人为何会暴饮暴食、发胖？这位教授用20年研究揭示真相，都和肠道菌群有关

20年前，因为一个偶然的机会，上海交通大学特聘教授赵立平察觉到，肠道细菌与人体健康有关，从而开启了当时几乎处于“一片空白”的人体肠道菌群研究。

后来，他陆续锁定一些与人体健康密切相关的肠道细菌并解析其作用机制。2024年，他成功解析出人体肠道的284个核心菌群成员，分为“基石功能群”和“病生功能群”两个相互竞争的群体，确认其作为人体器官的功能。

可以说，赵立平的研究不仅在国内开启了肠道菌群研究的新天地，在国际上同样走在前沿。现在，他的研究成果已在国内多家知名医院落地，进入临床研究。

“现代人的肠道菌群几乎都处于营养不良的状态，这也是现代人各种疾病和亚健康状态比较多的原因。”赵立平直言，要从根本上改变现代人食物链中肠道基石功能群营养缺乏的现状，很可能需要从作物育种、粮食加工、烹饪方式、到最终进食习惯进行全链条的创新和变革。日前，他接受了本报记者的专访。

不断进化的肠道菌群，守护人类直到今天

问：为什么说肠道菌群是人体器官？这和我们传统认识中的器官似乎不太一样，很难想象人体器官是由一群细菌组成。

赵立平：人体肠道菌群非常复杂，但是正常人的肠道细菌都分为两个功能群。这也是我们2024年发表在《细胞》杂志上的一项重要研究成果：人体肠道中的284株核心细菌可分成两个菌群——基石功能群和病生功能群。这两个功能群组成了一个“菌群跷跷板”，其中，基石功能群就和它的名字一样，是人体健康的基石，它们就好像是森林中的大树，维持着整个森林系统的稳定，我们也把它称为“大树菌群”；病生功能群，一听名字就知道，这是会引发人体疾病的“坏细菌” 群体。

当基石功能群在肠道中占据优势，压制着病生功能群时，人体就处于健康状态。相反，一旦病生功能群占据优势，那么不仅仅肠道环境不健康，人体还会产生炎症，甚至出现各种疾病。

简言之，基石功能群就是具备抗炎作用、让人体更健康的菌群，同时它还能让人进食后产生饱腹感和满足感。病生功能群则会让人的全身出现炎症反应、胰岛素抵抗等现象，会使饥饿感加重。当病生功能群占据优势，会产生吲哚、硫化氢之类的物质，且人会出现暴饮暴食的行为，脂肪消耗的基因开关被关闭，脂肪只合成而不消耗，人也会开始发胖。

FG：基石功能群，PG：病生功能群。人类肠道菌群中基石功能群占据优势就让人既容易吃饱也容易满足；病生功能群占据优势则人会暴饮暴食。

那么，为什么说肠道菌群是一个器官？人体的器官都有正常的结构、功能和分子机制。过去20年，我们通过研究解析了肠道菌群，发现肠道菌群具有器官所具备的一切特性。

首先，器官必须有明确的结构。现在我们已经知道，人的肠道菌群共有284株核心细菌，分为两大功能群，每一个功能群里的每一个细菌的基因组序列也有非常明确的结构。其次，器官必须有不可替代的功能，人体肠道菌群正有着其它器官不能替代的功能。此外，肠道菌群的分子机制，目前也已研究得很清楚了。而且，器官如果出现偏差，人就会得病，但是这种偏差是可以纠正的，肠道菌群同样如此，甚至可以和器官一样进行移植。

所以说，肠道菌群完全可以看作人体必需的一个器官，而且是经过几百万年进化而形成的人体的一个“古老的新器官”。

问：按照您的说法，肠道菌群若是经过几百万年进化而形成的话，那么古人类的肠道菌群是如何进化为现代人的肠道菌群结构的呢？

赵立平：科学家通过对一万多年前古人类的粪便化石研究发现，古人类大部分时间处于食物匮乏的状态，能吃到的主要是植物的根、叶、种子，这些食物都属于低能量、低营养密度，但含有大量的膳食纤维。为了消化这类食物，古人类进化出能高效分解膳食纤维的肠道菌群——基石功能群。而且，因为肠道中的无氧环境，基石功能群无法把膳食纤维彻底氧化分解为二氧化碳和水，这些无法彻底分解的成分就被释放到肠道中——这些成分就是乙酸和丁酸。

国际上已有大量关于乙酸和丁酸功能的研究。可以明确的是，它们有四大功效。

首先，它们的一个主要作用是改善肠屏障功能。肠道表皮细胞每3天更新一次，其能量来源就是丁酸盐，如果没有足够的膳食纤维提供给基石功能群，就无法产生足够的丁酸，肠道表皮生长就会受影响，从而影响肠道屏障功能。其导致的后果是，肠道中的有毒有害物质进入血液，引发人体炎症反应，甚至导致更多疾病。

其次，乙酸和丁酸可以精准高效地调节肠道内的调节性免疫T细胞，使免疫系统处于一个既能对抗感染、又不损伤自身细胞和器官的平衡状态。2025年诺贝尔生理学或医学奖就颁发给了调节性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的。当T细胞升高时，炎症反应会降低，胰岛素受体就会非常敏感，人的饥饿感就不会很强烈；但是当肠道菌群紊乱，T细胞异常活化、增殖时，人体就会出现过敏等症状，包括克罗恩病和溃疡性结肠炎在内的炎症性肠病。

同时，乙酸和丁酸还能够调节肠道内分泌。人的肠道中一个最重要的内分泌细胞叫L细胞，它会产生两个和食欲调节有关的激素：GLP-1和PYY。其中，GLP-1叫饱腹感激素，让人产生饱腹感，而PYY激素直接调控大脑的食欲中枢，让人进食后产生愉悦感。乙酸和丁酸恰好能够调节L细胞去升高这两个激素，让人既有饱腹感又有满足感，这样，人自然就会停止进食。

乙酸和丁酸还能降低肠道PH值，酸性环境使外来病菌很难立足，更不用说生存下去，所以很大程度上也可以改善“病从口入”的问题，起到抑制有害菌的作用。

可见，能够降解膳食纤维的基石功能菌群确实非常了不起，它能帮助改善肠屏障功能、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。这也使得古人类在长期“吃糠咽菜”的情况下，也能够产生饱腹感和满足感，且活得还挺健康。

但自从古人类开始打猎、收获猎物后，因为没有食物储存技术，他们就必须在成功打猎后的几天中都暴饮暴食，把食物吃完。要实现暴饮暴食后还有食欲继续吃，把摄入的多余能量变成脂肪储存起来，到食物匮乏时让脂肪燃烧、对抗饥饿——这个时候，病生功能群就出场了。

当人体进食大量肉类时，病生功能群会快速生长，压制住基石功能群。病生功能群会关闭GLP-1和PYY的信号开关，让人吃了还想吃，进入暴饮暴食状态。而且，病生功能群会使人体处于轻微的炎症状态，这样人体会出现胰岛素抵抗，更容易饿、更想多吃。更重要的是，病生功能群还会通过基因靶点关闭肝脏上消耗脂肪的基因开关，让人只储存脂肪而不消耗脂肪。

不过，由于古人类常常处于吃完上顿没下顿的状态，过几天身体炎症很快就消下去了，所以并不会造成很严重的后果。

但现在，我们一直处在“丰收”状态，而和我们一起进化了几百万年的肠道菌群并不知道这一点，所以一旦肠道中的病生功能群处于优势，基石功能群升不上去，那么肠道菌群依然会以为你会不断面临食物短缺，给你的大脑发出指令：但凡能吃饱，就要多吃多存。这会让人全身处于炎症状态。其实，这也是为什么现在体重超标并且逐渐发展到糖尿病等慢性病的人那么多的原因。可以说，它是人的现代饮食、肠道菌群和人体基因综合的结果。

简言之，大自然的巧妙设计让人类可以进化到今天，它对我们基因和肠道菌群的天然设计就是让我们多吃，而不是面对美食无动于衷。从某种程度上而言，节制地吃是反人性的。

从肥胖到神经退行性疾病，都与肠道菌群密切相关

问：如果病生功能群可以简单理解为“坏细菌群”，那是不是能尽量清除它们，让人体处于健康状态呢？

赵立平：大自然的设计很精妙，病生功能群并非一无是处。它是新生儿免疫系统的“训练员”，新生儿肠道的基石功能群主要通过母亲的产道、初乳等传递，每升母乳有10到15克的母乳寡糖，可以促进基石功能群的生长。

来自母体的基石功能群使新生儿天生具备一定的免疫功能，但新生儿要应对出生后的开放环境，还需要病生功能群的帮助。病生功能群的“坏细菌”会产生一些毒素，但并不致命，新生儿的免疫系统正是在和这些坏细菌以及毒素的接触中不断提升免疫力。同样，成年后免疫系统也需要保持一定的警惕性，如果人体的免疫系统什么有害物质都接触不到，它就会变得迟钝。而病生功能群往往承担着免疫系统日常练兵的“陪练”功能，帮助免疫系统通过日常练兵、演习保持一定的警惕。

问：如果肠道菌群的机制已经如此明确，这是不是意味着我们可以把肠道菌群作为靶点，来减肥甚至治病？或者，我们是否可以多补充一些膳食纤维，这样就能提高基石功能群的活力，变得更健康？

赵立平：我们确实在肠道菌群中发现了与疾病相关的多个靶点。现在有研究认为，阿尔兹海默症等神经退行性疾病也与肠道菌群有关。

早在20多年前我们就发现，肠道菌群与肥胖有关。2012年，我们首次在一个体重350斤的年轻人肠道中发现了一种叫做阴沟肠杆菌的致病菌，它占肠道菌群的35%。通过营养干预，四周后，这种菌检测不到了；23周后，他的体重下降了51.4公斤，糖尿病、高血压、高血脂症状都消失了，指标全部回到正常范围。此后，我们通过试验证实了这一病菌是他生病的原因。这是国际上首个被鉴定出的引起肥胖的肠道细菌。

后来，我们又发现肠道菌群与2型糖尿病有确切的关系，通过调节肠道菌群可以对2型糖尿病进行治疗干预或营养支持。

同时，很多癌症病人也都曾经有过便秘的经历。这一点在国际上目前已研究得比较清楚，应该是便秘、菌群失调，导致全身发炎。然后，外部再出现一个产生致癌物质的菌引起细胞突变，演变成癌症。而且，一旦肠道菌群完全崩溃、肠道成为一个开放的系统，人体的健康状态很可能就回天乏术了。

现在，我们确实可以通过为肠道基石功能群增加营养，使它们占据优势，降低身体的炎症反应，从而预防疾病，或对疾病治疗提供辅助支持。而肠道菌群及其工作机制的解析，也让我们进一步理解为什么很多人通过节食并不能真正地减肥，反而导致身体状态下降，甚至容易生病。

因为病生功能群本身就不需要额外补充营养，当人开始节食或断食时，基石功能群的营养反而更加糟糕，在体内菌群“跷跷板”中，病生功能群仍然压制着基石功能群。所以，要减重就必须为基石功能群提供更多营养，使其占据优势，从而在肠道中制造“饱腹”信号，并打开让脂肪燃烧的基因开关。

虽然基石功能群以膳食纤维为能量来源，但并非我们多吃点蔬菜、水果、粗粮就能为基石功能群增加营养。

我们通过研究发现，古人类每天的膳食纤维摄入量是200到400克，而现代人平均每天膳食纤维的摄入量只有15克，且这15克中，很多还不是基石碳水。这就导致现代人的肠道菌群几乎都处于营养不良的状态。

但是，我们又不可能恢复古人类吃糠咽菜的生活，那么又该如何为基石功能群提供营养呢？对现代人来说，是不是多吃粗粮、蔬菜、水果，多补充膳食纤维就可以了呢？

并非如此。因为并不是所有的膳食纤维都是基石功能菌群的“食物”。基石功能群的食物大多数在食物的种子、果实中。仔细想一想就可以理解，古人类的主食除了树叶、草根之外，能够采集到的也就是植物种子了。但在正常饮食情况下，植物种子摄入还会产生热量过高、升糖快等其它问题，且很多粗粮并非健康食品，有些还是高升糖食物。

我们通过机器学习模型，引入人工智能解析了肠道菌群的工作机制，同时对植物种子等高膳食纤维的食物进行改造。在医疗实践中，我们通过检测基石功能群，然后有针对性地帮助病患恢复基石功能群。

与人的社会性相似，肠道菌群也是一个复杂系统

问：肠道菌群研究目前在学术界很热门，但大多数集中在个体肠道菌种的研究，您却长期围绕肠道菌群的两个大类来研究，可否谈谈您的研究主要思路和方式？

赵立平：我们都知道，人是社会性动物，其实肠道菌群的社会性不输人类，无论是人类社会还是菌群，都是组成成员众多的复杂系统。要理解这类系统的运作、寻找核心成员，虽然方法不同，但最核心的指导思想是一致的——Stable relationships signify corecomponents，即“稳定的关系意味着核心的成员组成”。

复杂系统中成员的相互作用构成了一个动态变化的网络，其中最关键的成员应该是具有不受环境冲击影响的、关系稳定的成员。也就是说，被稳定关系连在一起的成员很可能就是核心成员。

人类社会中每个人都不是孤立的，都有多重身份。在一个城市中，每人都有一部手机，只要观察一个手机的信号每天什么时间和哪些手机信号一起出现在什么地方，我们甚至不需要知道手机主人的其它信息，就能够解析其社会关系。

当我们把肠道菌群看作一个整体，且用解析人类社会的方式来解析它们时，各个菌群的功能也就逐渐浮出水面。我们把每一类细菌的全基因组序列都测出来，一个基因组代表一个菌，哪些细菌总是同时出现，哪些细菌总是互相“回避”，那么就能比较明确地区分它们的功能群。

而且，就像人类社会一样，哪些群体对维持社会正常运转最重要？和平年代或许很难区分，可一旦自然灾害或者战争等极端情况出现，当一个系统受到巨大冲击时，战士、警察、医生等社会应急部门的人就会比平时更紧密地联系在一起，这些群体就是维持社会运转最重要的力量，这就说明它们是“核心部门”。

对于肠道菌群，我们通过不同的方式冲击它们，每次也都可以比较明确地区分出两个群体。

当然，也和人类社会一样，一旦两个功能群都解散了，那么肠道菌群系统就崩溃了。而如果这两个功能群不能恢复，那么人几乎就会不可挽救地走向死亡。

目前，我们正在与多家医院联合开展临床研究，对难治性便秘、包括克罗恩病在内的炎症性肠病、肠易激综合征等20多种疾病进行辅助治疗。首先是对基石功能群进行检测，然后再对基石功能群开展营养补充，都不行的话再做基石功能群的移植。不过，要提醒的是，肠道菌群移植是非常专业的医疗方式，并非所有的机构都可以做。

（本版图片由受访者提供）