母与子的“菌脉”相传:母亲的微生物守护胎儿 健康周末读书 2016-08-27 Martin. Blaser赛先生 周末读書 由一流科学家荐书 相约周六敬请关注
赛先生权益专享 《消失的微生物》新书上市,赛先生8月独家首发,价格优惠,全场 免邮。转发更有免单机会!点击左下角“阅读原文”购买此书。 出生以前,我们通过脐带得到母亲血液提供的营养:出生以后,我们带着 母亲造好的有着各种保护性抗体的血液面对陌生的世界。“血脉”之外,母 亲传给孩子的还有一种可以称为“菌脉”的东西。那些最早的通过产道和母 乳传递的友好细菌,对婴幼儿体内最初健康菌群的建立至关重要。“血 脉之外的“菌脉”在家族世代间传递并演化,与整个家族的健康息息相关。 然而,抗生素、剖宫产和奶瓶喂养这三把“利剑”,正在生生地把世代延续 的“菌脉拦腰砍断,让无数孩子的身体健康暴露在过敏、风湿、自闭症、 糖尿病等多种疾病的高风险之下。 《消失的微生物》序,赵立平 作者 Martin」. Blaser(纽约大学朗格尼医学中心医学教授、微生物学教授 翻译傅贺 编辑李 在整个动物界,母体在分娩的时候都会将微生物传递给后代:尽管不同的 蝌蚪生活在同一个池塘、有着同样的微生物背景,它们都从自己的母亲那 里获得了特定的皮肤细菌:母鸡的直肠附近有一个满是细菌的袋状结构, 新生的鸡蛋从母鸡的泄殖腔排出时,就在那里接种上了微生物;数千年 来,哺乳动物的胎儿通过母亲的产道获得最初的微生物群系。通过这种方 式继承的微生物对于人类胎儿的健康至关重要,但是今天它们正面临危 在过去的150年里,分娩的方式发生了极大的变化。毫无疑问,现代分娩
比从前任何时候都更加安全。医院配备了各种急救设施,于是过去会危及 母子生命危险的紧急情况如今都可以得到有效的控制。不过,伴随着巨大 的进步而来的是一个悄无声息的危险。而我们对此才刚刚有所察觉。高比 例的剖宫产、对孕妇与新生儿滥用抗生素,这些正在改变着多年以来由母 亲传递给胎儿的微生物种类 孕期的神秘魔法师 肠道菌群 微生物在怀孕的每个阶段都发挥着神秘的作用。比如,你有没有想过为什 么孕妇增加的体重超过了胎儿与胎盘重量的总和?其实这与细菌的功用密 不可分。 母亲的血液透过胎盘为胎儿提供营养、氧气和某些抗体,而胎儿的排泄物 和二氧化碳通过血液运送回母亲体内得到清除。日前,据我们所知,正常 情况下子宫里是没有细菌的。一般认为它是一个无外源微生物的环境,虽 然现在这一则医学信条也开始遭到质疑,但是,我们知道,生命早期的某 些感染,比如风疹( rubella)或者梅毒( syphilis)都会对子宫中的胎儿 造成极大的影响 随着胚胎生长,母亲的乳房与子宫都开始增大。与此同时,在肠道中肉眼 看不见的微生物也开始骚动。在妊娠的头三个月,一些种类的细菌开始大 量繁殖,而另外一些种类则日益减少。到了妊娠的最后三个月,胎儿出生 之前,肠道微生物还会发生更大的变化。这些变化并非随机出现,而是涉 及几十种特定微生物的特定转变。对数十位女性的研究表明,微生物组成 变化的方向也是一致的。这个模式暗示着这些微生物要完成一些重大的事 情,似乎它们是身体为了促进怀孕和保证分娩而作出适应性调整的一部 几年前,在康奈尔大学任教的初为人母的年轻科学家路得·利(D.Ruth Ley),决定从微生物的角度研究怀孕过程。其中一个核心生物学问题就是 母亲要供养两个个体。母体必须找到一种方式来动员体内的能量,并与胎 儿合理地分配它们。路得·利的假说是母亲的肠道微生物可能重新组织了她
的代谢过程,使其向胎儿倾斜 路得·利的研究团队使用无菌小鼠来硏究肠道微生物在怀孕中发挥的作用。 这些小鼠在无菌环境下出生、长大,为实验人员展开实验提供了一个干净 的实验背景:小鼠不含任何细菌,就我们所能检测的能力而言,也不含任 何病毒或者其他类型的微生物。它们生活在用塑料膜分隔出来的无菌空间 里。不过,科学家可以引入特定的细菌来结束无菌状态,可以一次性“移 植”一种或多种细菌,甚至可以“移植”另一只小鼠或者一个人的整个肠 道菌群。之前,许多研究已经表明了人类的微生物可以在小鼠体内“安 家”,而且小鼠也会接受这些“外来户”。接受了移植细菌的小鼠在一定 意义上是“杂合体”,它们既有小鼠的身体与基因,又有大量来自人类的 微生物基因。 路得·利想要了解的是,如果把孕妇结肠内的微生物移植到无菌小鼠体内, 将会发生什么。她的研究小组选取了两类微生物进行移植实验:妊娠初期 与妊娠末期孕妇粪样里的微生物。接种了这些微生物之后,她开始观察这 些小鼠的长势。两周之后,差异变得明显——接种了妊娠末期孕妇微生物 的小鼠增重更多,且血糖浓度更高。 肠道菌群的组成在妊娠期间急剧变化,并影响孕期的新陈代谢。(图片来源:CELL
PRESS 如果推广到人体里,这个实验暗示着,孕妇的许多生理或病理特征一定程 度上受到了肠道微生物的控制。这一特性在演化过程中被保留了下来,因 为它对孕妇和微生物都有好处。在人类历史中的绝大多数阶段,食物都很 短缺,孕妇的微生物可以调整它们的代谢过程进而从食物里捕获更多的能 量。于是微生物增加了孕妇留下后代的概率,而新生儿也将为微生物提供 新的居住地。 因此,微生物组成上的改变促进了孕期增重及血糖的升高。这无疑是合理 的——母亲储备的能量越多,她们后代存活下来的概率就越大。 不过,这个变化过程的一个后果是某些孕妇会得妊娠糖尿病。她们承受不 住增加的体重,代谢发生了紊乱。大多数时候这一病情都比较缓和,并且 在分娩后的数周之内就能自行恢复。然而,在少数特别不幸的情况下,糖 尿病会非常严重。路得·利的硏究带来的一个好消息就是,有一天我们或许 可以通过调控孕妇体内的肠道微生物来优化能量储备的过程,从而缓解妊 娠糖尿病。比如,我们可以恢复孕妇妊娠前期的微生物,或者引入健康孕 妇体内的微生物,还可以让孕妇摄入益生元(详见原书后文),通过定制 的食物来调节每个孕妇体内的微生物组成。如何使整个孕期更加安全?类 似的研究为解决这个问题敞开了无数新的可能性。 自然分娩舞台上的明星 阴道菌群 随着孕妇肠道内的微生物帮助储存能量,阴道内的微生物种群也开始发生 变化,它们同样也在为分娩做准备。如前所述,生育期女性的阴道里充满 了乳酸杄菌,正是它们使得阴道腔呈酸性。这种环境提供了一个坚固的屏 障,可以抵御那些对酸性敏感的细菌。乳酸杆菌同样演化出了有效的分子 武器,可以抑制甚至消灭其他细菌 在怀孕期间,孕妇体内的乳酸杆菌生长旺盛,并占据统治地位,把其他的 微生物或者潜在的入侵者都挤了出去。它们在准备着一件大事——分娩