让你变胖的，可能是肠道细菌

我想和你谈论的话题是一个一直和我们生活在一起的小伙伴，但我们从未见过。

左边的照片是米开朗基罗的大卫拍摄的。每个人都熟悉他。他被认为是最完美的人的身体。但是，根据全世界人口的平均数字，成为一个大卫数字会是什么样的呢？它将是右边的图片——一个肥胖的大卫。

你为什么这么说？因为肥胖现在是世界上一个非常严重的问题，世界上大约有20亿人肥胖。例如，我们可以从下图中看到，1985年美国肥胖人口的比例仍然很低。到2014年，几乎所有美国地图都变成红色，肥胖人口大幅增加。

在中国和印度等发展中国家，肥胖也是一个严重的问题。中国是世界上肥胖人口最多的国家。更严重的是青少年和儿童的肥胖问题。青春期的肥胖会导致成年期的许多相关问题。

事实上，肥胖不仅仅是一个美丽的问题。有许多疾病与肥胖有关。肥胖是许多疾病的高风险因素，如2型糖尿病、心血管疾病和多种癌症。

例如，以2型糖尿病为例，它不仅是早期高血糖和药物控制的问题，而且在晚期还有许多严重的并发症，如糖尿病肾病、糖尿病性眼病、大小糖尿病性血管病、糖尿病性心脏病等。大多数糖尿病患者最终会死于严重的并发症。

对于中国社会来说，糖尿病问题也非常严重。根据上海交通大学瑞金医院团队进行的一项流行病学调查，中国11.6%的人口患有2型糖尿病，50%的人口患有糖尿病前期。

你可以考虑一下，中国有这么多的人，如果50%的人都患上了糖尿病，会发生什么？这将是我们的医疗系统无法承受的巨大社会医疗负担，并将最终导致整个医疗系统的崩溃。因此，肥胖及相关疾病可以说是当前医学领域的一个研究热点。

肥胖的原因是什么？当然，遗传是一个不可忽视的因素。经过多年的研究，科学家们实际上已经发现了许多与肥胖相关的基因位点，但是这些基因位点对肥胖的最终发生几乎没有贡献。此外，我们可以想象基因突变需要一段时间。怎么可能在短短的20到30年间，世界人口的基因库突然发生了巨大的变化，每个人的体重都突然增加了？因此，肥胖症的迅速流行不能从基因角度来解释。

那么到底是什么原因呢？每个人都认识到的原因，比如生活方式和饮食结构的改变，已经从最初的谷类食物转变为更多的蛋白质和脂肪摄入。饮食结构、生活方式、肥胖和肥胖相关疾病之间还有其他因素吗？

科学家们把目光转向了我们的生活伙伴，人体的共生微生物群。地球实际上是微生物的世界。微生物存在于地球的所有生态环境中。微生物存在于我们开放的皮肤、口腔、生殖道和肠道系统中。甚至在以前被认为没有微生物的地方，如眼睛的晶状体，现在也发现了微生物。

那么有多少微生物与我们共存呢？让我们以肠道为例。肠道中有1至2公斤的微生物。人体内95%的共生微生物存在于肠道中。它的细胞数量是人类哺乳动物细胞的10倍。换句话说，只有10%的人类是哺乳动物，另外90%实际上是微生物，所以人类是超级有机体。

这些微生物的数量如此之大，那么它们的功能是什么呢？我们知道，人类编码的基因数量约为30，000个，与我们共存的这些微生物编码的基因数量是我们自己基因的100到150倍，因此它们具有非常丰富的代谢潜力来调节人类的营养、免疫、代谢等。

从微生物的角度来看，我们是他们的发酵者。我们吃的营养物质，即不可消化和未消化的部分，将作为肠道微生物的营养物质进入我们的肠道，帮助它们生长。此外，还有一些我们脱落的上皮细胞等等，它们可以用作它们的营养。我们在肠道中培养的这些细菌通过排便排出体外。因此，人类实际上是可以说话和行走的微生物的移动孵化器。

那么这些微生物在生长过程中做了什么？它们产生大量的代谢产物。例如，当膳食纤维和碳水化合物用于发酵时，它们会产生短链脂肪酸等物质。这些物质对人类具有抗炎和增强饱腹感的作用。

此外，微生物还能产生一些人体自身无法合成的体内需求，如维生素D、维生素K和其他非常重要的物质。同时，微生物的一些代谢产物可能对人体有害。例如，当发酵物质如发酵蛋白质时，微生物产品是有毒和有害的，如含有苯环和芳香化合物的化合物。

粪便的臭味实际上来自里面的吲哚。这些有毒有害的物质可能会引起遗传毒性，也就是说，会引起我们的基因突变。可能导致细胞毒性，可能导致肠癌等。还有神经毒素，这意味着它可能会影响我们的神经系统。例如，它可能与自闭症和抑郁症密切相关。

以前，我们对人类健康的理解是，我们的健康是由人类基因组对外部环境的影响决定的。但现在看来，是我们自己的基因组和我们的共生微生物群应该共同应对外部环境的调节，以决定我们的健康和疾病。既然与我们共生的微生物如此重要，我们什么时候开始意识到它的功能？只是最近吗？事实上，它不是。

1908年诺贝尔奖的获得者是一个俄罗斯人，他的名字叫马奇科夫。他曾经有一个假设，即某些肠道菌群成员产生的某些物质——有毒有害物质——是进入我们身体后衰老的一个来源。中医也有“粪毒入血，百病生”的说法，也指肠道菌群的有害代谢产物对人体的不良影响。

然而，这些都是假设，甚至是哲学。没有科学实验的证据，也没有得到证实。为什么会这样？因为肠道菌群生活在我们的肠道内，它实际上是一个黑匣子，我们无法打开它看一看。此外，这是一个非常复杂的群体，有如此多的物种和细胞与人类相互作用，所以当我们的技术手段无法达到它时，我们只在开始时使用培养方法来了解我们的肠道菌群，这是远远不够的，因为肠道中可能有超过90%的细菌无法培养。

因此，我们不知道里面是什么，它们的功能是什么。随着科学的发展

科学家们已经开始使用分子生物学方法来研究肠道菌群，如指纹图谱，但仍然没有办法使分辨率足够高，并帮助我们清楚地了解它们的丰度和功能组成。

直到本世纪初，测序技术得到了极大的发展，尤其是第二代测序技术的出现。它可以大大提高我们的测序产量，每个人都开始使用测序方法来研究肠道菌群。我们不再使用培养的方法，而是提取肠道菌群的总DNA，然后进行高通量测序，以了解其中有哪些细菌，每种细菌的丰度是多少，以及它们有哪些功能基因。

近年来，人们将各种组织化学技术应用于植物区系的研究，包括其代谢产物的研究、蛋白质组学等。通过多组大数据的整合，我们可以了解这个菌群的功能。

肥胖是最早的关于菌群与疾病关系的研究。美国科学家杰弗瑞·戈登自2004年以来发表了关于植物群和肥胖之间关系的文章。他发现胖人和瘦人的肠道菌群的功能和结构是不同的，他通过粪便移植将胖人和瘦人的菌群移植到无菌动物体内。

所谓的无菌动物被关在一个特殊的隔离室里。整个环境是无菌的，它的整个身体也是无菌的，所以我们可以把人类菌群移植到无菌的老鼠体内。移植了人体脂肪菌群的小鼠体内脂肪积累会增加。然而，移植了稀薄的人类菌群的小鼠却没有这种情况。

这样，似乎肠道菌群可以作为一个整体。这不仅是一个伴随的变化，但可能是一个致病因素。

欧洲科学家帕特里斯·卡尼(Patrice Cani)等人发现，肠道菌群中的革兰氏阴性菌，其细胞壁成分被称为脂多糖，能够引起免疫反应，也称为内毒素。进入循环系统后，会引起慢性炎症，而慢性低水平全身性炎症最终会导致脂肪堆积。

植物区系只是一个整体，还是许多关键成员在其中起着更重要的作用？在我们小组之前的工作中，我们发现了一个肥胖的人，当他180公斤的时候，他体内的细菌数量非常多。减肥后，细菌几乎消失了。

所以我们将它分离出来，移植到无菌小鼠体内。结果，这些老鼠变胖了。就像移植了整个肥胖人类菌群的老鼠一样，如果只移植一种细菌，老鼠的体重就会增加。在肠道中，我们也能发现像传染病一样导致肥胖的细菌。

既然肠道菌群在肥胖和相关代谢疾病的发展中如此重要，我们是否有可能通过调节菌群来改善和治疗代谢疾病？我们知道，如果我们想在人出生后通过调节基因来解决疾病问题，当然有许多科技发展，如CRISPR技术，但在安全和伦理方面仍然存在问题。

然而，植物区系的调节可能相对容易并且可以做到。我们怎么做？决定菌群的是它的营养，也就是我们的饮食。因此，我们可以通过改变饮食结构来干预和调节健康、肥胖和糖尿病，从而改变菌群。

什么样的饮食是合理的？什么样的饮食可以保持健康的菌群？经过这么多年的研究和了解，首先，我们发现肠道菌群中的有益菌使用了更多的膳食纤维，而膳食纤维产品也是有益的。因此，我们制造了这样一套符合膳食营养的产品。我们使用的材料包括薏苡仁、芡实等。它们富含膳食纤维，含有大量复杂的膳食纤维。此外，还添加了一些植物提取物和益生元。

益生元是每个人都熟悉的，如低聚果糖、菊粉等。我们的饮食含有非常复杂和高含量的膳食纤维，我们还需要满足人们自身对碳水化合物、蛋白质、脂肪和其他营养素的需求。因此，我们称这种饮食为喂养我喂养我的细菌，这是一种喂养人并培养细菌的饮食。

那么它有多有效呢？它有助于肠道中有益细菌的生长，减少肠道中有害细菌的数量。这是一个成年肥胖病人的例子。当我们看到他时，他有174.9公斤。经过23周的饮食干预后，他体重减轻了50公斤，成为右边的人物，体重减轻了很多。

这只是一个例子，我们在大规模临床研究中使用它。我们组织了123名肥胖患者，然后通过这种饮食进行干预。干预后，他们的肠道菌群发生了很大的变化，他们的体重减轻，糖代谢，脂代谢等情况都有明显改善。

这种饮食可以用于遗传因素引起的肥胖吗？我们有没有可能通过调节菌群来补偿或改善先天效应？我们正在寻找的例子被称为普拉德-威利综合征，也称为小胖威利综合征，是由父亲来源的15号染色体的一个大片段缺失引起的。这些孩子刚出生时会患有肌张力障碍，所以他们甚至没有力气吃牛奶，导致营养不良。

然而，一旦断奶，它们会感到持续的饥饿。它们的进食行为非常不正常，必须连续进食。如果他们不给任何东西吃，他们甚至去垃圾桶找食物，抢走其他孩子的食物。因此，他们会在很小的时候就发展成极度肥胖的病人。然后会有非常严重的疾病，如2型糖尿病和心血管疾病，所以他们的预期寿命不会很长。

对于由这类遗传问题引起的肥胖患者，只有严格控制体重才能提高生活质量，延长寿命。然而，目前临床上还没有特别好的方法来解决这种遗传性肥胖，那么调整肠道菌群对我们有用吗？

这个例子是一个患有普拉德-威利症的14岁儿童。当他到达医院时，他只有14岁，体重140公斤。然后我们通过基因测试，发现他确实是一个普拉德-威利儿童，所以我们干预了他的饮食。经过200多天的干预，只有我们的饮食习惯被用来干预干预过程。他不被允许锻炼，也没有其他药物。当他出院时，他的体重减轻到了83公斤。他回家继续吃我们的食物。用这种方法，他最终减掉了大约70公斤，并保持了相当长的一段时间。它在大约4年内保持相对稳定。

这个例子意味着这个遗传问题也可以通过调整菌群来改善。是这样吗？我们还组织了20多名患有普拉德-威利综合症的儿童进行临床研究。我们发现，一方面，使用这种饮食确实改变了肠道菌群的结构和功能。通过对尿液代谢物的检测，我们发现与菌群相关的整个代谢物也发生了变化。有益代谢物增加，有害代谢物减少。

换句话说，通过改变菌群，尽管肠道菌群的不平衡不是遗传性疾病的最初驱动因素，但它也是非常重要的。我们可以在不干扰人类健康的情况下达到改善人类健康的效果。

肥胖相关疾病呢？例如，对于2型糖尿病，我们对有5至10年病史且糖化血红蛋白超标的2型糖尿病患者进行了临床干预。当然，我们的饮食会稍微改变，以满足不同年龄的2型糖尿病患者的需求。

在食用这种高膳食纤维饮食后，通过宏基因组测序和其他方法，我们发现一种能够在肠道中产生短链脂肪酸的特殊细菌增加了。这种细菌增加后，短链脂肪酸增加。短链脂肪酸调节肠道中一些肠肽的分泌，如GLP-1，而GLP-1的增加增加了胰岛素的分泌，这有利于血糖的控制。

不仅如此，这种有益菌会因为产酸而改变整个肠道的环境，并会通过底物竞争等各种小生境的优势，减少有害菌的丰度，如吲哚、硫化氢和其他有害代谢物。吲哚和硫化氢具有抑制GLP-1分泌的作用。短链脂肪酸的增加以及硫化氢和吲哚的减少将最终增加GLP-1的总分泌，从而改善宿主的葡萄糖代谢。

我们对糖尿病的研究最近发表在《科学》杂志上，这也引起了人们的注意。多吃膳食纤维和改变肠道菌群在疾病控制的临床实践中可能是有用的。

此外，还有其他方法可以改变肠道菌群。除了改变饮食结构，古代中国人还是很明智的，“七个满足可以延年益寿”，这是非常正确的。经过现代科学研究，从单细胞酵母到老鼠、兔子、狗，再到最像人类的猴子，节食——不导致营养不良的节食——生命周期节食测试的结果可以延缓衰老，延长寿命。

当然，人类没有生命周期节食研究，短期节食确实可以减肥和改善新陈代谢。最近的一项研究也表明，节食确实可以改变许多与衰老相关的因素。

饮食与肠道菌群有关吗？我们发现，在整个生命周期中节食的动物的肠道菌群具有非常特殊的结构，并且一种叫做乳酸菌的有益菌的比例特别高。它对健康有什么贡献吗？

我们分离出这种最丰富的乳酸菌，它是一种小鼠乳酸杆菌。分离后，我们在体外细胞试验中发现，它确实能抗炎症。我们使用生命周期相对较短的动物模型——线虫，其食物是细菌。

在实验室里，我们通常给它注射大肠杆菌。现在它已经被植物乳杆菌所取代，它的寿命也确实延长了。如果将这种细菌喂给老龄小鼠，小鼠的全身低水平炎症将减少，肠道屏障功能将得到改善。这些与衰老相关的因素将得到改善。

老鼠就是这种情况。我们有可能在人体内发现具有相似功能的细菌吗？也许我们可以找到它，最后把它拿出来。也许它能帮助人们抵抗衰老，延长寿命。

经过这些研究，我们发现肠道菌群失调会导致许多相关疾病。我们通过饮食、药物或益生菌来调节它们，使它们的结构恢复到更合理的肠道菌群结构，这对宿主的健康有很大的改善。

肠道菌群存在的原因，我一直认为绝对不是做坏事。它和人体一起生活和进化了这么多年。如果它是为了让我们生病，它会在如此聪明的进化过程中被扔掉。

它的功能必须是支持和维持我们的健康，并为许多人提供必需的物质。那么我们能做些什么来保持健康的肠道菌群呢？让他们支持我们的健康，而不是给我们制造麻烦。

作为科学研究人员，他们当然会继续发现这种机制:它的致病机制是什么，或者它改善我们健康的机制是什么，以及其中的物质是什么。但是对每个人来说，一个相对简单的方法就是合理饮食并保持苗条，希望每个人都能长寿健康。