胃肠道微生物和健康的关系

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1、第十三章胃肠道微生物和健康的关系在西方国家，由于滥用抗生素和膳食不正常引起的胃肠道微生物菌群的变迁与过敏症和哮喘密切相关。这些微生物菌群（微生物区系）在粘膜耐受，包括呼吸道的发育过程中起着关键性的调节作用。应该重点关注的是这些微生物在胃肠道发育、免疫应答和炎症性胃肠道疾病发生过程中所起的作用。本章将主要概述胃肠道微生物在进食以后的发酵过程和功能，微生物系统对胃肠内腔中的过敏原（变应原）免疫耐受，并提出一个问题：胃肠道微生物是免疫系统的重要调控者吗？第一节肠道微生物菌群和变应原在发达国家，过敏性呼吸道疾病的发病率比过去四十年有了显著的提高。在美国、加

2、拿大、英国、爱尔兰、新西兰和澳大利亚等地，13~14岁的儿童普遍患有此类疾病，而且发病率高达22%~32%。然而，在过去的四十年中，哮喘病的发病率在发展中国家并没有多大变化。根据现在哮喘病发病范围的不同（发达国家还是发展中国家），哮喘症发病率的增加，会出现两种不同的发展趋势，这就表明了生活环境的变化是哮喘病发展的重要因素。这些观察结果，最终引发了关于过敏病和哮喘症的“卫生假说”，这一假说认为：如果在生命的早期缺乏微生物刺激，那么在接下来的生命中会导致对无害抗原产生异常的免疫应答。然而，关于这一假说有两种可能的解释，在西方国家中，滥用抗生素或饮食习惯

3、的不同都有可能导致胃肠道微生物菌群的涨落和变迁，而这种变化会破坏免疫耐受的发展机制。包括关于发达国家滥用抗生素与哮喘症和/或过敏症之间的关系，以及微生物菌群的涨落与变迁和过敏症发生之间的关系等很多资料都支持这种关于“微生物系统涨落与变迁”的解释。无菌动物在免疫应答发生过程中显示出很多缺陷和不足，所以抗生素诱导胃肠道微生物菌群发生涨落和变迁是哮喘发病的一个重要因素。一、抗生素、膳食以及婴幼儿饮食对肠道微生物的影响1、抗生素抗生素对肠道微生物的下游效应依赖于几种药理学变化。然而，肠道微生物定植抵抗能力（由伺机性病原菌抵抗定植）的缺乏是由大多数抗生素治疗

4、所产生的一种常见的副作用。在人和动物模型中，抗生素治疗会导致有益厌氧菌（例如，双歧杆菌属、乳酸菌和类杆菌属）的长期减少而增加一些潜在的有害微生物的繁殖（例如，革兰氏阴性需氧菌、厌氧病原菌、难辨梭状芽孢杆菌和白色念珠酵母菌）。抗生素治疗还能够降低短链脂肪酸的水平，长期的抗生素治疗能够导致16srRNA微生物指纹图谱发生显著变化，指纹图谱的变化能反映微生物构成的变化。2、膳食宿主与微生物通过营养交换表现它们之间的共生关系。宿主为微生物提供生存的微环境和养料，微生物生产一些有益的次生代谢产物，如维生素和短链脂肪酸作为交换。20世纪前叶，科学家致力于研究膳

5、食对微生物的影响，这主要受益于益生菌理论的提出者梅奇尼可夫（EliMetchnikoff）的观点的普及。这些早期的研究表明啮齿动物肠道菌群的构成会随着膳食的改变发生急剧的变化。进食营养丰富的狗会抑制耐药微生物的恢复，这一点已经得到了证实。现在大部份研究都集中在寻找一种优质有效的饮食碳水化合物。益生元碳水化合物，像菊粉和低聚果糖，能刺激双歧杆菌的生长，反之，果糖等单糖能刺激大肠菌群和好氧微生物的生长。因此，宿主的膳食组成决定了微生物的物种组成以及它们的代谢活动，这跟不同的物种需要生长在不同的培养基上是同样的道理。3、婴幼儿饮食一个世纪以前，科学家作了

6、关于这方面的第一个实验，发现饮用母乳和饮用牛奶的婴幼儿胃肠道内微生物的组成存在差异。这个结论是通过对不同时期婴幼儿胃肠道中微生物的定植情况进行观察而得出的，并且得到了反复印证。两种饮食摄生法的最大差别是，饮用母乳的婴幼儿微生物的主要组成为乳酸菌，而饮用牛奶的婴幼儿肠道微生物组成却有所不同，主要是厌氧细菌和需氧细菌的混合物，推测这和母乳中的抗体组成和细胞因子组成有很大关系，当然也与其蛋白质和各种营养有关。近来的研究主要集中在微生物群体对肠道发育的影响，以及免疫系统如何适应胃肠道中微生物的存在。研究的重点是肠道微生物在引发炎症性疾病中的作用，例如炎症性

7、肠疾病和关节炎。本节着重论述在接受外源性抗原刺激时，肠道微生物在维持黏膜免疫耐受中所起的作用。二、正常微生物菌群：特点和发育胃肠道管中微生物定植的过程会导致一系列的生态演替，最终导致稳定的微生物菌群（微生物区系）的建立，这个稳定的微生物菌群对不同的个体具有唯一性。稳定的微生物群体由固有种（永久成员）和外来种（从外来物种暂时获得的短暂定居者）组成。这种微生物菌群由400~1000个种组成，大约有60%的微生物在胃肠道以外的环境是不可培养的。然而，这些菌中已被证实仅有30~40种微生物。胃肠道中既存在真核微生物也存在原核微生物，细菌起主导作用。大部分细

8、菌是严格厌氧菌（97%），而仅有3%为需氧菌（耐氧厌氧菌）。微生物群体组成的不同不仅表现在沿着胃肠腔的长度有所变化，更具代