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粪便移植:除了重建肠道菌群,还有什么生物学效应?

时间: 2017年10月16日 | 作者: Kevin Bonham | 来源: 环球科学
粪便中除了细菌外还有许多其他成分,而且其中很多成分可能还具有生物学效应。

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我想,几乎没人会回去考虑自己的排泄物里都有些什么。这很正常。虽然我是那种能在宴会上谈论粪便移植的人,但我觉得并不是人人都对此有兴趣。

 

但不得不说,粪便移植真的非常神奇!和字面意思一样,粪便移植就是从一个人(供体)那里取出粪便,再移植到另一个人(受体)那里。这可能是最简单的“器官移植”了,作为供体,你几乎不用捐献全部粪便(当然你也可以多捐一些),移植过程也相当直接——你有两种选择:用管子从口中植入,或从肛门植入。但为什么要这么做呢?

 

粪便移植对由艰难梭状芽胞杆菌引起的严重肠道感染的治疗异常有效。艰难梭状芽胞杆菌本是人肠道微生物组中正常的一份子,但当其它的肠道细菌失调后,这种杆菌便会肆无忌惮的生长。而问题是,这种艰难梭菌比其它肠道细菌对抗生素更加耐受,以致我们无法使用抗生素进行治疗。

 

粪便移植的基本原理,是通过引入正常的微生物群落来重置患者失调的肠道菌群,使之恢复健康。而这种方法居然行之有效!一些科学家正在尝试利用粪便移植来治疗炎症性肠病,甚至肥胖。一些公司正在开发用于艰难梭菌(c-diff)治疗的口服细菌药片,这种药物可以避免不同供体粪便的差异,同时也可以排除受体对他人便便的心理障碍。可是在进行粪便移植时,被移植的只有微生物吗?

 

一篇发表在PLoS Biology的文章回答了这个问题。文章指出,粪便中除了细菌外还有许多其他成分,而且其中很多成分可能还具有生物学效应。

 

这篇名为Fecal Transplants: What Is Being Transferred?”的论文指出,粪便由75%的水和25%的固体物组成。而大部分固体物质是有机物,包括活的或死亡的微生物细胞、古细菌、真菌、病毒、结肠上皮细胞、原生生物和代谢物等。

 

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其中,细菌占粪便固体物质的25%-54%,占粪便总质量的6.3%-13.5%,说明细菌在肠道环境中扮演着重要角色。研究人员发现,从毛螺菌科细菌分离出的单菌落和不产毒的艰难梭菌孢子,均可明显降低肠道内产毒素的艰难梭菌数量。这给利用细菌治疗相关疾病带来了一定启示。

 

相比于粪便中的其它成分,病毒受到的关注则较少。值得一提的是,粪便中的病毒-细菌比只有0.13,与其它自然环境中的1.4-160比例相差较大。这说明粪便中的病毒大多较为温和。一项宏基因组研究显示,粪便中的温和噬菌体能够起到控制病原体的作用,从而维持肠道的稳态。而且,另一项研究显示,人群肠道中的某些噬菌体可能是高度保守的。目前,研究人员正在积极考虑噬菌体对人类健康的影响,相应的疗法也在尝试之中。

 

古细菌和真菌也是粪便的重要成分。产甲烷菌是肠道中重要的厌氧生物,白色念珠菌则是肠道内最常见的真菌之一。事实上,在健康人的肠道内,白色念珠菌与细菌保持着竞争共生,然而当平衡被打破时,则会导致一系列问题。真菌往往能够通过肠上皮细胞的屏障,诱发炎症,导致疾病。在未来的研究中,古菌和真菌的功能将成为研究重点。

 

人类结肠上皮细胞构成了肠道内的物理屏障,但当它们大批死亡时,隔离粪便和人体的功能也就随之分崩离析了。此外,免疫球蛋白A(IgA)也是肠道的第一道防线。病理学研究表明,分泌IgA的肠细胞与不分泌IgA的肠细胞相比,能有效抑制艰难梭菌的繁殖。

 

此外,肠道细菌可以将纤维素转化成短链脂肪酸。这些短链脂肪酸在抗炎、诱导T细胞生成等方面作用显著。事实上,粪便中很大一部分就是纤维素,它对肠道菌群的多样性有着重要意义。

 

如此说来,细菌并不是粪便移植中唯一起作用的成分。粪便复杂的成分及其相互作用还有待进一步探索,而研究结果势必将对相应的疗法起到至关重要的推动作用。

 

论文是开放获取的,值得一读。坦白讲,我从未想到粪便的其它组分也有作用。但这一问题对科学家和内科医生研究肠道微生物疗法至关重要。

 

目前,Seres 开发的代号为SER-109的微生物药物的临床试验以惨败告终。这也许是因为他们没有弄对不同微生物的比例,但有没有可能是因为他们忽略了粪便中的其它成分?非常有可能!

 

作者:Kevin Bonham

编译:秦琪凯

审校:吴非

 

原文链接:

https://blogs.scientificamerican.com/food-matters/what-s-in-your-poo/

 


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