人体肠道微生态 生命早期微生物对健康的意义

（11）、2015年，Dachuan Zhang等研究表明， 肠道菌群通过TLR及MyD88信号通路介导中性粒细 胞的衰老；如果清除肠道菌群会导致循环中的衰老 中性粒细胞显着减少，并增加了炎症相关的器官损 伤


（12）、2014年，Manon DSchulz等在K-ras小 鼠身上证明，高脂饮食可以促进小肠肿瘤发生且与 肥胖无关。 （13）、2014年，Nan Qin等构建了肝硬化患者 肠道菌群基因组，找到了66个代表细菌物种的MGS， 其中28个在患者组中富集，38个在健康组中富集， 并根据各基因标记物定义了肝硬化病人区别指数


（3）、2016年，Justin LSonnenburg等发表综 述阐释肠道菌群是饮食影响宿主代谢状态的调节因 子，并通过建立相关因果关系以探索个体化营养等 干预疗法的前景 （4）、2016年，ChristinaTobin Kahrstrom等 发表综述阐释人类健康与肠道菌群的关系，概述基 础生物学的研究进展和临床应用的发展。



共生菌是长期寄居在肠道内组成相对稳定的微生物，占 据肠道细菌数量的99%，在进化过程中通过个体适应和 自然选择形成，与宿主相互依存、相互制约，是机体不 可分割的一部分，对机体有益无害。 条件致病菌，顾名思义，是在一定条件下能够导致疾病 的细菌。这类细菌在肠道内比较少，通常由于大量共生 菌的存在，条件致病菌并不容易大量繁殖以致对人体造 成危害，常见的条件致病菌是肠球菌和肠杆菌。 致病菌对人体有害无益，可以诱发疾病。致病菌一般不 常驻在肠道内，从外界摄入后可以在肠道内大量繁殖， 导致疾病的发生。常见的致病菌有沙门菌和致病性大肠 埃希菌等。



2013年12月，“肠道菌群与人体健康关系的研究” 被列入Science杂志报道的十大科学进展，肠道菌 群已经成为近年来研究的最热门领域之一。 肠道微生物作为数量庞大、种类繁多的微小生命体 对人类健康具有重要意义：大量研究表明肠道菌群 与肥胖、糖尿病、肝脏疾病、心脑血管疾病、肠易 激综合征、炎症性肠病、慢性肾病、艾滋病、过敏 性湿疹、消化道癌症、自闭症、抑郁症及老年痴呆 等精神性疾病相关，已经成为一系列代谢性疾病防 控的新方向


（5）、2016年，Kenn Gerdes等研究表明持留菌 （抗生素敏感型细菌转变为生长缓慢或休眠的状态 获得抗生素耐受性）可能利用一种能量依赖型外排 泵蛋白TolC将抗生素泵出，从而在抗生素的处理下 存活率逐渐增加，提示持留菌可能与复发及慢性感 染性疾病有关 （6）、2016年，Andreas JBaumler等发表综述 阐释肠道菌群与致病菌的相互作用：致病菌能利用 来源于菌群的碳和氮，能调节促进自身生长和毒性 的信号。

2 促消化、营养吸收作用




肠道菌群可以分泌一系列的酶来协助人类消化植物中的 纤维素和半纤维素类多糖，为机体提供能量。 肠道菌群通过发酵作用还能产生短链脂肪酸和多种维生 素供机体利用，如维生素B族、K族、生物素、尼克酸 和叶酸等。 必需氨基酸合成-----肠道菌群具有生物固氮作用，利 用蛋白质残渣合成必需氨基酸，如天冬门氨酸、苯丙氨 酸、缬氨酸和苏氨酸等，并参与糖类和蛋白质的代谢， 同时还能促进铁、镁、锌等矿物元素的吸收。 肠道菌群可以促进亚油酸吸收、胆酸脱羟基和脱饱和、 胆固醇向类固醇转化等。



主要通过占位性保护、营养竞争和产生抗菌物质来发挥生物屏障作用。 肠道菌群与肠粘膜上皮细胞紧密结合，形成膜菌群，阻碍致病菌与肠 粘膜的接触，起到占位性保护的作用；肠道菌群尤其是共生菌能够竞 争营养供给，与宿主共同消耗营养来源，防止不需要的营养物质过度
产生；肠道菌群还可以产生抑菌物质来抑制有害菌的生长。同时，肠道 微生物不断刺激胃肠粘膜分泌粘液素，以保持肠道的润滑

③依据对氧气的需求。肠道菌群可以分为专性厌氧 菌、兼性厌氧菌和需氧菌。肠道菌群以厌氧菌居多， 共生菌一般都是专性厌氧菌。

肠道菌群作为机体不可分割的“器官”，对宿主 的生理活动有很大影响，其作用主要表现在以下 几个方面:
1 、生物屏障作用
肠道内壁是人体与外界环境接触面积最大的区域，肠道菌群在肠道中 形成重要的生物屏障，维护肠道生态平衡，抵御外来致病菌的侵害。




肠道细菌的种类繁多、数目巨大，占机体微生物总 量的78%。 健康成人肠道内的微生物总量大约1-1.5kg，有 1000多种，肠道微生物的数量是人类细胞数的10 倍，而且编码基因数目超过人体自身基因数目的 100倍，是控制人类健康的“第二基因组”。 人体每天排出粪便干重的1/3由细菌组成，大多数 为肠道细菌。 数量如此庞大的肠道微生物与宿主经过长期协同进 化，已经成为宿主不可分割的一部分，对维持机体 健康平衡发挥着重要作用


（14）、2012年，Junjie Qin等利用宏基因组相 关研究的方法，最终确定了可用于二型糖尿病分类 的23个肠道生物标记物 （15）、2011年，Andrew LKau等利用宏基因组 学和无菌动物，阐释了饮食、营养、肠道菌群和宿 主免疫系统之间的关系，说明肠道菌群与人类健康 息息相关。
16）、在新生儿中， 发现细菌，发酵母 乳中的低聚糖。 仅在婴儿中发现的 双歧杆菌菌株（例 如，长双歧杆菌婴 儿亚种）可以代谢 乳低聚糖。


横向来说，上消化道内细菌数量约为102-104 CFU/mL (CFU，Colony-Forming Units，指单位体积中的细菌 群落总数----菌落形成单位）；回肠内细菌数量约为1061012 CFU/mL；远端结肠内细菌数量最多，约为 1010-1012 CFU/mL。


Hale Waihona Puke Baidu
人类的肠道菌群按照不同的分类方法可以分成不同 的类别： ①依据自然属性分类。肠道菌群已经鉴定出细菌的 9个门，包括：厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门、 放线菌门、疣微球菌门、梭杆菌门、蓝藻菌门、螺 旋体门、VadinBE97门。其中98%的肠道菌可以归 属为前四类，厚壁菌门（64%）、拟杆菌门 （28%）、变形菌门（8%）和放线菌门(3%)。

4、 生长、发育和老化


肠道菌群的组成随着年龄的增长而发生变化。健康 婴儿中，双歧杆菌占肠道菌群数量的98%，主要为 婴儿双歧杆菌； 健康成年中，双歧杆菌数量减少，种类也转变为青 春双歧杆菌； 进入老年后，双歧杆菌数量进一步减少，甚至检测 不到，而梭菌、芽孢杆菌类增多，生成硫化氢和吲 哚，肠道腐败过程加快，有害物质被吸收后又加速 老化过程。


3 免疫作用
肠道粘膜淋巴组织是人类重要的免疫细胞群，其所含免疫活性细 胞数量占人体免疫细胞总数的70%左右，与呼吸道、泌尿生殖道 等粘膜下组织中的免疫细胞共同组成粘膜相关淋巴组织（MALT）， 主要功能是将外来有害菌的抗原经过处理后，呈递给免疫活性细 胞（T、B细胞），激发免疫应答，其中最重要的保护性应答产物 是分泌性IgA。肠道菌群对宿主免疫系统的发育起到了关键作用， 可刺激机体在肠道形成更多的淋巴组织，并提高免疫球蛋白在血 浆和粘膜中的水平，使免疫系统处于一种适度的活跃状态，对入 侵体内的病原菌保持有效的免疫作用。 无菌动物的淋巴系统、抗体形成等发育不良，体液免疫和细胞免 疫功能都低于普通动物。无菌动物进行肠道菌群移植后，其免疫 系统的发育明显好转。


由人体和寄居人体的微生物共同组成，包括了原籍 菌（固有菌）、共生菌（symbiotic flora)、过路 菌(外藉菌） 各系统正常菌群总数量达到百万亿计，总重量相当 于肝脏的重量，其中肠道内的正常菌最多，占人体 正常菌群总量的78%左右。这些正常菌群自我们离 开母体呱呱落地就开始定植，并伴随终身。 人体微生物种类繁多， 数量巨大，它们 共同组成了 人体微生态系统。
山东省妇幼保健院 刘 霞

医学界已经开始认识到人体自身建立一个强大的微 生态屏障非常重要，但这个“细菌器官”的功能现 在还有很多的奥秘需要去探索。 2007年底，美国国立卫生研究院（NIH）宣布将投 入1亿1500万美元正式启动酝酿了两年之久的“人 类微生物组计划”。 经过10年的发展，人类有关微生物组的研究取得了 突破性进展。


1、1产前因素 母亲的肠道微生物可以通过血液转移至胎儿，这一 假说已经通过检测羊水和灌胃小鼠粪便中标记的屎 肠球菌得到证实 最近的一项研究也报道了人胎盘中存在少量的细菌， 且已经证明其为非致病菌，与口腔内的微生物群 （主要包括厚壁菌门、柔膜菌门、变形菌门、拟杆 菌和梭杆菌门）非常相似。研究者推测血液流动可 能是将母体口腔内细菌传递给胎儿的途径


（9）、2016年，Derrick MChu等综述了营养不 良儿童肠道菌群的研究，提示肠道菌群可以矫正儿 童的营养不良。 （10）、2016年，Erica DSonnenburg等发现低 碳水化合物（MAC）的饮食可以降低小鼠肠道菌群 的多样性，高MAC饮食可以恢复菌群多样性，但是 低MAC饮食造成的小鼠后代肠道菌群多样性降低不 能够通过高MAC饮食恢复，可以通过高MAC饮食 与粪便移植恢复


2011年，日本的学者Makino等证实双歧杆菌长型亚种 能够从母体转移到新生儿肠道。2012年，日本的科学 家Mikami等同样证明新生儿肠道的双歧杆菌来自于母 体。 子宫内是否有细菌仍不确定，需要严格的实验设计确证。 正常分娩的新生儿肠道菌群几乎完全来自于母体，剖宫 产的新生儿肠道内会定植一部分医院环境中的细菌。 新生儿出生2小时后，肠道菌群迅速增殖，4-6个月时 达到成年人的水平。肠道菌群随着人年龄的增长、饮食 结构的丰富，其多样性不断增加。1岁以后肠道菌群的 种类趋于稳定

有关肠道菌群的初始定植有两种观点： 观点一，认为胎儿在母体子宫内时，肠道处于无菌 状态，分娩时胎儿经过母体产道，接触母体粪便、 医院环境，形成了人类肠道菌群的初期定植。 观点二，胎儿在子宫内可以接受母体的菌群。


2008年，西班牙的科学 家Rodr guez等在21例健 康新生儿的胎粪中检测到 细菌，推测胎儿在子宫时 可以接受母体肠道菌群的 定植，并在小鼠身上做了 验证。


（7）、2016年，MichaelEisenstein系统阐释了 肠易激综合征中，肠道菌群和大脑的关系 （8）、 2016年，Hilary PBrowne等基于大规模 的全基因组测序、表型分析和计算机模拟，实现目 标表型培养新方法：从健康人肠道分离并纯化培养 137种菌，分属于新的科属种。揭示肠道菌群中 50-60%的属会生成孢子；该方法让肠道菌群表型 分析变成可能，从而打破了肠道菌群很难被培养的 认识


在我们的身体中，存在着各种各样的细菌。微生物 主要分布在机体与外界相通的腔道内，如呼吸道、 消化道、泌尿生殖道以及体表，形成了四个微生态 系统 尤其在肠道内，存在着一个肠道细菌生态系统，就 是所谓的肠道floral(肠道菌群、肠道微生物组)。其 中的细菌种类超过数百种，细菌总量超过了100兆， 这是一个什么样的世界呢？
5 抗肿瘤作用


双歧杆菌是肠道菌群中的主力军，具有显着的抗癌 作用，能够直接或间接清除致癌物质，使致癌物质 失活: 抑制肠道内腐败菌产生的致癌酶；降低肠道pH值， 促进肠道蠕动，缩短致癌物质与肠道接触时间，促 进致癌物质的排放。


（1）、与减肥后反弹有关:2016年，Christoph A Thaiss等发现给予节食减重的小鼠高脂饮食后，促 进了更快的体重反弹和代谢失常；将此类鼠的菌群 移植到无菌小鼠并给予高脂饮食时，与移植正常菌 群的小鼠相比体重增加更快。 （2）、2016年，Martina Sassone-Crosi等研究 发现有益菌EcN可以分泌具有抗菌活性的蛋白 microcin，该蛋白可以抑制炎症肠道中肠杆菌的扩 增，使炎症程度减轻
生命早期”来表示生命 前2年的时期。

年龄小于4周龄的孩子 将称为“新生儿”， 4周龄以上的孩子称为 “婴儿”或“小孩”， 青春期年龄以下的 称“儿童



尽管越来越多的证据表明，生命早期的异常细菌群 落可能通过改变免疫系统的构建而导致疾病 然而，直到最近人们才了解了婴儿时期微生物群落 的组成，以及打乱群落分布可能如何导致疾病。 最近的研究也描述了改变微生物组成的干预措施， 开辟了克服婴儿时期微生物失衡作为一种预防性治 疗方法的可能性。