肠道微生物多样性的丧失威胁宿主健康
我们的身体携带有与人体细胞数量几乎相当的微生物。这些小伙伴对我们的健康至关重要，但是它们的数量却正在减少。肠道微生物与我们的免疫系统的联系是错综复杂的。如果没有这些微生物小伙伴，我们的免疫系统就不能正常发育，在无菌环境中生长的老鼠就是这样。
现代生活方式严重影响了我们肠道内的微生物，这对我们的健康构成了威胁。随着现代分子生物学技术的发展，科学家们已经开始阐明我们的肠道微生物是如何发展的以及哪些因素可能对我们的健康造成危害。
人类肠道里是什么?
世界各地的不同人群和不同地点之间肠道微生物存在很大的差异。虽然在人类的肠道中已经发现了超过1000种不同的细菌，但是每个人只携带有大约160种。
多年来，科学家们一直试图找出一份与健康息息相关的细菌物种清单。现在，一些人认为健康肠道的中心存在一套核心的代谢和分子过程。肠道微生物在其中发挥重要作用，它们协同合作共同促进人类健康。相比于具体哪些细菌物种参与其中，它们之间的彼此协作更加重要。
肠道细菌功能核心的特点是能够长期定植在肠道中并对人体代谢功能作出积极贡献。具体来说，就是这些微生物有助于消化以及维生素、激素和必需氨基酸的产生。饮食是决定哪些微生物能够在我们的肠道中长期居住的主要因素。高脂高糖而低纤维的西方饮食被认为可以减少肠道微生物的多样性。这可能会对健康产生有害影响。
一项发表在《自然》杂志上的研究调查了其作用机制。给老鼠饲喂4周低纤维的饮食，肠道中60%的细菌物种数量显著减少。当把老鼠的饮食恢复为高纤维饮食后，其中大约一半的细菌物种恢复正常水平但是，研究人员也指出，即使是这种暂时的不健康饮食，也会对肠道微生物的多样性造成持久的影响或留下“伤疤”。更重要的是，肠道菌群多样性的丧失是可以遗传的，当老鼠继续吃低纤维饮食的时候，肠道菌群丰度受到影响的老鼠无法有效地将菌群传递给后代，可造成四代人肠道菌群多样性的丧失。
肠道菌群多样性的丧失对我们的健康有什么影响呢？首先，我们应该知道这些微生物小伙伴是怎么来的。
人类共生微生物的起源
多年以来，科学家们认为发育中的胎儿肠道是无菌的，这意味着它不含有任何微生物。然而，小鼠模型的研究证据表明，羊水中也含有一些微生物。这些可以在新生儿的胎便中检测出来，主要是硬壁菌门的细菌，特别是乳酸菌。
微生物的第一次定植发生在出生时，由母亲的产道和阴道传递给婴儿。剖腹产出生的婴儿，其微生物组成与母亲的皮肤菌群相似。有证据表明，这与生命后期湿疹、哮喘和乳糜泻等疾病的发生相关。
在婴儿出生后的头几个月里，那些帮助母乳消化的微生物，比如双歧杆菌和一些乳酸菌会占据主导地位。母乳喂养和配方奶喂养的婴儿的肠道菌群存在明显的区别。母乳本身就是微生物和具有抗炎特性的分子的丰富来源。一旦开始添加辅食，婴儿肠道微生物的种类就会发生显著的变化。双歧杆菌被拟杆菌门和硬壁菌门的细菌所取代，因为它们需要帮助分解更加复杂的碳水化合物和产生维生素。
当孩子到3岁时，他们的肠道微生物已经完全建立并保持相对稳定。在高度发达国家长大的儿童，拟杆菌门和厚壁菌门的细菌占主导地位。相比之下，一些欠发达地区的儿童肠道中以普雷沃氏菌为主。这可能会影响终生免疫和健康。
肠道微生物的变化
儿童期高发的过敏性疾病，如湿疹、哮喘和过敏等，都与细菌多样性较低有关，特别是双歧杆菌的丰度较低而一些真菌，如念珠菌的水平较高。食物过敏的发生率一直在稳步上升。尽管这一领域的研究仍处于初级阶段，但仍有一些研究表明食物过敏儿童与没有食物过敏的儿童的肠道微生物多样性存在差异。
肠道内产生的一些信号分子能够将肠道的信息传递给大脑。如果由于肠道微生物的变化导致肠道与大脑之间的交流通道肠-脑轴受到干扰，大脑就会受到影响。给怀孕母鼠饲喂高脂饮食会导致后代产生自闭症样的行为。最近的一项研究指出了一种可能的机制。仔猪肠道中瘤胃球菌属细菌的水平较高预示着血清皮质醇水平以及大脑中神经递质N -乙酰天冬氨酸的水平降低。而之前的研究表明，N-乙酰天冬氨酸的异常水平与自闭症的发生之间存在着联系。
肠道菌群和疾病
肠道微生物的影响不只是在儿童期。越来越多的证据表明，我们的肠道菌群与生命后期的许多疾病之间也存在关联。慢性疲劳综合症（Chronic fatigue syndrome，CFS）就是其中之一。有趣的是，高达90%的慢性疲劳综合症患者通常也有肠易激综合症（irritable bowel syndrome，IBS），这与肠道菌群的变化有关。
最近有研究分析了有肠易激综合征的慢性疲劳综合征患者以及没有肠易激综合征的慢性疲劳综合征患者的肠道菌群，发现了其中的差异。这一研究有助于开发一些特定的益生菌干预措施来解决伴有肠易激综合征的慢性疲劳综合征患者的肠道菌群失衡问题。
肠道菌群也被认为在癌症的发生中发挥了重要作用。微生物多样性的变化与肠癌和乳腺癌有关。这究竟是导致癌症发生的原因还是癌症导致的结果还需要进一步的研究。但是小鼠模型的研究表明，某些细菌可通过驱动炎症和DNA损伤而在肿瘤的发生中发挥积极的作用。最近，香港中文大学于君教授和第三军医大学魏泓教授合作的一项研究发现将大肠癌患者的粪便细菌转移到无菌小鼠中对肠癌发生有促进作用，可增加患癌风险。
一个人的肠道菌群状况可以对一个人的健康产生有害的影响，这已经变得越来越清晰。那么，曙光在哪里？
益生菌可以帮助避免这些健康威胁吗？
迄今为止，有许多研究关注益生菌或“好细菌”对某些疾病的影响。有一项研究表明，在有自闭症样症状的老鼠的饮食中添加罗伊氏乳杆菌（Lactobacillus reuteri），它们的行为可以恢复正常。罗伊氏乳杆菌也可以有效地逆转应激诱导的老鼠的抑郁症状。
虽然乳酸菌是目前已知的最有名的益生菌物种之一，在一些食品或膳食补充剂中广泛使用。但是也有其它一些具有改善健康的潜力的益生菌物种。在多发性硬化症（multiple sclerosis，MS）的小鼠模型中，从人类肠道中分离出来的栖组织普雷沃氏菌（Prevotella histicola）能够抑制多发性硬化症的发展进程。研究人员发现，栖组织普雷沃氏菌会导致炎症细胞的减少，同时也会增加抗炎症细胞。高纤维饮食可以增加肠道中普雷沃氏菌的水平。一些肠道细菌的代谢产物甚至被证明可以预防2型糖尿病以及维持生命后期的身体健康。虽然有证据表明，母亲在怀孕期间补充益生菌，包括乳酸菌和双歧杆菌，其孩子患湿疹的风险显著降低，但是益生菌能够有效地治疗湿疹仍然不是很清楚。
虽然我们要通过一种简单的益生菌疗法来摆脱所有健康问题在某种程度上还有很长的路要走，但是很明显，现在越来越多的研究开始集中于寻找那些能够有助于预防或治疗常见疾病的细菌物种。通过与促进细菌多样性的健康饮食相结合，我们人类将与微生物之间建立起新的共生关系来促进和维持我们的身心健康。