健康与疾病:细菌在肠道上演的“一出好戏”(一)
我们已经越来越清楚肠道与肠道微生物与我们的健康之间联系。健康与疾病在某种程度上其实就是细菌在肠道内所导演的一出好戏。接下来几天里,让我们跟随我们所吃的食物通过我们弯弯曲曲的消化道,来看看这场好戏正在怎样上演。食物在肠道中就像急速漂流一样,只是其中用酸代替了水,而且非常黑暗。在这次肠道冒险之旅中,我们将追随一些健康的食物比如水果、蔬菜和酸奶,以及一些美味的有毒食物比如糖果。
我们的口腔
第一站:嘴巴。对我们大多数人来说,这是我们能够真正看到的唯一一部分消化道。不像我们的皮肤,它表面没有坚硬的角质层,而是看起来很脆弱的粉红色。这也说明我们的肠道是不同于我们的皮肤的另一个世界,肠道是设计用来吸收营养的,而皮肤是设计用来阻止其它物质进入的。因此,这两种环境下的微生物也是完全不同的。
除了细菌,我们体内也充满了真菌和病毒,甚至还有一些原生动物。我们的口腔可以容纳数百种细菌,包括一些可能导致疾病的链球菌和葡萄球菌。在一个健康的人身上,这些细菌通常都不会带来麻烦,它们会被其它细菌所控制。然而,我们的饮食在很大程度上决定了哪些细菌会茁壮成长,这反过来又在很大程度上决定了我们的情绪。
在我们的口腔中发生的最基本的事情之一就是淀粉被唾液分解成麦芽糖。链球菌属的一种致病菌变异链球菌(Streptococcus mutans)潜伏在我们的口腔中,将这些糖分转化成酸,腐蚀我们的牙齿。糖果和其它甜食是变异链球菌的食物,当我们吃糖果等甜食时,变异链球菌的数量就会增加,我们的牙齿就会受损,那你就准备好钞票去看牙科医生吧。这也是我们应该在饮食中限制糖和淀粉的摄入的众多原因之一。不过,当我们吃甜食时,口腔里的嗜糖细菌会快速繁殖并迅速做出反应,让我们的味蕾告诉我们甜食太棒了、太好吃了。在进化历史中,我们并没有对这种诱惑做好准备,这就麻烦了,因为这些嗜糖细菌并不是帮助我们维持好心情的细菌。吃甜食可能让我们感到短期的幸福,但是从长远来看,一个以糖为中心的微生物群落可能让我们焦虑和抑郁。
咬一口食物就会在我们的口腔后部产生大量的唾液。唾液中的酶可以迅速分解简单的淀粉和脂肪,但唾液中同时还含有一些对我们的肠道大戏很重要的东西:自酿的抗生素。这是我们先天免疫系统的一部分,多亏了这大量流动的唾液,许多病原体在我们的口中被立即杀死。我们每天可以产生大约2升唾液,它将帮助消灭数十亿的细菌。
有些细菌会在我们的口腔中居住下来,但有些细菌只是暂时路过,将要进入小肠或结肠。这些细菌旅行者是从哪里来的呢?许多实际上都来自漂浮在空气中的细菌。一张开嘴,它们就会飘进来。还有一些会随着我们所吃的食物而来。有些食物与病原菌有密切联系,比如鸡肉与沙门氏菌,所以我们会把它们煮熟以杀菌。其它微生物生活在我们生吃的食物里,比如水果和蔬菜沙拉。这些细菌存在于组织内部,被称为植物内生菌,我们洗不掉它们;然而这也是生吃蔬菜水果的好处之一,因为大多数的这些细菌都是好细菌。即使有些是病原菌,如果一切顺利,它们将很快被我们体内的有益细菌或免疫系统杀死。大多数细菌都是良性的,它们可能与我们相处融洽,在我们的口腔中安居乐业,甚至跟随我们一辈子。这些就是我们的共生细菌。
我们的口腔是一个复杂的细菌栖息地,有许多诱人的藏身之处。牙龈和牙齿间隙都是细菌可以繁荣生长之处。我们的一颗牙齿就可能藏着十亿个细菌。如果你刷牙了,这一数字会减少到十万。
为什么在彻底刷牙之后还有这么多细菌呢?这取决于细菌如何组织自己形成坚硬的生物膜,也被称为菌斑。这些细菌群落能够紧紧地附着在一起,即使是在刷牙的时候。当它们找到一个舒适的栖息地,这些细菌就会改变它们的分泌物,制造出一些有机的粘合剂,像胶水一样将微生物紧紧结合在一起。一旦生物膜建立起来,就很难清除。
我们口中的每一个生态位都支持一个独特的生态系统。令人惊讶的是,这些口腔生态系统在我们出生后几分钟内就开始建立起来,通常是在分娩被挤压到产道的时候播种。这一生态系统被母亲的乳汁和亲吻进一步优化。一旦建立,它们就会在我们的自然生活中保持它们的特性。
每颗牙齿的颊侧与舌侧有不同的微生物群,靠后的臼齿上的微生物与我们的犬齿和门牙上的也不同。每一个微生物群落都精确地适应其特定的环境。接近唾液腺的地方意味着更湿润和弱酸性的环境,有利于特定的微生物生长。口腔里的微生物群落也跟我们的身体一样左右对称,也就是说,如果你左侧的臼齿发生感染,那么右侧同样位置的臼齿也可能很快会发生同样的感染。
口腔微生物通过数百种化学信号进行交流,它们会与自己的同类细菌交流,也会和不同类的细菌物种交流,甚至与病毒、舌头上的真菌以及唾液中游动的单细胞生物交流。
嘴里上演的“好戏”
共生微生物分泌的化学物质会让口腔微生物群的其它成员感到不快,甚至对它们是致命的。事实上,我们就可以依靠某些好细菌来对抗那些致病性有害细菌。
这场战斗不仅仅是发生在细菌之间。细菌和真菌也会相互排斥,在没有细菌的情况下,比如由于抗生素的使用,我们的口腔真菌就会横行霸道,可能导致鹅口疮。真菌感染往往很顽强,我们过去常常认为真菌是严格致病性的,但是真菌其实也是微生物群落中的一员,它们可与其它微生物和平共处,直到平衡被打破。
关于真菌的研究比较少,但是它们确实无处不在。有一个大坏蛋叫做念珠菌,它一旦失控会对整个身体造成破坏。好的一面是,还有一种酵母菌,它具有潜在的健康作用。还有一些可怕的真菌似乎与免疫系统达成了停火协议,包括曲霉、镰刀菌和隐球菌。大多数人嘴里至少有十几种不同种类的真菌,其中很多都可以经受住后面的冒险最终在结肠中存活下来。
当我们靠近舌头的时候,让我们仔细看看味蕾。对于喜欢美食的人来说,味蕾是我们生活中感到快乐的一部分。味蕾也会让我们警惕毒药和病原体,它们大多都是苦味的或者产生苦味的副产物,我们拥有成千上万的味蕾来感知苦味,然后分泌抗菌化合物,以防万一。
味蕾
当细菌形成生物膜时,它们会向其它志同道合的细菌发出邀请。这种细菌邀请也有一种苦味感,当味蕾感觉到这种苦味时,它们会产生对细菌致命的气体一氧化氮。这发生在味蕾感受到苦味的几秒钟之内。舌头上的味蕾就是这样帮我们杀死一些进入口腔中的致病菌,防止它们进一步进入到胃和肠道。如果你怀孕了,你的口腔细菌会一路旅行到婴儿的胎盘。这是我们的微生物遗传给下一代的一个重要途径;但是如果我们的口腔微生物群不平衡,它会导致早产、菌群失调,甚至在婴儿的生命后期导致抑郁症。口腔细菌和发育中的胎儿之间的这种重要联系是人类和微生物之间亲密关系的一个显著例子。
细菌可以如此容易地进入我们的内脏器官,这可能有点令人不安。如果我们的牙龈受损或患病,它们对侵袭性细菌几乎没有抵抗力,这些细菌会在受损细胞之间活动并挤进血液。口腔细菌的这种入侵身体与癌症、关节炎和心脏病等有关。这些入侵也会引发强烈的免疫反应,随之而来的炎症可能会导致抑郁,这也是病原菌导致精神疾病的直接途径之一。
抗生素会破坏甚至可能永久损害口腔微生物群的健康。补充益生菌,特别唾液链球菌(Streptococcus salivarius),在一定程度上可以帮助重建健康的口腔菌群。提到链球菌,你可能会想到我们前面提到的嗜糖的变异链球菌,还有化脓链球菌(S. pyogenes),其实链球菌有很多种,其中一些是有益的。细菌之间的战争在最接近的物种之间是最激烈的,对抗一种链球菌需要另一种链球菌。结果证明,唾液链球菌可产生一种窄谱的靶向抗生素(也称为细菌素)可以抑制致病性的化脓性链球菌,它可以引起脓毒性咽喉炎和风湿性心脏病,最终也可能导致焦虑和抑郁。
所有这些细菌相互作用发生在我们的牙齿咀嚼食物,我们的舌头把它推到喉咙后部准备吞咽的时候。所有将在我们的结肠中生长定植的共生微生物都必须通过消化的这第一阶段以及即将到来的各种挑战。
然后,我们的食物将走向口腔尽头的悬崖,舌头会把我们退下悬崖,那就是食管。进入食管和胃后又将上演什么样的好戏呢,且听下回分解。