身体的解毒能力也离不开肠道菌群
在我们的现代世界中，环境毒素无处不在，接触高浓度的环境毒素与某些慢性疾病相关。我们通常认为肝脏是身体排毒的主要部位，但是其实肠道及肠道微生物在决定化合物的毒性方面发挥着极其重要的作用。
随着我们对肠道菌群的了解越来越多，我们发现它与我们的生理机能的联系越来越紧密。肠道菌群与皮肤、过敏、甲状腺、自身免疫性疾病、大脑健康、对食物的渴望、骨骼健康、眼部健康之间都存在着关联，它甚至参与了人类的进化。对于这方面的内容，在前面我们都有讨论过，感兴趣的朋友可以翻阅本公众号以前发布的文章。今天，我们将重点关注肠道菌群在解毒甚至在某些情况下导致毒化中的作用。
为什么我们需要解毒？
环境中的一些化学物质在心理健康、神经退行性疾病、肝肾疾病、自身免疫性疾病和癌症等的发病中都扮演着重要角色。环境毒素至少也是导致肥胖和糖尿病日益流行的部分原因。
在现代环境中，拥有一个功能良好的排毒系统显然对于维持我们的健康很重要。污染物、激素、重金属、食物毒素、病原体和细胞废物都需要特定的过程才能将它们从体内清除出去。环境毒素是显而易见但往往被忽视的一个问题，要解毒，一方面需要减少毒物的接触，另一方面需要增加身体解毒的能力。肠道微生物是抵御毒素的第一道防线，那么，它们到底是如何参与其中的呢？
肠道也是个解毒器官
所谓解毒是各种毒素经过一系列化学反应后，转变成无毒或低毒物质的过程。我们通常认为解毒有三个主要阶段：
第一阶段：细胞色素P450和其它酶通过氧化、还原或水解引入极性基团；
第二阶段：通过甲基化、乙酰化或磺化等过程发生共轭作用；
第三阶段：进一步修饰和排出
第一阶段中的细胞色素P450常被认为是抵御环境毒素的第一道防线，然而，这是不正确的。我们的上皮屏障（比如肠道、口腔、皮肤和肺部）以及黏膜表面相关的微生物，才是抵御毒素的真正第一道防线。它们不仅直接改变化合物的化学结构，而且影响屏障功能从而影响化合物的吸收。
通过口腔接触的化学物质必须经过肠道，然后才能通过门静脉进入肝脏。这些化合物只有通过肝脏才能进入全身循环。这样，我们可以把肠道和肠道菌群看作是更早期解毒的部位，发生在摄入的物质到达肝脏之前。肠道在解毒的第二阶段中也发挥着重要作用，后面我们将详细讨论。
肠道细菌的作用并不总是好的
肠道细菌与毒素的相互作用并不总是对人类宿主有益。在许多情况下，肠道菌群有助于解毒，但是在某些情况下，肠道细菌可能增强各种化合物的毒性。在肠道菌群失调的情况下，这种效应似乎更加明显。肠道菌群可以影响环境毒素处理的各个方面，包括吸收、分配、代谢和排出。它们可以通过多种方式实现这一点。
肠道细菌直接改变毒素的化学活性
肠道细菌影响毒素暴露的第一个途径是直接改变毒素的化学结构和活性。
环境污染物
多环芳烃是一种已知的强致癌物，是影响人类健康的主要环境污染物，主要来源于各种烟尘（包括煤烟、油烟和柴草烟等）以及各种明火熏烤的食物。体外研究表明，肠道微生物能够将多环芳烃转化为具有生物活性的雌激素代谢物。没有这些微生物，大多数多环芳烃会无害地通过肠道而不被吸收，多环芳烃在微生物的代谢下才变得有害。
重金属
在人体和小鼠模型中也发现，肠道微生物可以使无机砷硫代化和甲基化，由此产生的砷代谢物毒性比无机砷要大得多。有趣的是，与高膳食纤维的饮食相比，西式饮食相关的肠道菌群产生有毒甲基化砷的能力更强。这些有毒的砷代谢物也能够更容易地通过肠道上皮屏障。
膳食组分
除了使重金属毒性更大，肠道细菌还能将无害的膳食化合物转化为潜在的有毒代谢物。大家可能熟悉氧化三甲胺（TMAO），它是由微生物将食物中的胆碱转化为三甲胺（TMA），随后三甲胺进入肝脏并氧化所产生的。一些研究表明，氧化三甲胺可能增加心血管事件的风险。然而，只有在存在将外源性物质转化为三甲胺的细菌时，血清中才会形成大量的氧化三甲胺。此外，在特级初榨橄榄油中发现的一种化合物在体外被证明可以抑制三甲胺的形成，这也表明饮食的重要性。
肠道微生物还能解毒某些膳食化合物。例如，许多植物性食物含有草酸，它是一种螯合剂，可以与钙、镁和其它矿物阳离子结合。高草酸水平会导致高草酸尿症、肾结石甚至肾功能衰竭。哺乳动物自身缺乏解毒草酸的酶，因此依赖于产甲酸草酸杆菌等肠道细菌的生物转化作用。
微生物代谢产物竞争解毒和吸收途径
肠道菌群产生的代谢物也可能与解毒途径中的宿主酶竞争。比如常用止痛药对乙酰氨基酚（扑热息痛）给药后，绝大部分在肝脏内发生葡萄糖醛酸化或磺化而形成没有毒性的扑热息痛葡萄糖醛酸或硫酸扑热息痛，由肾脏经尿路排出。一项研究发现，尿液中硫酸对甲酚含量高的人在服用扑热息痛后，尿液中硫酸扑热息痛的含量较低。这是因为肠道微生物代谢物对甲酚会与磺化酶竞争，降低了扑热息痛的磺化能力。
肠道微生物代谢产物也可能在吸收途径上与毒素或药物竞争。例如，初级胆汁酸可能会与促进他汀类药物吸收的肠道转运体竞争。因此，肠道微生物对胆汁酸的代谢增加会增加他汀类药物的可吸收量。
肠道菌群影响解毒酶的作用
肠道菌群也可以间接影响解毒酶的表达。研究表明，与常规饲养的拥有正常肠道菌群的小鼠相比，无菌小鼠中一些参与解毒第一阶段的细胞色素P450酶的表达显著降低。另有研究发现，无菌大鼠具有更高水平的第二阶段的肝脏解毒酶磺基转移酶以及结肠中第一阶段和第二阶段的解毒酶。所以，无菌小鼠与常规小鼠表达的解毒酶谱是不同的。
饮食在塑造肠道菌群与解毒的关系中也起着重要作用。在体外，肠道细菌发酵膳食纤维产生的短链脂肪酸已被证明可以增加结肠细胞中第二阶段解毒酶谷胱甘肽-S-转移酶的表达。此外，动物研究表明，肠道微生物可能在多酚类化合物槲皮素和儿茶素影响肝脏或肠道第二阶段解毒酶水平的能力中发挥作用。
肠道菌群和肠肝循环
在肝脏进行第一阶段解毒后，许多环境毒素从胆汁中排出，在肠道中进行第二阶段的代谢。肠道微生物编码一些具有甲基化、羟基化、磺化和其它修饰能力的第二阶段解毒酶。经过修饰后，这些化合物常常被重吸收。这一肠肝循环可能导致化合物在体内停留的时间增加，因此降低肠肝循环可能减少毒性。例如，四溴联苯醚PBDE-47是一种重要的工业阻燃剂，但同时作为一种环境污染物，其遗传毒性和致癌性已引起人们的广泛关注。有研究发现，摄入不可吸收的脂肪后，会缩短肠肝循环，增加PBDE-47的排出。
β-葡糖苷酸酶是一种第二阶段解毒酶，在肠肝循环中非常重要，在肠道中参与食源性致癌物的激活。与β葡糖苷酸酶相关的基因在肥胖相关的微生物群落中富集，并且该酶活性的增加和毒素的肠肝循环的增加可能在肥胖或糖尿病的病理生理学中发挥作用。
肠道菌群和药物代谢
药物也需要代谢和解毒。近一个世纪前，研究人员就发现肠道微生物在药物代谢中发挥作用。今天，有超过50种药物被证明可以被肠道细菌代谢。事实上，药物被肠道、肝脏和微生物酶代谢的程度，最终决定了药物的生物利用度和药物的疗效。
药物的开发也越来越趋向于对环境和宿主因素（包括肠道菌群）的综合评估。例如，含有偶氮键的药物前体可以利用肠道微生物的偶氮还原酶，使药物在到达肠道后变得具有生物活性。也有越来越多的研究利用患者的微生物代谢谱来预测药物干预的疗效。
肠漏使解毒系统负担过重
肠道微生物也可以通过影响肠道屏障功能来影响解毒过程。肠道菌群失调会导致肠漏，当肠漏发生时，大片段的蛋白、食物毒素、病原体和细菌成分就可能渗漏到门静脉。这时，肝脏的负担就会过重，必须在毒素进入身体循环之前将其处理掉。
这些毒素在血液中的存在以及相关的炎症可能参与了肝脏疾病的病理发生。在动物模型中，内毒素（细菌脂多糖）可以降低肝脏酶的表达，比如微粒体环氧化物水解酶和谷胱甘肽-S-转移酶，从而削弱解毒能力。
皮肤菌群和环境毒素
所有的黏膜表面都是接触环境毒素的潜在途径。皮肤菌群像肠道菌群一样，其总体代谢潜力远远超过人类宿主。初步证据表明，皮肤菌群在解毒和毒化中也发挥了类似的作用。
一种已知的相互作用是皮肤微生物和多环芳烃。皮肤微生物可以将多环芳烃类化合物苯并芘代谢为具有基因毒性和细胞毒性的化合物。皮肤接触多环芳烃可能比口服接触更常见，因为多环芳烃最常见的来源是化妆品等消费品和污染的空气。
环境毒素如何破坏肠道菌群？
肠道菌群会影响环境毒素的吸收、代谢和排出。另一方面，环境毒素也会改变肠道菌群组成，从而损害宿主健康。对肠道菌群组成具有有害影响的环境毒素包括：抗生素、加氯消毒的自来水、杀虫剂、重金属等。
换句话说，环境毒素会导致肠道菌群失调，而菌群失调又会增加环境毒素的毒性，增加其被宿主吸收的能力。
那么，在现代环境下，为了保护我们自己对抗环境毒素，我们应该：
尽可能减少接触
支持身体的解毒途径
培养一个健康的肠道菌群
通过这些步骤，我们可以减少很多与环境毒素相关的现代慢性炎症性疾病的风险。