人與微生物共舞:探索粘膜共生關(guān)系的奧秘

作為地球上最復(fù)雜的多細(xì)胞有機(jī)體,人體內(nèi)外覆蓋著無(wú)數(shù)微小生命體。它們不僅存在于腸道,更遍布于口腔、鼻腔、皮膚乃至生殖道等人體粘膜。多年來,科學(xué)家們從單一器官的微生物群落研究,走向整體把握人體"微生態(tài)系統(tǒng)"的新視角。人與微生物的共生關(guān)系已不可分割,它牽一發(fā)而動(dòng)全身,影響著人體的代謝、免疫、內(nèi)分泌乃至精神健康。揭開這段"人微情緣"的神秘面紗,將為疾病診治和健康管理帶來全新思路。

一．人體微生物組成多樣,分布不均

人體共生微生物數(shù)量巨大,據(jù)估算每個(gè)人體內(nèi)存在約38萬(wàn)億個(gè)微生物細(xì)胞。它們雖占人體細(xì)胞總數(shù)的十分之一,但基因數(shù)量卻是人體的150倍以上。這些微生物遍布人體各處粘膜,分布組成各不相同。以消化道為例,口腔以鏈球菌為主,小腸則富集著革蘭陰性菌,大腸道細(xì)菌群以厭氧菌為主導(dǎo)。微生物不僅在不同人群中差異顯著,同一人體內(nèi)的不同部位亦存在明顯分布差異。年齡、生活方式、基因背景和環(huán)境因素等均會(huì)影響微生物群落的組成和豐度。

二．人微對(duì)話"無(wú)聲有聲"

人體與微生物之間,通過復(fù)雜的"對(duì)話"機(jī)制進(jìn)行互動(dòng)。微生物借助多種信號(hào)分子進(jìn)行交流,如胞外RNA、小分子二聚體自感應(yīng)因子等,協(xié)調(diào)群體行為。機(jī)體亦能識(shí)別這些信號(hào)分子,誘導(dǎo)發(fā)生一系列免疫和代謝反應(yīng)。更有趣的是,微生物能改變宿主的行為。例如,產(chǎn)生酪氨酸的微生物能夠提高小鼠的風(fēng)險(xiǎn)偏好;而產(chǎn)生多巴胺的腸道菌株,則會(huì)影響小鼠的情緒活躍度。近年來,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)腸道細(xì)菌的代謝產(chǎn)物對(duì)腸-腦軸、腸-腎軸等具有調(diào)節(jié)作用,牽涉機(jī)體的內(nèi)分泌、神經(jīng)遞質(zhì)等多個(gè)系統(tǒng)。

三．人微共生關(guān)系精妙動(dòng)態(tài)

傳統(tǒng)生活中,我們與細(xì)菌等微生物大多是"對(duì)抗"的關(guān)系，比如生活中過多消毒劑的使用。現(xiàn)在,越來越多證據(jù)表明,這是一段相伴相生、相互饋贈(zèng)的共生歷程。微生物和動(dòng)植物在自然環(huán)境中一同進(jìn)化，其中也伴隨著我們改造自然的過程。人體為微生物提供棲息地和養(yǎng)分,而微生物亦為人體代謝重要物質(zhì),如維生素、抗菌肽等。如同嬰兒在出生后即開始接受母體微生物的"移植",逐漸建立了獨(dú)特的人體微生態(tài)系統(tǒng)。微生物群落的平衡與否直接關(guān)乎人體健康,其紊亂常常與肥胖、糖尿病、自身免疫病等疾病有關(guān)。

面對(duì)微生物的無(wú)垠世界,我們?nèi)杂刑辔唇庵i亟待探索。微生物組學(xué)技術(shù)為揭示人微共生關(guān)系奧秘帶來了新契機(jī)。運(yùn)用多組學(xué)整合分析,有望闡明人微互作的精細(xì)分子機(jī)制;借助宏基因組和計(jì)算生物學(xué)分析,或可預(yù)測(cè)人體微生態(tài)系統(tǒng)的變化趨勢(shì)。共生微生物與我們的健康息息相關(guān)，密不可分。