腸道菌群與人類健康

嚴逸海

【摘 要】 腸道菌群是人體腸道中正常微生物的總稱，與人類健康密切相關。早在1899年法國巴黎兒童醫院Henry Tissier教授率先從健康嬰兒糞便中分離出第一株菌種——雙歧桿菌，發現該雙歧桿菌與嬰兒腹瀉相關。1917年，德國Alfred Nissle教授從士兵的糞便中分離出一株大腸桿菌，其可有效治療由沙門氏菌和志賀氏菌引起的腸道感染疾病。隨著研究的深入，以及分離鑒定的腸道菌株越來越多，科學家們在1977年提出了微生態學的概念，并且在2002年宣布正常菌群是人體的第十大系統——微生態系統。目前，腸道菌群與人類疾病的相關關系及機制研究已成為熱點領域，浙江大學醫學院附屬第一醫院的李蘭娟院士團隊于2014年建立了世界上首個肝病腸道菌群基因集，其中36.1%的基因為首次發現，研究成果令世界矚目[1]。本文在概述腸道菌群特征和功能的基礎上，著重總述腸道菌群相關疾病、腸道菌群重建與保護等最新研究的進展。

【關鍵詞】 腸道菌群；疾病；重建；保護

【中圖分類號】

R181.3+2 【文獻標志碼】

A 【文章編號】1005-0019（2018）21-297-02

1 腸道菌群概述

人體腸道內存在1000多種腸道菌群，總數約1014個，重達1-1.5 kg，編碼約330萬個基因，是人類基因數的150多倍，被稱為人類的"第二基因組" [2]。根據與人體健康的關系，腸道菌群分為有益菌、有害菌和中性菌三個大類。有益菌（益生菌）是人體健康所必需的要素，主要包括雙歧桿菌、乳酸桿菌等。有害菌，特指那些數量一旦失控大量生長，就會引發多種疾病的腸道菌。中性菌兼具有益菌和有害菌的雙重特點，在正常情況下其有益于健康，增殖失控則可能引發疾病，主要包括大腸桿菌、腸球菌等。

腸道菌群具有參與維持人體發育和正常生理功能的重要作用[3]。通過在腸道內壁表面形成腸道菌群屏障，可抑制致病病原體的生長和入侵，發揮保護功能。通過對食物殘渣以及腸道上皮細胞所分泌的黏液進行發酵與分解，其可攝取食物中的能量、參與物質代謝。并通過產生防御素、短鏈脂肪酸和膽汁酸鹽等物質刺激免疫激活，促進機體免疫系統的發育和成熟，維持適度的免疫平衡狀態[4]。腸道菌群上述功能若發生紊亂，則可能導致多種人類疾病發生。

2 腸道菌群與疾病

2.1 糖尿病 糖尿病已成為嚴重影響人們身心健康的重大公共衛生問題。2015年國際糖尿病聯盟發布全世界共有4.15億糖尿病患者，其中中國的糖尿病患者高達1.1億。研究發現，腸道菌群失調引起的慢性低度炎癥與糖尿病的發生密切相關。Ⅱ型糖尿病患者腸道內的雙歧桿菌、產丁酸的羅氏菌屬和普拉氏梭桿菌的數量顯著降低，而擬桿菌、大腸桿菌、產硫細菌中的脫硫弧菌等數量則大量增加。糖尿病患者的腸道菌群細胞膜對糖、支鏈氨基酸的轉運更活躍，與炎癥反應相關的氧化應激增加，丁酸合成減少。這可能導致腸道微結構、腸道細胞的滲透性、腸道細胞緊密連接等特性發生顯著變化，但具體機制尚未明確。補充益生菌、改善腸道微環境，可有效緩解糖尿病患者的糖耐量異常和胰島素抵抗等癥狀，進一步提示了腸道菌群與糖尿病的發生存在著相關性[5]。

2.2 心血管疾病 心血管疾病泛指由于高血壓、高脂血癥、動脈粥樣硬化等導致的心臟或血管等組織器官異常。全球每年死于心血管疾病的人數超過1500萬，嚴重危害了人類健康。高血壓患者的梭菌屬腸道菌群數量顯著增多，這與血清總膽固醇含量呈正相關；而擬桿菌屬腸道菌群數量明顯減少，這與血清甘油三酯含量負相關。血糖、血脂代謝異常是公認的導致動脈粥樣硬化性心血管疾病的重要危險因素。腸道菌群能通過產生膽固醇氧化酶，防止膽固醇流失、調節膽固醇重分布，或通過抑制肝脂肪合成酶活性等方式調節血脂。腸道菌群還通過能量吸收，引起慢性低度炎癥反應、調節膽堿代謝等途徑直接或間接參與到動脈粥樣硬化的整個病理過程[6]。

2.3 腫瘤 腫瘤是一類復雜性疾病，也常常伴隨著腸道菌群失調發生，其與機體新陳代謝、免疫應答等生命活動過程密切相關[7]。腸道菌群失調，其對腸道的屏障保護作用降低了，從而使致病微生物與腫瘤直接相互作用，促進了腫瘤細胞增殖。腸道菌群可以通過調控機體免疫系統對腫瘤施加影響，或通過調節機體代謝間接影響腫瘤細胞的命運。腸道菌群失調，益生菌數量減少，類桿菌、大腸桿菌、梭菌等有害菌數量增加，這些都是引起慢性炎癥反應的主要原因，也是引起癌變的危險因素之一。另一方面，埃希桿菌分泌的聚酮肽基因毒素等也可能引起基因組穩定性下降，導致基因突變頻率增高。腸道菌群紊亂，不僅使腸道有害菌群增加，而且腸道細胞也會表達促進腫瘤發生的蛋白。通過減少腸道菌群失調引起的慢性炎癥反應，可減少有害腸道菌群的效應分子的產生，減少致癌因子的過度分泌，從而有助于腫瘤治療。

3 腸道菌群的重建與保護

隨著有關腸道菌群與疾病的關系認識的不斷深入，人們嘗試通過保護或重建腸道菌群進行疾病治療。

3.1 糞菌移植 糞菌移植是指將健康人糞便中的功能菌群，移植到腸道及腸道外疾病患者的胃腸道內，重建新的腸道菌群，從而達到恢復腸道生理平衡、治療胃腸功能性疾病的目的[8]。東晉時期的葛洪曾在《肘后備急方》中記載，人糞清可用以治療食物中毒、腹瀉、發熱，以及多種消化道急重癥患者。近年來，通過分離獲得高度純化的腸道菌群，經內鏡或者引流管將量化的菌液輸注到患者腸內的標準化糞菌移植已逐漸成為趨勢。

3.2 益生菌和益生元 腸道菌群調節劑包括益生菌與益生元兩大類[9]。益生菌是一類可定植于人體腸道并改善宿主微生態平衡、發揮健康功效的活性有益微生物的總稱。通過口服足夠數量的益生菌活菌，可對腸道內的潛在致病菌起抑制或殺滅作用，能改善腸道菌群失衡，保護腸黏膜屏障，減少細菌移位的發生，還可提高機體的巨噬細胞、自然殺傷細胞功能

益生元是指那些能夠促進腸道益生菌生長，但自身難以消化的食物成分。比如，雙歧因子、低聚果糖等成分可以選擇性的刺激腸道益生菌的生長或提高益生菌的活性，進而改善患者的微生態平衡。同時，可以避免在直接攝入益生菌過程中，因胃酸等刺激而導致的大量菌群死亡，提高了腸道菌群調節的安全性和有效性。

4 結語與展望

腸道菌群的數量龐大、種類繁多，腸道菌群和疾病的相關性及分子機制研究方興未艾，許多關鍵的科學問題尚需要深入探索。

參考文獻

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[3] 楊云梅，老年腸道微生態新進展，中華保健醫學雜志，2016；18（1）：1-6.

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[8] 錢美睿，吳開春，腸道菌群與疾病關系的研究進展，傳染病信息，2016；29（5）：298-302.

[9] 李蘭娟，感染微生態研究進展--腸道菌群對機體代謝影響，中國微生態學雜志，2009；21（1）：1-3.