上上星期討論了大腦和腸道有相關聯的腦腸軸,相信很多人已經慢慢可以接受腸道是第二大腦這個概念,因為它牽涉到很多腦部神經傳導物質。如果第一大腦已經不是很好,就更要顧好第二大腦。今天主要談要如何顧好第二大腦。
市售益生菌這麼多,甚至有很多醫師代言益生菌,告訴觀眾吃這種益生菌最好或吃那種益生菌更好,…,大家可能都感到困惑。所以今天來就利用正式的研究報告,看到底要如何養好腸內菌。要養好腸內菌是不是要花很多錢買很貴的益生菌?今天也會一併分析、討論。
今天討論的資料部分來自書籍、部分來自美國史丹佛大學專門做腸內菌的研究室所發表的文獻報告,我覺得很有參考價值,特別拿出來和大家分享。
小鼠結腸生物群
下面這張圖片是史丹佛實驗室所拍的一張非常有名、令人震撼的照片。
這是小鼠腸道經過處理之後所呈現出來的照片。
♦左上角看起來繽紛、像糖果般的顏色、每一個點都是腸道菌;
♦中間綠色那條是腸道的黏液層;
♦右下角藍色區域是大腸的上皮細胞。
腸道由內到外(腸腔)的結構圖為:大腸上皮細胞–黏液層–腸道菌。
黏液層分為兩層,比較淺的是外層(與腸道菌接觸的區域),比較深的是內層。黏液層是非常重要的結構(民眾買豬腸回家,摸起來黏黏、滑滑的就是黏液層),上面附著很多的腸內菌。
讀者或許認為腸子內不可能有那麼多細菌,但確實就是有這麼多。腸內菌種類五花八門,不同的菌種在照片中呈現不同的顏色,可以看出腸道菌叢構成非常豐富的生態系(Eco-system)。這張圖片在2015年時參加Nikon微觀攝影比賽榮獲第一名,雖然圖片是拍攝自小鼠腸道,人的情況也差不多是如此。
黏液把細菌與腸道上皮隔開,大部分的腸內菌並不會直接影響大腸,但部分腸內菌所製造的化學物質,會滲入黏液層再進入腸道,因此腸道的健康與黏液層息息相關。
人體的腸道菌群Microbiota
大家參考一下這張圖,腸道內充滿細菌、病毒、噬菌體或黴菌等,但絕大多數是細菌。
有科學家計算過,所有腸道菌加總的基因數量與人的基因總數做比較,腸道菌的基因總數是人類基因的100倍。有書籍也提到,人體的組成有90%都是細菌。細菌不僅位於腸道,口腔的菌種很多也很重要,也被認為與失智有關;皮膚上也有許多據;上呼吸道也充滿細菌。
所以,在人體的組成裡,腸道菌是大股東。腸道菌真的很重要,因為它會製造許多化學物質干擾生理作用。目前許多研究也顯示,不論是腫瘤、自體免疫疾病、慢性發炎、新陳代謝疾病、…,都和腸道菌有關,其中的關連性比我們想像的更密切。
腸道是一個生態系統(Ecosystem)
先幫腸道生態做一個模擬。腸道是一生態系統,所謂的生態系是指這個生態系有自己運作的規則。
腸道就是一個生態系統 Ecosystems♦左上角是一張『雨林』照片,在這個生態系裡,動、植物種類非常豐富,可以自給自足,是一好的生態系。
♦左下角是一張乾癟的大地圖,雖然有樹、有草,但就是乾枯了點,狀況並不理想。
1、以這兩張圖比喻腸道生態系統
♦健康的腸道,就要像左上豐富的雨林環境,各種生物都蓬勃發展。
♦左下的生態,可能只有幾隻蜥蜴、蠍子,動植物都無法好好存活,就像腸道生病時,整個生態系統都被破壞掉了。
從最近的研究得知,因為西化的飲食模式,吃了很多加工食品,導致腸道系統變得愈來愈糟、愈來愈貧脊。想像一下光禿禿的土地,有什麼樣的動植物可以存活。
2、健康的腸道是一活的生態系統
約莫十年前,驗糞便中的腸道菌成為顯學,檢驗腸道菌有多少種類、數量是多是少?試圖拼湊出何謂正常腸道菌的樣貌,結果計畫失敗,因為每個人的腸道菌叢,有80%都不相同,雖然身體都很健康。而事實上,每個人的腸道菌叢每天都在改變,例如,昨天的腸道菌叢和今天的就不太相同,因為它是一個活的生態系統。
上次有讀者問到,現在都沒有人在驗腸道菌叢是否健康,這是因為根本沒有答案。但現在可以確定的是,健康的腸道生態系是腸道菌要多、種類更要多元,如果只是量多、種類不足,便無法構成一個好的生態系統。
腸道菌叢的建立,關鍵時間是3歲以前
胎兒的腸道是無菌的,出生時端視是自然生產或是剖腹產,直接就開始影響腸內菌。若是經由產道出生,會接觸到母親產道的乳酸桿菌,自此就開始建立屬於自己的菌群;若是剖腹產,建立自己菌群的狀況在相較之下就會比較不理想。但這些的影響還不是很大,因為還牽涉到未來喝母乳、吃奶嘴、吃手手等,菌群會經由嘴巴進入腸道。
其中最重要的關鍵是3歲。小朋友在3歲之前,腸道菌叢非常不穩定,期間會有不同的菌種進入腸胃道,之後逐漸建立起屬於自己的腸道生態系統。
若在3歲之前:
1、吃了很多抗生素,就會把即將建立的腸道菌群破壞;
2、公共衛生不好、環境汙染,也會影響腸道菌叢的建立;
3、和母親之間的互動有很大的關聯性。
所以我常提醒觀眾,小朋友在3歲之前,除非必要,儘量少用抗生素。過去好幾個研究證實,在3歲之前經常使用抗生素,把腸道菌的多樣性破壞之後,終其一生都很難重新建立。腸道菌叢在6歲之後就趨向穩定。
每個人的腸道菌群都不相同,但也很難歸納哪一類菌群才是好的。從現在的研究顯示,可以從菌叢多樣性看出腸道是否健康。國外的學者曾做過分析比較非洲原始部落的居民與西方國家(特別是美國)居民的腸道菌群,發現原始部落居民因為沒有受到工業食品的汙染,腸道菌群的多樣性(diversity )非常高。現代人在飲食的影響之下,菌群的種類縮得很小,很多菌種都找不到了。
目前的看法認為,如果腸道菌群的多樣性被破壞,會連帶影響許多疾病的產生。
腸道菌(Microbiota)與身體其它系統緊密相關
有人說,很多疾病都和腸道有關,但是我們簡單歸納出腸道菌與3大類疾病有關:
1、代謝及肥胖(詳後敘述)。
2、中樞神經系統:腦腸軸,腸道是第二大腦。腸道所製造的多巴胺、血清素與其它神經傳導物質,直接影響中樞神經的運作。
3、免疫系統:很多自體免疫疾病的發生都是從腸道開始。
上述3點都經過研究論文確定了。
分享腸道菌叢與代謝的實驗
這是一份將近20年、非常知名的研究(Nature, 2006),這篇經常被引用是因為它具備劃時代的研究與看法。
研究簡述:
1、準備2群腸道都沒有腸道菌的小鼠,所有實驗的條件都相同,相同的食物、水,有一樣的活動,但只有1個『變數』:
♦ 一組的飼料添加『瘦老鼠』糞便萃取物。
♦另一組的飼料添加『胖老鼠』糞便萃取物。
2、餵食一段時間之後:
♦吃到『瘦老鼠』糞便萃取物的那一組,平均的體重比較輕;
♦吃到『胖老鼠』糞便萃取物的那一組,體重明顯比較重。
♦兩組體重數值有明顯的差異。
這個研究告訴我們,腸內菌會影響新陳代謝、也與胖瘦有關,因為即使吃相同的食物,菌種不一樣,造成的結果也會改變。
那麼,人可以做類似的實驗嗎?這目前在醫學倫理上是不允許的。上星期有讀者提到『糞便移植』這件事,目前有許多法規面的技術需要克服。
腸內菌的營養主要是來自纖維(Fiber):複雜性碳水化合物
下面這張圖也是來自動物實驗。
左圖的老鼠:餵食富含高纖維質的食物
♦綠色的黏液層很厚
♦暗紅色區域的菌群也不少
♦黃色區塊是餵食的植物纖維質(細胞壁),位於菌群之中
腸內菌的主食是複雜性碳水化合物,也就是纖維質,有豐富的纖維可以把腸內菌養得很好。
右圖的老鼠:多餵食加工食品(薯條、漢堡、冰淇淋等垃圾食物)
♦綠色黏液層明顯變薄
♦黃色纖維質明顯很少
黏液層會變薄的主因是,當沒有纖維作為腸內菌的主食,腸內菌就會將黏液(也含碳水化合物)當成糧食,黏液層就會變薄。
黏液是阻隔腸內菌與腸道上皮細胞的結構,當黏液層變薄,細菌、過敏原很容易就進入體內(黏液層薄容易造成腸漏症,引發過敏或發炎)。若依然沒有纖維質可供腸內菌食用,很多菌種可能因此死亡。
動物實驗已經很明確告訴我們,含纖維質的食物才是腸內菌喜愛的食物。
1、吃很多纖維質
如果常吃brocoli (花椰菜),它本身就是含高纖維食物,高纖食物雖然號稱是碳水化合物,但這類碳水化合物在小腸並不會被消化吸收(小腸的各種消化酵素都無法分解纖維素)。最後這些纖維抵達大腸,腸內菌就會將其當成食物作為能量來源,同時分泌特定物質送進大腸細胞,這些物質和免疫系統、葡萄糖代謝、以及神經傳導等等有關。
2、吃太多垃圾食物
反之,如果吃很多蔗糖、葡萄糖、果糖等,這些都不是複雜的碳水化合物,只是簡單的醣類,很快分解,在小腸就能快速被吸收。例如,喝很多含糖飲料、吃很多甜點,這些單醣或雙醣,在小腸就吸收完畢,根本沒有機會進入大腸,腸內菌就會挨餓。當腸內菌餓了,就會尋找食物,黏液就成了它們的食物來源,如果再沒有食物可供食用,腸內菌可能因此死亡。
再者,吃太多這些容易在小腸就吸收的單醣或雙醣食物,最直接的影響、也是最大的問題是胰島素阻抗(Insulin resistance),造成代謝混亂。
3、高纖飲食好處多多
♦可改善腸內菌的多樣性
♦增加腸內菌的數量
♦提高腸道蠕動機能
♦一部分人可以發現身體發炎的情況減少:
這部分牽涉人體的免疫系統。研究方式是,分析參加研究者血液裡的發炎物質,有些人有改善,有些人則沒有,但這表示吃高纖食物對免疫系統無用?未必,有時候是時間的問題。
4、多吃發酵類食物(Fermented foods)
不只吃高纖,也可以吃些發酵類食物。所謂發酵食物,是食物需要加入些菌種,造成食物的發酵反應。這些發酵食物含有菌種與部分化學物質,可以改善腸道狀況,例如,泡菜(kimchi)、起司(cheese)或優格(yogurt)、味噌(miso)等。
在一為期6-10周的研究顯示:
♦吃很多發酵食物,明顯看到身體內的所有發炎物質(IL-1、IL-6、IL-10、…)都有往下降的趨勢。發炎愈嚴重,數字愈大。
♦同時檢驗受試者的糞便,腸道菌種的多樣性也增加。
至於腸道菌種的多樣性是不是因為吃了發酵的菌種而來?不完全是,約90%與吃發酵食物所吃進來菌種無關。
直接補充益生菌,對腸道的環境會不會更好?
市售益生菌品牌眾多,是否可以從臨床試驗看到『吃益生菌真的讓腸道變好』的情況?
上面圖片是史丹佛大學所做的研究。兩組人(14人/組)都有代謝症侯群(Metabolic Syndrome),在飲食不變的情況下:
♦一組給予服用益生菌
♦另一組給予服用安慰劑
♦最後兩組比較,腸道菌種的多樣性兩組試驗者完全相同。吃益生菌並沒有讓腸道菌多樣性增加。
♦再分析發炎物質,兩組也幾乎完全相同。益生菌的干預並不影響發炎因子的水平。
從這個研究得知,如果單純只吃益生菌,其它都沒有改變,無論是腸道菌的多樣性、體內的發炎物質、甚至是代謝症候群,都不會有太大的改變。
至於這個研究是否就一槌定音?未必,可能是益生菌的問題、可能時間不夠長、或者參與者的選擇不夠完善等等。但是從這個研究可以得到一個最基本的概念是,吃了益生菌,它們也要生存,所以吃益生菌要多吃高纖維蔬菜、甚至多吃發酵類食物,才能把菌養好、讓菌種多樣化。
吃益生菌是一簡單的方法,但是往往效果不佳。最後提醒大家:
♦吃對食物,腸道才可能健康,吃腸道菌喜愛的食物而不是吃最貴的益生菌。
♦補充益生菌要有效果,需要給腸內菌更好的營養:高纖&發酵食物。
如果吃益生菌也同時包含益菌生(prebiotic,益生菌的食物,例如,寡糖)?
現在認為不理想,因為這些物質不會被消化,且會讓肚子很脹、也沒有用。
♦減少不必要的抗生素使用
♦避免過度進食,太晚用餐
會讓消化變差,腸道的健康也會受影響。