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身体倍儿棒?感谢你身上的100万亿好细菌

(文/GINA KOLATA)细菌多年以来一直身负恶名。它们是感染和疾病的罪魁祸首,是要洗刷干净、大家避之唯恐不及的坏家伙。但是现在研究者们细致研究了另一类细菌,这类细菌对人的健康与疾病可能有着比坏细菌更重要的作用,它们就是人类体内和体表的100万亿好细菌。

人们对这些好细菌知之甚少。它们对人体来说必不可少:帮助身体消化食物、合成某些维生素、形成保护层对抗致病细菌。但健康人身上的好细菌是什么样的?它们在人与人之间又有多大差异呢?

在美国联邦政府新发起的一个叫做“人体菌群计划”(Human Microbiome Project)的 5 年科研项目中,来自 80 个不同机构的 200 名科学家从近 250 个健康人身上采集了细菌,并测定了这些细菌的基因组成。这个计划常被拿来与“人类基因组计划”相比较。

科学家们发现的细菌种类远超他们的想象——每个人身上都有上千种细菌。而每个人身上的所有细菌,也即菌群,跟其他人的都不一样。更让科学家们吃惊的是,他们还在其中找到了某些致病细菌的踪迹。但这些致病细菌乖乖地与邻居们和谐相处,并没有致人生病,甚至没有借机向外传染。

这些研究结果发表在了6月13日的《自然》和《公共科学图书馆》(PLoS)旗下的3本学术杂志上。这个领域的整个研究前景也许就此改变。这个研究“太棒了”,参与这一项目的普林斯顿大学微生物学家邦妮•巴斯勒(Bonnie Bassler)说,“这些论文象征着我们对影响人类健康的细菌的了解向前进了一大步。”

巴斯勒博士补充道,直到不久前人们都以为人体菌群中的这些细菌只是在人身上“搭个便车”。关于它们的研究很少,微生物学家解释说,因为想要深入了解它们并不容易。这些细菌非常好地适应了人类的体表和体腔环境,适应了在不同细菌的包围下生存,因此很难在实验室条件下培养。即使它们在实验室条件下成功存活,这种与人体完全不同的环境也往往会改变它们的行为习性。只有在比较便宜快捷的基因测序方法问世之后,研究者们才有了研究这些细菌是何种类的可能。

DNA序列检测其实跟过去使用显微镜所起的作用相似,参与这次人体菌群计划的研究者之一、哈佛大学公共卫生学院的柯蒂斯•哈顿哈乌尔(Curtis Huttenhower)这样解释。这种检测手段可以让研究者们通过细菌本身的一些独特DNA鉴别出本来难以发现的细菌种类。

这个研究还可以帮我们建立衡量菌群是否健康的标准,有助于更好地研究抗生素如何破坏人体内的微生物环境,以及菌群复原需要多长的时间。

近年来,研究者们开始在小型的研究中分析菌群,并逐渐发现了它们的重要性。这些细菌的存在不但可以帮人保持健康,也许还可以解释为什么不同人对药物的反应如此不同,以及为何当疾病来袭时有人很快中招,有人却安然无恙。人体菌群的破坏被认为可能与一些慢性病,以及肠易激综合征、哮喘等症状,甚至肥胖症有关。斯坦福大学的微生物学家大卫•雷尔曼博士(Dr. David Relman)说,人就像珊瑚一样,“是不同生命形式的集合体” 。

美国国家癌症研究中心癌症预防小组的主任巴尼特•克雷默博士(Dr. Barnett Kramer)却有另外的看法。他说,某种意义上人主要由微生物组成。对人体内的菌群而言,“我们可能只是个包裹”,他补充道。克雷默博士并未参与这次的研究项目。

这些微生物从人一出生就开始生长,人体菌群计划的项目主管丽塔•普劳科特(Lita Proctor)说道。当婴儿经过母亲的阴道时,就从母体的阴道菌群中获得了细菌。“婴儿就是微生物磁石,”普罗科特博士说。在出生后的两到三年中,婴儿的菌群渐渐成熟壮大,同时他们的免疫系统也日趋完善,懂得鉴别这些微生物是有益的,不去攻击它们。

普罗科特博士补充说,经剖腹产手术出生的婴儿则会拥有不同来源的菌群,但随着菌群的逐渐成熟,这种差异性是会否一直存在尚属未知。尽管这些细菌个头很小——在体积上它们只能达到一个人体细胞的1/100 - 1/10,但成年人的体内却携有1 - 2.5千克的细菌。消化道尤其受细菌偏爱,被它们住得满满的。

“消化道里塞满的是细菌,而不是食物,”普罗科特博士说道,“占粪便一半重量的可不是食物残渣,而是细菌。”不过细菌的繁殖速度非常快,随粪便排出体外后它们的数量会很快恢复。

哈顿哈乌尔博士说,细菌的存在也有利于免疫系统。最好的例子就是阴道,阴道内的有益细菌分泌化学物质杀死其他细菌,并形成不适合其他细菌生存的微酸性环境。

一些研究者认为,把菌群看成人类个体的一部分,是一种全新的看待人类的方式。

但研究人体内的菌群是个浩大的工程。之前针对人体菌群的研究规模都很小,大多是检查健康人的粪便细菌或唾液细菌,又或是检查患有某种疾病(如肠炎)的人的粪便细菌,因为体内细菌被认为对这些疾病的病情有一定作用。

但是,那时很难知道该拿这些研究做什么,人体菌群计划的研究人员之一、克雷格•文特尔研究所的微生物学家芭芭拉•麦希(Barbara B. Methé)如是说。“那时退一步想想:‘我们都没有一个种群研究。一个正常的菌群该是什么样?’”她说。

第一个要解决的问题是为这个研究寻找完全健康的研究对象。研究者招募了600个实验对象,年龄介于18到40岁之间,然后开始折腾他们。他们让牙医为实验对象检查牙龈看看有没有牙龈疾病,检查牙齿看看有没有龋齿。他们又让妇科医生为女性实验对象检查,看她们是否有真菌感染。他们检查皮肤、扁桃体和鼻腔。他们要确保实验对象胖瘦刚好。有时候有些人志愿参加实验,认为自己的健康状况非常好,但最后半数都因健康状况不达标而被拒绝。最终被录取的实验对象中有80%都有牙龈疾病或龋齿,要先经牙医治疗才能参加实验。

等到实验对象准备完毕——242名没有鼻腔、皮肤、口腔、消化道疾病的健康人,女性还要保证没有阴道疾病——研究者便开始收集粪便和唾液样本,并从实验对象的牙龈、牙齿、鼻孔、上颚、扁桃体和喉咙刮取样品。他们还从肘关节和外耳褶皱部分取样。最后统计下来,女性取样部位18处,其中包括阴道内的3处,而男性取样部位为15处。研究者对每个研究对象的同一部位样品都要重复取样3次,以观察他们身体的细菌组成是否稳定,最后样品总数达到11174。

为了编录整理人体菌群中的细菌种类,研究者为细菌的DNA找了一个特殊的标记——16S核糖体RNA,作为细菌的一个遗传标记物,它在不同细菌间的细微差异可以用作鉴定不同菌种的标准。研究者将细菌的DNA测序,想找到菌群中的独有基因。最后得到的却是数量大到惊人的数据,超级电脑也无法独力承担这么海量的数据,如哈特哈乌尔博士所说,带来了一个“巨大的运算挑战”。

他说,研究的下一步就是更好的了解菌群如何影响健康与疾病,并尝试着人为改变菌群来改善健康状况。但是,雷尔曼博士坦言,“我们现在触及的还只是皮毛。”

是“非常粗略的”,他这样讲道。



编译自:In Good Health? Thank Your 100 Trillion Bacteria
刊发信息:《纽约时报》,2012年6月13日
文章图片:xenophilius.wordpress.com
The End

发布于2012-09-17, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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绵羊c

细胞生物学硕士,果壳译者

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