人体肠道细菌与自身细胞的比例究竟是多少？

关于人体细菌与人体细胞的比例，有众多文章和学术报告反复引用1972年关于细菌数量是人体细胞10倍的结论来突出细菌的重要性。然而这一46年前的粗糙结论显然不符合最新研究的结果。

以色列魏茨曼科学研究所的Ron Milo和Shai Fuchs教授2016年1月在Cell，发表的评论采用最新研究数据，对人体细菌和细胞数量重新计算的结果为接近1：1。目前发表2年，Google统计引用285次。

但对于这一发表在Cell上的重量级结果，虽然已经有两年之久，显然还没有引起同行足够的重视，近两年的文章和学术报告还经常可见引用46前的陈旧结论。希望本次推送能够让更多同行读到，引起重视，不在报告中露怯。

Cell：肠道细菌与人自身细胞数的比值，更接近1:1！

热心肠日报至少3次推荐此文，《Cell：肠道细菌与人自身细胞数的比值，更接近1:1！》

200字短科普内容如下，方便大家快速了解关键点：

原标题：重新计算细菌与人自身细胞的比例

① 1977年的一篇综述认为成年人约有 10^13 个自身细胞（无数据出处），有10^14 个细菌细胞（胃肠道体积约1L，细菌密度计为10^14 个/L）；

② 新的估算方法主要计算结肠细菌，结肠体积约0.4 L（340-480mL），以相同密度算细菌约有4X10^13 个；

③ 血液红细胞占据人自身细胞的绝大多数，成年人大概有5L血液，红细胞密度为约5X10^12个/L，以此计算人体自身细胞数约为3X10^13个；

④ 因此，成年人的肠道细菌与自身细胞数的比值约为1:1，并非10:1那样悬殊。

人体肠道菌和自身细胞的比例究竟是多少？

图1. 细菌与人体细胞比例
A. 追溯细菌数据的原始文献，其中1977年的综述被引超过1000次。
B. 比较1972年和2016年新估计方法。

下面的正文翻译来源自“微生命”，己获授权。

人体共生菌对我们自身生理健康的重要性，从它们定植的数量就可以得到最直观的感受。目前认为，共生菌的数量是大于我们自身细胞的数量的，但大到什么程度呢？

在我们的皮肤，鼻腔，肺部，肠道，女性的阴道等地方都定植了数量各异的微生物。但论绝对数量，绝大部分的共生菌来自于肠道，比第二大寄居地皮肤高了两个数量级，其余部位的数量相对于肠道就更显得微不足道了。并且，肠道微生物的最主要成分是细菌，比起真菌病毒寄生虫等成分又高出了2-3个数量级。因此可以用肠道菌的数量近似代替全身菌的数量。最早对肠道菌和人体细胞比例（Bacterialcell/Human cell ratio,B/H）进行估算的公开数据见于1972年《美国临床营养学期刊》上发表了一篇关于肠道微生态的介绍，作者Luckey认为，假设一个普通人的消化道的容积为1L，里面储存的内容物总重量大概能达到1kg，细菌在内容物中的密度大约是10¹¹个/g，那么肠道细菌细胞的总数量就是10¹⁴个；另外一方面，人体细胞大概在10¹³个，所以肠道细菌的数量是人体细胞的10倍^[1]。这个10:1的B/H值在后来被反复引用，直到现在，仍有不少关于菌群的学术文章和科普介绍使用的是这个数值。

不过，这个估算值实在太过粗略，首先是对细菌和人体细胞的估算值只有数量级，没有系数，而且前提假设似乎也不甚合理。肠道菌群主要居住的地方是大肠部位，消化道其余部位的细菌数量要少得多，不应将10¹¹这个细菌密度值扩展到整个消化道进行计算。一个成年男性的大肠容积范围在340ml-480ml之间^[2,3]，所以更准确的肠道菌群数量估算值应该在4×10¹³左右。Luckey的方法高估了肠道菌群的数量；另一方面，Luckey认为人体细胞的数目是10¹³个，这个数值缺少权威的文献证据支持，所以也值得进一步的讨论。不妨看看数值的产生过程：一个典型的哺乳动物细胞的重量是10^-12--10^-11kg，那么，一个100kg的成年男性，细胞数量将达到10¹³-10¹⁴。不过，2013年的时候，有研究对全身不同部位和器官中的细胞进行了系统性的估算，得出了更精细的结果^[4]，发现血液红细胞占全身细胞总数的84%以上，若加上其它血液细胞，数量甚至超过90%。假设一个标准体重的成年男性是70kg（显然要比100kg更适合作为“标准”），血液含量大约为5L，正常情况下红细胞的密度为5×10¹²细胞/L，那么仅红细胞的数量就能达到2.5×10¹³，加上其它类型的细胞，人体细胞的总数大约能达到3×10¹³。以4×10¹³和3×10¹³分别代表标准体重下成年男性的肠道菌数量和自身细胞数量，那么B/H值应该校正为1.3:1^[5]。肠道菌数量和我们自身的数量差不多。

将B/H从10:1修正为1.3:1，并不会影响我们对肠道菌群重要性的判断，关键是相比原来“粗放”的估算方式，它带来的科学化的思考过程。我们可以将这个过程继续扩展：估算需要用到的4个变量分别是肠道菌的密度、大肠的容量、血细胞比容、全身血液体积。不同性别、年龄因素下的B/H比值估算也就可以相应得出了。

男性参照：20-30岁，170cm，70kg。前面已述，B/H≈1.3；

女性参照：一个163cm的女性，大肠容积为430ml±170ml，不管是肠道容积和菌密度目前都没有研究认为存在明显的性别差异，可以认为女性和男性的菌数量大致相当；红细胞比容女性大概比男性低10%，血液体积大概低20-30%。那么综合看来，成年标准女性B/H值应该比男性上浮约1/3.

婴儿：婴儿的体格发育和肠道菌定植过程都在变化当中，数值的变动较大，难以确定。通过与成年人的排便量比较来推断，新生儿的大肠体积约为50ml，1岁婴儿时长到80ml。虽然婴儿菌群的定植尚在进行，细菌总量虽有差异，但密度与成年人相近；婴儿的血细胞数量是计算中最难以确定的，刚出生时红细胞比成年人更多，两个月后变为成人的90%，因此具体的估算值要考虑所选的发育时点。

肥胖个体：虽然脂肪组织增加的原因在于脂肪细胞的增大，而非脂肪细胞数目增多，但由于增加的脂肪组织也需要血液供养，肥胖人员的血液体积也是增加的，只不过血液增加的比例不如体重增加得那么多，体重上升100-200%，血液体积只上升40-80%。另一方面，胖子的大肠容量约是600ml，比标准体重下的容量提升50%。假如红细胞比容和肠细菌密度维持不变，那么肥胖个体自身细胞增长和肠道细菌的增长是大致相当的，B/H与标准体重的个体也就大致一样了。

Reference

Sender, R., Fuchs, S. and Milo, R., 2016. Are we really vastly outnumbered? Revisiting the ratio of bacterial to host cells in humans. Cell, 164(3), pp.337-340. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867416000532

Cell：肠道细菌与人自身细胞数的比值，更接近1:1！ https://www.xunludkp.com/papers/read/1041279752

人体肠道菌和自身细胞的比例究竟是多少？ http://mp.weixin.qq.com/s/AIGYtnRnzNcJw5sU8g-u6w

Luckey T D. Am J Clin Nutr(The American journal of clinicalnutrition), 1972, 25(12):1292-1294.

Pritchard S E, Marciani L, Garsed K C, Hoad C L, Thongborisute W,Roberts E, Gowland P A, SpillerRC.NeurogastroenterolMotil(Neurogastroenterology and motility : the official journal ofthe European Gastrointestinal Motility Society), 2014, 26(1):124-130.

Bianconi E, Piovesan A, Facchin F, Beraudi A, Casadei R, Frabetti F,Vitale L, Pelleri M C, Tassani S, Piva F, Perez-Amodio S, StrippoliP, Canaider S. Ann Hum Biol(Annals of human biology), 2013,40(6):463-471.

Sender R, Fuchs S, Milo R. PLoS Biol(PLoS biology), 2016,14(8):e1002533.