“水土不服”与肠道微生物群_许龙.pdf

“水土不服”与肠道微生物群许龙1谭志霞1，2叶湘漓1，*(1 湖南师范大学医学院长沙410013;2 湖南省长沙市第九医院检验科长沙410004)摘要由于环境、饮食等改变而产生的各种身体不适现象统称为“水土不服”。水土不服的发生与多种因素相关，环境以及饮食的变化是最直接的外因，而肠道微生物群的改变则是最重要的内因;环境、饮食等因素主要通过影响肠道微生物群，最终导致人体出现水土不服。通过合理膳食、适宜补充益生菌及益生元等能够有效缓解水土不服的发生和症状。关键词水土不服肠道微生物群饮食1水土不服概述水土不服，泛指初到异地，因对当地的饮食、气候、环境等不习惯而产生的各种身体不适现象。水土不服在我国古代史料中早有记载。该词最早出自西晋史学家陈寿的 三国志吴志周瑜传，周瑜认为“操驱中国士众远涉江湖之间，不习水土，必生疾病”，并提出可以与之一战，这为后来赤壁之战的胜利埋下了伏笔。此外，红楼梦 中有“薛蟠不惯风霜，不服水土，以进京时，便病倒在家，请医调治”，镜花缘 中有“小山受不惯海面风浪，兼之水土不服，竟自大病卧床不起”等类似的描述。水土不服在西方文献中也屡有报道。上世纪 60 年代，西方学者发现，不论是去卫生条件较差的热带或亚热带地区，还是去经济发达的欧美国家，40%60%的人群都会出现原因不明的腹泻;这类腹泻往往发病突然，多在到达目的地后半天到 7 天内出现。1977 年，此疾病被正式命名为“旅行者腹泻”，意指旅行是导致该疾病的主要原因。随着飞机、高铁等现代交通工具的出现，日行千里早已不是问题，人们在抵达某些与先前居住环境或饮食习惯完全不同的目的地后，或多或少都可能出现不同程度的食欲不振、腹胀、发烧等一系列身体不适症状，这些与旅行者腹泻一样，均属于水土不服的范畴。水土不服给旅行者的出行和健康带来困扰甚至危险，并可能成为潜在的公共卫生安全问题，研究水土不服的发生及防治具有重要的临床价值和社会意义。2水土不服的成因水土不服的发生与多种因素相关。环境以及饮食的变化是最直接的外因，而肠道微生物群则是最重要的内因，水土不服可能是肠道微生物群失调的外在表现。环境、饮食等因素往往通过影响肠道微生物群，最终导致水土不服的发生。2 1环境及饮食因素地域变更或环境改变是引起水土不服的一个重要原因。我国最早的医学著作黄帝内经 中记载了许多气候、地域、饮食、作息等自然因素或环境因素对于疾病的影响;素问异法方宜论中提到，“一病而治各同，皆愈，何也?地势使然也”;把握问题的开放性。开放性问题可充分暴露学生不同的理解，实际提问时需注意几点:鉴于解释的多方向性，用于评价的问题应预设多种答案;允许主体合理假设，提问语气比较温婉，如多用“可能”“尝试”“选择”等词语，在上述试题中的“第二问”特意指出“答出1 点即可”也就表明涉及的现象背后有多种原因;可适当给出作答提示，为作答者提供参考点，拓宽作答者解释思路;鼓励综合解释，由于生命现象背后的复杂机制，单纯从某个角度或围绕某观念难以作出满意的解释，应鼓励作答者全面、综合分析。把握问题的指向性。当需要作答者着重阐明某一关键机制或原理，需要将问题进行适当的限制:一方面可以指明分析视角，例如上述试题的“第三问”，题中特意强调“从两种植物 CO2补偿点的角度分析”。另一方面可以通过情境的设置限定问题分析的范围，例如上述的“第三问”，试题给出“干旱会导致气孔开度减小”“同等程度干旱”“C3植物和 C4植物光反应阶段的产物相同”等有关背景，这样作答更容易将答案聚焦在光合作用的“暗反应”，围绕“补偿点”对“C4植物比C3植物生长得好”做出解释。基金项目:2022 年度四川省教育科研重点课题“高中生物学+PCG 课程融合式学习的设计与实践”，No SCJG22A054;2021 年四川省泸州市第二批名师名校长工作室专项课题“中学生物学单元教学系统设计与实施研究”，泸教科(2021)52 号主要参考文献1 胡文耕 生物学哲学M 北京:中国社会科学出版社，2002:1402 MAY E Cause and effect in biology J Science，1961，134(3489):150115063 HEMPEL CG Aspects of scientific explanation and other essays inthe philosophy of science M New York:Free Press，1965:335，4474 李杰芬 植物生理学M 长春:东北师范大学出版社，1987:97，92945 王小菁 植物生理学M 北京:高等教育出版社，2019:99100 88生物学教学2023 年(第 48 卷)第 5 期伤寒论 中则进一步提出了因地制宜、因人而异的致病理念。“水土不服”一词中“土”意指土壤本身的土质、酸碱度以及土壤中包含的微量元素、微生物等。土壤中的各种物质均可以通过食物链进入人体，其中微量元素的种类及含量与人体的健康或疾病息息相关。例如，江苏如皋、海南万宁、广西巴马等长寿乡的长寿秘密与当地土壤中富含硒、锌、硼等微量元素不无关系。“水”是引起水土不服的另一个重要的环境因素，不同地区的水体质量各不相同。研究发现，习惯了饮用软水的人如果饮用了过多的硬水，便可能引发肠道微生物群失调，进而导致胃肠道功能紊乱，最终引起消化不良以及腹泻、便秘等症状，可见水体质量与水土不服存在密切的关联。空气和气候也是至关重要的环境因子，空气的温度、湿度、清洁度、漂浮的微生物等的不同都会影响人体。后汉书南蛮传 中有“南州水土温暑，加有瘴气，致死者十必四五”的记载，故古人视岭南为畏途，瘴气也是古人客死他乡的重要原因之一。而瘴气实际是古人对各种山林沼泽毒气、有害气体以及各种未知疾病的统称。在现代社会，若空气中的粉尘、雾霾等污染物过多，或真菌、螨虫、植物的花粉等过多，都可能引起人群尤其是外来人群中的特应性体质个体出现过敏、呼吸系统疾病等一系列身体不适症状。饮食习惯和饮食结构可以通过影响肠道微生物群的组成及其代谢产物的种类等与宿主的健康密切相关1 3。高脂饮食可使肠道微生物群中厚壁菌门的含量升高、拟杆菌门的含量降低，并可导致人体血浆中的促炎因子增加，损害人体健康;而植物性饮食的膳食模式则可以降低氧化应激及炎症的水平，促使体内拟杆菌门的丰度特别是普雷沃氏菌属的丰度增加。Asnicar等4 对 1098 例人体的肠道微生物群进行了深度宏基因组测序，证实肠道微生物群与食物种类、饮食模式等显著相关。2 2微生物因素每个人从出生开始，通过接触外界环境逐渐建立起自己独特的肠道微生物群。肠道微生物群对于维持肠道微生态的稳定和宿主的健康具有重要作用。肠道微生物群的代谢产物如短链脂肪酸、三甲胺、吲哚、次级胆汁酸等可作为肠道微生物群的“信使”，影响宿主的食欲、炎症、内分泌等，调控宿主代谢。根据人体肠道内细菌种类和数量的不同，可将人群分为拟杆菌型、普氏菌型和瘤胃球菌型等 3 种不同的“肠型”;健康成人的肠型一般不会发生显著变化，不过当一个人身处异地时，由于其接触到的当地的优势菌种可能与先前不同，故容易引起原有肠型发生改变，甚至打破原来的肠道平衡，从而引发肠胃不适等，最终导致水土不服的发生。2015 年，华中科技大学的宁康团队以 10 名从北京出发、在特立尼达和多巴哥国实施 6 个月医疗援助任务再返回北京的医务工作者为对象开展了水土不服的研究。其间详细记录了饮食等信息，收集了受试者的粪便并对其进行了高通量测序和相关分析。结果发现，饮食及地域的改变可以直接使受试者的肠道微生物群发生变化，而恢复原有饮食后又可使肠道微生物群恢复，从而证实了人体的肠道微生物群具有较高的可塑性，并从菌群层面阐述了水土不服的动态变化规律5。3水土不服与旅行者腹泻旅行者腹泻可分为病原体相关型、非病原体相关型等两种类型。大多数的旅行者腹泻属于病原体相关型，主要由肠产毒素型大肠杆菌、沙门氏菌、志贺氏菌以及诺如病毒、轮状病毒等病原体引起;但亦有 25%40%的病例并没有找到病原体，推测可能与肠道微生物群失调有关。环境发生变化，旅行者可能因为接触了新的饮食、气候或病原体等，其肠道微生物群中各菌种之间的数量、比例等也将随之改变，主要表现在帮助机体消化吸收的有益菌受到抑制，活力降低、数量减少，致使机体对食物的代谢能力降低，出现消化不良、食欲不振，进而影响个体的休息、睡眠、情绪、压力水平等。正是在环境差异、不同饮食以及旅途劳顿等多重因素的共同作用下，旅行者极易发生不适应，从而表现出水土不服的症状6，7。Youmans 等8 比较了患有病原体相关型、非病原体相关型旅游者腹泻的旅行者与健康无腹泻旅行者以及健康人群之间的肠道微生物群，发现健康西方人群的肠道微生物群往往以拟杆菌为主，厚壁菌门、放线菌门和变形菌门相对较少;而在发生了旅行者腹泻的患者中，不论是否与病原体相关，其肠道微生态均发生了明显的变化，表现为厚壁菌门的细菌大量增加，变形菌门的细菌部分增多，拟杆菌门的细菌减少，厚壁菌门与拟杆菌门之间的比值升高。值得关注的是，健康无腹泻旅行者的肠道微生物群从组成上看与健康人群的有所不同，且与发生了腹泻的旅行者更加相似，尤其是健康无腹泻旅行者与健康人群之间虽然肠道微生物群的 多样性没有显著差异，但 多样性却存在明显差别，且前者的厚壁菌门与拟杆菌门之间的比值相对于后者更高。这表明尽管尚未出现腹泻的症状，但健康无腹泻旅行者的肠道微生物群从构成上已经初步具有了肠道菌群失调的特征，或许只是处于发生水土不服的前期阶段。4水土不服的防治缓解和防治水土不服的方法很多，其中既有貌似荒诞的民间偏方，也有营养学家的科学建议。目前，肠道微生物群对水土不服的干预治疗主要体现在对肠道98生物学教学2023 年(第 48 卷)第 5 期微生态的重建与改善以及对肠道代谢产物的调节等方面，具有良好的效果。4 1“吃土”疗法通过吃土治疗水土不服一直是一种民间偏方，诸多古书中均有以土入药的记载，历史悠远且广为流传。易经杂说 提到用故乡的土壤冲服可以治疗“思乡病”。唐代药学著作本草拾遗 中也介绍了通过“吃土”治疗水土不服的方法:“刮鞋底土与水同服”和“取伏龙肝(又名灶心土)兑水服用”。通过吃土来调节水土不服的原理可能是因为家乡水土中含有与自身肠道微生物群相似的优势菌种，通过吃土可以人为地补充、调整肠道微生物群的分布，从而修复因环境或饮食变化而引起的肠道微生物群失调。4 2合理膳食食用蜂蜜是调理水土不服的最为有效的方法之一。本草纲目 认为蜂蜜具有清热解毒、补气润肺、解毒止痛的作用。现代医学也认为，蜂蜜中的多酚类物质具有较强的抗氧化活性，能改善肠道抗炎性;蜂蜜中的益生菌可调节肠道菌群，促进肠道蠕动，能缓解便秘、腹胀和胃部不适等。在膳食中增加高纤维、高蛋白的占比可以增加肠道微生物群的多样性，促使肠道微生态平衡并调节其代谢产物的产生从而缓解炎症反应。此外，初到外地，宜多食用与自己饮食习惯相近的食物，让自己的肠胃慢慢适应当地环境，切忌暴饮暴食。尽管目前的证据表明通过饮食干预，可以使人们的健康状态朝着好的方向转变，但是有关饮食干预与肠道微生物群之间相互作用的机制仍知之不多，尚需要进一步研究。4 3适宜补充益生菌与益生元益生菌是一类活的、对人体健康有益的微生物。常见的益生菌包括乳酸菌、链球菌、双歧杆菌、益生芽孢菌、放线菌等。适量补充益生菌，能保护肠黏膜，促进营养物质的吸收和消化，并抑制肠道致病菌的繁殖，从而有效改善水土不服的症状。例如，奥地利的科学家发现，服用布拉迪酵母的旅行者腹泻发生率显著下降9。益生元是一类不为人体消化吸收、却能选择性地促进体内有益菌代谢和增殖的有机物质，同样具有维持、改善或恢复人体健康的功效。膳食益生元可被肠道微生物选择性利用，产生短链脂肪酸等多种代谢产物，缓解肠道黏膜炎症，加强肠道上皮细胞的屏障功能，调节人体生理;还可以改变肠道微生物群的组成和功能，从而改善水土不服患者的不适状况。例如熊欢等10 认为菊粉益生元具有改善肠胃、促进消化、润肠通便、活化巨噬细胞刺激免疫系统等作用，可以降低旅行者腹泻的发生率。5总结与展望人们若长期生活在某一个特定的区域，人体内的肠道微生物群也将是稳定的且带有一定的地域特色;而当人们转移到另一个新环境时，可能因接触到不同的饮食、生活习惯以及当地的优势菌群，导致原有的肠道微生态平衡被打破;同时，机体的各个系统也可能对环境差异的刺激产生应激反应，从而表现出“水土不服”的症状。肠道微生物群被认为是调节人体健康的关键因素之一，随着宏基因组学、代谢组学、宏转录组学等技术的发展，人体和不同微生物之间发生的复杂相互作用正逐步被破译，有关水土不服的研究及诊疗方案也将更具个性化。(基金项目:湖南省发育生物学与生物育种优势特色学科群交叉研究项目，No 2022XKQ0205;湖南省教育厅科学研究重点项目，No 18A028;湖南省普通高等学校教学改革研究项目，No HNJG20201286;湖南省卫生健康委员会重点项目，No 202201065690;湖南师范大学基层教学组织建设项目，No 202101003015;*通信作者)主要参考文献1 INNINELLA E，CINTONIM，AOULP，etalFoodcomponents and dietary habits:keys for a healthy gut microbiotacomposition J Nutrients，2019，11(10):23932 MOSZAK M，SZULINSKA M，BOGDANSKI P You are what youeat the 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