肠道和微生物群:古老的友谊

很久很久以前肠道:它是人体内的一根长管，从嘴到屁股，包括胃和肠。这些是我们进化过程中最古老的器官，它们是为我们其他细胞提供食物和水的专家。但即使是这些“喂养大师”也不能制造出动物生存所需的所有营养和能量。在进化的过程中，微生物开始生活在动物的肠道中，这为它们提供了一个完美的家:温暖，充满食物，并且免受外界的影响。动物也从这些微生物中受益，因为细菌可以帮助分解食物，并可以制造动物肠道无法提供的营养物质。1］．生活在肠道中的整个微生物群被称为肠道微生物群．肠道和肠道微生物群之间的友谊有助于人类保持健康。

我们的免疫细胞:身体的超级英雄

当我们吃喝时，进入肠道的物质可能会带来潜在的敌人，比如致病的细菌和病毒。细胞免疫系统通过抵抗感染来保护我们免受这些入侵者的侵害(图1) [2］．然而，重要的是免疫细胞不攻击友好的细胞。否则，免疫系统会杀死我们自己的细胞和我们的盟友，肠道菌群。这种知识是他们真正的超能力，是他们只能通过努力、学习和实践才能获得的东西。

免疫系统就像一支由许多专业士兵组成的大军。它有战斗机，叫做粒细胞．它们是我们的第一道防线，快速而有力地装备着有毒颗粒，它们将这些颗粒藏在体内，直到它们认出敌人为止。粒细胞寿命不长，需要有限的训练，因为它们生来就准备攻击敌人。它们释放的有毒颗粒会攻击周围的一切，所以它们也会破坏友好的细胞。接下来，我们有门卫吞噬细胞它们可以咀嚼入侵的生物。它们对于识别微生物是好是坏很重要。一旦它们这样做，吞噬细胞就会提醒其余的免疫细胞，并教会它们识别有害微生物。

免疫系统军队的将军们被称为淋巴细胞．淋巴细胞的将军们从吞噬细胞的看门人那里得到训练，学习如何协调军队。一些淋巴细胞成为识别特定敌人的专家，并帮助加速攻击。其他淋巴细胞学会了识别朋友，并发送信息来阻止部队的攻击。多亏了淋巴细胞，免疫系统可以从第一次与传染性微生物的战斗中吸取教训，并在第二次攻击时对同一种入侵者做出更快的反应。这叫做免疫记忆这就是为什么接种疫苗如此重要。有些敌人真的很强大，所以我们不希望免疫系统在没有经过适当训练的情况下面对这些战斗。一旦它们接受了训练，这些细胞就会武装起来，准备好保护我们免受我们尚未遇到的传染性敌人的伤害。这就是我们在2020年遇到的问题，当时许多人感染了一种新病毒——冠状病毒。我们还没准备好。这就是疫苗的作用，通过训练淋巴细胞。这场战争就要结束了!

肠子里的上学日

肠道有各种不同的微生物，是训练免疫系统的最好学校。肠道内的细胞将微生物与身体其他部分隔离开来，但它们也通过在表面覆盖保护性黏液来保护自己。从安全的肠道长城，免疫系统英雄研究微生物群[3.］．有时候，肠道细胞会向免疫细胞展示一些生活在长城另一边的微生物。其他时候，免疫细胞伸出它们的手臂穿过细胞壁，研究黏液中困住的微生物(图2一个)．这就是免疫细胞如何变得更聪明，更强大，并准备对抗任何危险。我们看不到或感觉不到，但当免疫系统识别出“长城”上的微生物时，总会有一场战斗即将开始。然而，大多数肠道微生物都是有益的，淋巴细胞将军们知道这一点，所以他们让战士们平静下来。此外，只要微生物群和身体的其他部分被长城隔开，肠道内就会保持平静。

免疫系统的细胞如何区分机体细胞和有益微生物与有害微生物?我们的身体细胞很容易识别，因为它们的表面都有相同的分子，就像足球队穿相同颜色的球衣一样。这些分子与微生物表面的分子有很大不同。粒细胞战士和吞噬细胞看门人可以检测微生物上的特定分子。然而，好微生物和坏微生物表面的分子非常相似，所以很难在菌群中区分好微生物和坏微生物。令人惊讶的是，免疫系统可以区分这些微生物，因为微生物群中的一些有益细菌会产生分子，作为免疫系统的和平信息。这些分子就是微生物在说:“你好，朋友，我来帮你了!”(图2)．肠道里充满了像这样的秘密信息，科学家们正在努力发现它们。

现代世界疾病:超级英雄的弱点

有时事情不太顺利，肠道就会感染。几年前，卫生条件比现在差:房子不干净，食物和水里经常含有致病微生物。这意味着人们更容易因摄入有害微生物而生病。每次他们生病康复后，他们的免疫系统就能更好地对抗疾病。即使它们被蠕虫等抵抗抵抗的微生物感染，免疫系统也学会了修复它们造成的损害。4］．所以，无论如何，人们可以更快地从未来的感染中恢复。

今天，我们的生活方式已经大不相同，科学已经解决了过去的许多问题。我们有抗生素杀死感染我们的敌人。我们的家、食物和水更干净，也不太可能让我们生病。这些变化共同改变了肠道环境、微生物群和免疫系统。现在，危险的敌人不像以前那样有那么多机会感染我们了。但这对于免疫系统来说也有点“无聊”，这是一个重要的新问题。我们的微生物群中敌人更少，但有益细菌的种类也更少。当我们服用抗生素时，我们体内的有益细菌和致病细菌一起被杀死。通过吃与祖先不同的食物，我们也在改变我们的微生物群所吃的东西。所有这些变化都干扰了我们的免疫系统超级英雄的训练，从而误导了他们。

所有这些生活方式的小改变结合在一起，产生了无聊和困惑的免疫细胞，它们做得不好:它们开始战斗，永远不知道何时停止。有时它们甚至攻击人体自身的细胞。训练不足的超级英雄变成了反派。这导致了新的疾病类型，包括过敏、炎症性肠病、关节炎、牛皮癣、糖尿病、肥胖、抑郁症、心血管疾病，甚至癌症。有趣的是，当科学家开始研究这些“现代”疾病时，他们发现其中许多疾病与免疫系统英雄及其训练营——肠道有关。5］．这些现代疾病非常复杂，因为即使在生活方式相同的人群中，也不是每个人都会生病。这是因为所有人都是不同的，不仅在头发颜色或身高等特征上，而且在他们的细胞工作方式上。

结论

世界正在改变，对我们和我们的肠道菌群都是如此。但是不要担心!你可以做一些事情来照顾你的肠道微生物群，这样它就能继续有效地训练你的免疫系统。坏细菌真的很喜欢甜食，所以尽可能把含糖食物换成水果和蔬菜。天然的、未经加工的食物也有助于有益细菌的生长和保护你。小心使用抗生素!只有在医生建议的情况下才能服用。饭前要洗手，但不要过于洁癖，这足以避免大多数感染。如果你做到了这些，就没有必要担心——你可以信任你的免疫超级英雄。记住，就像免疫系统一样，我们都有成为英雄的能力，也有成为恶棍的弱点。 The efforts that we make to learn and improve are what makes the difference. How wonderful the world would be if we could all learn from the training ground of the gut!

术语表

肠道：↑消化道:身体处理食物的部分，包括从嘴到肛门的长管，以及在这一功能中协同工作的器官

微生物群：↑体内有益微生物群落，如病毒、细菌和真菌

免疫系统：↑通过保护我们免受感染来维持身体健康的一组细胞。

粒细胞：↑免疫系统的第一道防线。这些细胞是速度最快的战士，全副武装的有毒颗粒攻击具有传染性的敌人。

吞噬细胞：↑这些细胞是免疫系统的老师。它们可以咀嚼入侵的生物，并教会它们识别有害微生物。

淋巴细胞：↑这些是免疫系统军队的将军。它们被吞噬细胞的看门人训练，记住所有的微生物，并协调免疫系统的反应。

免疫记忆：↑淋巴细胞识别并记住它们之前遇到的所有细胞和微生物的能力。这就是他们如何更好地保护身体。

抗生素：↑药物用于对抗细菌引起的感染的药物

利益冲突

作者声明，这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的，这些关系可能被解释为潜在的利益冲突。

致谢

我们要感谢Alba Bosquet Agudo和Shani Naomi Austin-Williams对这份手稿的批判性审查。

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参考文献

[1]↑Da Silva, G.和Domingues, S. 2017。我们从不孤独:我们与人类微生物群生活在一起。前面。年轻人．5:35。doi: 10.3389 / frym.2017.00035

[２]↑蓝迪，S. 2018。疾病和健康中的免疫系统——第一部分:微生物和疫苗。前面。年轻人49。doi: 10.3389 / frym.2018.00049

[3]↑Yilmaz, B.， Carvalho, J.和Marialva, M. 2019。肠道宇宙——充满了需要帮手的肠道英雄。前面。年轻人7:111。doi: 10.3389 / frym.2019.00111

[4]↑Tunnessen, N.和Hsieh, M. 2018。吃蠕虫来治疗自身免疫性疾病?前面。年轻人32。doi: 10.3389 / frym.2018.00032

［5］↑Lima-Ojeda, J.， Rupprecht, R.和Baghai, T. 2019。快乐的肠道细菌，快乐的大脑:微生物-肠道-大脑轴。前面。年轻人7:15。doi: 10.3389 / frym.2019.00015