益生菌、益生元研究进展
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5g单糖
肠上皮分泌的粘液和 脱落的细胞
碳水化合物肠道菌群代谢通路
Oligosaccharides
Polysaccharides
Mucins
Proteins & peptides
Bifidobacterium Lactobacillus
CO2 Lactate
Acetogens
Bacteroides
Clostridium IV F. prausnitzii
饮食 类型
粘膜屏障
菌群 类型
内毒素 脑肠轴 代谢系统
低度炎症
免疫调控
免疫系统
II糖尿病 肥胖症 心血管疾病 情绪与行为 过敏与免疫
调整肠道微生物结构的可能因素
饮食结构
不
可 调
宿主的遗
出生时环
整 因
传背景
境因素
可 调 整 因 素
素
肠道细
菌菌群
结构
肠道菌群的营养物质来源
外源性营养物质
内源性营养物质
15-20g蛋白质 40-50g碳水化合物
显著的差异 世界上没有两个人肠道菌群结构相同 肠道菌群结构的显著差异在某种程度
上决定了个体的特殊生理特点 （Qin et al. Nature 2010)
婴儿人体肠道微生态系统发育特点
兼性厌氧 ---- 微耐氧 ---- 厌氧 ---- 极端厌氧
环境因素对肠道菌群形成起决定性 作用
微生物内部因素 宿 主 内 部 环 境
▪ 长期使用抗生素 ▪ 类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis) ▪ II型糖尿病(type II diabetes)
什么是健康人体肠道菌群的标准？
只能按照西方饮食方式定义： 菌群的a-多样性高 双岐杆菌数量丰富 丁酸产生菌数量丰富，丁酸产量高 粘液素降解菌数量丰富？
菌群结构和疾病的易感性有关
Succinate Clostridium IX
clostridia peptostreptococci
peptococci
SO4--
Clostridium XIVa E. halli R. hominis
Sulfate Reducing
H2S
Bacteria
H2
Methanogens
Acetate
• 人体肠道细菌与代谢产物 • 调整肠道微生态的方法 --益生菌 • 调整肠道微生态的方法 --益生元与膳食纤维
什么是益生菌？
• 益生菌是一类对宿主有益的活性 微生物，是定植于人体肠道、生 殖系统内，能产生确切健康功效 从而改善宿主微生态平衡、发挥 有益作用的活性有益微生物的总 称。
• 常用益生菌的种类：
量来源
丁酸是肠上皮细胞的能量来源
健康结肠：肠上皮细胞通过氧化丁酸 生成CO2获取能量，保持上皮细胞缺 氧状态（＜7.6 mmHg或＜1% O2）
当抗生素应用及病原菌作用导致丁酸 减少，上皮细胞缺乏能量来源，转而 进行无氧酵解途径产生乳酸，导致肠 道内氧分压升高，厌氧菌失活，兼性 厌氧菌生长加快
维持肠道内正常厌氧环境 是保持健康肠道的关键
• 芽孢杆菌、 • 肠球菌属、 • 链球菌属、 • 酪酸梭菌、 • 乳杆菌属、 • 双歧杆菌属、 • 片球菌属、 • 明串球菌属、 • 放线菌、 • 酵母菌等
卫健委 批准应用于人体的益生菌
• 乳杆菌属 • 肠球菌属
Lactobacillus acidophilus（嗜酸乳杆菌） Lactobacillus ramnosus（鼠李醣乳酸杆菌） Lactobacillus paracasei（副乾酪乳杆菌） Lactobacillus plantarum（植物乳酸杆菌） Lactobacillus bulgaricus（保加利亚乳杆）……
间产物
白多糖酒精类：甲醇、乙醇等
细菌能量代谢产物
气体 脂肪代谢产物 蛋白代谢产物
H2、甲烷、二氧化碳、H2S等 长链醛、脂肪酸等
支链脂肪酸、氨、有机胺、苯酚、甲 酚、吲哚等
植物多酚代谢产物
雌马酚、肠内脂等
细菌次级代谢产物 肠肝循环代谢产物
酶类 细菌细胞壁产物
维生素类、信号肽类、microRNA、细菌素等 胆酸及代谢产物、胆固醇、粪甾醇、荷尔蒙、糖苷酸等
Butyrate
Propionate
Methane
p-cresyl sulphate Indoxyl sulphate
NH4+ Amines
肠道微生物的主要代谢产物
碳水化合物代谢终 短链脂肪酸SCFA：甲酸、乙酸、丙酸、
端产物
丁酸；长链脂肪酸；支链脂肪酸
碳水化合物代谢中 二糖、寡糖、以及粘液素降解后的蛋
• 拟杆菌肠型和西 方饮食方式相关， 即高脂高蛋白饮食 方式。
BMC Genomics. 2017; 18(Suppl 1): 932.
肠型可能和宿主疾病易感性有关
▪ 非酒精性脂肪肝(NASH)， ▪ 结肠癌(Colorectal cancer), ▪ 乳糜泻(Caelic disease) ▪ 免疫衰老(Immune senescence) ▪ 低度炎症(low grade inflammation)
环 境
最近基于1000多个个体 的研究发现宿主遗传背
因 素
景对肠道菌群不同结构
的贡献率只有2%。
饮食、生活方式等对肠 道菌群结构调整的贡献 率大约在20%。
宿主外部因素
Rothschild D, et al. Nature , 2018
长期饮食结构决定肠型
• 普雷沃氏菌肠型 和非西方化的、传 统乡村饮食习惯相 关，即长期食用多 植物源性饮食。
Cell Host Microbe. 2016 Apr 13;19(4) 443-54.
丁酸在影响肠道中肠杆菌扩增中的作用
食糜中纤维素含量减少
肠道中细菌的丁酸产量下降
上皮细胞能量失衡 采取厌氧的糖酵解途径 葡萄糖开始产生乳酸
剩余大量氧气
刺激兼性厌氧的肠杆菌生长
肠道中主要细菌产生SCFA的种类
报告内容：
各种糖苷水解酶、糖醛酸酶等 LPS、细胞壁多糖、肽聚糖等
乙酸、丙酸、丁酸的生理作用
Acetate
作用免疫系统 抗癌作用
改善肠道功能 生成脂肪
Propionate
作用免疫系统来自百度文库抗癌作用
改善肠道功能 食物满足感 作用于神经系统 促进胆固醇代谢
Butyrate
作用免疫系统 抗癌作用
改善肠道功能 食物满足感 改善肠道屏障 改善胰岛素敏感 改善氧化压力 降低内脏敏感性 上皮细胞70%的能
益生菌、益生元研究进展回顾
报告内容：
▪人体肠道微生态与代谢产物 ▪调整肠道微生态的方法 -- 益生菌 ▪调整肠道微生态的方法 --益生元与膳食纤维
人体肠道存在丰富的微生态系统
人类结肠内共存在大约1200到1500种 的细菌，每克肠道内容物含有 1012个 细菌
每个人肠道内大约有400-500种细菌 个体之间在肠道菌群结构上面存在着
肠上皮分泌的粘液和 脱落的细胞
碳水化合物肠道菌群代谢通路
Oligosaccharides
Polysaccharides
Mucins
Proteins & peptides
Bifidobacterium Lactobacillus
CO2 Lactate
Acetogens
Bacteroides
Clostridium IV F. prausnitzii
饮食 类型
粘膜屏障
菌群 类型
内毒素 脑肠轴 代谢系统
低度炎症
免疫调控
免疫系统
II糖尿病 肥胖症 心血管疾病 情绪与行为 过敏与免疫
调整肠道微生物结构的可能因素
饮食结构
不
可 调
宿主的遗
出生时环
整 因
传背景
境因素
可 调 整 因 素
素
肠道细
菌菌群
结构
肠道菌群的营养物质来源
外源性营养物质
内源性营养物质
15-20g蛋白质 40-50g碳水化合物
显著的差异 世界上没有两个人肠道菌群结构相同 肠道菌群结构的显著差异在某种程度
上决定了个体的特殊生理特点 （Qin et al. Nature 2010)
婴儿人体肠道微生态系统发育特点
兼性厌氧 ---- 微耐氧 ---- 厌氧 ---- 极端厌氧
环境因素对肠道菌群形成起决定性 作用
微生物内部因素 宿 主 内 部 环 境
▪ 长期使用抗生素 ▪ 类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis) ▪ II型糖尿病(type II diabetes)
什么是健康人体肠道菌群的标准？
只能按照西方饮食方式定义： 菌群的a-多样性高 双岐杆菌数量丰富 丁酸产生菌数量丰富，丁酸产量高 粘液素降解菌数量丰富？
菌群结构和疾病的易感性有关
Succinate Clostridium IX
clostridia peptostreptococci
peptococci
SO4--
Clostridium XIVa E. halli R. hominis
Sulfate Reducing
H2S
Bacteria
H2
Methanogens
Acetate
• 人体肠道细菌与代谢产物 • 调整肠道微生态的方法 --益生菌 • 调整肠道微生态的方法 --益生元与膳食纤维
什么是益生菌？
• 益生菌是一类对宿主有益的活性 微生物，是定植于人体肠道、生 殖系统内，能产生确切健康功效 从而改善宿主微生态平衡、发挥 有益作用的活性有益微生物的总 称。
• 常用益生菌的种类：
量来源
丁酸是肠上皮细胞的能量来源
健康结肠：肠上皮细胞通过氧化丁酸 生成CO2获取能量，保持上皮细胞缺 氧状态（＜7.6 mmHg或＜1% O2）
当抗生素应用及病原菌作用导致丁酸 减少，上皮细胞缺乏能量来源，转而 进行无氧酵解途径产生乳酸，导致肠 道内氧分压升高，厌氧菌失活，兼性 厌氧菌生长加快
维持肠道内正常厌氧环境 是保持健康肠道的关键
• 芽孢杆菌、 • 肠球菌属、 • 链球菌属、 • 酪酸梭菌、 • 乳杆菌属、 • 双歧杆菌属、 • 片球菌属、 • 明串球菌属、 • 放线菌、 • 酵母菌等
卫健委 批准应用于人体的益生菌
• 乳杆菌属 • 肠球菌属
Lactobacillus acidophilus（嗜酸乳杆菌） Lactobacillus ramnosus（鼠李醣乳酸杆菌） Lactobacillus paracasei（副乾酪乳杆菌） Lactobacillus plantarum（植物乳酸杆菌） Lactobacillus bulgaricus（保加利亚乳杆）……
间产物
白多糖酒精类：甲醇、乙醇等
细菌能量代谢产物
气体 脂肪代谢产物 蛋白代谢产物
H2、甲烷、二氧化碳、H2S等 长链醛、脂肪酸等
支链脂肪酸、氨、有机胺、苯酚、甲 酚、吲哚等
植物多酚代谢产物
雌马酚、肠内脂等
细菌次级代谢产物 肠肝循环代谢产物
酶类 细菌细胞壁产物
维生素类、信号肽类、microRNA、细菌素等 胆酸及代谢产物、胆固醇、粪甾醇、荷尔蒙、糖苷酸等
Butyrate
Propionate
Methane
p-cresyl sulphate Indoxyl sulphate
NH4+ Amines
肠道微生物的主要代谢产物
碳水化合物代谢终 短链脂肪酸SCFA：甲酸、乙酸、丙酸、
端产物
丁酸；长链脂肪酸；支链脂肪酸
碳水化合物代谢中 二糖、寡糖、以及粘液素降解后的蛋
• 拟杆菌肠型和西 方饮食方式相关， 即高脂高蛋白饮食 方式。
BMC Genomics. 2017; 18(Suppl 1): 932.
肠型可能和宿主疾病易感性有关
▪ 非酒精性脂肪肝(NASH)， ▪ 结肠癌(Colorectal cancer), ▪ 乳糜泻(Caelic disease) ▪ 免疫衰老(Immune senescence) ▪ 低度炎症(low grade inflammation)
环 境
最近基于1000多个个体 的研究发现宿主遗传背
因 素
景对肠道菌群不同结构
的贡献率只有2%。
饮食、生活方式等对肠 道菌群结构调整的贡献 率大约在20%。
宿主外部因素
Rothschild D, et al. Nature , 2018
长期饮食结构决定肠型
• 普雷沃氏菌肠型 和非西方化的、传 统乡村饮食习惯相 关，即长期食用多 植物源性饮食。
Cell Host Microbe. 2016 Apr 13;19(4) 443-54.
丁酸在影响肠道中肠杆菌扩增中的作用
食糜中纤维素含量减少
肠道中细菌的丁酸产量下降
上皮细胞能量失衡 采取厌氧的糖酵解途径 葡萄糖开始产生乳酸
剩余大量氧气
刺激兼性厌氧的肠杆菌生长
肠道中主要细菌产生SCFA的种类
报告内容：
各种糖苷水解酶、糖醛酸酶等 LPS、细胞壁多糖、肽聚糖等
乙酸、丙酸、丁酸的生理作用
Acetate
作用免疫系统 抗癌作用
改善肠道功能 生成脂肪
Propionate
作用免疫系统来自百度文库抗癌作用
改善肠道功能 食物满足感 作用于神经系统 促进胆固醇代谢
Butyrate
作用免疫系统 抗癌作用
改善肠道功能 食物满足感 改善肠道屏障 改善胰岛素敏感 改善氧化压力 降低内脏敏感性 上皮细胞70%的能
益生菌、益生元研究进展回顾
报告内容：
▪人体肠道微生态与代谢产物 ▪调整肠道微生态的方法 -- 益生菌 ▪调整肠道微生态的方法 --益生元与膳食纤维
人体肠道存在丰富的微生态系统
人类结肠内共存在大约1200到1500种 的细菌，每克肠道内容物含有 1012个 细菌
每个人肠道内大约有400-500种细菌 个体之间在肠道菌群结构上面存在着