间基因组的差别。我们体内微生物组成取决于生活习惯、服药历史、所在地区以及饮食状况等诸多因素,即便近亲属的微生物群体也存在着巨大的差别。与人类基因组类似,每个人都拥有独一无二的基因印记。


皮肤微生物如何守护健康

人体的微生物系统由皮肤微生物、肠道微生物、口腔微生物以及生殖微生物四个部分所组成。皮肤,人体和环境接触的最大表面,它也是人体最大的器官,毫不例外地被大量的微生物所覆盖。皮肤表面覆盖的真菌、细菌、病毒和其他微观的生命形式统称为皮肤微生物。这些微生物相互依赖、相互制约,共同构成了皮肤表面的微生物屏障-皮肤微生态系统。



皮肤中存在250种微生物,他们以平均10万个/平方厘米的密度分布在我们皮肤的表面。这些细菌可以被分为两个大类:常驻菌群与暂住菌群。常驻菌群是永久定植在皮肤上的,大多人畜无害,担任着保护皮肤不受其他病原体威胁的艰巨任务,这类细菌的代表:如表皮葡萄球菌,痤疮丙酸杆菌等。暂住菌群是由和外部的接触或者皮肤感染的过程中,暂时降落在皮肤表面的细菌。由于长驻菌群的存在,这些暂住菌群一般不会对人体造成太多的威胁,除非他们直接降落在皮肤损伤的区域而引发炎症和感染。


皮肤微生物是伴随着个体成长的,菌群种类与数量在不同的人生阶段处在一个动态平衡之中。在个体出生的时候,微生物开始寄居、定植,乳酸杆菌是在婴幼儿时期最早定植的细菌,对免疫系统的成熟至关重要;在与外界环境不断接触的过程中逐步达到稳态,一般来说儿童时期三岁左右的孩子与他成人后皮肤微生物的种类相似度极高的;微生物的多样化程度在成年时期达到顶峰,这也许就是成年人的抵抗力和各项生理机能皆处于峰值的原因之一。



微生物处于生态平衡的时候,它们与皮肤处于互利共生的状态: 皮肤为微生物提供他们所需要食物(很多微生物以皮脂为食)和良好的栖息场所(PH5.5左右)而皮肤微生物能够帮助我们抵御其他病原体的入侵,同时也是人类免疫系统重要的贡献者。微生物对免疫的贡献主要主要体现在以下两个方面:


①增强皮肤黏膜对外援物质的选择通透能力

②增强机体的免疫应答能力


通过激活白细胞介素IL-1信号,增强T细胞免疫功;通过调节TLRs受体的表面表达,来调节皮肤对常驻菌群的耐受程度。



机体与皮肤常住菌群的长期互作,通过病原体相关分子模式皮肤表面的模式识别受体的特异性识别,减少TLR受体在细胞表面的表达以及激活白介素相关激活酶3(IRAK-M),通过抑制抑制细胞因子信号传导抑制蛋白(SOCS1)的表达,达到降低常驻菌群敏感性的目的。


皮肤微生物如何毁掉你的美丽


根据统计数据显示,95%的皮肤疾病都是和微生物生态失调密不可分的。比如粉刺与痤疮丙酸杆菌,金黄色葡萄球菌与特应性皮炎,黄球菌引起的黄褐斑,还有丙酸菌属和银屑病的关系。接下来就浅谈下微生物与以下两个疾病的关系:痤疮与雄秃(雄性脱发)。


1

痤疮丙酸杆菌与痤疮


通过对痤疮患者毛囊皮脂腺微生物16SrRNA进行分析,无论是痤疮还是正常人的毛囊内,痤疮丙酸杆菌都是占有绝对优势。而通过对痤疮丙酸杆菌的型别研究发现,4型和5型的痤疮丙酸杆菌在痤疮患者中占很大比例,提示这些特殊型别的痤疮丙酸杆菌与痤疮发病密切相关。


然而,痤疮并不是仅仅是单纯的感染性炎症,痤疮丙酸干预参与痤疮的发病机制是多样化的:如诱导先天性和获得性免疫炎症反应,诱发毛囊口角化过度,以及影响皮脂腺分泌。痤疮丙酸杆菌的致病机制是贯穿整个发病的全过程的


2

雄秃


医生证明:90后真的秃了,这代人比父辈脱发来的要早。


“脱贫脱单不脱发”说出了不少年轻人的愿望。头螨是导致雄秃产生的原因之一。头螨的代谢产物可引起变态反应,头螨的进出活动可携带病原微生物,引起毛囊周围细胞浸润、纤维组织增生。头螨还会把头皮表面的细菌带入毛囊深处,引发炎症,影响毛母细胞的正常增殖裂变,导致毛发生长期缩短,使毛发过早脱落,造成脱发或早秃。


2003年韩国延世大原州医大毛发科研和美国(Nioxin)护发研究中心几乎同时发现毛囊中头螨数量多少,已对大多数脱发类型产生重大影响。



3

人类微生物组计划HMP,

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如果能够知晓微生物的组成、改变以及菌群移植的作用,那么对于认知皮肤生理、病理状态、皮肤衰老及皮肤病治疗均至关重要。可惜目前人类对微生物的认知非常有限,于是美国2008年启动了“人类微生物组计划”(Human Microbiome Project, HMP), 总目标就是加强对人类微生物群的认识,从而理解这些微生物如何影响人类的健康和疾病。


这项研究的最近成果发表在Nature杂志上,研究收集了256个人的1631份样本进行了分析,简单的来说,这项研究一共有四项重要发现:


①提供了关于人体微生物中病毒和真菌类的最具体详细的描述;

②鉴定出了身体的各个部位特有的微生物群落;

③描述了微生物可以维持和促进人类健康的生化活动;

④描述了随着时间的变化人体微生物及它们升华活动的变化。


正如该项研究的负责人Curtis Huttenhower所说“这项研究成果提供了迄今为止关于 '人类微生物组中究竟哪些微生物和什么样的分子过程帮助维持人类健康' 这一问题最为详尽的答案”。


参考文献
1) A Catalog of Reference Genomes from the Human Microbiome
2) NIH Human Microbiome Project
3) Thousands of new microbial communities identified in human body
4) Millions of new genes in human microbiome
5) Are We Really Vastly Outnumbered? Revisiting the Ratio of Bacterial to Host Cellsin Humans
6) Microbiome in healthy skin

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