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人体生理机能
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10:45:38&&&&&&&&来源：中国食品报
& &传统生理学认为，人体由八大生理系统组成（运动系统、消化系统、循环系统、呼吸系统、神经系统、内分泌系统、泌尿系统、生殖系统），该理论一直作为经典学说而写入教材。然而，随着社会的发展，越来越多的疾病和生理现象按八大系统学说已无从解释。近百年来医学、微生物学的发展，特别是无菌动物、悉生生物、厌氧培养技术的进步和现代分子生物学、基因工程学的研究，使人类的认识产生了划时代的进步。2001年7月，在东京举行的二十一世纪肠内细菌学国际大会正式提出，人体是由自身细胞和体内微生物细胞共同组成的统一整体，微生态系统是人体生存所必需的一个新生理系统。
& & 人体微生态系统是体内微生物菌群与其所处微环境(组织、细胞及代谢产物）的集合。其中微生物菌群是微生态系统的主体。提起微生物人们并不陌生，酸奶中就含有人们希望补充的益生菌。
& & 现代医学的研究使我们清楚地知道，构成人体（原八大系统）的细胞总数为1013个，即10万亿个，而人体微生态系统所具有的微生物总数为1014个，是100万亿个，重量为1.0-1.5千克，与人体的肝脏重量相当。虽然占人体体重的比例只有2%左右，但细胞数是其他八大系统细胞数的10倍,所带有的基因更是其他八大系统基因的100倍。其生理作用对人体的生理机能及健康有重要影响，主要表现在如下几个方面：
& & 婴儿在出生时是无菌的，婴儿的微生态系统是为适应母体外部环境而发育起来的。婴儿出生几小时后，其肠道中即出现大肠杆菌、肠球菌、乳酸杆菌等。5&7天后，以纯母乳喂养的婴儿肠道微生态系统中的主要菌群变为双歧杆菌，可占所有细菌总数的95%以上。双歧杆菌来源为婴儿接触的母亲分娩时的菌群以及母乳中所含的双歧杆菌。母乳低聚糖是使双歧杆菌大量增殖，成为优势菌群的关键因素。婴儿由于肠道尚未发育完善，免疫系统尚未形成，这时的免疫力主要来自微生态菌群，即肠道中的双歧杆菌，其形成的菌膜构成了人体的第一道生物屏障，防止有害菌及其所产毒素透过或接触肠黏膜。双歧杆菌利用母乳中的低聚糖增殖，并产生短链脂肪酸，降低了肠道内的pH值，这种酸性环境可抑制有害菌的生长及其毒素的产生。同时，肠道菌群作为抗原刺激，可促进免疫系统的发育与功能的成熟（无菌动物的免疫功能低下，其消化道形态和生理都与普通动物有区别）。
& & 微生态系统的这种免疫功能在人的一生中持续存在，成年人的双歧杆菌比例较婴儿要少，一般在10%左右，老年人由于身体退化、饮食适应性变差等原因，双歧杆菌比例变得更少，甚至有的老年人双歧杆菌含量为&0&。所以，微生态菌群中双歧杆菌的比例也被称为人的&健康指数&。排异是人体对非己物质产生的排斥性免疫反应，但微生态系统作为人体的一个生理系统，一直与其他八大系统和睦相处，相互协调，共同实现人体的生理功能。
& & 细胞更新：微生态系统中正常菌群代谢所产生的短链脂肪酸包括乙酸、丙酸、丁酸，特别是丁酸，是肠黏膜上皮细胞的能量来源，是婴儿结肠上皮细胞发育成熟的必需营养素。成年人结肠时时接触着大量的粪便毒素，为防止发生癌变，每天约有100亿个结肠上皮细胞脱落进入肠腔随粪便排除，4&5天上皮细胞会整体更新一遍，丁酸的营养作用对更新补充结肠上皮细胞防止结肠癌变至关重要。
& & 维生素合成：微生态系统也是维生素制造的大本营，维生素B1、B2、B3(也叫烟酸、尼克酸或PP)、B6、B9(叶酸)、B12，主要是靠微生态系统中的各种微生物合成的。维生素K,除了部分从食物中摄取外，大部分只能靠微生态系统中的双歧杆菌、大肠杆菌来合成，而无菌动物自身不能合成维生素K。缺乏这些维生素，生命将无法继续维持。
& & 矿物质吸收：矿物质如钙、铁、锌、镁等在菌群代谢所产生的有机酸的溶解下，可提升在大肠中的吸收率，其中钙吸收可以提高40%。
& & 脂类代谢：成年人体中脂肪细胞约有300亿个，脂肪细胞中所含脂肪的多少，即脂肪细胞的大小决定了人的肥瘦程度。脂肪进入脂肪细胞是受FIAF（禁脂因子）基因控制的，而微生态系统失衡时，菌群组成恶化，有害菌会使FIAF基因受到抑制，使其无法关闭脂肪进入脂肪细胞的大门，脂肪进入畅通无阻，脂肪细胞变大，人体发胖。在肠道微生态平衡的情况下，结肠菌群可减少胆固醇的吸收。结肠菌群在初级胆汁酸的代谢过程中起重要作用，参与胆汁酸的肝肠循环。研究表明，双歧杆菌、嗜乳酸杆菌制剂可使胆固醇转化为人体不吸收的类固醇随粪便排除体外。当肠内食物再进行消化需要胆酸时（胆酸要由胆固醇转化而来），肝脏只能靠吸收血中的胆固醇来补充消耗的胆酸，从而降低了血中的胆固醇。
& & 糖类利用：人类从诞生到近代的漫长时期一直处于能量获取不足的状态，摄入的食物经消化、小肠吸收营养后，其中上消化道不能消化吸收的膳食纤维类食物（抗性淀粉、植物细胞壁多糖、半纤维素、果胶、树胶和不易消化的低聚糖）在大肠中经微生物进一步分解，并产生相应的能量补充给人体。
& & 蛋白质代谢：菌群是蛋白质的分解者及利用者，有益菌可以利用大肠中残留的蛋白质合成自身菌体，以免其被有害菌利用产生有毒的蛋白腐败产物（氨、胺类、吲哚、酚类等）而恶化肠道微生态环境。无菌动物的盲肠会贮留大量氮质化合物如尿酸、尿素、己糖胺、游离氨基酸等。
& & 人们日常生活中常常遇到便秘问题，便秘是微生态失衡的表现。粪便中细菌一般占粪便干重的1/3以上，最高可达粪便干重的50%。在微生态系统中，双歧杆菌、乳杆菌是有益无害的，其在利用益生元增殖过程中，产生的短链脂肪酸会促进肠道蠕动，有利于粪便排出。可溶性膳食纤维的通便作用，主要也是通过细菌实现的：如摄入1克低聚果糖可增加1.5克的粪便，是因为增加了粪便中的细菌量。由于菌体所含水分较多，会增加粪便中的水分含量，使其不干结。
& & 肠道微生态恶化导致自闭症。食物糟粕在肠道有害菌作用下产生的毒素，可通过血液循环到达大脑，刺激脑神经，使儿童记忆力、逻辑思维和创造性思维能力发育受到影响。老年性痴呆（阿兹海默症）是一种脑部病变，患者肠内梭状芽孢杆菌大量增多，而双歧杆菌不只是数量，甚至连种类都明显减少。微生态学专家认为人变痴呆的原因之一，即在于肠道菌分解过量的有毒代谢产物，如：胺类、酚类和氨类等物质积累所致。
& & 人体从食管到肛门长达9米的消化道中，包含了大约1亿个神经细胞，远多于脊髓神经系统或周围神经系统中神经元的数量，拥有这些神经元，肠道神经系统可以感觉来自内脏的信息，并独立于大脑而自主地控制肠道的行为，成为人类的&第二大脑&。许多与人的情绪、感觉有关的物质如，激素、多巴胺、五羟色胺（血清素）起着肠道与大脑的信息传递作用。五羟色胺几乎参与大脑中枢神经系统所有功能，支配脏器功能、精神状态以及感觉的调节，其大部分(95%)在肠道合成。肠道微生态系统中拥有人体80%微生物数量，时刻与&第二大脑&保持着信息、物质的传递。肠道微生态环境影响着肠道神经细胞的感受，进而影响人的情绪。
& & 神经递质血清素（五羟色胺）是脑中主要的幸福分子之一，当脑中血清素缺乏时，则可能有忧郁的现象发生。动物实验发现，喂食婴儿双歧杆菌的大鼠其血浆中血清素的前驱物&&色胺酸的浓度明显增加，这是由于益生菌在代谢中降解蛋白质产生色氨酸，显示婴儿双歧杆菌有改善情绪的作用。抑郁症患者脑内血清素降低，有害微生物可能影响色氨酸代谢，使色氨酸降解而耗竭，从而引发抑郁，还会产生一些神经毒性的代谢产物，如喹啉酸，损害神经。
& & 多伦多大学的一项研究中，慢性疲劳综合症患者2个月内每天接受干酪乳杆菌，不仅肠道乳杆菌和双歧杆菌显著增加，而且焦虑症状也明显减轻。研究发现，自闭症儿童肠道内的有害菌异于正常儿童。德州理工大学研究发现，乳酸杆菌和双歧杆菌等有益菌以及肠道细菌产生的神经化学物质与血液中的血清素等神经化学物质之间存在直接关联。&
& & 美国研究发现，注射到老鼠体内的热灭活母牛分支杆菌刺激大脑神经元细胞，进而提高了血清素水平，降低了焦虑。吃了活母牛分支杆菌的老鼠穿越迷宫的速度是没有吃该菌的老鼠的两倍，并且有相对冷静的表现。英国科学家在治疗肺结核和麻风病过程中偶然发现，母牛分支杆菌不仅可以帮助抗击肿瘤，还可以让病人减压和产生幸福感，因而称之为&快乐细菌&。&快乐细菌&能刺激人体产生血清素。
& & 糖尿病是慢性代谢综合症，高血糖是糖尿病的主要症状，内毒素是糖尿病的触发因子。肝脏具有解毒、储存糖元并降低血糖的双重作用。2型糖尿病的胰岛素抵抗源于肝脏无力储存糖原，而无力储存糖元是因为肝脏在解毒方面消耗了过多的精力。人体80%的毒素存在于肠道中，99%的毒素是通过肠道进入人体的。结肠微生态系统中菌群平衡，就可以减少有害菌所产生的毒素，排便顺畅就可尽快排除毒素，使肝脏处于轻松的工作状态。反之，肝脏为机体解毒而精疲力竭，其储存糖元和降低血糖的功能就大打折扣。微生态失衡时，如大肠杆菌过多，大肠杆菌产生的类胰岛素&&胍丁胺，进入血液会先与胰岛素靶细胞接触，等于封闭了胰岛素的受体，以致真正的胰岛素与靶细胞接触时不能发挥作用，于是血糖无法被吸收和利用，因而发生糖尿病。糖尿病人与健康人相比，肠道菌群发生了显著变化，表现为肠杆菌数量增加，双歧杆菌和拟杆菌数量减少，血糖水平越高，菌群失调表现越显著。目前，通过补充益生元低聚果糖或低聚果糖与低聚木糖的混合物，调节微生态改善糖尿病已得到验证。
& & 是药三分毒，药物可毒害肝脏，也可损伤微生态系统，因为它们共同行使着解毒的功能。对微生态系统来说，如果病人抗生素用量过大或时间过长，引起了菌群总数降低（服用了红霉素和新霉素，体内需氧菌和厌氧菌的总数降至原来的20%和35%的水平），就为那些对抗生素有耐药性的细菌、寄生虫、病毒和真菌提供了生长空间，而形成二重感染。而菌群失衡，有害菌产生的毒素就会进一步对肝脏造成负担。修复微生态系统是护肝的前提，可以从补充益生元、益生菌入手。
& & 药物代谢：一些皂甙类药物成分（如人参皂甙、柴胡皂甙）其原形物难以被人体利用，必须经菌群（双歧杆菌、类杆菌、真杆菌等）水解生成苷元才能为人体吸收。这也是为什么同样的药物对不同的人（肠道菌群个体差异很大）有不同的疗效。没有微生态系统的参与，一些药物便无法发挥其应有的作用。
& & 生命起源于蛋白质，经过从蛋白质到细胞、组织、器官、系统、生物体的进化过程。微生物（单细胞生物）作为人类的起源，已有35亿年的历史。在自然选择法则下，微生物在漫长的进化过程中所形成的独特功能，其中有益于人体生理机能的部分必然由人类传承下来，而发挥这些功能的物质主体&&微生物，必然在人类的进化进程中形成人体的一个必不可少的有机组成部分。
& & 人体八大系统所带基因约25000个，而人体微生态系统的宏基因组所带基因是前者的100倍，在更高更复杂层次上表达生命运行规律。人类基因测序工程发现，人类基因组中大约有200多个基因是来自于插入人类祖先基因组的细菌基因。这种插入基因在无脊椎动物是罕见的，是在人类进化晚期才插入人体基因组的，表明人类微生态系统中微生物的基因，可以与人类其他生理系统的基因进行交换。
& & 微生物不仅是人类的起源，微生物群还参与人体的全部生理和病理过程，没有正常微生物群生命的存在就不可能。微生态系统是人体客观存在、不可或缺的一大生理系统&&第九大生理系统。随着科技的发展，人们对微生态系统的了解必将越来越深入，微生态系统对人体的重要性也必将进一步呈现。陈晓林
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