【简介】
肠道微生物与健康和疾病的关系,越来越受到关注;越来越多的实验证据表明,肠道微生物与健康、疾病特别是慢性疾病、衰老关系密切。本次活动将通过主旨报告和专题报告,介绍肠道微生物与健康和疾病的基本知识(例如正常人体肠道中的微生物、肠道微生物对于维持身体健康和正常生理功能的重要性、慢性疾病例如糖尿病、阿尔茨海默病等与肠道微生物的关系、益生菌作用的认知等)。期望通过本次活动,普及肠道微生物与健康的知识,帮助和提升老干部同志们对健康的自我管理。
【主持人致辞】
【领导致辞】
【主旨报告】
刘双江:肠道微生物与健康
我早期的研究方向以环境微生物为主,可以说,国内环境微生物学的发展离不开微生物所的贡献。而我个人涉足肠道微生物研究,则始于2015-16年。当时我们推动“中国微生物组计划”,其中一个重要方向就是将健康,特别是肠道健康,纳入研究范畴。今天报告的主题虽然是“肠道微生物”,但人体是一个整体,除了肠道,皮肤、口腔等部位的微生物同样至关重要。由于时间有限,今天的汇报将聚焦于肠道。
今天的报告主要有三方面内容:
一是介绍人体微生物,特别是肠道微生物的组成与规模;
二是汇报当前肠道微生物与健康研究的前沿进展;
三是简要介绍我们实验室目前的工作和未来展望。
1、人体与肠道微生物:一个“超级生物体”
现代科学认为,人体是一个“超级生物体”。我们不仅由自身细胞构成,还与数量庞大的微生物共生。目前估计,人体内共存在约5000-6000种微生物物种。若从菌株水平统计,数量更为庞大。这些微生物分布广泛,以肠道为例,其内部表面积展开后可达约400平方米,相当于一个篮球场大小。在这里生活的微生物细胞数量,约为人体自身细胞的10-100倍;而其携带的基因总数,更是人类基因数量的100-1000倍。数量之多,凸显了其功能的重要性。具体到个人,一个健康成年人的肠道内通常存在200-500种微生物。这个群落并非一成不变,它随年龄、饮食、昼夜节律而变化,并在肠道的不同区段、甚至同一截面的不同空间位置,都存在显著差异。这种动态变化与人体健康、衰老等过程密切相关。
2、肠道微生物如何影响健康
肠道微生物主要通过以下几种方式影响宿主:
1)代谢产物:包括短链脂肪酸、胆汁酸、维生素(如B族、K族)等。例如,短链脂肪酸不仅为肠道细胞供能,还参与调节免疫、炎症反应和肠道运动。
2)活性物质:如细菌素、抗菌肽等,用于微生物间的竞争,也影响宿主。
药物转化:许多药物(包括中药成分,如人参皂苷、小檗碱)需经肠道微生物转化后才能被吸收或发挥药效。
3)菌体成分:如细胞壁、胞外多糖、鞭毛、菌毛等,可与宿主免疫系统相互作用。
细胞外囊泡:作为近年来研究热点,它承载着蛋白质、核酸等活性物质,是实现菌-宿主远程通讯的重要载体。这些途径共同构成了一个复杂的作用网络,影响着宿主的免疫、代谢、神经乃至行为。
3、我们的研究实践与展望
我们的研究主要围绕“资源-机制-应用”展开。
菌株资源库建设:我们系统地分离、培养、鉴定和保藏肠道微生物。目前已建立包含约1500-2000株菌的资源库,覆盖健康人群和特定疾病人群(如糖尿病、脂肪肝等)。我们尤其关注核心菌群和关键功能菌(如克里斯滕森菌)。
机制探索与转化:我们以克里斯滕森菌为例,发现其干预能显著改善小鼠代谢异常,其机制与产生一种新型胆汁酸有关。在此基础上,我们与临床专家合作,开展了小规模的人体干预研究,初步证明了其安全性和对血糖的改善潜力。同时,我们也探索中医药(如黄芪)与肠道微生物的相互作用,为阐明中药作用机制提供了新视角。
技术平台与未来方向:我们正致力于开发新的培养技术,以攻克更多“未培养微生物”。同时,我们建设了从分离培养、功能筛选到动物验证的一体化平台。展望未来,我们认为,基于特定活菌或合成菌群的“活体生物药”,将比传统的粪菌移植更具可控性和安全性,是未来的重要发展方向。这个领域进展飞速,实验室的发展正面临传承与创新的课题,期待后续与各位专家深入讨论。
【邀请报告】
曾明:微生态活菌制品现状、质量控制及研发
今天主要围绕微生态制品的质量控制与研发,与大家交流。下面我从三个方面简要汇报:现状、质量控制要点和研发思考。
1、行业现状与命名问题
微生态制品目前是作为药品来管理的。这个领域古今中外都备受关注,比如中文说“一肚子坏水”,西方也有类似谚语,都说明肠道健康的重要性。目前行业存在一个命名问题——比如“活体生物药”这个名称,我个人不太认同。我们不一定非要照搬美国的指导原则。像“益生菌”这个名字就很好,朗朗上口。一个好的名称对产品推广很重要。最近行业有两个动向:一是中国疫苗行业协会正在筹备特殊微生物专业委员会;二是相关医学会也在组建肠道菌群治疗技术专业委员会。这说明行业在规范发展。目前市场确实比较混乱,缺乏有效管理。我们要避免重蹈20年前某些保健品的覆辙,或者像魏则西事件对细胞治疗领域的冲击。规范发展,中科院和微生物所应该当仁不让。
2、质量控制是生命线
目前有28个微生态制品获得批准文号,涉及双歧杆菌、乳杆菌、芽孢杆菌等菌种。质量控制必须全程把控,核心是菌种资源。开发产品时,菌种来源、传代历史、保存条件都必须清晰可追溯。如果基础工作没做好,后续很难弥补。举个极端例子:曾有单位想建立细胞系用于疫苗生产,投入大量资源后,发现最初来源的档案是伪造的,前功尽弃。2005年药典改革时,微生态制品几乎被排除在外。经过努力,我们在2010年将其作为第一个“总论”纳入药典,为后续疫苗、过敏原等总论的设立开辟了道路。2020版药典修订时,我们顶住压力,取消了不必要的安全性试验要求。这为企业减轻了负担,因为建立动物实验室对很多企业来说成本高昂。
3、研发需要科学态度
研发要回答几个根本问题:菌种从哪里分离?是什么菌种?作用机制是什么?现在不能再走“机制不明、靶点不清”的老路。必须加强基础研究,这是所有产品开发的基石。2019年是个节点,我们推动第一个按新标准研发的活菌药物进入临床,目的就是立一个标杆,让大家知道药学、菌种评价、安全性评价该怎么做。做第一个吃螃蟹的人,不能只图虚名,必须付出实实在在的努力。常见的问题包括:
1)只满足于相关性,缺因果机制研究;
2)夸大功效,忽视具体的菌株差异和有效剂量;
3)生产工艺和质量控制能力不足。
未来,如果机制研究足够扎实,微生态制剂有可能替代部分粪菌移植。国外已开始探索口服制剂,接受度会更高。药学研究和临床评价需要系统化,不能碎片化。我经常建议企业去参考那些走过完整研发流程的项目,知道要达到什么标准才可能获批。一个好的产品,应该通过规范流程尽快进入临床验证。在疗效评价上,要找到微生态制剂的独特优势,而不是简单地与传统药物“硬碰硬”。
【讨论与交流】
马树恒:今天听了两位专家的报告,我深有感触。在我看来,肠道微生物与微生态研究在技术层面仍需加强,特别是在质量控制上——如何借助分子生物学、蛋白质组学和基因组学等现代技术手段来提升研究的精准度,这一点至关重要。其次,微生态制品作为生物制品来开发,不能简单地与传统化学药或抗生素类比。如何建立科学的标准体系和质控流程,是需要我们重点探讨的方向。
以下几个问题值得深入讨论:
1)正常(健康)人体肠道中由哪些微生物、这些微生物与宿主(人体)互作及机制;
2)肠道微生物(菌群失调)与免疫、代谢和精神疾病等慢性疾病(例如糖尿病、类风湿、阿尔茨海默病等)的关系;
3)肠道微生物如何服务健康中国国策、可否发展成为新一代益生菌(功能食品添加、保健、治疗)?肠道微生物作为益生菌的风险与风险管控?
4)中医药与肠道微生物。
王贵海:这个题目非常好,它确实是微生物科学的前沿。我认为,肠道微生物的研究不仅关系到人类健康,也关系到未来微生物药物的发展——这很可能是一个朝阳产业。微生物所在学科调整和新学科布局方面,特别是在人类健康相关领域,取得了不少新进展,成果非常丰富,工作做得很出色。微生物所的研究已经拓展到肠道微生物,重点关注与疾病相关的方向,尤其是糖尿病这类代谢性疾病和慢性病。如果只局限于某一种疾病的研究,比如帕金森,医学研究的完整性可能就会受到影响。我认为,微生物所和山东大学在肠道微生物的基础研究和前瞻性工作中,发挥了重要的骨干作用。
肠道微生物数量庞大,是人体细胞的10到100倍,基因组更是人体的100到1000倍。规模这么大,基础性工作自然非常繁重,而且多数微生物是厌氧的,分离培养难度很大。能不能把这些微生物的种类全部搞清楚?这里面涉及的问题很多。不同民族、不同人群,甚至不同年龄段的人,肠道微生物都不一样。我们应该关注不同人群、不同民族的差异,可能连地方病都和肠道菌群有关系。
一些退行性疾病,比如阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)、糖尿病和其他代谢性疾病,可能与衰老有关。不同年龄段、正常人群与异常人群的肠道微生物特异性是什么?这些都是基础性问题。最近我看到欧洲科学家,比如荷兰的研究团队,对当地3万个宏基因组进行分析,探索不同地域、疾病和表型的相关性,这其实是非常基础的研究,对我很有启发。
微生物研究除了聚焦某些重点疾病,也要从宏观上梳理清楚,建立数据库、培养新菌种,研究肠道微生物之间的互作和调控机制,以及它们对疾病的影响。
要加强基础研究。比如,DNA修饰是否因菌种而异?不同地区、不同疾病的微生物组成有什么特异性?少数民族的肠道菌群有什么特点?像藏族、蒙古族这些以肉食为主的民族,和汉族的饮食结构不同,肠道菌群肯定有差异。粮食作物对菌群构成也有影响。通过特异性分析找出规律,对益生菌的开发也有帮助。多做基础研究,能为免疫、退行性疾病等其它科研方向提供支撑,这是我的核心观点。
肠道在衰老过程中非常关键——为什么老年人消化系统疾病更多?肠道微生物的构成和年轻人有什么不同?如何通过调节肠道微生物来延缓衰老相关疾病和代谢性退行疾病,比如AD、PD、肥胖和糖尿病?肠道衰老伴随的菌群变化是什么?如何通过植入使菌群恢复活力、实现“年轻化”?既然是微生物学科的前沿,又有很多基础性问题待解决,我们就应该多做基础性、前瞻性的工作,推动这个方向的研究,同时也能开辟新的领域。
吴飙:我们国家的中医药传承了上千年,积累了大量药材和经验。中医药其实是通过植物来调节微生物,进而影响整体健康。下一步是不是可以把一些工作和中医药等方面结合起来?这样很可能做出很有价值的内容。真正让中药按照现代药物的管理方式走向世界,也是有可能的。
一方面,益生菌、粪菌移植这些产业发展非常迅速;但另一方面,在监管层面,似乎又在走向“双轨制”:国外有些产品按药物审批,国内不少产品已在医疗系统中大量使用。万一出现严重安全事件,整个行业又要面临整顿,且最终也会波及基础科研。希望能够提前呼吁,让产业能更平稳、健康地发展。
魏玮:如今脑肠微生态系统已逐渐清晰,涉及的疾病范围也越来越广。中枢系统疾病可能与之有关联。在临床实践中,不少神经系统疾病确实不易厘清病因,还有一些与胃肠道相关的疾病,甚至肿瘤,都可能与这一系统相关。肥胖、糖脂代谢疾病等,都与肠道微生态有密切关系。
但目前一个关键问题是治疗费用高,很多患者难以承受或无法坚持,机制看似清楚,但药物研发却相对滞后,未能真正缓解临床困境。这方面首要的是把机制和路径先阐述清楚。不过,我对中医药与微生态联合开发的具体过程,仍有些困惑。如刚才也提到微生态药物审批相关的问题——比如药物要服用多久?治疗目标是什么?就像我自己喝酸奶,每天喝多少才能真正起到保健作用?这背后其实是剂量和效应的问题。这些看似简单的问题,其实涉及很多科学本质。必须把这些解释清楚,否则问题只会越积越多,成了一笔“糊涂账”,这对医院和学科发展都是很大的挑战。
沙洪:有一位患者,体内有两个紧密相邻的晚期转移性肿瘤,一个在三四个月内迅速转移,另一个却呈惰性发展,三四年都没有明显变化。国外报道指出,这两种肿瘤内部的菌群组成存在差异,我们的研究也证实了这一点。但这类研究困难很多,一度难以推进。后来刘所长参与指导,建立了更系统的科研思路,即不再只关注肿瘤本身,而是将口腔细菌、瘤内细菌、瘤周环境细菌以及膀胱菌群等纳入整体分析。不能只盯着“病灶”,而忽略微生态环境。实际上,肠道菌群的代谢产物会通过血液分布到全身器官组织。基于这个思路,我们也将该理念引入胃肠外科。在肠癌手术切除后需要进行肠管吻合,如果发生感染,吻合口的复发转移率会显著上升,血运也会变差。因此我们系统保留了患者口腔、胃和肠道菌群样本进行分析。
但近两年研究发现,肠道细菌可以直接感染肠道神经,导致神经损伤甚至凋亡。我们在神经相关指标中检测了CD4、CD8、白介素等多种免疫细胞和因子,证实了感染程度与神经损伤的相关性。哈佛团队一项长达七年的研究指出肠道细菌不仅影响肠道本身,还能直接作用于肠神经,肠道菌群在维持神经稳态中发挥关键作用。
这种菌群-神经互作失调,已被证实是男性糖尿病发生的重要机制之一,也是雄性动物血糖升高的重要原因。目前我们认为,糖尿病中高糖环境会损害神经,进而导致对胰岛调控功能下降、胰岛素分泌不足,形成血糖持续升高的恶性循环。当前治疗大多只关注补充胰岛素,却忽略了神经调控这一环节。因此,将肠道菌群与肠神经结合起来研究,对代谢疾病的诊治非常重要。
此外,国际研究已确认肠道菌群在肿瘤发生发展中起关键作用。它不仅影响肿瘤进展,还会降低化疗、免疫治疗等药物的疗效。这对我们临床实践具有重要影响。
彭丹涛:肠道科技发展让我们开始关注微观层面。过去我们更多关注宏观病变,如肠道肿瘤、脑梗塞等。即便结构损伤尚未显现,功能损害可能已经发生,而肠道菌群就是其中一个关键影响因素。
建立健康人群的生理菌群库非常必要,作为病理对照的基础。以痴呆症患者为研究对象,观察其心脑血管紊乱情况。刚才几位专家已经深入阐述了肠脑轴的机制——肠道微生物紊乱会影响大脑,而脑部病变同样会引发肠道问题,这其中涉及免疫、代谢、神经调控等多重通路。进入微观层面后,我们对疾病的认识更加深入。比如,是否可以通过肠道菌群特征来辅助诊断阿尔茨海默病(AD)?目前像PET这类检查费用高昂,不是所有患者都能承担。虽然宏基因组学很好用,但AD与其他类型痴呆(如DLB)在菌群特征上可能存在重叠,不一定具备足够的特异性。这方面我们还需要刘教授和各位老师的指导。
除了诊断,肠道菌群对健康与亚健康状态也有重要意义。不少患者在抑郁焦虑改善后,血压也恢复正常,甚至不再需要服用降压药,这说明神经调控的作用非常关键。不仅要关注亚健康调理,还要重视药物如971(甘洛特钠)对肠道菌群的调控作用。如果能够通过这些方式实现治疗目标,那将是一种副作用小、简便且高效的治疗策略。
刘双江:通常我们认为老年人补充不饱和脂肪酸有益健康,但实际上效果因人而异。有一部分老年人在补充后不仅没有改善,健康状况反而变差。这类人群的肠道中存在特定细菌,这些菌能将摄入的不饱和脂肪酸转化为其他代谢产物,这可能是不利影响的原因。
段丽萍:近十多年来,测序和相关技术的进步让我们对肠道微生物组的认识有了质的飞跃。刚才有专家提到应激后出现腹泻,我们在动物实验中也观察到,对老鼠施加一小时应激,其肠道菌群就发生了改变。这么短的时间内,脑肠轴被激活,某种激素水平上升,进而影响结肠上皮细胞的线粒体功能。线粒体受损后释放氧气,导致肠腔内原本占主导的厌氧菌受到抑制,兼性厌氧菌反而增多——这一切仅发生在一小时之内。这说明肠道菌群对外界刺激的反应非常迅速且显著。另外,如果母亲因各种原因(如滥用抗生素)导致自身肠道菌群失调,不论是孕前、孕期还是哺乳期,不仅会影响自身健康,也会对后代产生深远影响。这种影响体现在神经系统、肠道神经发育等多个方面,平时可能不明显,但在遭遇二次打击(如感染或应激)时,这些子代就更易发病。从消化科临床中也发现,一些过去少见的疾病如今越来越多,也促使我们深入探索其背后的菌群机制。
人与环境本就是一体。不同的饮食、是否养宠物等环境因素,都会导致个人微生物组结构和功能的差异。因此,多学科合作显得尤为重要。
关于中药,它确实是一个宝库。很多人出差时会随身携带小檗碱(即黄连素),用于缓解肠胃不适,效果确实显著。它的口服吸收率极低,不到0.5%,却能显著调节肠道菌群——促进有益菌生长,抑制有害菌。希望未来能与刘双江老师、刘畅继续合作,深入探索小檗碱促进有益菌的机制,以及这些菌群后续的功能影响。
脱厚珍:肠道菌群不仅与胃肠道健康密切相关,更与神经系统有着极为重要的联系——甚至可能是影响最显著的方向之一。
我主要专注于帕金森病及相关运动障碍领域。这类患者普遍存在严重便秘问题,结果发现,患者在便秘症状改善的同时,运动能力和睡眠质量也得到提升。我们发现,对肠道菌群的干预不仅改善便秘和睡眠,对部分神经相关症状也有积极作用——比如有些患者夜间做梦时说梦话、拳打脚踢,甚至做噩梦等情绪行为异常,这类症状在干预后也有所缓解。目前已观察到帕金森患者与健康人群在肠道菌群结构上存在显著差异。
王巍峰:我们曾开展一项初步研究,对比了胰腺癌患者和健康人的肠道菌群。胰腺虽然体积小,但对消化功能影响很大。我们发现两组人群的菌群结构确实存在明显差异,并对短链脂肪酸等代谢物做了初步筛选。菌群移植要持续健康发展,必须推动基础与临床的深度融合,不能盲目推进,否则一旦出现问题,整个领域都可能受到影响。
朱宝利:目前我国对科学普及的重视程度仍然不足,其实我们每个科研工作者都有责任参与科普工作。如果不做好科普,就容易产生误导。比如,"原基因组学和宏生物组学"这两个术语,早期在《科学》和《自然》杂志上都被译为"原基因组",到2013年,调研显示学界普遍接受这个译法。但2014年却突然变成了"宏基因组"。这个变化源于2004年的一篇文章中说“宏基因组”相当于"原基因组"。这个术语的变化让学术交流产生了不少混乱。又如,说夫妻长相和菌群有关系,这是有可能的,但是他的根据是什么呢?有文章说恋爱对象接吻时交换八千万个细菌有关,进而推测这是夫妻长相相似的原因。这类说法缺乏充分数据支持,引发了学界争议,甚至导致有些人认为益生菌研究没有价值。这显然是对我们整个研究领域的误解。
事实上,美国在推进人类基因组计划时,专门拨款1亿美元用于科普宣传。这说明,如果不能让公众理解科研价值,后续的转化应用就会遇到很大阻力。
目前微生物分类学正面临重大变革,特别是在环境微生物领域,99%以上的细菌物种尚未被认知。国际趋势表明,未来必将以基因组相似度作为分类的主要依据,而不再仅仅依赖传统的生化指标。尽管在2022年的国际微生物学大会上,仍有60%的专家反对完全依据基因组数据进行分类,但这个方向是大势所趋。毕竟,对绝大多数未被培养的微生物,我们只能通过测序数据来进行研究分类。
关于微生物资源问题,我们就曾讨论过将微生物保藏中心建设成国家级的微生物资源中心,虽然这个构想当时未能实现,但我始终认为微生物资源的保藏与利用对未来研究至关重要。
东秀珠:我们可以借助九月的科普月,积极推广各位医院同仁在科研与临床中取得的成果。新科普法也特别强调,科普工作要与科技创新紧密结合。人类健康是大家最关心的话题,在这方面我们确实有很多内容可以深入推动。
赵保路:肠道微生物和我们的健康关系非常密切。一般来说,益生菌对健康有益,甚至能辅助治疗一些疾病;而致病菌则有害健康,甚至可能导致疾病。在真正的健康状态下,两者是平衡的,这样才能保证我们身体的正常状态。事实上,我们人体能够长期与成千上万的异常菌、甚至致病菌和平共处。
肠道微生物和“肠脑轴”研究进展到什么程度了,这个“轴”到底是怎么运作的?很希望了解一下最新的情况。另外,前几年有报道说我们国家研发出一种治疗老年痴呆症的药物,据说是基于肠道菌群组成的?但最近的报道好像没再提到这个药,不知道它后来的命运如何,效果到底怎么样?
张相歧:有两个小问题想请教。第一个是关于老年痴呆与菌群的研究,目前进展到什么程度了?是不是已经明确了究竟是哪些关键的微生物物种或菌种在起作用?只有锁定具体的菌种,我们开发药物或调整消化道菌群才能更有针对性。现在的研究是否已经清楚是哪些菌种直接影响神经系统、导致疾病发生?第二个是关于药物研发的思路。目前看来,多数研究是从代谢产物入手——发现某种代谢物水平变化导致疾病,然后去研发一种成分去“对抗”或“补充”,就像胃酸多了就用碱性药物中和。这种思路类似传统西药的研发逻辑。从安全性和长效性来看,我们是否可以考虑另一种路径,即不直接干预代谢产物,而是通过引入或调整特定的菌种,让菌群自身去调节代谢,缺的补上,多的降下来。这样有点像疫苗的作用原理,让身体在不出问题的时候就能自我维持平衡,实现长期稳定,甚至可能只需要在代谢再次异常时进行补充干预。
孙万儒:我的问题是关于肠道菌群与疾病之间的因果关系。当人体患病时,可观察到的菌群变化,究竟是导致疾病的原因,还是疾病发生后产生的结果?这直接决定了我们治疗的方向——究竟是应该主动调节菌群来治病,还是只需将其视为一个需要关注的伴随现象。
刘双江:早期研究主要关注相关性,发现微生物与疾病之间存在关联后,自然会进一步追问其因果关系。但目前更符合科学实际的表述是“互为因果”。所谓因果关系,即当某种菌的丰度升高时,疾病是否随之加重?是哪些菌、通过什么机制导致加重?这就是机制研究。不能仅仅停留在“有菌就有病”的层面,还要通过补充该菌验证是否缓解疾病,进而明确菌体产生的代谢物或细胞组分,是如何作用于宿主的哪个具体环节。把这些都搞清楚了,因果关系才算确立。不清楚机制的因果关系,是不可靠的因果关系。即便补充某种菌后症状显著改善,若机制不明,结论依然存疑。因为活的微生物进入肠道后可能产生多重影响,必须明确其具体作用途径与靶点,才是扎实的因果证据。
此外还需注意,即使我们明确了某种微生物与疾病的因果关系,仍需回答:它对该疾病的贡献度到底有多大?是20%、50%,还是更高?作为非感染性疾病,微生物往往只是致病因素之一,不能过度夸大其作用。只有通过科研准确量化其影响程度,肠道微生物研究才能真正用于临床,成为现有治疗手段的有效补充,而非完全替代。以阿尔茨海默病(AD)为例,我们发现肠道中某些菌能将多不饱和脂肪酸氧化,诱发铁死亡等机制,这路径是清楚的,但关键菌株尚未锁定。而且,并非所有AD患者都由此机制导致。因此,无论在科普宣传还是专业会议上,我们都应客观阐述微生物在疾病中的贡献比例。要科学评估某种菌在AD中的贡献度,需结合临床开展研究。在人群中携带该菌的比例多少?携带者中该菌的丰度如何?进而才能推断其致病作用的权重。这才是推动微生物研究走向精准应用的可靠路径。
沙洪:肠道菌群数量庞大,既与免疫相关,又和神经系统相互调节。已经证实神经和免疫之间存在关联,机体反应是神经、体液、内分泌和免疫共同作用的结果,神经起主导作用。
【总结与建议】
马树恒:今天听了两位专家的报告,我深有感触。在我看来,肠道微生物与微生态研究在技术层面仍需加强,特别是在质量控制上——如何借助分子生物学、蛋白质组学和基因组学等现代技术手段来提升研究的精准度,这一点至关重要。其次,微生态制品作为生物制品来开发,不能简单地与传统化学药或抗生素类比。如何建立科学的标准体系和质控流程,是需要我们重点探讨的方向。
以下几个问题值得深入讨论:
1)正常(健康)人体肠道中由哪些微生物、这些微生物与宿主(人体)互作及机制;
2)肠道微生物(菌群失调)与免疫、代谢和精神疾病等慢性疾病(例如糖尿病、类风湿、阿尔茨海默病等)的关系;
3)肠道微生物如何服务健康中国国策、可否发展成为新一代益生菌(功能食品添加、保健、治疗)?肠道微生物作为益生菌的风险与风险管控?
4)中医药与肠道微生物。
王贵海:这个题目非常好,它确实是微生物科学的前沿。我认为,肠道微生物的研究不仅关系到人类健康,也关系到未来微生物药物的发展——这很可能是一个朝阳产业。微生物所在学科调整和新学科布局方面,特别是在人类健康相关领域,取得了不少新进展,成果非常丰富,工作做得很出色。微生物所的研究已经拓展到肠道微生物,重点关注与疾病相关的方向,尤其是糖尿病这类代谢性疾病和慢性病。如果只局限于某一种疾病的研究,比如帕金森,医学研究的完整性可能就会受到影响。我认为,微生物所和山东大学在肠道微生物的基础研究和前瞻性工作中,发挥了重要的骨干作用。
肠道微生物数量庞大,是人体细胞的10到100倍,基因组更是人体的100到1000倍。规模这么大,基础性工作自然非常繁重,而且多数微生物是厌氧的,分离培养难度很大。能不能把这些微生物的种类全部搞清楚?这里面涉及的问题很多。不同民族、不同人群,甚至不同年龄段的人,肠道微生物都不一样。我们应该关注不同人群、不同民族的差异,可能连地方病都和肠道菌群有关系。
一些退行性疾病,比如阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)、糖尿病和其他代谢性疾病,可能与衰老有关。不同年龄段、正常人群与异常人群的肠道微生物特异性是什么?这些都是基础性问题。最近我看到欧洲科学家,比如荷兰的研究团队,对当地3万个宏基因组进行分析,探索不同地域、疾病和表型的相关性,这其实是非常基础的研究,对我很有启发。
微生物研究除了聚焦某些重点疾病,也要从宏观上梳理清楚,建立数据库、培养新菌种,研究肠道微生物之间的互作和调控机制,以及它们对疾病的影响。
要加强基础研究。比如,DNA修饰是否因菌种而异?不同地区、不同疾病的微生物组成有什么特异性?少数民族的肠道菌群有什么特点?像藏族、蒙古族这些以肉食为主的民族,和汉族的饮食结构不同,肠道菌群肯定有差异。粮食作物对菌群构成也有影响。通过特异性分析找出规律,对益生菌的开发也有帮助。多做基础研究,能为免疫、退行性疾病等其它科研方向提供支撑,这是我的核心观点。
肠道在衰老过程中非常关键——为什么老年人消化系统疾病更多?肠道微生物的构成和年轻人有什么不同?如何通过调节肠道微生物来延缓衰老相关疾病和代谢性退行疾病,比如AD、PD、肥胖和糖尿病?肠道衰老伴随的菌群变化是什么?如何通过植入使菌群恢复活力、实现“年轻化”?既然是微生物学科的前沿,又有很多基础性问题待解决,我们就应该多做基础性、前瞻性的工作,推动这个方向的研究,同时也能开辟新的领域。
吴飙:我们国家的中医药传承了上千年,积累了大量药材和经验。中医药其实是通过植物来调节微生物,进而影响整体健康。下一步是不是可以把一些工作和中医药等方面结合起来?这样很可能做出很有价值的内容。真正让中药按照现代药物的管理方式走向世界,也是有可能的。
一方面,益生菌、粪菌移植这些产业发展非常迅速;但另一方面,在监管层面,似乎又在走向“双轨制”:国外有些产品按药物审批,国内不少产品已在医疗系统中大量使用。万一出现严重安全事件,整个行业又要面临整顿,且最终也会波及基础科研。希望能够提前呼吁,让产业能更平稳、健康地发展。
魏玮:如今脑肠微生态系统已逐渐清晰,涉及的疾病范围也越来越广。中枢系统疾病可能与之有关联。在临床实践中,不少神经系统疾病确实不易厘清病因,还有一些与胃肠道相关的疾病,甚至肿瘤,都可能与这一系统相关。肥胖、糖脂代谢疾病等,都与肠道微生态有密切关系。
但目前一个关键问题是治疗费用高,很多患者难以承受或无法坚持,机制看似清楚,但药物研发却相对滞后,未能真正缓解临床困境。这方面首要的是把机制和路径先阐述清楚。不过,我对中医药与微生态联合开发的具体过程,仍有些困惑。如刚才也提到微生态药物审批相关的问题——比如药物要服用多久?治疗目标是什么?就像我自己喝酸奶,每天喝多少才能真正起到保健作用?这背后其实是剂量和效应的问题。这些看似简单的问题,其实涉及很多科学本质。必须把这些解释清楚,否则问题只会越积越多,成了一笔“糊涂账”,这对医院和学科发展都是很大的挑战。
沙洪:有一位患者,体内有两个紧密相邻的晚期转移性肿瘤,一个在三四个月内迅速转移,另一个却呈惰性发展,三四年都没有明显变化。国外报道指出,这两种肿瘤内部的菌群组成存在差异,我们的研究也证实了这一点。但这类研究困难很多,一度难以推进。后来刘所长参与指导,建立了更系统的科研思路,即不再只关注肿瘤本身,而是将口腔细菌、瘤内细菌、瘤周环境细菌以及膀胱菌群等纳入整体分析。不能只盯着“病灶”,而忽略微生态环境。实际上,肠道菌群的代谢产物会通过血液分布到全身器官组织。基于这个思路,我们也将该理念引入胃肠外科。在肠癌手术切除后需要进行肠管吻合,如果发生感染,吻合口的复发转移率会显著上升,血运也会变差。因此我们系统保留了患者口腔、胃和肠道菌群样本进行分析。
但近两年研究发现,肠道细菌可以直接感染肠道神经,导致神经损伤甚至凋亡。我们在神经相关指标中检测了CD4、CD8、白介素等多种免疫细胞和因子,证实了感染程度与神经损伤的相关性。哈佛团队一项长达七年的研究指出肠道细菌不仅影响肠道本身,还能直接作用于肠神经,肠道菌群在维持神经稳态中发挥关键作用。
这种菌群-神经互作失调,已被证实是男性糖尿病发生的重要机制之一,也是雄性动物血糖升高的重要原因。目前我们认为,糖尿病中高糖环境会损害神经,进而导致对胰岛调控功能下降、胰岛素分泌不足,形成血糖持续升高的恶性循环。当前治疗大多只关注补充胰岛素,却忽略了神经调控这一环节。因此,将肠道菌群与肠神经结合起来研究,对代谢疾病的诊治非常重要。
此外,国际研究已确认肠道菌群在肿瘤发生发展中起关键作用。它不仅影响肿瘤进展,还会降低化疗、免疫治疗等药物的疗效。这对我们临床实践具有重要影响。
彭丹涛:肠道科技发展让我们开始关注微观层面。过去我们更多关注宏观病变,如肠道肿瘤、脑梗塞等。即便结构损伤尚未显现,功能损害可能已经发生,而肠道菌群就是其中一个关键影响因素。
建立健康人群的生理菌群库非常必要,作为病理对照的基础。以痴呆症患者为研究对象,观察其心脑血管紊乱情况。刚才几位专家已经深入阐述了肠脑轴的机制——肠道微生物紊乱会影响大脑,而脑部病变同样会引发肠道问题,这其中涉及免疫、代谢、神经调控等多重通路。进入微观层面后,我们对疾病的认识更加深入。比如,是否可以通过肠道菌群特征来辅助诊断阿尔茨海默病(AD)?目前像PET这类检查费用高昂,不是所有患者都能承担。虽然宏基因组学很好用,但AD与其他类型痴呆(如DLB)在菌群特征上可能存在重叠,不一定具备足够的特异性。这方面我们还需要刘教授和各位老师的指导。
除了诊断,肠道菌群对健康与亚健康状态也有重要意义。不少患者在抑郁焦虑改善后,血压也恢复正常,甚至不再需要服用降压药,这说明神经调控的作用非常关键。不仅要关注亚健康调理,还要重视药物如971(甘洛特钠)对肠道菌群的调控作用。如果能够通过这些方式实现治疗目标,那将是一种副作用小、简便且高效的治疗策略。
刘双江:通常我们认为老年人补充不饱和脂肪酸有益健康,但实际上效果因人而异。有一部分老年人在补充后不仅没有改善,健康状况反而变差。这类人群的肠道中存在特定细菌,这些菌能将摄入的不饱和脂肪酸转化为其他代谢产物,这可能是不利影响的原因。
段丽萍:近十多年来,测序和相关技术的进步让我们对肠道微生物组的认识有了质的飞跃。刚才有专家提到应激后出现腹泻,我们在动物实验中也观察到,对老鼠施加一小时应激,其肠道菌群就发生了改变。这么短的时间内,脑肠轴被激活,某种激素水平上升,进而影响结肠上皮细胞的线粒体功能。线粒体受损后释放氧气,导致肠腔内原本占主导的厌氧菌受到抑制,兼性厌氧菌反而增多——这一切仅发生在一小时之内。这说明肠道菌群对外界刺激的反应非常迅速且显著。另外,如果母亲因各种原因(如滥用抗生素)导致自身肠道菌群失调,不论是孕前、孕期还是哺乳期,不仅会影响自身健康,也会对后代产生深远影响。这种影响体现在神经系统、肠道神经发育等多个方面,平时可能不明显,但在遭遇二次打击(如感染或应激)时,这些子代就更易发病。从消化科临床中也发现,一些过去少见的疾病如今越来越多,也促使我们深入探索其背后的菌群机制。
人与环境本就是一体。不同的饮食、是否养宠物等环境因素,都会导致个人微生物组结构和功能的差异。因此,多学科合作显得尤为重要。
关于中药,它确实是一个宝库。很多人出差时会随身携带小檗碱(即黄连素),用于缓解肠胃不适,效果确实显著。它的口服吸收率极低,不到0.5%,却能显著调节肠道菌群——促进有益菌生长,抑制有害菌。希望未来能与刘双江老师、刘畅继续合作,深入探索小檗碱促进有益菌的机制,以及这些菌群后续的功能影响。
脱厚珍:肠道菌群不仅与胃肠道健康密切相关,更与神经系统有着极为重要的联系——甚至可能是影响最显著的方向之一。
我主要专注于帕金森病及相关运动障碍领域。这类患者普遍存在严重便秘问题,结果发现,患者在便秘症状改善的同时,运动能力和睡眠质量也得到提升。我们发现,对肠道菌群的干预不仅改善便秘和睡眠,对部分神经相关症状也有积极作用——比如有些患者夜间做梦时说梦话、拳打脚踢,甚至做噩梦等情绪行为异常,这类症状在干预后也有所缓解。目前已观察到帕金森患者与健康人群在肠道菌群结构上存在显著差异。
王巍峰:我们曾开展一项初步研究,对比了胰腺癌患者和健康人的肠道菌群。胰腺虽然体积小,但对消化功能影响很大。我们发现两组人群的菌群结构确实存在明显差异,并对短链脂肪酸等代谢物做了初步筛选。菌群移植要持续健康发展,必须推动基础与临床的深度融合,不能盲目推进,否则一旦出现问题,整个领域都可能受到影响。
朱宝利:目前我国对科学普及的重视程度仍然不足,其实我们每个科研工作者都有责任参与科普工作。如果不做好科普,就容易产生误导。比如,"原基因组学和宏生物组学"这两个术语,早期在《科学》和《自然》杂志上都被译为"原基因组",到2013年,调研显示学界普遍接受这个译法。但2014年却突然变成了"宏基因组"。这个变化源于2004年的一篇文章中说“宏基因组”相当于"原基因组"。这个术语的变化让学术交流产生了不少混乱。又如,说夫妻长相和菌群有关系,这是有可能的,但是他的根据是什么呢?有文章说恋爱对象接吻时交换八千万个细菌有关,进而推测这是夫妻长相相似的原因。这类说法缺乏充分数据支持,引发了学界争议,甚至导致有些人认为益生菌研究没有价值。这显然是对我们整个研究领域的误解。
事实上,美国在推进人类基因组计划时,专门拨款1亿美元用于科普宣传。这说明,如果不能让公众理解科研价值,后续的转化应用就会遇到很大阻力。
目前微生物分类学正面临重大变革,特别是在环境微生物领域,99%以上的细菌物种尚未被认知。国际趋势表明,未来必将以基因组相似度作为分类的主要依据,而不再仅仅依赖传统的生化指标。尽管在2022年的国际微生物学大会上,仍有60%的专家反对完全依据基因组数据进行分类,但这个方向是大势所趋。毕竟,对绝大多数未被培养的微生物,我们只能通过测序数据来进行研究分类。
关于微生物资源问题,我们就曾讨论过将微生物保藏中心建设成国家级的微生物资源中心,虽然这个构想当时未能实现,但我始终认为微生物资源的保藏与利用对未来研究至关重要。
东秀珠:我们可以借助九月的科普月,积极推广各位医院同仁在科研与临床中取得的成果。新科普法也特别强调,科普工作要与科技创新紧密结合。人类健康是大家最关心的话题,在这方面我们确实有很多内容可以深入推动。
赵保路:肠道微生物和我们的健康关系非常密切。一般来说,益生菌对健康有益,甚至能辅助治疗一些疾病;而致病菌则有害健康,甚至可能导致疾病。在真正的健康状态下,两者是平衡的,这样才能保证我们身体的正常状态。事实上,我们人体能够长期与成千上万的异常菌、甚至致病菌和平共处。
肠道微生物和“肠脑轴”研究进展到什么程度了,这个“轴”到底是怎么运作的?很希望了解一下最新的情况。另外,前几年有报道说我们国家研发出一种治疗老年痴呆症的药物,据说是基于肠道菌群组成的?但最近的报道好像没再提到这个药,不知道它后来的命运如何,效果到底怎么样?
张相歧:有两个小问题想请教。第一个是关于老年痴呆与菌群的研究,目前进展到什么程度了?是不是已经明确了究竟是哪些关键的微生物物种或菌种在起作用?只有锁定具体的菌种,我们开发药物或调整消化道菌群才能更有针对性。现在的研究是否已经清楚是哪些菌种直接影响神经系统、导致疾病发生?第二个是关于药物研发的思路。目前看来,多数研究是从代谢产物入手——发现某种代谢物水平变化导致疾病,然后去研发一种成分去“对抗”或“补充”,就像胃酸多了就用碱性药物中和。这种思路类似传统西药的研发逻辑。从安全性和长效性来看,我们是否可以考虑另一种路径,即不直接干预代谢产物,而是通过引入或调整特定的菌种,让菌群自身去调节代谢,缺的补上,多的降下来。这样有点像疫苗的作用原理,让身体在不出问题的时候就能自我维持平衡,实现长期稳定,甚至可能只需要在代谢再次异常时进行补充干预。
孙万儒:我的问题是关于肠道菌群与疾病之间的因果关系。当人体患病时,可观察到的菌群变化,究竟是导致疾病的原因,还是疾病发生后产生的结果?这直接决定了我们治疗的方向——究竟是应该主动调节菌群来治病,还是只需将其视为一个需要关注的伴随现象。
刘双江:早期研究主要关注相关性,发现微生物与疾病之间存在关联后,自然会进一步追问其因果关系。但目前更符合科学实际的表述是“互为因果”。所谓因果关系,即当某种菌的丰度升高时,疾病是否随之加重?是哪些菌、通过什么机制导致加重?这就是机制研究。不能仅仅停留在“有菌就有病”的层面,还要通过补充该菌验证是否缓解疾病,进而明确菌体产生的代谢物或细胞组分,是如何作用于宿主的哪个具体环节。把这些都搞清楚了,因果关系才算确立。不清楚机制的因果关系,是不可靠的因果关系。即便补充某种菌后症状显著改善,若机制不明,结论依然存疑。因为活的微生物进入肠道后可能产生多重影响,必须明确其具体作用途径与靶点,才是扎实的因果证据。
此外还需注意,即使我们明确了某种微生物与疾病的因果关系,仍需回答:它对该疾病的贡献度到底有多大?是20%、50%,还是更高?作为非感染性疾病,微生物往往只是致病因素之一,不能过度夸大其作用。只有通过科研准确量化其影响程度,肠道微生物研究才能真正用于临床,成为现有治疗手段的有效补充,而非完全替代。以阿尔茨海默病(AD)为例,我们发现肠道中某些菌能将多不饱和脂肪酸氧化,诱发铁死亡等机制,这路径是清楚的,但关键菌株尚未锁定。而且,并非所有AD患者都由此机制导致。因此,无论在科普宣传还是专业会议上,我们都应客观阐述微生物在疾病中的贡献比例。要科学评估某种菌在AD中的贡献度,需结合临床开展研究。在人群中携带该菌的比例多少?携带者中该菌的丰度如何?进而才能推断其致病作用的权重。这才是推动微生物研究走向精准应用的可靠路径。
沙洪:肠道菌群数量庞大,既与免疫相关,又和神经系统相互调节。已经证实神经和免疫之间存在关联,机体反应是神经、体液、内分泌和免疫共同作用的结果,神经起主导作用。