我們的身體攜帶有數以萬億計的微生物，其數量遠遠超過人類自身細胞的數量，其所編碼的基因是人類自身基因組的150倍，這些微生物與我們互惠互利，和諧共生。2015年，美國範德堡大學進化生物學家Bordenstein及其同事在《PLos Biology》雜誌上發表論文提出，“我”的定義應該擴大，應該把微生物加入進來。“我”應該包括身體內和身體表面的微生物，我們不只是人，而是一個“超級共生生物體”（holobionts）。
這些微生物生活在我們的面板、口腔、呼吸道中，主要在我們的腸道中。20世紀初期，梅契尼科夫在研究人類長壽問題時，發現人體大腸非常適合腐敗細菌的生存，而這些細菌對人體的危害極大，是造成早衰、減壽的原因。他在保加利亞進行調查時，發現這個國家每1000名去世的人中，有4名是百歲以上的長壽者，這些高齡老人無一例外生前都愛喝酸奶。梅契尼科夫斷定這些高齡老人都是喝了酸奶的結果，他透過對酸奶進行化驗後發現，酸奶中有一種能有效消滅大腸內的腐敗細菌的桿菌，並將它命名為“保加利亞乳酸桿菌”，在他的“長壽學說”中，他指出“保加利亞乳酸桿菌”能夠有效抑制人體胃腸道里腐敗細菌的生長，並吸收腸道里的食物殘渣，減少由於腸內有害菌對整個機體的毒害。
然而，直到100年後，對腸道菌群的研究才蓬勃發展並勢不可當。越來越多的研究發現腸道微生物及其代謝產物直接或間接的影響著人體的營養物質加工、消化吸收、能量平衡、免疫功能、胃腸道發育和成熟及其它多種重要的生理活動。腸道和腸道菌群的健康是決定整體身心健康的一個關鍵因素，腸道菌群的破壞可能影響身體的每一個器官。越來越多的研究也將腸道菌群與宿主的各個器官相互交織在一起，已經確定了微生物-腸-腦軸、腸-肝軸、腸-脂肪組織軸、腸-心軸、腸-皮軸、腸-骨軸、腸-肺軸、腸-甲狀腺軸、腸-胰腺軸、腸-腎軸和腸-眼軸。它們正在掀起一場新的醫療保健革命。
共生關係
一個共生狀態的腸道是由自然平衡的微生物群落組成的，“好”微生物的數量遠遠超過“壞”微生物的數量，並控制著它們的生長繁殖。
共生狀態的腸道菌群會發酵未消化的碳水化合物和膳食纖維產生短鏈脂肪酸，其中，最豐富的短鏈脂肪酸是乙酸、丙酸和丁酸。短鏈脂肪酸可以充當腸道上皮特殊營養和能量組分、保護腸道黏膜屏障和增強胃腸道運動機能等。短鏈脂肪酸也可以擴散到血液迴圈中，作用於遠處的器官/組織/細胞。
短鏈脂肪酸可以提供多方面的生理益處：
全身性的抗炎症作用。
促進白色脂肪組織褐變，從而更容易產生熱量或釋放能量。
透過調節骨細胞前體的活性和肝臟中胰島素樣生長因子-1（IGF-1）的產生來促進骨形成。
促進面板菌群和肺部菌群中喜愛短鏈脂肪酸的微生物的生長，支援其共生關係。
……
共生狀態的腸道微生物也能合成各種維生素，比如維生素B1、泛酸、煙酸、維生素K2和維生素B12等，這些都是宿主基本的生化反應中酶輔因子所必需的，包括DNA複製、細胞增殖和能量產生等。
腸道中的乳酸桿菌和雙歧桿菌可以製造各種大腦神經生化物質，包括5-羥色胺、多巴胺、γ-氨基丁酸、穀氨酸等。事實上，人體90%的5-羥色胺、50%的多巴胺是在腸道中產生的。迷走神經可能是這些微生物神經生化物質與大腦交流的導管。由於腸道微生物會合成大量的大腦神經生化物質，這種共生關係的喪失會對大腦產生不利影響。對腸道菌群的操控很容易改變大腦神經迴路，並導致小鼠的行為改變。這一現象也越來越多地開始在人類身上得到證實，越來越多的研究已經證實腸道菌群失調與大量腦部疾病有關。
菌群失調
當腸道菌群偏離正常時，腸道菌群失調就會發生，“壞”微生物及其有害代謝物的數量過多，甚至超過“好”微生物。誘發腸道菌群失調的常見原因有抗生素、不良飲食、睡眠不足、心理壓力以及原有的健康狀況等。
腸道菌群失調意味著失去共生關係。腸道微生物共生代謝物的產生會急劇下降，比如短鏈脂肪酸和大腦神經生化物質，它們給我們帶來的各種生理益處也會逐漸喪失，直到腸道菌群失調得以恢復。
腸道菌群失調還會引發區域性炎症，破壞腸道內壁，導致腸道滲漏。這使得細菌及其內毒素從腸道轉移到血液迴圈中，在宿主體內引起低度、持續的全身性炎症。因此，腸道菌群失調可能引發或加劇現有的炎症條件，增加疾病風險。全身性炎症又會進一步加劇腸道內壁的損傷，惡性迴圈不可避免地隨之而來。
隨著腸道中“壞”微生物數量的過度增長，導致有害微生物代謝產物的合成數量異常，這也會增加疾病風險。比如失調的腸道菌群可能從膳食膽鹼和肉鹼中產生過量的三甲胺（TMA）透過門靜脈進入肝臟，轉化為氧化三甲胺（TMAO）。過量的氧化三甲胺對肝臟、心臟和腎臟都有毒性，特別是心臟，因為氧化三甲胺被證實是心血管疾病的危險因素。
另一個例子是遊離酚和對甲酚，這通常由腸道中的梭菌產生，它們可以在面板中積累，破壞表皮屏障和分化。梭菌的其它代謝物包括4-甲酚和4-羥基苯乙酸等，它們能抑制多巴胺-β-羥化酶，這種酶在大腦中將多巴胺轉化為去甲腎上腺素。遊離酚和對甲酚的積累會導致過量多巴胺的積累，對神經元產生毒性。這些有害的腸道微生物代謝物在低劑量下通常不會引起任何併發症，但是在腸道菌群失調的過程中，它們大量積累，故事就會發生變化。
總的來說，當腸道菌群失調時，以下情況也會隨之發生：
與共生狀態相關的腸道微生物代謝物的產生減少。
細菌及其內毒素從腸道過度轉運進入血液迴圈。
腸道有害微生物代謝物過多產生。
正是因為如此，腸道菌群失調被發現會導致體內各種器官/組織的功能失調和疾病，也就不足為奇了：
大腦
：抑鬱症、記憶障礙、厭食症、成癮、帕金森病、阿爾茨海默病、自閉症和精神分裂症等（
腸-腦軸
）
肝臟
：酒精性脂肪肝、非酒精性脂肪肝、肝硬化、肝癌（
腸-肝軸
）
脂肪組織
：肥胖、非酒精性脂肪肝（
腸-脂肪組織軸
）
心臟
：動脈粥樣硬化、心力衰竭、房顫等（
腸-心軸
）
面板
：痤瘡、特應性皮炎、牛皮癬、酒糟鼻等（
腸-皮軸
）
骨骼
：骨質疏鬆（
腸-骨軸
）
肺
：過敏、哮喘、囊性纖維化、慢性阻塞性肺病（
腸-肺軸
）
甲狀腺
：自身免疫性甲狀腺炎（
腸-甲狀腺軸
）
胰腺
：1型糖尿病、2型糖尿病、胰腺炎、胰腺癌（
腸-胰腺軸
）
腎臟
：慢性腎病、糖尿病性腎病（
腸-腎軸
）
眼睛
：自身免疫性葡萄膜炎、老年黃斑變性、青光眼、乾燥綜合症（
腸-眼軸
）
腸道
：腸易激綜合徵、炎症性腸病、乳糜瀉、結直腸癌等
越來越多的研究證明了上述疾病與腸道菌群失調之間的相關性，然而，腸道菌群失調到底是導致疾病的原因還是疾病的結果，一直備受爭議。糞菌移植研究證明了腸道菌群失調在促進疾病發生中的重要作用。當將肥胖者的腸道微生物移植到無菌小鼠的腸道中時，會導致小鼠肥胖，這在一定程度證實了因果關係。肥胖只是一個例子，類似的研究結果也已經在抑鬱症、帕金森病、精神分裂症、自閉症、腸易激綜合徵、結腸癌等疾病中得到了觀察。
總而言之，我們人體是一個與數以萬億計的細菌共生的“超級生物體”，我們其實只有10%是人類，而另外90%是細菌，它們對於我們正常的生理功能也是不可或缺的。現代醫學只關注到了人體自身10%的細胞，而忽略了90%的細菌，甚至還在不斷的破壞它們，慢性疾病越來越高發也就是自然而然的事情了。在疾病的預防和治療中，如果不考慮這90%的細菌也必然無功而返。
醫學之父希波克拉底早在2000多年前就說過“萬病始於腸”，益生菌之父梅契尼科夫20世紀初也提出“當腸道中的‘好’細菌無法控制住‘壞’細菌時，大多數疾病就可能發生”。從希波克拉底到梅契尼科夫再到今天，相信很多人不再否認腸道微生物-宿主共生生態系統是健康的基石。破譯這個生態系統的工作原理可以給醫療保健和我們如何預防或治療疾病帶來革命性的變化。
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