肠道细菌的“日常”

本文节选自《百科知识》2021.04A

杨冬

在我们的肠道里定居着上万亿个细菌，它们构成了肠道中的正常菌群。这些数量庞大的人体“肠道居民”是怎么生活的？它们对人类的日常生活有什么影响呢？让我们来看看肠道细菌的“日常”，你就会找到答案了。

肠道细菌吃什么

和人体细胞一样，肠道细菌也要“吃喝拉撒”。让我们首先看看肠道细菌平时都吃些什么。

作为一个肠道居民，肠道细菌的主要食物就是我们“吃剩下的东西”。也就是说，我们每天吃的食物，在经过消化道消化吸收后，那些无法被消化或者还来不及吸收的成分就可能成为肠道细菌的食物，比如，各种膳食纤维。

膳食纤维主要来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，它们无法被小肠中的消化酶消化，所以也无法被人体直接利用。但是，对于肠道细菌而言，这些膳食纤维正是它们上佳的食物。

除了吃膳食纤维，肠道细菌还可以吃肠道中的蛋白质，这些蛋白质一部分源自人体摄入的食物。据估计，约有5%～10%的膳食蛋白质逃脱了在消化道中被消化吸收的命运而进入了大肠。现在，这些“逃跑”的膳食蛋白质成了肠道细菌的盘中餐。

除了膳食来源外，消化道分泌的消化酶本身也是蛋白质，因此也可以成为细菌的食物。据估算，大肠中每天有3.5克来自胰腺的消化酶最后可以被细菌利用。

比较有意思的是，肠道本身有时候也给细菌提供食物。肠壁的最内层含有大量的黏液，这些黏液是由杯状细胞分泌的，其主要作用是为肠道黏膜提供一个屏障，具有保护作用。黏液本质上是分子量很大的糖基化的蛋白质。所谓糖基化就是在蛋白质的某些氨基酸上连上复杂的糖链（即多个糖缩合而成的寡糖基团）。黏液分子中约80%以上的分子量来源于这些糖链。对于细菌而言，这些糖链（有时还包括蛋白质本身）成了它们的天然食物。在人体膳食营养成分不足的情况下，这些糖链就成了肠道细菌的“救命粮”。

肠道细菌的代谢产物

除了摄入营养和进行代谢外，细菌还会向外界排放各种代谢产物，其中很多产物有重要的生物活性，特别值得一提的是短链脂肪酸。

短链脂肪酸包括乙酸（即醋酸）、丙酸、丁酸、异丁酸等。这些脂肪酸一般含有的碳原子数量不超过6个，所以被称为短链脂肪酸。短链脂肪酸可以被人体细胞识别，并且对人体细胞的某些功能起到调控作用。比如，它们往往是抗炎症分子，可以调低免疫细胞对肠道细菌的反应程度，从而降低肠道中产生炎症的可能性。

在肠道中，免疫细胞就像在菜市场中巡逻的警察，每天都可以看到大量的小商小贩（肠道正常菌群），偶然可能会遇见几个犯罪分子（致病菌）。对于菜市场里的守法商贩，警察显然不会有过激反应，否则肠道就会长期处于炎症状态，导致严重的疾病（如炎症性肠病）。短链脂肪酸就像这些守法商贩向警察发出的信息，自己不是坏人，请警察尽管放心。

除了调节免疫系统外，短链脂肪酸还与其他很多疾病存在相关性，比如动脉硬化、二型糖尿病、肥胖、脂肪肝等，但是具体的作用机理现在并不完全清楚。

除了短链脂肪酸，肠道菌群还可以参与合成另一些具有生物活性的代谢产物，例如，色氨酸的代谢产物5-羟色胺和B族维生素。化学分子5-羟色胺是人脑中的神经递质，也就是说它在神经细胞中起着传递信号的作用。肠道中合成的5-羟色胺无法进入中枢神经系统，但是它可以调控包括肠道的蠕动、炎症、分泌等各种生理过程。

肠道中另外一类特别重要的物质是B族维生素。在我们人体细胞中，这些维生素往往在重要的生物化学反应中起着参与催化的作用（比如与酶一起形成生物催化剂，维生素也被称为辅酶）。人体细胞往往缺乏有效合成此类维生素的能力，因此其主要来源就是膳食或者通过肠道细菌合成。比如，有一种重要的维生素——叶酸（维生素B9）与肠道细菌关系紧密。叶酸是人体内涉及核苷酸合成的重要辅助因子，因此是核酸（由核苷酸聚合而成）合成中所必需的。不过，人体有很大一部分叶酸来自肠道细菌。据估计，肠道细菌合成的叶酸总量实际上大于膳食中的供给。

肠道健康需“平衡”

在肠道中，正常菌群的成员一边吃着肠道所提供的食物，另一边又分泌出它们合成的产物回馈肠道。所以，维持一个平衡的肠道微生物生态系统对于肠道健康非常重要。

对肠道健康有重要影响的一个因素就是我们的膳食结构。研究表明，平衡的饮食结构中需包含充足的膳食纤维，这些膳食纤维可以丰富肠道中的细菌种类，令正常菌群更具多样性，也可以增加肠道中的短链脂肪酸。如果我们的饮食以蛋白质或脂肪为主（即“大鱼大肉”），摄入的膳食纤维较少，那么肠道细菌则不得不以蛋白质和脂肪作为它们的主要营养来源，其后果就是降低了肠道菌群的多样性和短链脂肪酸的合成。

研究者们发现，人群中肠道炎症乃至肠癌的发病率有明显的上升趋势。这个变化很可能与肠道菌群的变化有一定的相关性。因此，如果我们想过更加健康的生活，一定要善待这些肠道里的居民们。