在我們的腸道里定居著上萬(wàn)億個(gè)細(xì)菌,它們構(gòu)成了腸道中的正常菌群。這些數(shù)量龐大的人體“腸道居民”是怎么生活的?它們對(duì)人類的日常生活有什么影響呢?讓我們來(lái)看看腸道細(xì)菌的“日常”,你就會(huì)找到答案了。
腸道細(xì)菌吃什么
和人體細(xì)胞一樣,腸道細(xì)菌也要“吃喝拉撒”。讓我們首先看看腸道細(xì)菌平時(shí)都吃些什么。 作為一個(gè)腸道居民,腸道細(xì)菌的主要食物就是我們“吃剩下的東西”。也就是說(shuō),我們每天吃的食物,在經(jīng)過(guò)消化道消化吸收后,那些無(wú)法被消化或者還來(lái)不及吸收的成分就可能成為腸道細(xì)菌的食物,比如,各種膳食纖維。
膳食纖維主要來(lái)源于植物性食物的碳水化合物(即糖)的聚合物。和普通的淀粉不同,它們無(wú)法被小腸中的消化酶消化,所以也無(wú)法被人體直接利用。但是,對(duì)于腸道細(xì)菌而言,這些膳食纖維正是它們上佳的食物。
除了吃膳食纖維,腸道細(xì)菌還可以吃腸道中的蛋白質(zhì),這些蛋白質(zhì)一部分源自人體攝入的食物。據(jù)估計(jì),約有5%~10%的膳食蛋白質(zhì)逃脫了在消化道中被消化吸收的命運(yùn)而進(jìn)入了大腸。現(xiàn)在,這些“逃跑”的膳食蛋白質(zhì)成了腸道細(xì)菌的盤中餐。
除了膳食來(lái)源外,消化道分泌的消化酶本身也是蛋白質(zhì),因此也可以成為細(xì)菌的食物。據(jù)估算,大腸中每天有3.5克來(lái)自胰腺的消化酶最后可以被細(xì)菌利用。 比較有意思的是,腸道本身有時(shí)候也給細(xì)菌提供食物。腸壁的最內(nèi)層含有大量的黏液,這些黏液是由杯狀細(xì)胞分泌的,其主要作用是為腸道黏膜提供一個(gè)屏障,具有保護(hù)作用。黏液本質(zhì)上是分子量很大的糖基化的蛋白質(zhì)。所謂糖基化就是在蛋白質(zhì)的某些氨基酸上連上復(fù)雜的糖鏈(即多個(gè)糖縮合而成的寡糖基團(tuán))。黏液分子中約80%以上的分子量來(lái)源于這些糖鏈。對(duì)于細(xì)菌而言,這些糖鏈(有時(shí)還包括蛋白質(zhì)本身)成了它們的天然食物。在人體膳食營(yíng)養(yǎng)成分不足的情況下,這些糖鏈就成了腸道細(xì)菌的“救命糧”。
腸道細(xì)菌的代謝產(chǎn)物
除了攝入營(yíng)養(yǎng)和進(jìn)行代謝外,細(xì)菌還會(huì)向外界排放各種代謝產(chǎn)物,其中很多產(chǎn)物有重要的生物活性,特別值得一提的是短鏈脂肪酸。 短鏈脂肪酸包括乙酸(即醋酸)、丙酸、丁酸、異丁酸等。這些脂肪酸一般含有的碳原子數(shù)量不超過(guò)6個(gè),所以被稱為短鏈脂肪酸。短鏈脂肪酸可以被人體細(xì)胞識(shí)別,并且對(duì)人體細(xì)胞的某些功能起到調(diào)控作用。比如,它們往往是抗炎癥分子,可以調(diào)低免疫細(xì)胞對(duì)腸道細(xì)菌的反應(yīng)程度,從而降低腸道中產(chǎn)生炎癥的可能性。 在腸道中,免疫細(xì)胞就像在菜市場(chǎng)中巡邏的警察,每天都可以看到大量的小商小販(腸道正常菌群),偶然可能會(huì)遇見(jiàn)幾個(gè)犯罪分子(致病菌)。對(duì)于菜市場(chǎng)里的守法商販,警察顯然不會(huì)有過(guò)激反應(yīng),否則腸道就會(huì)長(zhǎng)期處于炎癥狀態(tài),導(dǎo)致嚴(yán)重的疾?。ㄈ缪装Y性腸?。?。短鏈脂肪酸就像這些守法商販向警察發(fā)出的信息,自己不是壞人,請(qǐng)警察盡管放心。
除了調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)外,短鏈脂肪酸還與其他很多疾病存在相關(guān)性,比如動(dòng)脈硬化、二型糖尿病、肥胖、脂肪肝等,但是具體的作用機(jī)理現(xiàn)在并不完全清楚。
除了短鏈脂肪酸,腸道菌群還可以參與合成另一些具有生物活性的代謝產(chǎn)物,例如,色氨酸的代謝產(chǎn)物5-羥色胺和B族維生素。化學(xué)分子5-羥色胺是人腦中的神經(jīng)遞質(zhì),也就是說(shuō)它在神經(jīng)細(xì)胞中起著傳遞信號(hào)的作用。腸道中合成的5-羥色胺無(wú)法進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng),但是它可以調(diào)控包括腸道的蠕動(dòng)、炎癥、分泌等各種生理過(guò)程。
腸道中另外一類特別重要的物質(zhì)是B族維生素。在我們?nèi)梭w細(xì)胞中,這些維生素往往在重要的生物化學(xué)反應(yīng)中起著參與催化的作用(比如與酶一起形成生物催化劑,維生素也被稱為輔酶)。人體細(xì)胞往往缺乏有效合成此類維生素的能力,因此其主要來(lái)源就是膳食或者通過(guò)腸道細(xì)菌合成。比如,有一種重要的維生素——葉酸(維生素B9)與腸道細(xì)菌關(guān)系緊密。葉酸是人體內(nèi)涉及核苷酸合成的重要輔助因子,因此是核酸(由核苷酸聚合而成)合成中所必需的。不過(guò),人體有很大一部分葉酸來(lái)自腸道細(xì)菌。據(jù)估計(jì),腸道細(xì)菌合成的葉酸總量實(shí)際上大于膳食中的供給。
腸道健康需“平衡”
在腸道中,正常菌群的成員一邊吃著腸道所提供的食物,另一邊又分泌出它們合成的產(chǎn)物回饋腸道。所以,維持一個(gè)平衡的腸道微生物生態(tài)系統(tǒng)對(duì)于腸道健康非常重要。
對(duì)腸道健康有重要影響的一個(gè)因素就是我們的膳食結(jié)構(gòu)。研究表明,平衡的飲食結(jié)構(gòu)中需包含充足的膳食纖維,這些膳食纖維可以豐富腸道中的細(xì)菌種類,令正常菌群更具多樣性,也可以增加腸道中的短鏈脂肪酸。如果我們的飲食以蛋白質(zhì)或脂肪為主(即“大魚(yú)大肉”),攝入的膳食纖維較少,那么腸道細(xì)菌則不得不以蛋白質(zhì)和脂肪作為它們的主要營(yíng)養(yǎng)來(lái)源,其后果就是降低了腸道菌群的多樣性和短鏈脂肪酸的合成。
研究者們發(fā)現(xiàn),人群中腸道炎癥乃至腸癌的發(fā)病率有明顯的上升趨勢(shì)。這個(gè)變化很可能與腸道菌群的變化有一定的相關(guān)性。因此,如果我們想過(guò)更加健康的生活,一定要善待這些腸道里的居民們。
來(lái)源:百科知識(shí)、原點(diǎn)閱讀 作者:楊東
關(guān)注【深圳科普】微信公眾號(hào),在對(duì)話框:
回復(fù)【最新活動(dòng)】,了解近期科普活動(dòng)
回復(fù)【科普行】,了解最新深圳科普行活動(dòng)
回復(fù)【研學(xué)營(yíng)】,了解最新科普研學(xué)營(yíng)
回復(fù)【科普課堂】,了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書(shū)籍】,了解最新科普書(shū)籍
回復(fù)【團(tuán)體定制】,了解最新團(tuán)體定制活動(dòng)
回復(fù)【科普基地】,了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥(niǎo)知識(shí)】,學(xué)習(xí)觀鳥(niǎo)相關(guān)科普知識(shí)
回復(fù)【博物學(xué)院】,了解更多博物學(xué)院活動(dòng)詳情