為什麼我們會變老?年輕的時候,我們似乎是無敵的。小時候,我們爬樹,在泥土中嬉戲;後來,長大了,進入大學後,我們瘋狂吃拉麵、喝啤酒,開通宵派對,第二天還照常參加考試。但到了 30 多歲的時候,我們開始逐漸力不從心:保持肌肉張力、避免疾病變得越來越困難,我們的關節開始疼痛,記憶力開始減退,從那以後身體基本就在走下坡路了。
長期以來,人們一直試圖阻止或扭轉這一進程。但青春的源泉和長生不老的秘密卻始終只停留在小說裡。即使我們不再像我們的祖先那樣從事繁重的體力勞動,我們的身體也會疲憊不堪。而這個世界似乎還決定要用大量的致病微生物來折磨我們。
為了幫助抵禦這些病原體,我們的身體“招募”了其他微生物,它們大量定居在我們的腸道中,我們通過餵養牠們來換取這些微生物的幫助。但是,隨著我們年齡的增長,腸道菌群在對抗疾病方面的作用也會逐漸減弱。
這提出了一種有趣的可能性:也許長壽的秘訣不在於身體本身,而在於我們的腸道微生物。關於由細菌、病毒、真菌和古菌組成的這種複雜組合,我們還有很多東西需要了解,但事實證明,健康長壽的人通常擁有一種獨特的腸道菌群。更重要的是,我們正在尋找控制我們體內這個世界的方法。雖然聽起來很奇怪,但越來越多的證據表明,我們可以通過改變腸道微生物來延長壽命。
出生時,通過產道出生的嬰兒,會被賦予許多腸道微生物,而其他早期定植的腸道微生物主要來自於環境,尤其是飲食中。近期的研究還發現,母乳本身也含有微生物。
嬰兒的腸道菌群早期以消耗乳糖的細菌為主,尤其是乳桿菌屬和雙歧桿菌屬。當嬰兒開始吃固體食物時,其他細菌就開始取代這些細菌——不過,如果飲食中含有以牛奶為基礎的食物,那麼這一小部分原始微生物將會被保留下來。
在腸道中,有兩類細菌尤為普遍:喜歡以膳食纖維為食的厚壁菌門,以及消耗糖和脂肪的擬桿菌門。然而,腸道菌群並不是一成不變的。隨著時間的推移,擬桿菌門的數量會有所增加,這在一定程度上是全球快餐文化所致。更重要的是,在兒童時期使用抗生素會毀掉大部分的微生物。儘管菌群會隨著時間的推移而恢復,但有時可能無法恢復到和被破壞前一樣的多樣性水平。在小鼠研究中發現,低多樣性的菌群與糖尿病、炎症和早逝有關。
在青春期,腸道菌群發生了另一個巨大變化,其特徵表現為性別差異。這一轉變表明,腸道菌群受到了性激素的影響:男孩和男人產生的穩定的睾丸激素水平似乎有利於保持腸道菌群相對一致,而雌激素水平的波動則被認為是造成女孩和女人的腸道菌群更加多樣和多變的原因。
這種差異可能會產生深遠的影響。人們越來越意識到,腸道菌群會影響人的大腦和情緒,而且有人認為,性別差異可能有助於解釋為什麼精神疾病具有性別差異:例如,女性更容易患抑鬱症,而自閉症在男孩和男人中更為常見。
除了性別差異,微生物多樣性似乎是長壽和健康老齡化的一個關鍵因素。今年早些時候,西雅圖系統生物學研究所的 Nathan Price 領導的一個團隊報告了一項針對 9000 名成年人的研究。
該研究發現,隨著年齡的增長,人們的腸道菌群趨向於變得越來越多樣化和獨特。這一趨勢在 80 歲以上的健康人群中持續存在,但在健康狀況不佳的人群中則沒有。分析顯示,與健康老齡化相關的腸道菌群中,擬桿菌屬細菌較少(擬桿菌門的一個成員),而 Akkermansia 和 Christensenella 菌屬則較多,後兩個屬與較低的炎症、更好的糖和脂肪代謝以及苗條的體型有關。
這些發現與其他近期的研究結果產生了共鳴,這些研究表明,多樣化的腸道菌群與健康老齡化之間存在聯繫。例如,韓國農村居民長壽的特點是腸道菌群多樣性更高,厚壁菌門/擬桿菌門的比值更高。此外,仍然獨立生活的百歲老人的微生物比那些生活在養老院的老人更多樣化。
長壽的標誌
雖然我們現在可以識別與健康老齡化相關的腸道菌群的一些特徵,但尚不清楚這些微生物是如何延長一個人的壽命,甚至是如何幫助人們健康衰老的。
一種可能性是微生物的多樣性增加了有益微生物定植於體內的機會。例如,7 月份發表的一項研究發現,健康百歲老人的腸道菌群富含以膽汁為食的根瘤菌科。膽汁是由肝臟產生的,其發揮的作用與清潔劑類似——將膳食脂肪乳化成微滴,使其能夠被身體吸收,隨後大部分的膽汁會被身體回收利用。但根瘤菌科的微生物會將其中一些膽汁轉化為次級膽汁酸,作為對抗病原體的“抗生素”,包括耐抗生素的病原體,從而降低感染的風險。
平衡的腸道菌群也可能有助於從根本上保護老化的腸道。健康的腸道菌群是一種有彈性的生態系統,它將病原體視為入侵物種,通常在其進入時就將其消滅。然而,病原體有時會使這一生態系統失去平衡,進而破壞腸道內壁。這將帶來麻煩,因為如果腸菌進入血液,心臟會將它們泵送到每個器官,導致全身損傷和炎症。我們每次發生感染或食物中毒時,都有可能會引發這一情況,所以我們活得越久,發生這種情況的機率就越大。而平衡的腸道菌群可能會降低這些事情發生的機率。
另一條線索來自一項對健康的中國百歲老人的研究,該研究發現,他們的腸道菌群似乎增強了機體對炎症的反應能力。
炎症是免疫系統對損傷的反應,它總是處於危險的邊緣,因為免疫系統必須迅速做出反應,以殺死並清除病原體,但它也需要及時停止,以防止過度的炎症對組織造成損害。隨著我們年齡的增長,免疫系統在實現這一平衡方面的效率會越來越低。目前還不清楚腸道微生物是如何幫助減少這種與年齡相關的效應,即所謂的炎症,但近年來發現,腸道菌群在免疫系統的運作和調節中起著關鍵作用。
炎症是許多與年齡有關的疾病的根源,包括 2 型糖尿病、心髒病、癌症和癡呆症。而炎症與不平衡的腸道菌群有關,但這並不一定意味著是腸道菌群引起了炎症。為了確定這其中的聯繫,愛爾蘭科克大學的一個團隊決定展開研究。
John Cryan、Ted Dinan 和他們的同事們給中年小鼠餵食了富含菊粉的食物,菊粉是一種能增加 Akkermansia 等有益細菌水平的膳食纖維。他們對小膠質細胞感興趣。小膠質細胞是大腦中的免疫細胞,其由於炎症老化而被激活,變得活躍,但這可能會損害神經細胞。在 2019 年發表的研究中,Cryan 的團隊發現,在餵食 14 周益生元後,小膠質細胞會發生萎縮並恢復成靜息狀態,炎症也隨之消退。
一項新的研究進一步證實了腸道菌群與健康老齡化之間的聯繫。這一次,研究小組利用糞菌移植將年輕小鼠的腸道微生物轉移到年老小鼠體內。結果發現,移植年輕老鼠的腸道菌群對小膠質細胞和大腦炎症的影響與之前的研究類似,但這一舉措還帶來了其他一些有趣的結果。
Dinan 說,“它給衰老的大腦帶來了生物學上的重大變化”,這些變化包括海馬體的變化,海馬體是記憶處理和應激反應的關鍵區域。此外,與移植前相比,移植後的年老小鼠在學習和記憶方面表現得更好。 Dinan又說:“將年幼動物的糞菌移植到年老動物身上,具有恢復活力的作用。”
Cryan 說:“這表明,菌群對健康大腦的衰老非常重要。”更妙的是,它表明我們也許能夠通過操縱人體腸道菌群來減少甚至逆轉時間對大腦的破壞。他說:“這些研究表明未來我們應該將重點放在針對菌群的干預措施上,以促進腸道健康和免疫力達到最佳狀態,並保持大腦的年輕化和健康化。”事實上,這對整個身體都有好處。 “我相信腸道菌群的變化是導致衰弱的主要因素。” Cryan 又說。
奪回控制權
但我們不能得意忘形。加利福尼亞大學洛杉磯分校的胃腸病學家 Emeran Mayer 說,並非所有的小鼠研究都能在人體上得到一致的結果。 “有很多因素可以解釋這種‘轉化失敗’現象,包括小鼠和人類之間大腦的巨大差異”,他還指出,由於原有菌群的抗性,移植的微生物通常無法永久地在另一個人的腸道生態系統中定植。
Cryan 非常認同地說道:“我們需要謹慎對待動物研究,避免過度解讀。”然而,他指出,其他研究表明,糞便移植也能使蠕蟲、蒼蠅和魚類恢復活力。相反,從年老動物身上轉移到年輕動物身上的糞菌會導致其認知能力下降。
雖然我們目前缺乏對人類的這種因果關係的研究,但 Cryan 和他的同事已經證明,接受抑鬱症患者糞菌的小鼠也會發展出類似抑鬱症的行為,這至少證明了微生物組的一些跨物種共性。
雖然有潛在的好處,但許多人還是會對糞菌移植望而卻步。幸運的是,還有另一種選擇。 Cryan 說:“一些研究證實,飲食可以改變一個人的菌群。就我個人而言,我越來越關注自己攝入的纖維量,尤其是植物纖維。”
Dinan 表示:“希望這項研究能推動食品公司開發出可延緩老年人身體虛弱和認知能力下降的產品。關於我們應該吃什麼可以培養年輕的菌群,已經有了一些提示。”Dinan 認為,隨著我們年齡的增長,保持微生物多樣性的關鍵是多樣化的飲食,包括大量的蔬菜和水果以及發酵食品和魚類。
每年都有數十億美元用於治療老年疾病,通常很少有人認識到腸道菌群所起的關鍵作用。當然,影響衰老的因素是多種多樣的,所以培養恰當的菌群不太可能是永葆青春的靈丹妙藥。但它確實有希望讓我們活得更長久、更健康——不僅僅是延長我們的壽命,也許還能為那些衰老的歲月增加一些活力。
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