第2章
不可忽视的肠道微生物组
肠道微生物组对人体的健康和幸福至关重要
在你的肠道中生活着100万亿个微生物，我们的肉眼是无法看到的。它们的数量比银河系中的恒星还要多，这些微生物绝大部分是细菌。我知道，很多人从小就认为所有细菌都是坏东西，但你先不要急，放下手中的抑菌喷雾。细菌与生活在你肠道中的其他微生物，如病毒、真菌和古菌，共同构成了你的肠道微生物组。几十年前，我们甚至都不知道肠道微生物组的存在，但现在人们已经认识到，它对人体的健康和幸福来说至关重要。
肠道微生物组（gut microbiome）和肠道微生物群（gut microbiota）这两个词经常被互换使用。
肠道微生物群
肠道微生物群是存在于下消化道的微生物（microorganisms或microbes）的集合，包括细菌、病毒、真菌和古菌。
肠道微生物组
肠道微生物组不仅包括生活在肠道中的所有微生物，还包括它们的基因、它们产生的物质，以及它们与人体的相互作用。
肠道微生物（gut microbes）
肠道中的微生物集合的简称。
细菌（bacteria）
构成肠道微生物组的绝大部分微生物都是细菌。相对于其他肠道微生物，我们对细菌的了解更多些。
病毒（viruses）
肠道微生物组也包含病毒。病毒可以与肠道细菌相互作用并对其产生影响。与肠道细菌相比，我们对病毒的了解较少。
真菌（fungi）
肠道微生物组中还包含不同类型的真菌，比如酵母菌和霉菌等。我们对它们在人体健康中的作用同样了解不多。
古菌（archaea）
这是一类与肠道细菌相似但又不同的微生物。它们并不常见，也不为人所知。
肠道中的微生物数量最多；除此以外，你身体的其他部分也有微生物。口腔微生物组、皮肤微生物组、阴道微生物组、肺部微生物组……从头顶到脚尖，微生物无孔不入，它们不仅栖息在我们体内，还遍布于我们呼吸的空气及触碰的每一个表面。无论是翻动书页的手指、在夏日清风中呼吸的鼻子，还是品尝三明治时咬合的嘴角，都不可避免地与微生物相遇……而且，食物上也有微生物。我们从小被教导要警惕并远离坏细菌，因为它们会导致食物中毒或更糟的后果。这是对的，但别忘了，我们身边也有许多无害的好细菌。
对细菌来说，人类才是后来者。细菌诞生的时间比我们早得多。在整个进化过程中，我们与细菌共同进化，大部分时候都很和谐。事实上，我们与它们之间的关系如此紧密，以至于人体的细胞数量与人体周围及体内的细菌数量大致相同。如果外星人登陆地球，它们甚至可能不会称我们为人类：根据几乎对等的细胞数量与细菌数量，我们可能会被归为“人菌类”，即人类和细菌的杂交品种。我们无法脱离细菌生存，然而，细菌的体积非常小，即使把你全身的细菌集中起来称重，它们的重量也不会超过500克，仅相当于一罐豆子的重量。如果只给肠道微生物称重，它们的重量只有200克左右，与一个杧果的重量差不多。
细菌是如何搭上“人体顺风车”的？
早在你出生时，你的肠道微生物组就已经在打基础了。不同的出生方式和母体的差异，将给每个人的肠道细菌组成带来很大差别。如果你是顺产出生的，你的肠道中就会有来自母亲阴道微生物组的细菌，你的鼻子、嘴巴和皮肤上也可能会沾有这类细菌；而如果你是剖宫产出生的，你的肠道最先接触到的往往是皮肤上常见的细菌，它们来自抱过你的父母、医生和护士，以及医院的某些表面。
刚出生时，你的肠道微生物组的构成相对单一，只包含几种肠道细菌，但它们会与周围（对你而言）其他“新”细菌快速接触，从而迅速变化发展。母乳中含有有助于培育新生微生物组的细菌，以及为肠道细菌提供营养的特殊人乳低聚糖。当你开始用胖乎乎的小手把每一样东西放进自己嘴里时，你会接触到周围物体表面上的细菌，而不仅仅是抱着你的父母的皮肤上的细菌。当你开始吃固体食物时，你的肠道细菌会进一步多样化，食物中的各种纤维也会滋养更多不同类型的细菌。0~5岁对肠道微生物组的健康发展来说至关重要。5岁以后，你的肠道微生物组开始稳定下来，并含有成人常见类型的肠道细菌，类似于成人的微生物组。从这时起，你的肠道微生物组对变化（无论好坏）的适应力更强，而波动性更小。不过，你的微生物组仍在继续发展，毕竟它是一个活的生态系统。
肠道知识问答
如果没有肠道微生物组，会怎么样？
你一定会想，我又看不见这样一个微生物集合，它能有多重要？事实是，如果没有肠道微生物组，你的身体健康状况也不会太好。科学家做了一项实验，在无菌塑料隔离泡内培育了一批无菌小鼠，实验环境中没有任何细菌，并与外界完全隔离。如果你不仔细看，这些无菌小鼠看起来和普通小鼠没什么两样，寿命也和普通小鼠一样长。但实际上，它们的免疫系统十分脆弱，任何微小的感染都可能危及它们的生命；它们的内脏严重肿大，无法正常工作，因此需要额外补充营养和能量；它们的大脑也无法正常发育，学习和记忆中枢与普通小鼠大有不同[1]；它们的行为模式也十分古怪。
健康的肠道微生物组是什么样的？
不同种类的肠道细菌越多，或者说肠道微生物组越多样化，人体就会越健康。打个比方，如果你只能用两个琴键演奏，那实在很难弹出动人的旋律；但如果你能用全部88个琴键演奏，你弹出的旋律一定会更丰富。你拥有哪种类型的细菌也很重要——这些琴键是悦耳的，还是完全无法合奏？你的肠道中有200~1000种不同类型（或种类）的细菌。每种肠道细菌都包含多个亚型（被称为菌株），你的肠道微生物组就像指纹一样独一无二，即使是同卵双胞胎，也只共有35%的肠道细菌。[2]但正如全体人类中只有少数是彻头彻尾的坏蛋一样，大多数肠道细菌的“好”与“坏”也会因人而异。它们要么“大部分时候是好的”，要么“大部分时候是坏的，但偶尔是好的”。即使是像嗜黏蛋白阿克曼氏菌这样拥有清白名声的好细菌（大量存在于健康的肠道中），偶尔也会表现得很糟糕。一旦嗜黏蛋白阿克曼氏菌饿了，它们就会大发雷霆。比如，如果你纤维摄入不足，嗜黏蛋白阿克曼氏菌就会使你的食物过敏反应加重。[3]
肠道有益菌
肠道有益菌指会产生有益人体健康的代谢物的细菌。这些细菌被认为是“好”细菌，但它们的作用也会因人而异或因情况而异。
肠道有害菌
肠道有害菌指会产生有害人体健康的代谢物的细菌。它们是否被认为是“坏”细菌，取决于个人和具体情况。
致病菌
这些细菌会致人生病，如肠胃不适，甚至引发更严重的健康问题。
你我的肠道菌群可能大相径庭，不过共同之处在于，肠道中有许多职能相同但名字不同的细菌。比如，我的同事分别叫凯特、阿莎和本，我们都从事科学研究，但不是同一个人。所以，你有某种细菌而我没有，并不意味着你的肠道菌群就一定比我的健康。重要的是它们的职能。把你的肠道微生物想象成一家庞大公司的员工，而你就是这家公司的老板。这些员工的目的是什么？答案是：让你快乐、健康、精力充沛。在这家公司里，你不会只设立一个营销部门，哪怕它们可以制作创意十足的精彩广告。你还需要一个强大的产品团队、一个善良公正的人力资源团队，以及一个能处理复杂数据的工程师团队。你也需要一个清洁工团队定期打扫厕所、解决其他卫生问题，也免其他员工生病或心情暴躁。此外，你还需要至少一个喜欢组织团建活动的领头人。有老员工离开，也会有新员工加入。公司要发展壮大，离不开拥有各种不同技能的员工，就像肠道中不同种类的微生物一样。无论你雇用了哪些员工，保持愉悦的办公环境都有助于他们出色地完成工作。肠道微生物也是如此。保持肠道健康，并为肠道微生物组提供茁壮成长所需的食物，那些有益菌就会蓬勃发展，而某些臭名昭著的细菌也不太可能胡作非为。
蓝色大便
从大便的形状、颜色及排便频率，可以看出你的肠道和肠道微生物组的健康状况。此外，你还可以通过测量肠道传输时间（transit time，从你吃东西到排泄所需的时间）来进一步了解情况。要做到这一点，你需要一种食用后易于辨别的食物，比如大量甜菜根。不过，切记不要因为甜菜根的汁液染红了你的小便和大便而惊慌失措！
几年前，我与他人合作撰写了一篇关于肠道传输时间的论文。[4]在研究中，参与者吃下了两块亮蓝色的松饼，然后测量松饼从吃下到排泄（也就是出现蓝色大便）所需的时间。我们发现，与大便的形状或排便次数相比，肠道微生物组与肠道传输时间之间的关系更为密切：
快速的肠道传输时间不超过14个小时；
健康的肠道传输时间为14~58个小时；
缓慢的肠道传输时间超过58个小时。
我们发现：
• 肠道的平均传输时间为24~29个小时；
• 与肠道传输时间健康的人相比，肠道传输时间过快或过慢的人的肠道微生物组的构成有所不同；
• 肠道传输时间缓慢的人产生的短链脂肪酸（一种健康的分子）数量较少，产生的有害菌的数量较多。
当肠道微生物组不健康时
肠道菌群的平衡一旦被打破，你的肠道微生物组就会遭到破坏。在不健康的微生物组中，肠道细菌往往不够多样化。你还会失去一些有益菌，有害菌则会过度生长。影响肠道微生物组的因素有很多，比如，长期饮食不健康，压力过大，服用过多抗生素或生病，等等。感染（如在度假期间腹泻）、炎症和疾病也会破坏肠道菌群平衡。肠道微生物组失衡会导致一部分人出现肠道症状，还可能会影响他们的感觉和身体健康，甚至进一步引发与2型糖尿病、心脏病等疾病相关的过度炎症反应。[5]
肠道微生物组到底能做什么？
肠道细菌在你的肠道中安家落户，但它们可不是吃白食的。它们努力工作，为的就是保持家园（也就是你的身体）的良好生态。如果没有你，它们也就不复存在了。诚然，并不是所有细菌都会爱惜自己的家园，有些细菌很不讲卫生，常常肆意糟蹋周围的环境。不过，其他细菌的确用心良苦，它们产生的有益分子有利于你的身心健康，包括大脑和情绪。
代谢物（metabolites）
代谢物是肠道微生物组分解食物时产生的一种小分子，对人体健康起着至关重要的作用。
短链脂肪酸（short-chain fatty acids）
短链脂肪酸是肠道细菌发酵纤维时产生的代谢物。短链脂肪酸有助于稳定我们的情绪，调节我们的食欲。
免疫系统（immune system）
免疫系统是一个由细胞、组织和器官组成的复杂网络，负责抵御有害入侵者。
炎症（inflammation）
当免疫系统试图保护你免受伤害时，就会产生炎症。这是一种有益的自然反应，是身体愈合反应的一部分。不过，炎症反应往往只是暂时的，如果长时间持续，就会变得对人体有害。
益生菌（probiotic）
益生菌通常指含活菌的补充剂，有时也指含活菌的食物。它是一种微生物，摄入足量时有益人体健康。
益生元（prebiotic）
益生元是一种能滋养肠道中特定有益菌的物质，有利于人体健康。益生元通常是纤维的一种，但也可以是其他食物成分。益生元存在于食物中，也可以作为添加成分或补充剂使用。
纤维是消化的好帮手
当你进食时，你就在喂养你的肠道细菌。大部分食物在到达位于大肠的肠道微生物组之前会被小肠吸收，所以到达肠道微生物组的主要是人体无法直接消化吸收的残渣儿。“甲之砒霜，乙之蜜糖”，你的肠道细菌正是以这些残渣儿为食。为了感谢你喂饱它们，它们会给你回馈丰厚的礼物。它们会为你提供能量——约占人体能量总需求的5%~15%，也会为你制造维生素，比如维生素K、一些B族维生素和氨基酸。此外，它们还会帮助你吸收更多的营养物，比如钙和镁。
为什么纤维如此特别？
要说纤维像什么人的话，那一定是超人。超人把自己伪装成笨拙、不苟言笑的记者克拉克·肯特，以掩盖自己的真实身份。他的爱人露易丝·莱恩起初并不太在意他。但当她意识到超人和克拉克是同一个人时，她对他的看法就彻底改变了。纤维就像克拉克一样，曾被认为没什么用处，实际上却能促进肠胃蠕动。而且，纤维的作用远不止于此。
• 它为肠道细菌提供营养，使它们能够产生短链脂肪酸和其他有益的代谢物。
• 它就像大自然的牙刷。纤维在肠道中移动产生的机械作用有助于清除肠道中的堆积物，保持肠道健康。
• 它通过减缓血液对糖分的吸收，维持血糖平衡。
• 它能让你保持更长时间的饱腹感，因为它的体积能延缓胃排空。它还能影响向大脑发出饱腹信号的激素。
• 它能截留“坏”胆固醇，防止其被血液吸收，有助于心脏健康。
• 它能降低许多疾病的发病风险，比如大肠癌、2型糖尿病和心脏病。
人工智能所作的《纤维颂：无名英雄》
食物世界中，一位英雄屹立不倒，
默默无闻的冠军，伟大的骄傲。
哦，纤维，谷物蔬菜中的纤维，
魔术般的奇迹，幕后竟是谁。
蔬果世界中，它编织着自己的丝线，
穿过消化道，丝丝相连。
肠道的朋友，它轻语：“我在这里，
年复一年，不遗余力。”
降低“坏”胆固醇，它的壮举，
稳定血糖，让你营养又幸福。
每一口燕麦或麦麸
纤维为你翩翩起舞。
让我们为这颗食物之星喝彩，
小扁豆、亚麻籽，从远方与近处来。
它为我们开启重要篇章，
守护身体健康，幸福绵长。
神奇的代谢物
不仅你的肠道微生物组能帮助你消化食物，而且它们产生的特殊分子——代谢物，对你的身体健康也有很大帮助。这些代谢物能传输到身体各个部位，包括大脑。
当你食用富含纤维的食物时，你的肠道细菌就会享受到一顿大餐。肠道细菌会将食物颗粒分解成多种代谢物及代谢副产品（如气体等）。这些代谢物有助于调节血糖和血脂水平，满足人体的能量需求，并能迅速消除任何过度和有害的炎症。它们可以直接在肠道中发挥作用，也可以通过血液到达不同的身体部位，比如心脏、肺部、大脑等。
不过，有些代谢物可能是有害的。如果饮食不健康，有害菌就会占据主导地位，并产生有害的代谢物。
短链脂肪酸——代谢物中的“大明星”
短链脂肪酸可算是代谢物中的“大明星”。它们是肠道细菌消化纤维时的产物，是我们应该感兴趣的代谢物。具体而言，短链脂肪酸主要包括乙酸、丙酸和丁酸三种。科学家认为，短链脂肪酸是在纤维和肠道微生物群的协同作用下，对人体健康和福祉大有助益的关键因素。
乙酸、丙酸和丁酸在肠道细菌产生的短链脂肪酸中占比90%。其中一些留在肠道附近，帮助维持肠道屏障（肠道内壁上的细胞保护层）的坚固和健康。肠道屏障是细菌、食物和消化系统中其他成分与人体之间的物理屏障，它可以防止有害物质进入你的血液，就像一座城堡的防御墙和大门会将入侵者拒之门外，但允许好心的市民和商人通过一样。同样，正如年久的城墙可能会掉落一两块砖头，城门在使用一段时间后铰链会吱吱作响，肠道屏障也需要保养，以维持良好的状态。短链脂肪酸可以使肠道屏障保持坚固，使维生素、矿物质和其他有益分子能够轻松通过，同时阻止细菌侵入。
除了少数留在肠道中的短链脂肪酸，其他大部分短链脂肪酸都会被吸收进血液，在人体内游走。肝脏会对短链脂肪酸进行重新包装，以满足不同的需要。比如，短链脂肪酸会与免疫细胞合作，清除潜伏的多余炎症；它会影响脂肪的储存，并穿过大脑的血脑屏障（大脑版的“肠道屏障”）为大脑提供能量；它会向大脑发出饱腹信号，降低你的食欲[6]；它还会影响你的行为和情绪。
额外补充的维生素
人体所需的大多数维生素都是从食物中摄取并在小肠中吸收的。除此以外，还有一些维生素是由肠道细菌合成或改变的。
某些特定的肠道细菌可以合成维生素K。维生素K有助于凝血、伤口愈合，还有助于保持骨骼健康。肠道细菌也能合成一些B族维生素。人体有约20%的叶酸（一种水溶性B族维生素）源自肠道细菌。B族维生素参与人体的许多过程，比如，帮助人体获取食物中的能量，以及通过促进某些神经递质（如“快乐激素”血清素）的产生来支持情绪。
微生物组与免疫系统
人体有70%的免疫细胞生活在肠道中。可以说，你的大部分免疫系统都与肠道微生物组肩并着肩、背靠着背。肠道屏障是免疫系统进行监视和防御的重要场所。免疫细胞战略性地分布在肠道屏障内壁，以检测和应对潜在的威胁。你的微生物组对免疫系统的功能起着至关重要的作用，它们训练并教会你的免疫系统区分有益菌和有害菌。当这一联盟运转良好时，免疫系统和微生物组就能帮助人体抵御入侵者，同时不会攻击无辜的旁观者。这就好比你在训练一只看门狗的同时，也要教会它不要攻击给你送信的邮递员。
如何改变肠道微生物组？
你的肠道微生物组在不断地变化和发展。你吃下去的东西对肠道细菌的影响最大；它们以你的食物为食，扩充自己的队伍，并随着时间的推移，促进新的有益菌在你的肠道中定居。毕竟，我们一日三餐，食物每天大约会经过肠道微生物组3次，只要3~4天，不同肠道细菌的数量就可能会发生显著变化[7]。肠道微生物组的快速变化可以帮助你从不同的食物中获取尽可能多的营养。这可能是一种进化反应，可以追溯到人类还是狩猎采集者的时代：我们的祖先也许会在猎捕到大量猎物之前靠坚果和种子果腹，而且充分利用可获取的有限的营养。
你的肠道细菌尤其喜欢纤维，也就是全谷物、水果、蔬菜、坚果、种子、豆类等植物性食物中的纤维。你自身无法消化纤维，因此纤维会在通过小肠后，进入大肠中的肠道微生物组。
除了饮食，还有什么能改变你的肠道微生物组？
压力：长期的压力会影响肠道菌群平衡，促进潜在有害菌的生长，同时抑制有益菌的茁壮成长。
过量使用抗生素：抗生素是拯救生命的药物。但当抗生素并非医疗必需（如用于治疗病毒感染）或被过度使用时，它们不仅会减少或消灭肠道内的有害菌，也会将有益菌也一并杀死。
生存环境：无论你居住在城市还是农村，你总是被周围世界中的微生物包围着。生活在城市或乡村会让你接触到不同类型的微生物，从而影响你的肠道微生物组的细菌类型。土壤中的微生物尤其丰富。
睡眠：睡眠不足会减弱肠道细菌的多样性，并使它们的种类发生变化。
运动：经常锻炼有助于维持肠道微生物组的多样性，并拥有更多有益菌。
宠物：养宠物的人与不养宠物的人拥有不同的微生物组。宠物主人的肠道微生物组会与猫或狗的肠道微生物组拥有某些相同类型的细菌。
食物并不是影响肠道微生物组的唯一因素。有些影响肠道微生物组的因素是无法改变的，比如，你的出生方式，是否由母乳喂养，是否在孩童时期多次服用过抗生素，等等。你的肠道微生物组在不断地变化，这取决于你是否热情地对待它们，以及肠道环境如何。你做了多少运动、压力有多大、睡眠质量如何及你住在城市还是乡村，都会对它产生影响。它能非常直观地体现你的身心健康状况，就像婚姻一样，你与肠道微生物组之间也存在着或好或坏的同盟关系。当这种关系出现问题时，双方都会相当痛苦。但如果关系良好，你们就会成为甜蜜的伴侣。
粪菌移植
简单来说，粪菌移植（faecal microbiota transplant, FMT）就是把捐赠者富含微生物的大便搅成便浆，再放进受捐者的肠道中。FMT也可以通过让患者吞服胶囊的形式进行，即“肠菌胶囊”或“肠菌药丸”。
FMT是一种有效的治疗方法，用于治疗艰难梭状芽孢杆菌这种有害菌引发的可危及生命的感染与腹泻。此外，FMT也可用于缓解部分溃疡性结肠炎患者的症状，溃疡性结肠炎是一种下肠和直肠发炎的炎症性肠病。
重要的是，在进行FMT之前，要对捐献者进行筛查，以免将其他健康问题带给受捐者，就像捐献器官或进行器官移植前要做严格筛查一样。这是一种新疗法，需要在肠胃病专家的指导下使用。
来自4世纪的金汤
人们目前正在探索用FMT治疗其他疾病和失调，不过，这一概念并不像我们想象的那么超前。早在4世纪的中国，大夫就已经通过让病人饮用“金汤”或“黄龙汤”（一种水样便汤），为其治疗腹泻和食物中毒了。是不是很重口味？
改善微生物组需要多长时间？
虽然你的肠道微生物组会迅速发生变化，但这些变化大多建立在你现有的肠道菌群及其代谢物的基础之上。“食用”大量富含纤维的食物后，肠道微生物组会迅速产生更多有益人体健康的代谢物；但与此同时，肠道微生物组并不会立刻发生翻天覆地的变化。这其实是件好事，因为当被有害菌感染时，你肯定更希望肠道微生物组能多抵抗一阵，而不是立刻被有害菌攻陷，毕竟这不利于你的健康。不过，量变也会引起质变。若你打算只用一个周末进行“肠道重置”，效果可能不大；但如果你在数月乃至数年内坚持这些改变，现有的有益菌就会持续茁壮成长，还会带来更多的有益菌在你的肠道内安家。因此，与其考虑改变某一顿或某一天的饮食，不如把眼光放长远些，选择一种你可以坚持数年的健康饮食方式吧。
维持肠道菌群平衡的关键并不在于你的肠道内有或没有哪种细菌，而在于你如何通过合理搭配食物去滋养有益菌，从而产生充足的健康代谢物。即使是最好的画家也需要合适的工具，你为肠道细菌提供了什么样的“颜料”，它们就会画出什么样的画，要么色彩斑斓、温暖明亮，要么暗淡无光、单调乏味。
小结
• 你的肠道微生物组由100万亿个微生物组成，包括细菌、病毒、真菌和古菌。
• 健康的肠道微生物组是由多种类型的肠道细菌组成的。
• 饮食对肠道微生物组的影响最大。
• 肠道微生物组对人体健康而言至关重要，它会影响身体和大脑的工作方式。
• 紊乱的微生物组可能会导致诸多疾病和失调。
[1] Ogbonnaya ES, Clarke G, Shanahan F, Dinan TG, Cryan JF, O’Leary OF. Adult Hippocampal Neurogenesis Is Regulated by the Microbiome. Biological Psychiatry. 2015;78(4):e7-e9. doi:10.1016/j.biopsych.2014.12.023
[2] Goodrich JK, Waters JL, Poole AC, et al. Human Genetics Shape the Gut Microbiome. Cell. 2014;159(4):789-799. doi:10.1016/j.cell.2014.09.053
[3] Parrish A, Boudaud M, Grant ET, et al. Akkermansia muciniphila exacerbates food allergy in fibre-deprived mice. Nature Microbiology. 2023/10/01 2023;8(10):1863-1879. doi:10.1038/s41564-023-01464-1
[4] Francesco A, Leeming ER, Eirini D, et al. Blue poo: impact of gut transit time on the gut microbiome using a novel marker. Gut. 2021;70(9):1665. doi:10.1136/gutjnl-2020-323877
[5] Wu J, Wang K, Wang X, Pang Y, Jiang C..The role of the gut microbiome and its metabolites in metabolic diseases. Protein & Cell. 2021/05/01 2021;12(5): 360-373. doi:10.1007/s13238-020-00814-7
[6] Frost G, Sleeth ML, Sahuri-Arisoylu M, et al. The short-chain fatty acid acetate reduces appetite via a central homeostatic mechanism. Nature Communications. 2014/04/29 2014;5(1):3611. doi:10.1038/ncomms4611
[7] David LA, Maurice CF, Carmody RN, et al. Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome. Nature. Jan 23 2014;505(7484):559-63. doi:10.1038/nature12820