**章人体微生态与健康
**节人体微生态概述
微生态由居住在人类身体各个部位的微生物群落组成。这些群落中的每个成员在维持生理功能和整体健康方面发挥着*特作用。
肠道微生态由大量的微生物组成。随着细菌检测技术的迅速发展，肠道的细菌微生态备受关注。肠道细菌微生态的细胞数量为1013～1014个，其数量大约是人体细胞的10倍。这些细菌属于多个菌门，其中厚壁菌门和拟杆菌门是*主要的门。此外，放线菌门、变形菌门和疣微菌门也具有重要功能。
尽管皮肤微生态的丰富度不如肠道，但其多样性并不逊色。皮肤微生态同样包括细菌、真菌和病毒。由于湿度、皮脂分泌和环境暴露等因素，皮肤不同部位的微生态成分各异。皮肤上的常见细菌微生态属主要包括葡萄球菌属、棒状杆菌属和切面杆菌属。
口腔细菌微生态是一个复杂的群落，包含700多种细菌。这些微生物定植在口腔内的不同部位，如牙齿、牙龈和舌。口腔细菌微生态的关键属包括链球菌属、放线菌属和韦荣球菌属。口腔微生态通过防止病原微生物的定植和促进消化的初始过程，在维持口腔健康方面起着关键作用。
机体的其他部位，如阴道、呼吸道和泌尿道，也有*特的微生态。健康人的阴道微生态由乳杆菌属主导，维持酸性环境，从而防止感染。呼吸道微生态包括鼻腔和肺部的葡萄球菌属、链球菌属和韦荣球菌属。泌尿道的微生态主要分布在膀胱和尿道，包括普雷沃菌属、拟杆菌属和乳杆菌属等。
长期以来，人们认为微生物主要与感染性疾病有关。然而，先进测序技术和生物信息学的发展彻底改变了我们对微生物的认知。大量研究表明，微生态对健康的维护至关重要，涉及消化、内分泌和免疫功能的维护，甚至与心理健康相关。
微生态结构如遭破坏，生物体会发生微生态失调。微生态失调与多种疾病密切相关，包括呼吸系统疾病（如慢性阻塞性肺疾病、哮喘和肺炎）、消化系统疾病（如炎症性肠病、肠易激综合征、胃溃疡和胃癌）、代谢性疾病（如肥胖和糖尿病）、心血管疾病（如动脉粥样硬化）、神经精神疾病（如抑郁症、焦虑症和自闭症）、皮肤疾病（如痤疮、湿疹和银屑病）及泌尿生殖系统疾病（如细菌性阴道病和尿路感染）。
肠道微生态在消化和营养吸收中起着关键作用，能够分解复杂的碳水化合物、纤维和蛋白质，这些物质人体自身的酶无法消化或降解。此外，微生态对免疫系统的发育和调节至关重要。平衡的微生态有助于T细胞的分化、抗体的产生和免疫平衡的维持，对预防感染和免疫介导性疾病（如过敏和自身免疫疾病）的发生至关重要。
维持和恢复人体微生态的平衡对预防与治疗疾病至关重要，对这一领域的深入研究有望为疾病诊疗提供新的策略。
（冯宁翰张煜尉）
第二节人体微生态与健康的关系
一、肠道微生态与健康的关系
肠道微生态的多样性和稳定性对维持人体健康至关重要。多样性的微生态通过竞争抑制病原体的生长，促进营养物质的代谢和吸收，调节免疫系统，甚至影响宿主的行为和情绪。然而，现代生活方式、饮食习惯、抗生素滥用及其他环境因素的变化导致越来越多的人出现肠道菌群失调（dysbiosis），进而引发肥胖、糖尿病、炎症性肠病（inflammatory boweldisease，IBD）和神经系统疾病等多种慢性疾病。
（一）肠道微生态与免疫功能
肠道微生态影响免疫系统的发展和功能，而免疫系统也塑造着肠道微生态的结构。多样化且平衡的肠道微生态对免疫系统的正常发育和预防免疫介导性疾病至关重要。
短链脂肪酸（short-chain fattyacid，SCFA）如丁酸盐、丙酸盐和乙酸盐是肠道微生物发酵膳食纤维的产物，已有大量研究表明它们在调节免疫反应中起重要作用。短链脂肪酸不仅作为肠道上皮细胞的能量来源，还能通过与G蛋白偶联受体（G-protein coupled receptor，GPCR）结合，调节免疫细胞功能。特别是丁酸盐，它通过诱导调节性T细胞（regulatory T cell，Treg细胞）的分化，促进免疫耐受，减轻炎症反应，因此备受关注。
Honda等的研究显示，某些肠道共生菌（如梭状芽孢杆菌）通过产生丁酸盐等代谢产物，诱导结肠中的调节性T细胞分化。调节性T细胞在维持免疫系统平衡和抑制过度炎症反应中起着关键作用。这些研究揭示了宿主与微生物相互作用的分子机制，为开发新的免疫调节治疗方法提供了理论基础。在小鼠模型中，研究人员比较了不同短链脂肪酸的作用，发现丁酸盐能显著促进调节性T细胞的分化，并通过增强Foxp3基因启动子区和保守非编码序列区的组蛋白H3乙酰化来实现。这一发现不仅阐明了肠道微生态在免疫调节中的重要作用，也为治疗炎症性疾病提供了新的思路。
肠道菌群失调是指由饮食结构改变、抗生素滥用和慢性应激等因素导致的肠道微生态组成和功能异常变化。这种失调与多种免疫相关疾病密切相关，如炎症性肠病、过敏性疾病和自身免疫性疾病。研究表明，肠道菌群失调可能导致免疫系统过度反应，促进慢性炎症的发生和发展。特别是在炎症性肠病患者中，其肠道菌群结构与健康人群显著不同，有益菌如双歧杆菌和乳杆菌减少，而机会致病菌如大肠杆菌和克雷伯菌增加。
总之，肠道微生态在维持免疫系统的平衡和防止过度炎症反应中起着关键作用。通过调节肠道菌群，人们有可能开发出新的方法以预防和治疗免疫相关性疾病。
（二）肠道微生态在代谢中的作用
肠道微生态通过多种途径影响宿主的代谢功能。它们帮助消化复杂的碳水化合物和纤维，产生宿主无法自行合成的维生素，并通过调节代谢途径影响能量平衡和脂肪储存。例如，肠道微生态的代谢产物如短链脂肪酸和胆汁酸代谢物可以通过激活特定受体调节脂质和葡萄糖代谢。
研究表明，肥胖者和2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）患者的肠道微生态与健康人群显著不同。肥胖者的肠道菌群多样性降低，表现为厚壁菌门和拟杆菌门的比例失衡。这种菌群失调可以通过影响能量提取和储存，促进脂肪组织的炎症反应，进而导致胰岛素抵抗和代谢综合征（metabolic syndrome，MS）。此外，肥胖者肠道中的一些细菌可能通过影响宿主的脂质和葡萄糖代谢途径，促进肥胖的发生和发展。
JunkoSato等的研究发现，2型糖尿病患者的肠道菌群与健康对照组存在显著差异。研究显示，糖尿病患者的肠道中双歧杆菌和乳杆菌数量显著减少，同时某些机会致病菌的数量增加。此外，研究还观察到糖尿病患者血液中存在高浓度的肠道致病微生物的代谢产物，提示这些细菌可能通过肠道屏障渗透至血液循环，引发全身性炎症反应。肠道微生态与糖尿病的相互作用机制主要包括胰岛素抵抗和肠黏膜屏障功能受损。
1.胰岛素抵抗
胰岛素抵抗是2型糖尿病的核心病理机制。研究指出，肠道微生态通过代谢产物如短链脂肪酸和脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）等影响宿主的代谢和免疫功能，从而导致胰岛素抵抗。具体而言，短链脂肪酸具有抗炎作用，可以促进胰岛素敏感性，而脂多糖则可诱导全身性炎症反应，加重胰岛素抵抗。
2.肠黏膜屏障功能受损
肠黏膜屏障功能的破坏也是糖尿病微生态紊乱的重要表现之一。肠黏膜屏障受损导致细菌内毒素、未完全消化的食物颗粒等进入血液循环系统，引发全身性炎症反应并导致胰岛素抵抗。
可见，肠道菌群失调在肥胖和糖尿病的发生、发展中起着重要作用。通过调节肠道菌群，有可能改善代谢健康，预防和治疗这些疾病。
（三）肠道微生态与神经精神健康
肠-脑轴（gut-brain axis）是指肠道和大脑之间通过神经、内分泌、免疫和代谢途径进行双向交流的复杂系统。近年来，研究表明肠道微生态通过产生神经递质（如5-羟色胺和γ-氨基丁酸）、调节免疫反应和代谢产物（如短链脂肪酸和色氨酸代谢物）影响大脑功能与行为。
肠道微生态失调与多种神经精神疾病密切相关，如抑郁症、焦虑症、自闭症和帕金森病。肠道菌群失调可通过多种机制影响大脑功能，如引发全身性炎症反应、产生神经毒性代谢物或打破神经递质的平衡。
Nobuyuki Sudo等的研究表明，肠道微生态通过调节免疫反应和神经递质水平影响小鼠的行为与大脑功能。他们观察到在无菌环境下饲养的小鼠表现出与焦虑和抑郁相关的行为改变，而恢复正常肠道菌群后，这些行为显著改善。
自闭症谱系障碍患者的肠道微生态也显示出显著异常。研究发现自闭症儿童的肠道菌群多样性降低，特定有益菌如双歧杆菌和乳杆菌的数量减少，而某些机会致病菌的数量增加。这些变化可能通过影响神经递质的代谢和免疫系统的调节，参与了自闭症的病理过程。
鉴于肠道微生态在维持神经系统健康中的重要作用，调节微生态被认为是一种潜在的治疗策略。例如，益生菌和益生元已在小规模临床试验中显示出改善抑郁和焦虑症状的效果。此外，粪菌移植（fecal microbiota transplantation，FMT）作为一种直接改变肠道菌群的方法，在治疗部分肠-脑轴相关疾病中也展现出了潜力。
（四）肠道微生态与胃肠健康
肠道微生态与炎症性肠病、肠易激综合征和结肠癌等多种胃肠道疾病密切相关。肠道微生物通过多种机制调节肠道屏障功能、免疫反应和代谢活动，从而影响胃肠道健康。
1.克罗恩病和溃疡性结肠炎
克罗恩病和溃疡性结肠炎是两种主要的炎症性肠病，与肠道微生态有着密切联系。研究发现，克罗恩病患者的肠道菌群在组成和功能上与健康对照组和溃疡性结肠炎患者有明显不同。例如，克罗恩病患者的回肠中存在大量大肠杆菌和脆弱拟杆菌，而结肠中则存在大量大肠杆菌和乳杆菌。这些菌群失调与疾病的发生和进展密切相关。
克罗恩病患者的肠道微生态失调表现为有益菌减少和潜在致病菌增加。普氏粪杆菌在这些患者中丰度明显减少，而肠杆菌科和拟杆菌属则增加。此外，结核分枝杆菌和单核细胞增生李斯特菌被认为可能在克罗恩病的发生中起作用。研究还显示，克罗恩病患者肠道中具核梭形杆菌的增加与症状加重密切相关。
波兰的一项病例对照研究发现，溃疡性结肠炎患者的肠道微生态多样性显著低于健康个体，且在不同细菌门、科和属水平上存在显著差异。研究还指出，患者的肠道微生态中产丁酸菌（butyrate-producing bacteria，BPB）显著减少，而脆弱拟杆菌与普氏粪杆菌的比例增加。此外，针对意大利小儿原发性胆汁性胆管炎和溃疡性结肠炎患者的研究也显示出肠道微生态中有益微生物减少和病原菌增加的趋势。
2.肠易激综合征
研究表明，肠道微生态失衡可能是肠易激综合征发病的重要原因之一。例如，部分患者的肠道微生态组成与健康人显著不同，主要表现为有益菌群（如乳杆菌、双歧杆菌等）减少，有害菌群（如厌氧菌）增多。同时，厚壁菌门和拟杆菌门的比例也发生了变化，这些微生态变化可能影响肠道环境，进而干扰肠道正常功能。此外，研究显示，患者的肠道菌群多样性显著下降，使得肠道微生态的稳定性降低，更易受外界因素（如饮食和压力等）的影响。这种失衡不仅影响了肠道的消化和吸收功能，还可能通过产生毒素和炎症因子加重症状。此外，肠道微生态失衡还可能破坏肠道屏障功能，增加肠道通透性，进而诱发肠易激综合征。正常情况下，肠道屏障依赖紧密连接蛋白（如闭锁蛋白和钙黏蛋白）维持内外环境的分隔，而微生态失衡可能导致这些蛋白的异常表达，使肠道屏障变得不完整，致病菌和毒素更易穿透肠壁，从而引发肠道炎症和免疫反应。
3.结肠癌
研究表明，某些微生物通过破坏肠道屏障功能，诱发慢性炎症和氧化应激反应，促进结肠癌的形成和进展。
（1）脆弱拟杆菌：是一种普遍存在于人类肠道中的革兰氏阴性厌氧菌。研究表明，结肠癌患者肠道中脆弱拟杆菌的丰度显著增加，特别是产毒株。脆弱拟杆菌通过产生脆弱拟杆菌毒素（bacteroides fragilis toxin，BFT）诱导肠道上皮细胞发生炎症反应和氧化应
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