为什么你一吃就胖、一饿就崩？因为两个菌群在较劲！|乔木|免疫系统|内毒素|细胞|细菌|肠道菌群

为什么减肥总是反弹，真的是意志力不够吗？原来菌群是一个器官，影响力强到超出想象！到底该怎么吃，才能养出肠道“好细菌”？

这期节目，我邀请到上海交通大学特聘教授、肠道菌群研究领域的顶尖科学家赵立平教授，把人类和菌群之间600 万年的共生关系聊了个明白——人体里长期较劲的两派菌群，决定了你的食欲、体重、免疫、甚至情绪！

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赵立平

上海交通大学特聘教授

菠萝：大家对肠道菌群最常见的误解是什么？

赵立平教授：经常有人问我——包括一些专家、或者看过菌群检测报告的病人和医生——同一个菌的名字，为什么有的说是好细菌，多了好；有时却说多了不好？

我一看菌名就发现，他们说的那个名字，要么是一个“属”的名字， “科”的名字，甚至是“门”的名字。

这就涉及到细菌的分类系统。和宏观生物一样，细菌也是按门、纲、目、科、属、种来分类的。“种”是最基本的分类单元，相似的“种”归为一个“属”，相似的“属”归为一个“科”，这样一直往上到“纲”和“门”。

对于细菌来说，同一个“属”里的不同种类，差异可能非常大——大到相当于把蚂蚁和人归在一起讨论。就算是同一个“种”的细菌，其实也差不多像把人和小鼠当成一样的东西来研究。

这反映出目前很多菌群研究、分析和检测使用的分类单位太粗了，没办法精细区分不同菌种之间的实际差异。有点像我们把一个城市里所有姓张的、姓李的、姓王的分成几类，然后统计哪一姓氏犯罪率高，就依此来管理整个人群——这种做法是很不合理的。

菠萝：大多数人认为肠道菌群是一种共生系统，但是您认为肠道菌群是人体的一个器官，甚至是一个非常古老的器官。这件事儿怎么理解？

赵立平教授：对于人体器官的定义，一开始我们认为有物理的实体解剖结构才叫器官。但现在这个定义也在扩展，比如免疫系统就不能这样定义——免疫细胞遍布全身，并不聚集成一个肉眼可见的实体，可我们同样承认它是一个功能性器官。

到了肠道菌群，挑战就更进一步：它甚至不是由人体自己的细胞构成，而是由和我们共生的亿万微生物组成。所以说，无论是医学界的专家、营养领域的工作者，还是普通大众，一开始觉得“菌群也算一个器官”这个想法有点难以接受。

我们从2004年到2024年一共发了136篇论文：一边发展精细的、高颗粒度的、分析菌群和追踪菌群的方法；另一方面涉及各种各样动物的试验，特别是很多人体临床试验，就是为了搞清楚肠道菌群里边究竟哪一些菌是健康离不了的，这些菌有哪些特征，它们相互之间有没有关系。做到2024年，我们终于在国际顶刊《细胞》杂志发表了一个关于肠道核心菌群的模型，叫做“Two Competing Guilds”，可以翻译成“两大竞争性功能群”，英文简称TCG。

在人类社会里，人和人之间都是有社会关系的；在菌群中，菌和菌之间也有生态学关系。社会关系就是你和某个人是非常好的朋友，形影不离，甚至可以为彼此两肋插刀，那你们就会构成一个群体，这个群体对个人在社会上的发展显然非常重要。但是我们也会看到，两个人因为种种原因就是合不来，甚至有世仇，水火不容，呈现出你兴旺我就衰败，我衰败你就兴旺的竞争关系。从这个角度出发，我们就想看看肠道菌群里，哪些细菌之间存在稳定的合作关系，哪些又存在稳定的竞争关系。

这里的“稳定”，不是看平常时期。和平年代大家都上班下班，生活平淡，看不出哪些关系对你至关重要，也看不出哪些群体对社会最关键。可一旦战争、瘟疫、台风这类巨大的环境冲击来临，社会受到震荡，你就会发现：大部分社会群体停止运转了，人与人之间的关系破裂了，严重的时候连家庭都难以维持完整。但你会看到士兵、警察、医生这些社会保障部门的群体，原来和你一样朝九晚五上班下班，现在全天候在一起作战。

这就意味着，当一个系统受到巨大冲击时，仍然能够保持稳定的合作或者竞争关系的社会成员，就是维持社会结构的最后一道防线。如果连这样的群体都没有了，所有的人相互之间都不能维持稳定的关系，这个社会其实就完全崩溃了。

同样的，细菌也是社会性的生物，它们构成的生态系统就是一个细菌的社会。所以我们把目光聚焦在这个环境发生剧变的时候——比如饮食结构突然改变、服用了药物、发生感染或者患上某种疾病时，菌群本身相当于受到了很大的冲击，所有的菌都在变化。而我们观察到，有一小部分菌总是一起变化：有的“你升我也升，你降我也降”，像铁哥们儿一样同步；有的则“你升我就降，你降我就升”，仿佛死对头。

所以，我们通过一系列的试验设计、大数据分析，机器学习模型等，经过20年的研究，最后发现看上去种类多、数量大、变化快，有些甚至是杂乱无章的菌群，其实是有核心结构的。这个核心结构就是由两组非常稳定的相互竞争的细菌构成，这两组细菌我们把它叫做功能群。

同一个功能群内部是非常稳定的合作关系，两个功能群之间又是非常稳定的竞争关系。其中一个功能群有大量能够降解消化膳食纤维的细菌，因为它能产生乙酸和丁酸这两种生物活性物质。另外一个功能群，它带着大量的几乎所有已知类型的抗药性基因，带着几乎我们已经知道的能够引起疾病的所谓毒力因子基因，它能产生内毒素、吲哚、硫化氢这些有毒有害的能引起炎症的东西。

这两个功能群在我们的肠道里就像跷跷板一样，你升我降。大家听到这儿可能就会说，降解膳食纤维产生乙酸和丁酸，没有什么抗药性基因，也没有毒力因子基因的那一群细菌应该是好的。另外一群一听就觉得是坏的。但实际上它并不是一个简单的好和坏的关系。这两组菌是在进化的过程中形成的人类核心菌群，没了它们我们就不能健康的生活，所谓“坏”的也是必须要有的。

甚至有点让人觉得不可思议的是，对于古代的人类，所谓的坏的那些菌，它起的作用有时候还超过那组好的。因为这恰恰触及到了大家非常关心的一个话题，就是体重管理。

体重是一个表象，人的体重差别是非常大的，相差的这一部分基本上全部是脂肪。为什么在我们的体重发生大幅度升高降低的过程中，主要是由脂肪的量来决定我们的体重呢？因为脂肪是一个最好的储能物质。

我们的祖先和黑猩猩是在600万年前分道扬镳的，它们进化成了今天的黑猩猩，我们进化成了今天的智人。从600万年前到今天，我的祖先差不多繁殖了50万次，才能有今天的我，这个血脉从来没有断过。所以说每个现在活着的人，真的要珍惜生命，因为你是进化的奇迹。你身上的基因传了600万年从来没有断过，你肠道里面的菌也是传了600万年没有断过。如果说基因是血脉，你肠道里边维护生命的最重要的核心菌群就是你的菌脉，都是世世代代往下传的。

在这600万年的过程中，肠道菌群对我们的祖先能够活下来起了非常重要的作用。

绝大多数时间，古人类是没有社会组织能力，也没有种植、养殖这些能力的，农业社会也不过在1万年以前才开始萌芽。也就是说，人类食物供应问题在600万年里，有599万年都处在无序的状态——碰上什么就吃什么，饥荒和丰收交替进行，而且没有规律。那就意味着生活在树林里面的原始人，平时只能吃点树叶来充饥，等到突然打了一头鹿，一家人必须几天之内吃完，不然就坏了；过几天又只能吃非常高膳食纤维的食物。

菠萝：在古代的时候，高膳食纤维其实是一个正常食物，但是能量密度很低。

赵立平教授：非常低，但还是必须吃，不吃就活不下去。那么谁来帮忙把这些膳食纤维分解变成糖，然后变成能量给身体供应呢？

有一个非常有意思的事情，“人类基因组计划”刚提出来的时候，很多预测人应该至少有10万个基因甚至更多，但是最后测出来只有23000个基因。膳食纤维的种类非常多，结构非常复杂，降解膳食纤维需要的酶要几万种甚至几十万。如果要把这些酶全部都编码在人的基因组里，那就意味着人类基因组一大半都要用来编码它们，非常不经济。因为你这辈子能遇到什么样类型的膳食纤维是无法预测的，如果你的基因里有准备了，你能吃它，就活下来了；如果基因没有准备，就活不下来。

所以，人类把分解利用膳食纤维的能力外包给了肠道菌群。

肠道菌群进化出来能够高效分解利用膳食纤维的一组细菌。大家可以想象，这一组细菌肯定不止一个，每个细菌只有平均5000个基因，它也没有办法编码那么多的降解膳食纤维需要的酶。如果养上一群细菌，可能就有几万几十万个基因了，它们相互之间再形成一个团队，把你吃进去的天然膳食纤维降解成糖，再发酵后利用。但在无氧的条件下，它不能让这些碳水化合彻底的氧化成二氧化碳和水，就必须把没有氧化掉的那一部分再释放出来，就是乙酸和丁酸。

关于乙酸和丁酸，现在每年都有成百上千的论文在研究它们的生物活性。目前已知的有四大作用。

第一个作用，改善肠屏障功能。肠道表皮有一层细胞，每三天就要脱落，这种快速的生长更新需要很多的能源。非常有意思的是，人体其它细胞都以葡萄糖做能源，只有肠道表皮细胞是以丁酸盐做能源。也就是说，光吃葡萄糖养不好肠道表皮细胞，就是需要肠道菌群分解膳食纤维以后产生的丁酸来养它。如果没有足够多的肠道菌群能够利用的膳食纤维进入肠道的话，那丁酸就不够，肠道紧密性就不够，也就是肠屏障功能不好，那肠道里有一些有毒有害的东西，不就随时进入血液了吗？显然对身体健康不好。

第二个作用，调节免疫。今年的诺贝尔生理学或医学奖颁发给了调节性T细胞。调节性T细胞在天然情况下，就是由乙酸和丁酸来调节。也就是说，肠道菌群通过产生乙酸和丁酸，升高了调节性T细胞，你的免疫系统就不会乱发作，恰好控制在能够对抗感染，但又不损伤自身细胞和器官的平衡状态。这显然是比较重要的，因为几乎所有的慢性病人都有一个全身性的慢性炎症，如果能够把这些炎症减轻，显然是有利的。

第三个作用，调节肠道内分泌。我们肠道里面有一个最重要的内分泌细胞叫L细胞，产生两个和食欲调节有关的激素GLP-1和PYY。GLP-1叫做饱腹感激素，升高后人有了饱腹感，就不想吃东西，相当于长期节食，就可以减重了。这是一个不需要意志力来减重的方法，确实很有效。但是我们吃饭不是只吃饱就行了，还必须产生吃饱以后的愉悦感和满足感，这是由肠道的PYY激素直接调控大脑的食欲中枢。当你既有饱腹感又有满足感，当然就会停止进食了。

所以，古人类在长期只能吃以膳食纤维为主的食物的环境下，肠道里面有这么一组菌，能够分解膳食纤维，产生乙酸和丁酸，即使只吃树叶，也不会觉得饿得要命，而且吃一点东西就满足，能够忍受低热量密度、低营养密度的食物。

菠萝：这真是进化得很完美的一套系统，让你吃草也能饱，同时还能觉得吃好了。

赵立平教授：还有一个因素，因为它升高了调节性T细胞，降低了炎症，炎症本身是可以破坏胰岛素受体的，所以炎症减轻以后，我们胰岛素受体就特别敏感，这决定你的饥饿感有多强烈的。如果胰岛素敏感性非常好，饥饿感就没有那么强烈，就容易得到满足。所以，如果身体里乙酸和丁酸比较多，不仅让你胰岛素敏感性恢复，还能让你的肠道L细胞分泌更多的GLP-1和PYY，饱腹感和满足感也很快能来。

第四个作用，酸化肠道，压制病菌。乙酸和丁酸可以降低了肠道PH值，起到抑制有害菌的作用。它可以把另一类致病菌很多的功能群，压到一个很低的水平，同时外来的病菌也在肠道里很难站住脚，也不容易生存，所以很大程度上也可以改善“病从口入”的问题。所以这一组降解膳食纤维的菌真的有非常好的生理作用，能够改善肠屏障功能、调节免疫、调节饮食行为、调节代谢、同时还有非常重要的生态功能。

经过20年的研究，我们对于一个健康的肠道菌群应该长什么样可以说的比较清楚了。

借宏观生态学里面森林生态学的一个概念，形成森林必须有乔木，乔木不但要有，还得长到一定的量，形成遮阴的树冠，只要乔木的密度不减少，森林就可以稳定很久；所以在宏观生态学里，乔木是森林生态系统的基石物种。我们认为这一组能够降解膳食纤维，产生乙酸和丁酸的菌，就可以称为肠道生态系统的 “基石功能群”，另外一个和它相对的，称之为“病生功能群”。

菠萝：病生功能群和疾病相关，但您也说它不等于“坏菌”，这怎么理解呢？

赵立平教授：它的英文名字叫pathobiont，是从两个词来的，病菌（pathogen）和共生菌（symbiont）。这两个词合在一起就很奇怪，直译是“和人共生的病菌”。中文的翻译，我想了好久，不能把它叫做病菌功能群，因为它不是真正的病菌，但是也不能不提病，因为它多了以后，的确在特定的情况下会让人得病，所以就把它叫做“病生功能群”。

功能群有三个典型产物，内毒素、吲哚和硫化氢。内毒素是一类叫做革兰氏阴性菌的病菌细胞表面的一种抗原，每一个细胞表面大概有100万个内毒素分子，就和头发一样长在整个细胞的表面。这个东西如果到了血里，马上就会引起炎症反应。吲哚和硫化氢，这两个东西都是很臭的。吲哚的味道就是大便的味道，硫化氢是臭鸡蛋的味道。

病生功能群听上去就是不好的，可是它又不能简单用好坏来说，它确确实实是核心菌群的成员，我们离不了它。比如，它可以用来训练新生儿的免疫系统。免疫系统需要和病菌接触才能学会识别敌我，所以必须让新生儿接触一些病菌，才能够发育出一个完善的免疫系统。但直接把一些烈性传染病菌拿来，孩子马上就夭折了，所以在长期进化过程中，我们就选了病生功能群这样的菌。它是病菌，病菌有的表面抗原、细胞壁抗原它都有，但致病性真的非常弱。

什么时候才对生命构成威胁呢？就是当一个人进了ICU，肠道几乎千疮百孔了，免疫系统也非常弱，这些菌就有可能直接进入到血液里面或者脏器里面长起来，因为它产生的内毒素多，就会引起严重的免疫反应，可能带来生命危险。

同时，我们的基石功能群是要从母亲那里传给孩子的，通过产道、通过初乳，通过母亲的皮肤、口腔进到孩子的肠道里面。母乳里边每升有10到15克的两百多种不同的母乳寡糖，这些母乳寡糖就是养新生儿肠道里面的基石功能群的。所以基石功能群在肠道里就占优势，病生功能群进来以后，它肯定繁殖不起来，也就只能产生抗原来训练新生儿的免疫系统。

同时，在古代感染是经常发生的，所以免疫系统一定不可以休眠，一定要保持适当的警惕性。那就必须要产生一个低剂量的抗原，不断刺激它，让它不要休眠，这也是病生功能群的作用。

病生功能群和代谢及体重控制也有很大的关系。我们刚才也说了，古人类最大的问题是食物供应不稳定。打猎成功的时候热量非常丰富，营养密度非常高，但是这样的食物供应可能只有短短的几天，最多一两个月，然后又只能吃膳食纤维为主的食物了，营养密度和热量密度很低。

病生功能群什么时候会变多，就是当食物里面膳食纤维的总量开始下降，甚至没有了。比如打了一头鹿，一家人几天之内必须吃完。天天吃肉的时候，基石功能群很快就降到了很低，因为它没有膳食纤维作为食物了，它的竞争力就不行了，而病生功能群马上就上来了。

病生功能群上来以后，第一它产生内毒素，会让我们全身有一个低度的炎症，把胰岛素受体破坏一下，胰岛素受体不敏感了，就是所谓的胰岛素抵抗，人的饥饿感就很强烈，一直想吃东西。吃了东西以后，因为血里的糖迟迟不能被动员到细胞里去，所以细胞里的糖浓度低，饥饿感就是不缓解，所以这就造成过量进食了。另外它产生的吲哚和硫化氢，可以抑制肠道L细胞分泌GLP-1和PYY的，这些有毒有害的物质多了以后，让L细胞延迟分泌GLP-1和PYY，所以你要吃很久才会觉得饱。

也就是说，病生功能群长起来之后，会让你进入暴饮暴食模式。但这是合理的，因为你必须几天之内把食物吃完，不然这个肉会臭掉。但是如果你吃进去没有把它变成脂肪存起来，多余的热量又排出去了，不就又浪费了吗？所以病生功能群还有一个非常有意思的功能，它可以直接调节脂肪代谢的两组关键基因。

第一组基因是一个单基因，叫做Fasting-Induced Adipose Factor，简称FIAF，翻译过来叫做饥饿诱导表达的脂肪因子。这个基因主要在肠道里面表达，如果是打开的，我们就只能烧脂肪，不能存脂肪。它是个双向开关，只要一起作用，它产生的蛋白就会让我们的脂肪酸氧化，停止脂肪酸的存储，想减肥这个基因必须打开，烧而不存。但这个基因一定要禁食一段时间，也就是出现饥饿感之后，在饥饿感的刺激下，才有可能被打开，燃烧脂肪。

这个基因刺激谁来调节呢——肠道菌群。我们更进一步的研究发现，产生内毒素的条件致病菌可以关闭这个基因。我们最早鉴定出来一个叫阴沟肠杆菌B29，它在一个350斤重的年轻人肠子里占到了总量的30%。通过使用我们改变菌群的一个饮食干预方案，这个菌很快就找不到了，他23周减了51.4公斤，血糖、血压全部都回到正常范围。我们就怀疑，原来在他肚子里长得特别多的病生功能群的菌，可能是他得病的原因。它把肠道里燃烧脂肪需要的基因给关掉了，让你只能存脂肪不能烧脂肪。同时，肝脏里有三个基因是用来合成新脂肪的，病生功能群还会这三个基因的活性上调。

总结一下，病生功能群如果在肠道里占优势以后，第一让胰岛素敏感性下降，饥饿感增加，GLP-1，PYY上不来。饱腹感和满足感一直出不来，人就进入一个暴饮暴食的模式，这是激素控制的，根本由不得你。第二，它把燃烧脂肪的基因关掉，只能存脂肪不能烧脂肪。第三，又把肝脏里边的合成新脂肪需要的基因活性上调，所以你吃进去的热量一点不差的全部变成脂肪存起来。

这就是为什么很多人在菌群没有调整好的前提下，单纯靠饥饿来减肥是很困难的。比如有很多朋友说我想减肥，白天尽量少吃，但是到了晚上快睡觉的时候，实在是饿得受不了，这个饥饿感怎么都过不去，就只好再吃点，第二天体重有时候不但不下降，反而上升。因为你想烧的是救命的脂肪，而你的肠道给你的信号是：现在不需要烧这个脂肪，环境里的食物供应还是很丰富的，去吃点儿吧，满足今天一天热量供应不足的问题。

因为我们晚上睡觉以后维持体温、呼吸、心跳等所有这些基本生命过程，所有细胞里面的生化反应也是需要能量的。

这些能量从哪儿来？它有两个路子，一个是你存的脂肪，如果能烧存的脂肪，就可以减重了。但是如果病生功能群在肠道占优势，它就给人体一个信号，你现在环境里面是有食物的，你不要烧这个救命的脂肪，它会让你赶快去找东西吃，所以饥饿感不会消除。

你如果早晨、中午吃了一些东西，但是你下午和晚上吃的很少，制造了一个热量差。到晚上快睡觉的时候，饥饿感就来了。饥饿感来了以后，你只要坚持二十分钟不动，过一会儿如果饥饿感消失了，恭喜你，你可以烧救命的脂肪了。那你这时候就上床睡觉，这一晚上心跳、呼吸、体温维持需要的热量，就烧的是肚子里存的脂肪，第二天早晨起来你再去找东西吃，这就变成一个可以减重的模式了。

所以我们现在提出的减重方案，一是基石碳水必须充足供应，菌群才会固定在基石菌占优势，病生菌被压着，才会让你的身体以为现在遇上饥荒了，需要烧存的脂肪。第二你还必须吃足够的蛋白质，每天每公斤体重至少一克蛋白，这样你的肠道本身所流失的蛋白，就会从食物里得到供应，就不至于烧太多的肌肉。

还有一个要注意的，单纯不吃东西减重，那么你肯定不吃膳食纤维，其他的营养也很少。那肠道里面的病生功能群会涨起来，会变得比你减肥之前更多。这意味着你一旦停止这种节食减肥的模式以后，你会非常饿，引起的胰岛素抵抗更严重，造成GLP-1、PYY的下降更多。潮水一般的饥饿感和迟迟来不了的满足感和饱腹感，会让你一下子爆发式的报复式的去吃东西，反弹迅速。所以如果你减重不考虑这个东西，不知不觉之间其实是推高了病生功能群。

现在我可以回答一开始你问的那个问题，为什么我们说菌群是一个器官呢？

对于器官，第一应该有一个明确的结构。现在我们知道了有基石功能群和病生功能群两个功能群，而且这两个功能群我们已经鉴定出来，每一个功能群里边的每一个菌的基因组序列有非常明确的结构。

第二，它要有不可替代的功能。无论是基石功能群所提供的和免疫调节代谢调节有关的功能，还是病生功能群训练免疫系统，还有让我们在该吃的时候吃、饥荒时的储能模式和耗能模式的转换，都是必不可少的。所以它确实有其他任何一个器官不能替代的功能。

第三，它是有分子机制的。基石功能群产生乙酸和丁酸，病生功能群产生吲哚、硫化氢和内毒素，非常明确。两群生物活性物质其实是在互相对抗，通过和人的不同细胞的不同的靶点结合，看最后谁占优势。最后就决定了肠道菌群是一个促炎的菌群，还是一个抗炎的菌群。

第四，器官如果出现偏差，人就会得病，但这个偏差是可以纠正的。

所以，从这四个方面来看，肠道菌群是完全有资格成为人体一个必须的器官。因为它是几百万年进化早就形成，一直就以一个器官在起作用的。只不过是最近才觉得应该给它一个器官的资格，所以叫做“古老的新器官”。

另外我们也发现，现代人的基石功能群普遍比较低。有两种问题，一个是种类并不少，但是因为你没有给它提供基石碳水，所以数量很少。而另外一种比较严重，种类都基本没有了。这种情况下，你只有从健康人那里把基石功能群转移过来，然后再提供基石功能群需要的营养，才能重建一个健康的菌群。

临床上很多医生，尤其是消化科的医生都知道膳食纤维是不可以随便补充给病人的。很多病人不耐受，会胀气、腹痛，甚至腹泻，甚至走向反面——便秘。因为膳食纤维是碳水化合物，不是只有基石功能群能用，病生功能群也能用。只不过如果基石功能群和病生功能群都在的话，基石功能群每消化吸收一个摩尔的碳水化合物，它比病生功能群会多产1到2个能量货币ATP（腺嘌呤核苷三磷酸），那就意味着它的能量收益高，它就长得快。然后它再产酸，它自己是耐酸的，而病生功能群不耐酸。所以一开始大家都在长，很快病生功能群掉头向下，但基石功能群一直稳步上升，它们之间存在着一个生态竞争的关系。

正因为如此，我们现在一般不会简单的说，你们多吃点蔬菜水果就行了，根本不是这么回事。蔬菜和水果里面的膳食纤维属于菌群不可利用的膳食纤维，它的结构决定了它可以吸收水分，可以刺激肠胃蠕动，可以增加排便，有用，但它不是基石碳水，真正的基石碳水大部分来源于植物的种子，还有抗性淀粉。

所有这些东西都是要瞄准基石功能群的降解酶的类型，然后还要保证它们有必要的交联结构，然后基石功能群才会按照一个功能群的形式齐心协力的来用它。而病生功能群基本上不能用，所以它会比较安全。正因为这样，我现在基本上不给大家推荐应该吃一个什么东西，我们拥有的是：