微生物对抗生素发展的影响

微生物对抗生素发展的影响

在地球生命的初期，细菌是孤独的。

但之后，多细胞有机体兴起，开始与细菌抗争，并逐渐适应与细菌一起存在的生活。最终，宿主和它的微生物一起形成“全生物”，随时间共同进化。

人类身体内也存在着很多微生物，人类也与自己的微生物一起，共同生存发展和进化。

这是人类生物学的基础。

微生物种群的根都在上一代，是从母亲那里传来的。

在生命的前3年，我们从母亲那里获得支持我们发展的微生物种群，从而最终繁殖我们自己和我们的微生物。

到成年期时，我们大约有13万亿人类细胞，但微生物细胞更多，微生物种群的基因总数也比人类细胞的基因要多得多，大约是人类细胞的250到800倍。

因此，微生物种群和它们的基因，都在健康中发挥作用，微生物种群基因的作用，甚至可能比人类基因的作用更大。

肠道菌群与疾病

胃肠道是肠道菌群与人体代谢和神经系统相互作用的主要场所。

门静脉循环影响肝脏和脂肪组织，肠道进行消化和能量回收，肠道粘膜的固有层影响着淋巴组织和骨髓，大脑大脑是检测能量平衡变化的关键调节器，受到迷走神经、激素和肠神经递质的影响。

这是肠-脑作用轴，是连接肠道微生物种群及其代谢产物与代谢中枢调控的重要途径。

肠道细菌可以合成必需的维生素和氨基酸，并有助于降解毒素。

肠道微生物能产生特定的代谢物，这取决于肠道内的氨基酸、脂类、碳水化合物和铁。

大多数不易消化的碳水化合物，被微生物种群落发酵产生短链脂肪酸，或被微生物酶转化为单糖，成为可消化的能量来源，其中乙酸、丙酸、乳酸和丁酸，是最重要的，有保护作用。

肠道微生物种群通过影响胆汁酸代谢，调节脂肪和胆固醇代谢，参与吸收和运输饮食中的营养素、维生素和脂质，并通过激活G蛋白偶联受体促进GLP-1的释放，影响胰岛素分泌和敏感性，以及心血管疾病发生风险。

微生物种群的基因可产生蛋白质，包括激素、神经递质和炎症分子，进入循环并影响健康。

肠道微生物种群引起的低度肠道炎症，增加了肥胖的风险和2型糖尿病的风险。

某些微生物种群，则是导致衰老疾病的罪魁祸首，包括癌症和退行性疾病，如帕金森氏症。

富含卵磷脂的食物，存在于牛奶、鸡蛋、肝脏、红肉、家禽和鱼中，是胆碱的主要来源。短期使用抗生素，让肠道微生物种群发生变化，导致饮食中胆碱和左旋肉碱的转化和氧化，可增加心血管疾病风险。

与影响农田、海洋和气候的宏观生态变化相似，微生物种群正在发生的全球性变化，发生速度甚至更快。

在现代化不那么发达的社会中，微生物种群仍然丰富。

而在发达社会中，自19世纪末，微生物种群已经发生明显变化，一些微生物种群随着世代的推移而逐渐发生灭绝。

虽然公共卫生措施的好处是巨大的，让饮用水更干净，卫生条件更好，大大提高了人类的寿命，但却意外地，对我们的微生物种群产生了有害影响，促进抗生素耐药、肥胖和糖尿病等很多疾病的流行。

在生命早期影响微生物菌群的因素，如抗生素的使用、配方奶喂养和剖腹产，都与生命后期的疾病，包括儿童期肥胖、哮喘、食物过敏、炎症性肠病等有关。

抗生素与肠道菌群紊乱

抗生素被用来减轻病原体对宿主的侵袭，但它的副作用是使宿主和微生物种群之间的协同进化伙伴关系脱钩。

抗生素的使用，消除了自然竞争，直接杀死了一些微生物，让一些携带抗生素的有机体消亡，最终存活下来的是耐药菌和携带耐药菌的有机体，两者共生共存。幽门螺杆菌是胃微生物种群的主要祖先成分，在老年人中，它驱动向胃恶性肿瘤的转化。但缺乏幽门螺杆菌的微生物种群，会促进邻近食管的恶性肿瘤发生。研究发现，使用抗生素后，双歧杆菌成员双歧杆菌、假链球菌、白链球菌、牙本质杆菌和链球菌的丰度有所下降，而长链球菌和短链球菌并没有系统性下降。。到底是感染本身还是抗生素的使用，导致了疾病，是很难在人体进行深入研究的，所以会用动物实验进行探讨。

在长达70年的全球农场试验中，发现早期使用抗生素，能促进家畜生长，即使是低剂量，也无论是鸡还是牛。

抗生素之所以能够成为生长促进剂，是因为它破坏了亿万年中保存下来的发育平衡，更节能的微生物种群得以生存和发展，让宿主有可能获得新的能源，动物长得更大。

在人类，也出现了类似现象。遗传因素和高热量饮食，与抗生素发生协同作用，让人类代谢发生改变。

早期抗生素的使用，还可以通过改变微生物种群组成，影响免疫发育。

在过去一个世纪中，一些免疫性疾病在成人中变得越来越常见，包括系统性红斑狼疮、溃疡性结肠炎和克罗恩病。微生物种群的变化，被认为是这些免疫性疾病发病率增加的重要潜在因素。

虽然迄今为止还没有证实其作用，但一种可能性是，无论是遗传的、在生命早期获得的，还是两者共同导致的微生物种群改变，影响了早期免疫发育，改变了成人对某些抗原的免疫反应，从而产生致病性的素质。

上一代使用抗生素，也会导致后代发生代谢紊乱和炎症性疾病风险增加。还有研究发现，1型糖尿病的发生，也与肠道菌群有关。

早期生活创伤，总是导致永久的后遗症。

即使干扰是暂时的，后果却可能是长期的。

肠道菌群紊乱的其他因素

剖宫产会干扰母婴微生物种群向下一代的传播。

在生命的第一年，一些微生物代谢相关的酶，比如乳酸脱氢酶，会发生与喂养方式一致的增加或减少

。缺乏微量营养素的婴儿配方奶粉，不能像母乳那样支持祖先微生物种群的繁殖和维持。

无纤维素饮食、特定类型的饮食和食品添加剂，如人工甜味剂、乳化剂等，可以引起类似的生态紊乱，进一步促进疾病发生。

高脂肪或高果糖饮食，不仅影响了肠道菌群，还令肠道结构完整性破坏，通透性增加。

随着人口增长，以及平均旅行时间的缩短，地球上的联系正逐渐紧密，全球微生态的变化，保留了越来越强的病原体，并使某些疾病发生大流行的可能性更大。各种变化和损伤都发生得很快，以至于我们不太可能真正适应并达到新的平衡。重建人体生态系统

生态系统，或许可以通过全面和精准的方法，缓慢重建。

那些剖腹产婴儿、没有得到母乳喂养的婴儿以及那些接受早期抗生素治疗的婴儿，是首先需要关注的人群。

在幼儿时期，特别是在母乳喂养期间，强调谨慎使用抗生素。

促进窄谱抗生素的开发，有助于避免广谱抗生素对“无辜”微生物种群中的滥杀，以及避免趁机而入的一些物种。

特定的益生元和/或纤维等物质，有利于为结肠提供能量基质，重建菌群生态。在这个过程中，也许生长会受到影响，成人身高会降低，但这些孩子和他们的后代会更健康，未来也会有更精确的方法。

健康饮食和规律运动，有利于改善肠道微生物种群。

粪便移植在治愈一些感染方面的成功，其实是通过重塑一个完整的生态系统，让微生物之间在自然竞争的基础上，用一些菌来消灭另一些致病菌。

益生菌是一类能够对宿主健康产生有益作用的活性微生物的总称，通过改善宿主微生态影响宿主能量和物质代谢。目前，最常用的益生菌种是双歧杆菌和乳酸杆菌。

降糖药物可影响肠道微生物群的组成和多样性，从而改善葡萄糖代谢和能量平衡。

常用降糖药二甲双胍可通过增加双歧杆菌等益生菌和产丁酸盐细菌的丰度，来改善机体糖代谢紊乱状态，还能改善肠黏膜屏障。

其他降糖药物，如α葡萄糖苷酶抑制剂、基于肠促胰岛素的药物等，均对肠道菌群结构变化具有调节作用。