人类一直没有停止对一个问题的探索,“我们是谁?”生物学家告诉我们“你的每十个细胞中,就有九个是搭便车的冒充者——细菌和微生物”。从占比的角度上看,我们只有十分之一是“我们”,微生物才是人类的“主人”。尽管他们看不见也摸不着,其影响却无处不在,肥胖症、自闭症、精神疾病、肠道功能失调、过敏、自体免疫疾病,甚至是癌症都与他们有关。所以,无论“我们要去往何处”,如果想要走得更远,就必须和人类的老朋友微生物建立起长久而巩固的“友谊”。而建立友谊的第一步自然就是要去了解这个“包罗万象”却又“大隐于市”的“朋友”。
那么,接下来,欢迎来到肠道微生态世界。
这个世界有多“大”
人体肠道内栖息着1000种以上的细菌,其总数接近于1×1013-1×1014CFU(菌落形成单位Colony-Forming Units指单位体积中的细菌群落总数)。肠道内的大部分细菌定植于人体结肠内,其中每克肠内容物细菌含量高达1×1012 CFU。所以说肠道微生态系统是人体最庞大、最重要的微生态系统一点也不为过。
细菌对我们的影响有多大?伦敦大学学院演化生物学博士艾兰纳.柯琳在她的新书中提到“你的细菌决定你爱吃的东西,你的直觉来自细菌的感觉”。听上去有些不可思议,但实际上,细菌对宿主的健康与营养确实起到非常重要的作用,它是激活和维持肠道生理功能的关键因素。正常情况下,人体选择性地让某些微生物定植于肠道,并为其提供适宜的栖息环境和营养,而这些微生物及其代谢产物在人体内发挥生物屏障功能,参与免疫系统成熟和免疫应答的调节,并对机体内多种生理代谢起重要作用。甚至有研究指出,人体肠道内有益菌种类和数量的多少在一定程度上可以反映人体的健康状态。
是什么让“友谊的小船”说翻就翻
尽管我们体内的微生物群就像一个看不见、被遗忘的器官,但人类自古以来就与细菌共生共荣。它们的基因也是我们基因的一部分,只不过它们演化的速度比我们更快,足以顺应人体的需求做出调整。然而人类生活方式的改变却破坏了体内“肠道微生态”的平衡,例如抗生素的滥用;高脂、高糖、低纤维的饮食习惯;剖腹产和配方奶粉的盛行等等……
肠道菌群的失衡状态表现为肠道菌群在种类、数量、比例、移位和生物学特性上的变化。临床上按照“失衡的程度”把肠道菌群失衡分为三度:一度失衡也称潜伏型微生态失衡,只能从细菌定量检查上发现菌群组成有变化,临床上无或仅有轻微表现,为可逆性改变,祛除病因后可自行恢复;二度失衡又称局限微生态失衡,不可逆,在临床上可有多种慢性疾病的表现,如慢性肠炎、慢性痢疾等;三度失衡,也称菌群交替症或二重感染,肠道的原籍菌大部分被抑制,而少数菌过度繁殖,临床表现为病情急且重,多发生在长期大量使用抗生素、免疫抑制剂、细胞毒性药物、糖皮质激素、受到射线照射后,或患者本身患有糖尿病、恶性肿瘤、肝硬化等疾病。
好消息是,虽然我们不能改变身上的“人类基因”,却可以通过微生态调节剂培养、改善我们体内的微生物来拯救那另外90%的你。
学术界认为,微生态调节剂是在微生态学理论指导下生产的一类能够调节肠道微生态失衡,保持微生态平衡,提高宿主健康水平或增进健康状态的生理性活菌制品;同时也包括这些菌体的代谢产物,以及促进这些生理菌群生长繁殖的物质制品。微生态调节剂是一个内涵比较广泛的术语,具体应包括活菌体、死菌体、菌体成分、代谢物和生长促进物质。目前,国内外较为一致的意见是把微生态调节剂分成益生菌、益生元和合生元三部分。
益生菌不完全解读
1989年,英国福勒博士(Dr.Roy Fuller)把益生菌定义为能够促进肠内菌群生态平衡,对宿主起有益作用的活的微生物制剂。强调益生菌必须是活的微生物,其死菌和代谢产物则不包括在内。1992年,福勒博士又对益生菌作了更详细的描述,认为作为活微生物制剂应符合以下几个标准:①益生菌必须具有存活能力,并能进行工业化规模生产;②在使用和贮存期间,应保持存活状态和稳定;③在肠内或其他生存环境内具有存活能力(不一定繁殖);④必须对宿主产生有益的作用;⑤无毒、无害、安全、无不良反应。
目前,各国益生菌制品的种类非常多。益生菌所采用的菌种主要来源于宿主正常菌群中的生理性优势细菌、非常驻的共生菌和生理性真菌3大类。生理性优势细菌多为产乳酸性细菌,大致包括7个菌属的上百个菌种;非常驻的共生菌在宿主体内的占位密度低,是具有一定免疫原性的兼性厌氧菌或需氧菌,可以是原籍菌群、外籍菌群或环境菌群,如芽孢菌属、梭菌属等;生理性真菌包括益生酵母。在我国,通过国家卫生和计划生育委员会批准应用于人体的益生菌主要有以下种类:①乳杆菌属,德氏乳杆菌、短乳杆菌、纤维素乳杆菌、嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌、发酵乳杆菌、植物乳杆菌、罗特乳杆菌、约氏乳杆菌、格式乳杆菌、类干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌等;②双歧杆菌属,青春型双歧杆菌、两歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、动物双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、嗜热双歧杆菌、乳双歧杆菌等;③肠球菌属,粪肠球菌和屎肠球菌;④链球菌属,嗜热链球菌、乳酸链球菌等;⑤芽孢杆菌属,枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌属、地衣芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌等;⑥梭菌属,主要为丁酸梭菌,此菌也称酪酸梭菌;⑦酵母菌属,主要是布拉酵母菌。
而随着人们对益生菌所具有健康益处的认识不断提高,也推动了全球益生菌市场的发展。市场调研机构BCC Research公司指出,在未来5年中,整个益生菌市场的规模将会增长到160亿美元,到未来的10年末达到500亿美元,其复合增长率为8%。而亚太地区市场将超越世界上所有地区,到2020年,其市场价值将增加到192亿美元,复合增长率达到8.3%。
该公司同时表示,日本是全球最大的益生菌消费国之一,并且这种消费将保持高速增长。在日本益生菌市场持续向好的同时,中国和印度等亚洲国家的益生菌市场伴随着婴儿配方奶粉的推广普及而进入快速增长阶段。据预测,相比于2010年,印度2015年的益生菌市场翻4番。中商产业研究院认为,中国的益生菌产业从上世纪90年代初开始起步,尽管比发达国家晚十年左右,但发展速度较快,近年来中国益生菌产品以每年平均增长超15%以上的速度在快速发展,2014年全国的益生菌产品市场规模为423亿元。
2015年,食品和饮料行业大约占全球益生菌市场73%的份额,预计到2020年,这一行业将继续保持它的主导地位。届时,食品和饮料行业预计将为全球益生菌提供365亿美元的销售额。其中,亚太地区益生菌消费占全球消费总量的45%。
与此同时,根据BCC Research公司提供的数据,到2020年,作为膳食补充剂用途的全球益生菌市场的价值应该会达到88亿美元。
微生物组食品发展历程
故事还要从30年前说起,当学界发现并认可了双歧杆菌在调节肠道方面的作用后,1984年,日本人发现母乳和奶粉喂养的婴儿肠道菌群存在差别,母乳喂养婴儿肠道内的双歧杆菌数量要高于奶粉喂养婴儿。为了改进婴儿奶粉配方,1989年,“双歧杆菌生长刺激因子”的概念在日本首次被提出。此概念一出,也引起了西方学界的关注,其中就有后来被世人尊称为“益生元之父”的英国教授 Glenn Gibson。
1995年Gibson教授与布鲁塞尔的Marcel Roberfroid教授基于“菊粉可以直达结肠,选择性地刺激双歧杆菌的生长”这一研究成果将益生元定义为:通过选择性的刺激一种或少数几种结肠内固有细菌的生长与活性而对寄主产生有益的影响从而改善寄主健康的不可被消化的食品成分。
2016年由诺贝尔奖获得者阿夫拉姆.赫什科领导的杭州项目团队,突破申请的微生物组食品,兼顾益生元益生菌,结合多方面调节情绪技术,同时补充人体神经递质快乐元素。针对调节情绪,促进情绪管理的微生物组情绪食品,打开了微生物组食品的应用开端。由此掀开了以微生物组调节人体微生态,增强人体智能篇章。
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