自然界的所有動物和植物都是共生生物體，都含有豐富多樣的微生物群落。過去的20年中，許多研究表明微生物能夠以多種方式參與宿主在特定環(huán)境中生存和繁衍能力，包括其在形態(tài)、發(fā)育、行為、生理、抗病性及其進化中的作用。微生物對其宿主的另一種影響可能被低估，那就是熱量的產生。
幾個數(shù)據(jù)
據(jù)估計，人類腸道中的微生物代謝每小時產生約61千卡的熱量，這相當于一般人在休息時產生的總熱量的大約70％。
與所有細胞一樣，微生物產生的熱量是酶促分解代謝底物和合成細胞物質的副產物。當以單位重量表示時，微生物產生的熱量比其它任何有機體都多。細菌產生的熱量的多少取決于生長底物、生長速度和生長階段。一般來說，產熱量與生長速度成反比：生長速度越快，單位重量的產熱量就越低。比如，一項研究以Prevotella ruminicola為例使用微量熱量計進行了測量，Prevotella ruminicola以葡萄糖為底物進行厭氧生長時具有特定的產熱速率，當倍增時間為2.5h時，產熱率為每g細菌干重135 mW（毫瓦特）；當倍增時間為4h時，產熱率為每g細菌干重247 mW。由于哺乳動物腸道細菌的平均倍增時間為2.7-2.9h，所以預測產熱量為每g細菌干重168 ± 11 mW。這與報道的Streptococcus bovis以葡萄糖為底物進行厭氧生長時的產熱值（每g細菌干重170 mW）是很接近的。
1 W（瓦特）相當于0.24 cal/sec（卡路里/秒），那么估計腸道細菌的平均產熱率（每g細菌干重168 mW）就相當于每g細菌干重0.0403 cal/sec。因此，人類結腸內的細菌大約300 g干重細菌，產熱率大約為12 cal/sec或43 kcal/h（千卡/小時）。假設這些熱量分布到一個70公斤的人身上并且沒有熱量損失，腸道細菌會使體溫升高約1.0℃/ h。相比之下，人類在休息時產生的總熱量大約為每kg體重1 W，或者對于一般人（按70 kg算）來說為70 W，相當于60 kcal/h。因此，休息時身體熱量的約70％是腸道細菌代謝的結果。哺乳動物腸道微生物生長和產熱的底物的主要來源是復雜的不可消化的碳水化合物和宿主的黏蛋白。
當然，這一數(shù)據(jù)的論證也包含了幾個假設：首先，腸道細菌的產熱速度與在厭氧罐中生長緩慢的Prevotella ruminicola相似；其次，人類腸道中的細菌干重為300 g，但實際上這個數(shù)值是可變的，而300 g只是一個平均估計。
腸道菌群參與體溫調節(jié)有證據(jù)嗎？
其實早在1978年，俄文發(fā)表的一項題為《Body temperature and the reaction to pyrogenal in germ-free and ordinary animals》的研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)飼養(yǎng)的動物相比，無菌小鼠和無菌小型豬的平均體溫有所下降，它們應對發(fā)熱源也沒有明顯的發(fā)熱反應。
1990年，一項發(fā)表在《美國生理學雜志》上的研究中，研究人員給大鼠和小鼠植入生物遙測發(fā)射器，長時間的記錄腹部溫度和活動。研究人員在它們的飲水中添加不可吸收的抗生素減少它們的腸道細菌，結果發(fā)現(xiàn)，它們在白天和夜間的體溫均有明顯下降。同樣，研究人員在無菌小鼠中也發(fā)現(xiàn)了類似的結果。無菌小鼠和常規(guī)飼養(yǎng)的小鼠體溫的晝夜節(jié)律沒有不同；然而，無菌小鼠的白天和夜間體溫均比常規(guī)飼養(yǎng)的小鼠體溫低。無菌小鼠的這種體溫降低與活動的變化無關。
1999年，研究人員又調查了口服抗生素對健康的兔子的體溫的影響。研究人員在六只兔子的飲水中添加硫酸新霉素連續(xù)10天，在另七只兔子的飲水中添加氯霉素和鏈霉素連續(xù)6天，結果發(fā)現(xiàn)，兩組兔子在抗生素處理三天后，體溫都明顯下降，降低0.2-0.3℃。不過，這種體溫下降是暫時的，六天后體溫又回到抗生素處理前的水平?？股靥幚韺w溫的晝夜節(jié)律無影響。
2015年，一項發(fā)表在《Cell》雜志上的研究也發(fā)現(xiàn)，寒冷的環(huán)境會導致小鼠腸道菌群的改變，腸道菌群的改變能夠促進小鼠能量的獲取、增加胰島素敏感性、增加腸道吸收表面積、促進白色脂肪組織的褐變，從而應對寒冷的脅迫，調節(jié)體溫。
所有這些結果都表明，腸道菌群對于嚙齒類動物的體溫都具有調節(jié)作用，腸道菌群可能也有助于維持健康動物的體溫恒定。腸道菌群產生的熱量也可能有助于解釋為什么無菌小鼠的卡路里攝入量比常規(guī)飼養(yǎng)的小鼠高29%，但是體內總脂肪含量卻比常規(guī)飼養(yǎng)小鼠低40％。
在反芻動物、白蟻和其它降解木質纖維素的動物中，大部分熱量的產生也是微生物的結果，要么直接來自于微生物代謝，要么間接通過用于宿主代謝的發(fā)酵產物的產生。據(jù)觀察，在排空山羊瘤胃微生物群后，產熱量減少約50％，這表明在禁食期間，動物產生的一半熱量來自于微生物發(fā)酵，一半來自于宿主代謝。同時，瘤胃微生物群產生的熱量受到飲食的影響。根據(jù)這些數(shù)據(jù)以及飲食影響人類腸道微生物群組成的事實，表明食物可以具有升溫或降溫的特性，這取決于它們給微生物群帶來的變化。
總之，共生微生物產熱是一種普遍現(xiàn)象，因為所有的動物都含有豐富的微生物，所有微生物都會產生熱量。盡管微生物產熱的意義幾乎沒有被研究過，但其可能具有深遠的影響。它可以幫助恒溫動物在寒冷氣候下避免體溫過低，而在冷血動物中可能可以幫助提高體溫。進化可能幫助那些生活在寒冷環(huán)境中的動物或人類選擇了產生更多熱量的微生物。
人類中亦是如此嗎？
人類中是否有同樣的反應呢，目前還沒有研究數(shù)據(jù)的支持。我們知道發(fā)燒是指致熱原直接作用于體溫調節(jié)中樞、體溫中樞功能紊亂或各種原因引起的產熱過多、散熱減少，導致體溫升高超過正常范圍的情形。引起發(fā)燒的一個主要原因就是感染，包括常見的各種病原體，如細菌、病毒、真菌、支原體等引起的感染性疾病，其中以細菌引起的感染性發(fā)熱最常見，其次為病毒等等。感染會影響腸道菌群的組成，那么感染是否會造成產熱多的細菌數(shù)量增加而導致體溫升高呢？發(fā)燒的情況下，我們有時會選擇一些抗生素來退燒，這可能有著與動物研究中發(fā)現(xiàn)的口服抗生素可使體溫降低類似的原理，即殺死某些腸道細菌，特別是那些可能產熱多的細菌。我們在日常生活中也難免出現(xiàn)發(fā)燒的癥狀，但是筆者親身經歷過，在感覺開始有發(fā)燒跡象時，大量補充益生菌可以抑制體溫繼續(xù)上升，12-24小時內基本可以恢復正常。這些大概也可以說明調節(jié)腸道菌群可能可以潛在地調節(jié)人類的體溫。如果能夠證明腸道菌群參與調節(jié)人類體溫，調節(jié)腸道菌群在退燒中發(fā)揮重要作用的話，或許我們就可以通過飲食或益生菌干預來進行退燒，而避免現(xiàn)在常用的退燒藥所帶來的副作用。
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