肠道菌群对人体的健康有什么影响？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-06-23 00:44 标签： 人体肠道菌群有哪些种类

人体中有数万亿的微生物，但此前科学家们的研究，主要集中在肠道细菌上。不过阿拉巴马大学伯明翰分校的一项动物研究，却将重点转移到了某些真菌上。结果发现，真菌菌群的多样性，也可能在人类体重的增加过程中起到了一定的作用。

研究配图 - 1：肠道真菌群落与年龄、饮食等因素的关系

指出，大多数微生物组研究都集中在肠道菌群上，但还有其它类型的微生物（包括寄生虫和病毒）在人类的消化系统安过家。

在 2012 年的一项具有里程碑意义的研究中，科学家们首次明确了人体内生活着的丰富真菌群落，或许也会以类似肠道菌群的方式，对人体的免疫和代谢健康产生影响。

近日发表在《自然》子刊《生物学通讯》上的一项新研究，再次着眼于菌群的独特组成对生物体代谢可能产生的影响、以及是什么导致遗传上相同的生物发展出了独特的军群组。

为此，研究团队分析了来自四个不同供应商、但基因相同的实验小鼠，结果发现它们都表现出了明显不同的真菌组。

随后研究人员用标准食谱，或类似于高糖、高脂的西式饮食（其中富含加工物）来喂食动物，以观察其体内的真菌种群是如何随时间变化而影响新陈代谢的。

研究配图 - 2：加工食品对肠道真菌群落的影响更大

尽管以加工食品为主的实验组毫不意外地出现了体重的增长，但增长水平却会根据动物的基线真菌生物组成而有所不同，代谢标志物的其它差异（例如各种组织中的基因表达）也与真菌组成相关。

我们发现，肠道微生物区系含有更多的嗜热霉菌（食品制造商用于分解脂肪）、但酵母菌（用于烘焙和酿造）较少的小鼠，其体重较具有不同微生物群的小鼠要高出约 15% 。

但在正常饮食的小鼠中，我们仅能发现与之相似、但相对较少的差异。

毋庸置疑的是，当前对于动物体内真菌群落的基因组研究还处于早期阶段，且科学家们对于真菌物种最初是如何在体内安家并繁殖这件事知之甚少。

研究配图 - 7：真菌属于代谢密切相关

有趣的是，2017 年的一项研究发现，小鼠体内的许多真菌物种，并非来自于直接的食物喂养，表明菌群是受到多种环境因素的影响而获得的。

此外还有一个谜团，即真菌物种会随着时间的推移而在肠道中持续存在，或者表现出了与年龄相关的影响因素。

下一步，研究人员计划在人类和小鼠身上展开更加深入的研究，以了解真菌微生物组群对高脂饮食、以及减肥手术后代谢变化的相互作用。

有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《生物学通讯》（）期刊上。

原标题：悲伤时让你食欲下降，紧张时让你腹泻，这是咋回事？且听专家说――人体“第二大脑”肠道影响情绪

采访专家：南京市中医院肛肠科副主任中医师 丁曙晴

早上睡过头了，你慌慌忙忙跑到公司，却发现自己迟到了，老板正怒气冲冲看着你。你忽然觉得肚子隐隐作痛，很想去一趟洗手间，解决一下私人问题。中午的时候，你会格外想吃垃圾食品，汉堡、薯条和可乐，来平复糟糕的心情。事实上，不管是内急或是想吃垃圾食品，都是你的“第二大脑”指挥的。正是这个“第二大脑”，在你生气时让你胃痛腹痛，在你悲伤时让你食欲下降，在你紧张时让你腹泻，在你受到惊吓时还会让你“屁滚尿流”。这个“第二大脑”，就是肠道。

肠道，是我们的“第二个大脑”

每天，要维持人的正常机能运作，我们肠道扮演着一系列重要的角色。

首先，大家都知道的，我们的肠道在胃酸、消化酶和胆汁的协同作用下分解并消耗食物，并吸收人体所需的分子如氨基酸、脂肪、糖分、维生素和矿物质等。

同时，肠道是人体最大的排毒器官，担负了人体大部分的排毒任务。另外，肠道内的免疫系统占人体全部免疫系统的60%，即“肠道淋巴组织”，它的工作就是保护人体不受疾病的侵害。

这些功能，听上去已经够强大了是不是？但或许你还不知道，你的喜怒哀乐也是受到肠道影响，肠道也被称为“第二个大脑”。

颅脑和肠脑，通过迷走神经相连

众所周知，大脑是支配人的意识、思维、情感、运动和接受各种感觉的器官。

但还有另一个“大脑”――肠道，它不像是大脑只有一小团，它蜿蜒9米，从食道一直延伸到肛门。

我们的肠壁上遍布着神经元，它们属于肠神经系统，独立管理我们的消化系统，或是和我们的大脑“合作”。对早期的生命体来说，消化器官就是一切，有它们和神经系统就好，复杂的大脑反而是不必要的。

那么，为什么肠道和精神状态之间会出现如此强烈的关联性？医学界对此的看法也是众说纷纭，有科学家认为，就人而言，早期胚胎发育中产生的神经脊，一部分进入了中枢神经系统，另一部分变成肠神经系统，通过迷走神经连接两者――颅脑和肠脑。

当“颅脑”面临惊恐时释出的应激激素，会冲击胃脏以产生痉挛；惊恐又引起交感神经影响“肠脑”的血清素分泌量；应激激素过分刺激还会导致腹泻；当情绪压抑时，食管神经受到高度刺激会感到吞咽困难；“颅脑”释出的应激激素，还会改变胃脏与食管间的神经功能，导致胃灼热。

如果有病原体穿过肠壁，肠壁上的免疫细胞就会分泌包括组胺在内的发炎物质，让肠神经系统中的神经元捕捉到危险信号。然后，“肠脑”要么会催发腹泻，要么会警告颅脑。而颅脑可能会决定催发呕吐反应，或者让人上吐下泻。

肠道内有数以百兆的微生物

健康人的胃肠道内寄居着种类繁多的微生物，这些微生物被称为肠道菌群。肠道菌群按一定的比例组合，菌间互相制约，互相依存，在质和量上形成一种生态平衡。肠道内目前已知的细菌种类约有500种，数目达一百兆以上，总重量可达1.5公斤，主要可以分为三种：有益菌、条件性有害菌和致病菌三种。

有益菌和致病菌在激烈的战斗中不断扩大自己的势力范围，形成肠内菌群的动态平衡。

肠道菌群也会随着年龄的增加而改变。胎儿在母体内时，肠道里是没有细菌的。出生后大概一周到一个月后，肠道菌群逐步形成，然后终其一生，肠道菌群都与我们朝夕相处。

当年龄增长，随着身体机能自然老化，肠道活力也自然衰退。最显著的变化就是有益菌大幅降低，有害菌明显上升。

影响喜怒哀乐的激素，大部分由肠道产生

肠道是人体的最大内分泌器官，胃肠道分泌的几十种激素细胞广泛分布于胃肠道壁，参与不同功能的调节，与感觉密切相关的激素是多巴胺、5-羟色胺。

多巴胺有兴奋作用，如果体内多巴胺水平过低，就会使人的情绪低落，产生厌世、对事物没兴趣、提不起精神等坏情绪。

5-羟色胺又名血清素，是一种神经递质，能让我们产生愉悦的情绪。当体内血清素不足时，人们会烦躁易怒，失去理智。

这两种调节情绪的物质在大脑中也存在，但大脑分泌血清素只占全身的5%，而95%的5-羟色胺在肠道里合成。

刊登于Cell杂志的研究表明，肠道微生物能影响血清素的合成。加州理工学院的生物学家在小鼠实验中发现，肠道内“无菌”的小鼠，血液中5-羟色胺的含量要比正常小鼠低了大约60%。研究者发现，有约20种产孢类细菌被认为与5-羟色胺的含量有关。研究者将这些菌种植入无菌小鼠体内，发现5-羟色胺在肠道和血液中的浓度都出现了显著上升。

既然肠道微生物能影响我们的情绪，我们也能通过饮食改变我们的情绪。比如，吃巧克力会促进多巴胺分泌，让人产生愉悦感；也有临床试验发现，情绪低落的人，在饮用含有益生菌饮料后可改善情绪；易于发怒的人，可以在日常生活中多吃一些富含色氨酸的食物，以增加大脑中血清素的含量。通常蛋白质含量较高的食物中都含有不少色氨酸，如大豆、鸡蛋和鸡肉等。

你的口味，也由肠道微生物决定

有时候感觉有压力时，特别想吃高热量的食物；有的人嗜甜如命；有的人不爱吃肉只爱吃素；而饿着肚子总是感觉睡不着觉……

研究者认为，肠道微生物通过影响迷走神经，来控制人体对食物的喜好。而这些肠道菌群控制人体的饮食习惯，是出于自身的生存策略。比如，某些菌群让人体嗜好垃圾食品，达到消灭另一些菌群而一方独大的目的。

有些准妈妈在怀孕后，口味会发生很大的变化，还会半夜喊饿，到真买回来却又没有胃口了，这折腾人的始作俑者就是肠道微生物。

Cell杂志上曾刊登文章称，怀孕后准妈妈们的肠道菌群会发生变化，它不仅是让妈妈们变胖的原因，还会因为产生胰岛素抵抗而造成孕妇高血糖，但这血糖的升高也是为了保证为胎儿提供足够的营养。

想保持好心情，请摄入膳食纤维

那么，作为一名吃货，如何保持好心情？从目前的研究看来，保持足够的膳食纤维摄入，让肠道微生物发酵出更多的短链脂肪酸，对维持身体血清素、分子的水平非常关键。

不乱用抗生素、不抽烟。长期用抗生素，会减弱肠道的抵抗力和免疫力，引起免疫力下降，导致致病菌生长，引起菌群失调。而抽烟可使肠道运动功能紊乱，造成蠕动亢进或抑制，加重腹泻或便秘的症状。

增加益生菌的摄入。益生菌能给人体提供必需的维生素供给，改变肠道内环境，抑制有害菌和外来病菌生长，改善过敏、进行免疫调节，从而维护肠道菌群平衡，提高其免疫力。想从根本上控制肠道的问题，那么就要从饮食结构入手，以促进肠道内益生菌的活性，使肠道达到一种健康稳定的状态。

保持愉悦的情绪。既然肠道是人的“第二大脑”，学会调控和驾驭自己的情绪，保持一颗淡泊宁静的平常心，对维护肠道内环境稳定大有裨益。

保持适度的运动锻炼，有利于促进肠道蠕动，加速排出粪便，减少肠道中毒素的累积，防止肠道本身的老化。（于丹丹）

(责编：左云森（实习生）、肖玲)

徐山茸, 龚莉, 储文文, 周多奇. 12周高强度间歇性训练对人体肠道菌群的影响[J]. 微生物学通报, ): .

12周高强度间歇性训练对人体肠道菌群的影响

收稿日期: ; 接受日期: ; 网络首发日期:

摘要: 【背景】 肠道菌群和运动均与人体健康息息相关，但高强度间歇性训练对人体肠道菌群干预效果的认识还十分有限。【目的】 探讨高强度间歇性训练对人体肠道菌群的影响，为全民体质健康及肠道菌群相关疾病的防治提供参考。【方法】 招募68名志愿者进行每周3次、为期12周的高强度间歇性训练，运动前后分别获取新鲜粪便，利用16S rRNA基因高通量测序技术分析肠道菌群结构。【结果】 12周高强度间歇性训练可以有效地调节肠道菌群结构，但对男女生的调节效果有所差异。训练后肠道菌群丰度显著增加，有益菌群显著增多。

人体肠道微生物数量庞大且很难在体外纯培养，它们与机体的密切关系在过去很长一段时间被忽略，后来得益于宏基因组、宏转录组、宏代谢组和16S rRNA基因等高通量测序技术的发展，人们对肠道菌群的研究逐渐深入，发现宿主与肠道菌群互利共生。一方面肠道菌群参与宿主的多种生理活动，对人体健康有着重大影响，肠道菌群的失衡在肥胖、糖尿病等代谢性疾病的发生发展过程中起着重要作用[-]；另一方面，宿主基因、年龄、饮食等又会反过来影响肠道菌群的结构和组成[-]，因此，调节肠道菌群可能对疾病有防治作用。随着经济的快速发展，人们生活方式发生改变，静坐少动和不良饮食引发的“三高”人群日益增加且年轻化，超重与肥胖群体急剧增加[]，这是一个严峻的信号，肥胖人群罹患高血压、糖尿病等代谢性综合征的概率比正常人群高[]。青少年的健康是全球共同关注的话题，加大对青少年身体素质的关注以及找到有效调节肠道菌群的运动处方，或许能为预防和治疗肥胖等代谢性疾病奠定基础。

有氧运动被证明是促进身体健康的一种良好且经济的方式。大量研究表明，有氧运动可以通过提高氧气摄入量加速脂肪燃烧，从而达到减脂降重的功效[]。在Matsumoto等[]首次发现运动可以改变小鼠体内肠道菌群结构后，运动成为了影响肠道菌群的新兴环境因素。然而目前运动与肠道菌群的关系在动物体内研究比较多，对人体的研究相对较少，而且以往的研究大多集中在专业运动员及社会人群，研究对象的复杂性(性别、年龄、运动能力)以及运动频率、运动强度的不同，导致研究结果存在一些争议。国外学者发现在大鼠体内，运动可以提高厚壁菌门的丰度[]；然而Evans等发现运动后拟杆菌门的丰度增加，厚壁菌门丰度减少[]。在人体实验中，Kern等[]发现运动可以提高肠道菌群多样性，而Taniguchi等[]却发现运动对肠道菌群多样性和组成没有影响，因此运动与肠道菌群之间的关系需要更多的探讨。高强度间歇性训练(High-Intensity Interval Training，HIIT)作为一种能在短时间内完成且容易坚持的运动方式，具有与传统有氧训练相同甚至更好的生理效果[]，也是目前有效提高心肺耐力和改善健康的有氧训练方法之一[]。在小鼠体内发现HIIT对肠道菌群具有不同影响[-]，但鲜有研究报道HIIT对人体肠道菌群的影响。

本研究将探讨HIIT是否可以有效改变人体肠道菌群的结构组成，从而为全民体质健康及运动干预治疗肠道菌群相关疾病提供理论基础。

1 材料与方法 1.1 研究对象

招募68名在校非体育专业大学生为研究对象，所有研究对象对实验内容知情同意，均完成了运动风险筛查问卷调查、体力活动问卷、身体活动危险性检查表、膳食调查问卷。实验得到伦理道德委员会批准。

无规律运动，无严重传染病史，无肢体缺陷，无精神疾病，无严重器质性病变，至少一个月内未使用抗生素和抗腹泻药物。

1.1.3 志愿者基本信息

68位志愿者完成了为期12周的高强度间歇性训练，其中男生28人，女生40人，见。

1.2 主要试剂和仪器

运动干预采用为期12周，每周3次每次28 min的高强度间歇性训练方案[]，分适应和提高2个阶段。适应阶段(1-4周)：第1周受试者进行56组× 15 s间歇跑(在28 min的训练时间里进行15 s跑走交替的间歇训练)，即受试者先进行15 s强度为90%-95% min间歇跑，即受试者先进行4 min强度为90%-95% HRmax [心率大约为(180-190)±5 bpm]的跑步后，再进行3 min强度为70% HRmax (140±6 bpm)的慢跑间歇，共计4组。每次训练开始前受试者先在操场进行10 min慢跑热身，热身结束后开始正式训练。每次训练结束后受试者进行3 min慢跑的积极休息，心率控制在70% HRmax

受试者最大心率HRmax=196.86-0.74×年龄[]。为受试者佩戴Polar表对训练过程进行心率实时监测，确保训练的安全性和有效性。

事先对研究人员和受试者进行相关培训并告知注意事项，志愿者在运动前后使用采样器各采集一次新鲜粪便样本，做好标记常温保存。采用SDS裂解液冻融法通过PowerMax试剂盒提取粪便总DNA，在-20 ℃储存。采用NanoDrop 2000C分光光度计测定DNA的数量和质量。

1.3.3 高通量测序数据处理及生物信息学分析

根据Barcode序列和引物序列把下机数据拆分为各个样本的数据。截去Barcode和引物序列后，使用VSEARCH V2.4.4对每个样品的Reads进行拼接，得到原始Tags数据(Raw Tags)。在此基础上对序列质量进行质控、过滤、去除嵌合体序列，得到有效数据，以97%的相似度进行OTU聚类和物种注释。根据聚类结果，使用QIIME和R软件，基于R包“Venn Diagram”生成韦恩图，比较不同组之间共有和特有的OTU数目；基于QIIME计算α多样性的值，采用R中的t test函数和Ape包进行组间香农-威纳指数(Shannon指数)比较并绘制主坐标分析(Principal Co-Ordinates Analysis，PCoA)图，对运动前后微生物群落结构进行显著性分析；不同分类水平的组间物种构成丰度图使用R包Barplot函数；组间差异物种使用LEfSe默认设置进行各组间分类单位上的检测。

使用SPSS 19.0软件对数据进行差异性分析。符合正态分布的数据，描述采用均值±标准差表示，不符合正态分布的数据则采用M (P25，P75)表示；运动前后指标采用秩和检验或配对样本t检验。

2 结果与分析 2.1 运动前后总体变化

2.1.1 运动前后肠道菌群物种组成丰度分析

对136个样本进行测序，统计运动前后OTU数目以及分析运动前后2组的优势菌，Venn图可以展示不同组之间共有和差异OTU数目。由可知，运动前OTU数目为2 836，运动后数目为5 888，共有数目为2 436，运动后OTU数目明显增加，提示运动可以提高物种丰富度。显示运动前后各水平上优势菌是一样的，主要都由拟杆菌门、厚壁菌门和变形菌门组成，这提示运动不会对肠道菌群整体大结构产生影响，但是运动后拟杆菌门丰度提高，厚壁菌门和变形菌门的丰度降低，说明运动对肠道菌群具有调节作用，这与Morita等[]的研究结果一致。为了了解组间及属水平上的群落构成相似性，选取丰度排名前30的属进行聚类分析，如所示，在属水平上运动前后肠道菌群的物种丰度差异较大，需要对运动前后2组样本进一步分析。



2.1.2 运动前后肠道菌群多样性分析

人体内微生物的多样性可以用其丰富度和均匀度来描述，即α多样性和β多样性，有研究表明物种多样性与表型健康呈正相关[]。为分析运动前后OTU组成的差异，本研究进行了香农-威纳指数和主坐标分析。Shannon指数综合考虑了群落的丰富度和均匀度，通过对运动前后Shannon指数进行t检验发现，如所示，运动后肠道菌群多样性提高。是基于距离矩阵构建的PCoA，根据运动前后2组样本在二维坐标的距离远近反映样本组成结构的相似性，可知运动前后2组样本之间有明显区分。这提示运动前后肠道菌群的OTU组成差异比较大。


2.1.3 运动前后肠道菌群的差异物种

2.2 运动前后男女生肠道菌群变化

研究发现12周高强度间歇性训练对男生和女生肠道菌群的调节效果有所差异。如、所示，男女生组在门水平上物种组成结构大体相同，但运动后丰度变化具有差异，男生组运动后拟杆菌门丰度的增加比女生组高，而女生组运动后放线菌门丰度的增加比男生组多。女生组运动前后α多样性指数和β多样性指数均显著变化，如、所示，女生组运动前后在OTU水平上PCoA成两个簇集，运动后Shannon指数显著提高，这与国外学者研究结果[]一致。然而由、可知，男生组差异物种比女生组多，运动对男生组有较好的调节作用。整体来说运动对男女生肠道菌群有不同效果，这种差异可能是由于男生样本量少以及男女生对训练的适应程度不同所导致。






通过12周高强度间歇性训练的研究发现，运动前后肠道菌群结构存在显著差异，运动后有益菌增加且有害菌减少，其中拟杆菌丰度增加、厚壁菌丰度降低，且拟杆菌丰度高于厚壁菌，这与Morita等[]研究结果一致，以往研究表明厚壁菌及厚壁菌/拟杆菌比值的增加与肥胖呈正相关[]。同时运动还显著提升了肠道菌群多样性，这与Kern等[]的一项随机运动实验及国内学者[]中强度有氧运动实验可以增加肠道菌群多样性的结果一致，也有研究表示运动对肠道微生物的多样性和组成没有明显的影响[]，但是运动后属水平上Ruminococcus的丰度提高[]，这与本课题组实验结果相同。运动后Enterobacteriales、Pasteurellaceae、Pseudomonadales、Moraxellaceae、Acinetobacter、Faecalibacterium、Lactobacillaceae丰度显著降低，Ruminococcaceae-UCG-014、Eubacterium- ruminantium-group、Lachnospiraceae-UCG-010、Tyzzerella-3、Bacteroidales丰度增加，这与国外学者[-]发现运动导致Lachnospiraceae丰度提高、Enterobacteriaceae和Enterobacteriales丰度降低的研究结果一致。其中，Enterobacteriales的富集会增加肠道通透性从而导致代谢性疾病[]；Lachnospiraceae能产生对人体有益的丁酸类物质从而降低结肠癌的患病几率[]；在腹泻儿童体内，Lachnospiraceae减少，而Enterobacteriaceae和Moraxellaceae增多[]。Campbell等[]研究发现运动后Faecalibacterium这一有益菌丰度增加，而本实验表明运动后Faecalibacterium这一有益菌丰度降低。另外，Moraxellaceae和Acinetobacter与喉气管狭窄存在联系[]，Ruminococcaceae-UCG-014增加会减轻焦虑症状况[]。本实验发现运动前后菌群丰度和结构具有明显差异，运动可以调节肠道菌群，这提示运动可能成为防治肠道菌群相关疾病的靶点。实验结果的不一致可能与运动频率、运动强度甚至受试人群的差异以及样本量有关，有研究对半程马拉松和全程马拉松运动员肠道菌群测序发现菌群变化不一致[-]；Liu等[]的研究发现对同种疾病患者进行运动干预，运动响应者和非响应者的肠道微生物变化具有差异；另外有研究表明，虽然运动对肠道菌群有调控作用，但是运动结束6周后肠道菌群便恢复基线水平[]，提示以后可能需要对运动结束一段时间后的肠道微生物做更多监测，将有助于全面了解运动对肠道菌群的调节效果并制定更适宜的运动处方。

尽管目前因为运动处方的不同对肠道菌群的影响也有所不同，但总体来说运动对肠道菌群结构有积极的改善作用。本研究证明了HIIT这种高效有益的运动方式可以显著提高肠道菌群多样性及丰度，增加有益菌群，对肠道菌群的结构组成有明显的调节作用。本研究可以让人们更多地了解运动及肠道菌群，如果运动可以作为预防和改善肠道菌群相关疾病的有效方法将运动科学与生命科学结合，不仅可以帮助患者减轻经济及身心压力，还将为全民体质健康做出贡献。由于本文研究对象是在校非体育专业大学生，受试者单一样本量较少且运动时间只有3个月，鉴于不同疾病菌群改变有所差异以及个体间运动响应的不同，期望未来可以对不同群体进行运动与肠道菌群关系的研究，根据不同疾病及个体差异制定出有针对性的运动处方。

致谢: 特别感谢杭州谷禾信息技术有限公司所有工作人员在肠道微生物测序及分析上所做的重要工作。

蒋兴宇, 赵霞, 邹凌云, 蒲晓允. 适度运动对人体肠道菌群结构的影响[J].

索美华. 8周有氧运动对青年肥胖者部分血清炎性因子的调节作用及对其肠道菌群的影响[D]. 济南: 山东体育学院硕士学位论文, 2018

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