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Revisited: Secrets of the gut microbiome

2024/12/5
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Science Weekly

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I
Ian Sample
J
James Kinross
无特定发言人
Topics
Ian Sample: 本期节目探讨了肠道微生物组对人体健康的影响,以及现代生活方式对其造成的改变。采访了肠胃外科医生James Kinross博士,就肠道微生物组的构成、功能、影响因素以及维护方法进行了深入探讨。 James Kinross: 肠道微生物组包含细菌、古菌、酵母菌、寄生虫和病毒等多种微生物,其多样性对人体健康至关重要。现代西方生活方式,特别是抗生素的滥用和高加工食品的摄入,正在破坏肠道微生物组的多样性,导致各种疾病的发生,例如肠癌、炎症性肠病、过敏、哮喘等。 此外,肠道微生物组与免疫系统、大脑和性激素密切相关。肠道微生物组在免疫系统发育和功能中发挥重要作用,影响大脑发育和功能,并影响性激素水平和性生活。 为了维护肠道微生物组健康,建议谨慎使用抗生素,接种疫苗,健康饮食,增加膳食纤维摄入,减少药物依赖,多与人分享食物。粪菌移植是治疗某些疾病的有效方法。 James Kinross: 肠道微生物组是人体内一个复杂的生态系统,包含数万亿个微生物,其基因数量远超人类基因组。这些微生物与人体共同进化,对人体健康至关重要。 现代生活方式,例如抗生素的滥用、高加工食品的摄入以及缺乏膳食纤维,正在破坏肠道微生物组的多样性,导致各种疾病的发生。 肠道微生物组与免疫系统、大脑和性激素密切相关。它通过影响神经递质的产生、调节免疫反应以及影响激素水平等方式影响人体健康。 为了维护肠道微生物组健康,需要采取多种措施,包括谨慎使用抗生素,接种疫苗,增加膳食纤维摄入,减少药物依赖,以及选择健康饮食。粪菌移植是治疗某些疾病的一种有效方法,但需要在专业医生的指导下进行。

Deep Dive

Key Insights

Why is the gut microbiome considered a 'sixth sense' and how does it interact with our environment?

The gut microbiome is considered a 'sixth sense' because it interacts with everything in your environment, influencing your health and well-being. It communicates with your immune system, affects brain function, and plays a crucial role in digestion and metabolism.

Why is the loss of biodiversity in the gut microbiome compared to an 'internal climate crisis'?

The loss of biodiversity in the gut microbiome is compared to an internal climate crisis because it can have significant health implications. The biodiversity of these microbial ecosystems is crucial for maintaining health, and its erosion can lead to various diseases and conditions.

What are the key components of the gut microbiome besides bacteria?

The gut microbiome includes archaea, yeasts, worms, and viruses. While bacteria are the most studied, other components like viruses (the virome) are increasingly recognized as important players, with about 150,000 species of viruses in the gut, none of which are well understood.

How does the gut microbiome develop from birth to adulthood?

The gut microbiome develops from a sterile state in the womb to a diverse ecosystem through contact with the birth canal, breastfeeding, and the environment. It changes significantly in early life, stabilizes in adulthood, and becomes more vulnerable to changes in old age.

Why is diet a critical factor in shaping the gut microbiome?

Diet is a critical factor because it directly influences the types and functions of gut microbes. A Western diet high in processed foods can reduce microbial diversity, while a high-fiber diet, like that of rural Africans, can promote a diverse and healthy microbiome.

How does the gut microbiome influence the immune system?

The gut microbiome teaches the immune system to distinguish between friend and foe, particularly the adaptive immune system. It communicates with the immune system through molecular languages, affecting the risk of allergies, asthma, and other immune-related conditions.

What is a fecal microbiota transplantation and how can it be life-saving?

A fecal microbiota transplantation (FMT) involves transferring a healthy donor's gut microbiome to a patient. It can be life-saving for conditions like Clostridium difficile infection by resetting the gut ecosystem and creating competition for harmful bacteria.

How does the gut microbiome impact mental health?

The gut microbiome influences mental health by producing neurotransmitter precursors, affecting brain development and function, and communicating with the brain through the vagus nerve and enteric nervous system. A healthy microbiome is essential for a healthy mind.

What role does the gut microbiome play in our dating lives and attractiveness?

The gut microbiome can affect attractiveness by influencing skin health, pheromones, and social cues. Kissing, for example, transfers about 80 million bacteria, which can help optimize the microbiome and share beneficial genes.

What are some key tips for maintaining a healthy gut microbiome?

To maintain a healthy gut microbiome, avoid unnecessary antibiotics, reduce reliance on polypharmacy, get vaccinated, eat a fiber-rich diet, and share meals with others. Adding just 7 grams of fiber per day can lower your risk of stroke.

Chapters
This chapter defines the gut microbiome, its composition (bacteria, archaea, yeasts, viruses), scale, and origin. It explains that the microbiome is acquired at birth and changes throughout life, impacting health and making microbiome research challenging due to individual variations.
  • The gut microbiome contains trillions of bacteria and other microorganisms.
  • It's acquired at birth and changes throughout life.
  • Individual variation in microbiome composition is significant.

Shownotes Transcript

瑞安·雷诺兹,来自Intmobile。由于通货膨胀导致几乎所有东西的价格都在上涨,我们决定降低我们的价格。

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微生物。我们每天每时每刻都被它们包围着。

它们在我们周围,在我们身上,在我们体内。你的结肠里大约有100万亿细菌,这与构成人体细胞的总数大致相同。它们是如此基础的一部分,以至于在某种意义上,它们就是我们。我们的基因组被微生物组所掩盖。大约23000个基因编码了你,但你可能仅在你的结肠中就拥有大约3000多万个微生物基因。

我们与这些细菌共同进化了数百万年,形成了如此紧密和奇妙的关系,以至于它不断地让我们迷惑和惊喜。这就像你的第六感,字面意义上的第六感。它与你周围环境中的所有事物相互作用。

随着我们更深入地研究那里的东西、它们的来源以及它们在做什么,我们正在发现微生物是如何塑造我们的,以及现代西方生活方式又是如何反过来改变它们的。如果我们假设我们的健康是由这些微生物生态系统在我们生命中的关键时刻的生物多样性决定的,而这种生物多样性正在丧失,那么这就是一场内部的气候危机。

因此,随着科学家们努力了解我们体内的世界,我们正在回顾一下我们目前所了解的关于我们微生物组的知识,以及我们如何更好地照顾它们。在三集节目中,我们将探索三个不同的生态系统:肠道、阴道和皮肤。今天,我们将探讨其中最大的一种——肠道微生物组。

对我来说,这是万物的关键。这是绝对一切的关键。我是《卫报》的科学编辑伊恩·萨姆普尔,这是《科学周刊》。詹姆斯·金罗斯博士,您是伦敦帝国理工学院的结直肠外科医生和高级讲师,您的一大研究领域是我们的肠道微生物如何影响我们的健康。

您也是《暗物质:微生物组的新科学》一书的作者。所以我有很多问题想问你,但首先我们最好把我们的房子整理好。我们所说的肠道是什么意思?最简单的说,肠道只是一根从你嘴巴开始到你的底部结束的长管。

然而,当我们特别谈论微生物组时,我们经常真正想到的是结肠。所以你的结肠就是你所说的你的大肠。它基本上是一个巨大的发酵引擎。微生物组非常庞大,大部分微生物都位于那里。微生物组都是细菌吗?还是还有其他我们需要考虑的微生物?

微生物组指的是所有微小的生命形式以及它们在生态位中维持健康所需的所有环境因素。它绝对不仅仅是细菌。细菌之所以受到关注,是因为它们是微生物组中研究最多的组成部分。但它也包含古菌,这是一种与细菌不同的古老界,但也是单细胞原核生物。它还包含酵母菌。

还有蠕虫和扭动的寄生虫,全世界有20亿人携带它们,还有病毒。当然,病毒不是生物。它们是细胞内寄生虫,它们生活在自己的帝国中,如果你愿意的话。但病毒组越来越被认为是微生物组中非常重要的参与者,而我们几乎对其一无所知。

为了让你了解我的意思,普通人肠道中可能大约有500种细菌,但我们的肠道中可能大约有15万种病毒。它们都不在我们的数据库中,我们不知道它们在做什么,它们如何调节细菌种群,它们如何与我们的免疫系统相互作用,以及它们如何决定我们的健康。所以它是一个字面意义上的黑洞。所有这些肠道微生物来自哪里?

据我们所知,这有点有争议,当你在子宫里,当你在你母亲的子宫里妊娠时,你是无菌的。然后当你出生并来到这个世界时,你通过产道,然后通过母乳喂养,以及你接触到的东西,接触到你的第一组微生物。慢慢地,你的肠道、皮肤和肺部被殖民。它随着我们的发展和衰老过程而变化。这对我们的健康有非常非常重要的影响。

因此,你的母体微生物组,或者我应该说母体微生物组,在决定妊娠婴儿的健康方面起着非常重要的作用。然后是第二阶段,从你出生的那一刻起,因为微生物组随后会发生非常剧烈的变化,大约到三到五岁,因为它非常容易受到营养、饮食、药物、环境变化的影响。因此,它还在帮助我们的器官生长和发育方面发挥着非常重要的作用,最重要的是大脑。

然后它稳定下来。关于青春期前后会发生什么,存在争议。它可能在青春期前后经历另一次细微的变化。但在成年期,它实际上非常强大且非常稳定。要真正改变它需要相当大的努力,直到大约……

70岁左右,然后它开始变得更容易发生变化,更容易受到破坏,你会看到微生物组在广泛层面上的变化。人们的微生物组完全不同吗?还是我们都有某种共同的微生物,比如占主导地位的细菌菌株?如果你愿意的话,我们确实共享一种共同的遗传微生物组,这使得我们的肠道能够健康地发挥作用,但个体差异是巨大的。

因此,在菌株水平上,你和我可能只共享大约10%相同的肠道微生物菌株。这出于几个关键原因非常非常重要。首先,它使微生物组科学变得非常难以进行,因为在设计实验时,你必须了解并衡量这种差异。但它也是解释为什么我们这么多人对疾病的体验如此不同,以及我们如何为未来开发疗法的一个根本原因。♪

詹姆斯,尽管我们每个人的微生物组对我们来说都是独一无二的,但它们都共享广泛的功能。那么,我们知道有哪些外部因素会影响我们的肠道微生物吗?答案是肯定的。早期的饮食和营养是最重要的,因为这决定了你的余生的生态系统。我们知道母乳喂养的婴儿与配方奶喂养的婴儿的微生物组不同。

显然,一种全球化的、超加工的饮食会对其产生影响。但在我看来,可能更重要的是我们对抗生素的依赖,以及我们对药物和药物的依赖。因此,抗生素的消耗,这显然是一把双刃剑。没有它们,我无法胜任外科医生的工作,它们是一种非常珍贵和重要的药物。

但它们绝对改变了不仅仅是人类微生物组,还有地球微生物组,全球微生物组。我们消耗了大量的抗生素。实际上,大部分抗生素的消耗发生在低收入和中等收入国家。它发生在快速或已经快速增长的经济体中。例如中国和印度。

我们每年在全球服用大约4万亿剂药物,这意味着全世界每天大约有一半的人口正在服用药物或药品。许多我们通常不认为是抗生素的药物实际上具有抗生素的作用。在一项研究中,大约有四分之一的药物具有这种作用。

总的来说,这些东西在很短的时间内对我们的微生物组产生了非常剧烈的冲击。因为我们的微生物组通过我们的父母传给我们,并且它具有世代更替性,也就是说,如果说

正在侵蚀我们的微生物组。如果我们假设我们的健康是由这些微生物生态系统在我们生命中的关键时刻的生物多样性决定的,而这种生物多样性正在丧失或肯定正在发生变化,那么这就是一场内部的气候危机。

因为我们的微生物组将我们与全球环境联系起来,我的意思是,通过从我们体内转移的微生物,我们当然也与正在发生的更广泛的全球气候危机联系在一起。好的,药物是一个重要因素。但我希望回到饮食问题,因为我们每年这个时候都会听到很多关于饮食的讨论。这是一个成年人可能有很多选择的领域

那么,饮食是如何决定我们的微生物组的呢?这又是如何影响我们的健康的呢?首先,你知道,世界上80%的抗生素都是用于食品生产的。因此,食品的生产和制造正在通过这一过程改变我们的微生物组。当然,并非所有食物都是无菌的,对吧?因此,你可以通过肠道中蛔虫感染的增加来追踪寿司的消费情况。

但总的来说,你必须认为你的细菌与你非常相似,对吧?这意味着它们坐在你的肠道里,非常饥饿,等待下一顿饭到来。它们只能对你的营养或饮食压力做出反应。

现在,我们在研究中所做的是将西方饮食与非洲饮食进行比较。我是一名结直肠外科医生。我对肠癌很感兴趣。如果你是一个农村南非人,如果你过着字面意义上的农村生活,你的肠癌风险会比居住在西方的人低得多。你不会患上炎症性肠病。你不会得……

憩室病。你不会过敏。你不会得哮喘。你会患上许多其他贫困疾病,而且他们的感染率更高。我并不是说他们拥有完美的生活,但疾病是完全不同的。农村非洲人吃很多纤维,大量的纤维,每天高达50克。伦敦人的平均摄入量可能只有10到15克。所以如果你要吃非洲人的饮食,你会像飞艇一样膨胀起来。你会很不开心,你会放很多屁,你的同事会讨厌你。

因此,我们所做的是在患有非常高发病率的肠癌的非裔美国男性和患有非常低发病率且饮食差异很大的农村南非人之间交叉这些饮食。当我们这样做时,我们发现微生物组实际上并没有发生太大变化。如果你是非洲人,你会对高脂肪、高蛋白的饮食抱怨很多,但实际上微生物组并没有改变。但是

这些微生物的功能发生了巨大的变化。它们开始大量排出胆汁酸,短链脂肪酸代谢发生了巨大的变化。其后果是炎症。你可以把你的微生物组想象成一个引擎。它对你的燃料类型会有不同的反应。这个引擎的效率会对你的汽车的健康产生非常非常大的影响。好吧,一旦这次采访结束,我就去吃些纤维。

不过,我还想更深入地探讨微生物组在健康中所扮演的角色。正如你所说,它显然会影响我们患肠癌、炎症性肠病等的风险。但它远不止于此,不是吗?我的意思是,我们了解到我们的微生物组是如何与我们的免疫系统相互作用和影响它的吗?我认为……

免疫系统,如果你愿意的话,你天生就有一种字面意义上的抗病毒软件,对吧,这是预先编程的。这被称为你的先天免疫系统。它具有能够攻击进入该系统且不熟悉的任何东西的细胞。但你还有一个学习型免疫系统,我们称之为你的适应性免疫系统。

微生物组似乎在教导这两个系统方面都发挥着非常重要的作用,但特别是适应性系统,什么才是朋友,什么才是敌人。如果你愿意的话,微生物组就位于环境和你的免疫系统之间。它通过一系列相当复杂的分子语言不断地与你的免疫系统进行交流。

因此,根据我的研究,我们非常感兴趣的是,这种关系在生命早期出错时会发生什么,以及这对你的过敏、哮喘、湿疹等风险意味着什么。我们认为这非常重要。事实上,我认为这非常重要,你应该真的把母体微生物组(我认为这是这个过程的一个非常关键的部分)几乎看作一项基本人权。因为如果它在生命早期没有正确设置……

你可能会让孩子面临终身慢性疾病的风险,而这种疾病是无法避免的。当然,最有可能经历这种情况的人是最脆弱的人。你的引擎是由你母亲的微生物组和你最初几年设定的。你获得的多样性越多,就越好。

正如你所说,我们开始了解这如何影响我们余生的健康。最重要的是,你喂给引擎的东西也在我们的疾病风险中扮演着巨大的角色。

詹姆斯,对肠道微生物组日益增长的了解也正在改变我们行医的方式。在你的书中,你举了一个名叫雷的退休伦敦公交车司机的例子,他一直身体不适。他住院并接受了抗生素治疗。他出院了。然后,由于所有这些原因,雷发现自己又患上了另一种非常危险的疾病,地中海贫血。

跟我说说吧。好吧,首先,感谢雷和他的家人。雷不幸去世了。所以雷很有趣,因为他患有你可能称之为超级细菌的疾病。他患有一种叫做艰难梭菌的细菌,我们过去称之为艰难梭菌。他病得很重。雷的抗生素治疗失败了,他接受了……

一种叫做粪便微生物群移植的东西,这是因为他病得很重,如果我们不迅速改变策略,他很可能会死,唯一的解决办法是完全重置他的肠道生态系统,而目前我们真正能够有效地做到这一点的唯一方法就是通过这种粪便微生物群移植的过程,这听起来和它一样恶心。这是一个粪便移植。这是一个粪便移植是的,那么发生了什么?

他被招募到了一项试验中。发生的事情是找到了一个捐赠者,对该捐赠者进行了筛选和绘图,并提供了一个粪便样本,然后对该样本进行了准备。当我们准备它时,我们会筛选出我们真的不想给予的病原体和坏细菌,我们知道它们是坏的。我认为有必要说明这一点,因为这不是你应该在家做的事情。然后把它放入类似于粪便奶昔的东西中。我们用一点盐水混合它。所以它是一种液体形式。

然后我们将一根管子插入鼻子,向下进入胃部,然后我们将液体通过管子送下去。这种微生物组移植随后会做什么呢?它随后会,如果你愿意的话,创造一个更加多样化的生态系统。它重置了生态系统,并为这种超级细菌创造了竞争,这种超级细菌再也无法生存。但它也改变了肠道的运作方式。我们认为这实际上是粪便移植能够杀死艰难梭菌的重要机制之一。

在雷的案例中,这是具有变革意义的。这个人非常虚弱。他真的病得很重。几天后,他就能完全康复地出院了。这太令人惊奇了,它具有如此变革性的效果,微生物组的变化实际上可以挽救生命。但到目前为止,我们一直在讨论癌症和感染等身体疾病。

那么微生物组对心理健康的影响呢?有很多研究探讨了肠道如何影响大脑,反之亦然,例如。这两个是如何相互交流的?如果不了解微生物组,你就无法理解心理健康的引擎,因为它在该机器中占据着如此重要的齿轮。

因此,答案是,在最基本的层面上,我们开始了解微生物组在日常生活中与我们的大脑相互作用的一些途径,对吧?因此,微生物组会产生一系列神经递质的前体,这些前体可以穿过血脑屏障。它可以影响大脑发育和大脑功能。它会影响激素影响我们思维和感受的方式。

当然,大脑通过迷走神经和肠神经系统不断地与微生物组进行交流。所以它几乎是与肠道相连的,微生物组直接与它进行交流。

而且越来越多的证据表明,微生物组的进化和生命早期大脑的生长密切相关。因此,当微生物组无法正确进化时,可能会对大脑发育产生影响。但同样,在生命的尽头……

神经炎症在解释为什么我们会患上影响大脑的神经退行性疾病(如阿尔茨海默病和痴呆症)方面发挥着非常重要的作用。因此,我认为你不可能拥有健康的大脑,你不可能拥有健康的头脑,除非拥有健康的微生物组。但同样,如果你想拥有健康的微生物组,你必须拥有健康的大脑。你有一个硬件问题,你有一个软件问题,你必须同时解决这两个问题。

另一件事是我真的必须问你的,那就是肠道微生物组可能对我们的激素,特别是我们的性激素的影响。我喜欢你提到的这个想法,我们的微生物组可能会影响我们的约会生活。我的意思是,告诉我更多关于这方面的信息。那里发生了什么?我们知道微生物会感染许多我们通常与美丽或吸引力联系在一起的东西,对吧?所以我们是否会患上痤疮或我们的气味如何,因为它们会影响我们的信息素。

以及我们吸引力的社会暗示。但它们还在决定方面发挥着非常非常重要的作用

我们的雄激素如何工作,我们的性激素如何工作,顺便说一句,它可能对你的性生活有更直接的影响,性是一种进化方式,通过这种方式,我们在人与人之间转移微生物组,并通过这种方式维持和优化我们的微生物组,因此我们的口腔微生物组就是一个很好的例子,比如当你接吻时,你会转移大约8000万个细菌,对吧,相当多的细菌,实际上,如果你试图共享基因,这很重要,这在……

例如,在你如何消化食物方面,或者在你如何保护自己免受口腔病原体侵害方面。通过观察古代人类的牙科记录,我们知道这绝对是一种进化工具,通过这种工具我们共享微生物。所以接吻是好的。你应该为你的微生物组这样做。

詹姆斯,除了多接吻之外,你对人们有什么建议来发展和维持健康的肠道微生物组吗?首先,除非你真的非常需要,否则不要服用抗生素。我并不是说不要服用抗生素。我不是抗生素反对者,但是……

无论如何,它们都是一种宝贵的资源,就抗生素耐药性而言,你也不应该滥用它们。但是,如果你要服用抗生素,请询问你的医生,我是否正在服用正确的抗生素,原因是否正确?这是否尽可能有针对性?并要求他们证明这确实是由微生物感染引起的。再次,尝试减少对多药治疗的依赖。这意味着服用多种药物。例如,抗酸剂就是一个很好的例子。

你是否真的在尽一切努力来减少这些东西及其对你的生活的影响?如果你能尽量减少生活中不必要的药物,你的微生物组将会无限快乐。第二,接种疫苗。因为如果你接种了疫苗,你就不太可能需要抗生素,对吧?第三,你吃什么显然很重要。删除你的外卖应用程序。

并且一起吃饭,对吧,如果你与人们分享食物,你就在分享你的微生物组,这对你的心理健康也有好处,对一切都有好处,对吧,分享你的食物,不要吃从包装中出来的粉末,并认为你的肠道很健康,它根本不是,这太糟糕了,不要这样做,你的食物需要食物基质,它需要物质,因为这就是微生物需要的东西,对吧,才能正确吸收它,并且避免任何预先包装和超加工的食物,你的微生物组真的不喜欢那样,而且对你真的不好

如果你从这个播客中只带走一件事情,那就带走这个,那就是如果你每天只增加7克纤维,你的中风风险就会下降。你摄入的越多,你的中风风险就会越低。部分原因是纤维本身就是一件好事。但部分原因是细菌负责纤维的许多抗炎特性,例如中风预防。詹姆斯,感谢你的到来。非常荣幸。感谢你的邀请。

再次感谢詹姆斯·金罗斯博士。我们在theguardian.com的播客网页上添加了他撰写的《暗物质:微生物组的新科学》一书的链接。今天的节目就到这里。本集由Madeline Finlay制作,Jill Cox负责声音设计。执行制片人是Ellie Burey。这是《卫报》。我们都有梦想。梦想中的房屋装修……

梦想中的假期,或者送我们的孩子去他们梦想中的大学。但是找到直接的方法将这些梦想转化为现实的目标,这就是事情变得棘手的地方。美林明白这一点。这就是为什么有了专门的美林顾问,你就能得到个性化的计划和清晰的前进道路。让公牛在你身后,有助于你的整个财务生活与你一起前进。

本集由Progressive保险公司赞助播出。你

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