肠道微生物研究进展范文
时间：2023-12-04 17:26:47
肠道微生物研究进展篇1
关键词：肠道微生态 菌群 失衡 癫痫 相关性
目前全球癫痫患者超过7 000万人，癫痫是一种慢性脑部疾病，具有持久性的癫痫倾向，在临床上主要表现为反复或者持续性的癫痫发作，可能会导致患者神经受损，对患者的身心健康与生活质量造成严重影响。目前对于癫痫发病的机制还不太清楚，大量研究证明，人体中可能存在大脑与胃肠道调控通路，且肠道微生态菌群是该通路的关键参与者。肠道微生态指的是肠道菌群及其生活环境，主要包括肠道菌群及其分泌、合成以及代谢产生的物质[1-2]，肠道菌群可以调控宿主对癫痫发作的敏感性，免疫调控与肠道菌群重建可能是未来癫痫治疗的重要发展方向[3]。2018年1月-2019年9月收治癫痫患者12例，比较癫痫控制组、难治性癫痫组与健康者肠道菌群情况，探讨肠道微生态失衡与癫痫发生的相关性。
资料与方法2018年1月-2019年9月收治癫痫患者12例，其中癫痫控制组7例，难治性癫痫组5例；同时选取健康人11例，作为对照组。难治性癫痫组患者判别标准为经过2年以上的正规癫痫治疗，抗癫痫药物的服用已经达到患者的最大耐受剂量，仍无法控制癫痫的发作，且对患者的日常生活有较大影响。12例癫痫患者均属于隐源性癫痫患者，其中男8例，女4例；11例健康居民对照组中男6例，女5例，所有的受试者均能够提供合格的粪便样本。三组受试者一般资料比较，差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。见表1。
纳入标准：(1)年龄18～65岁；(2)病例符合中国癫痫诊疗指南标准；(3)患者意识清楚，能够配合研究，且征得受试患者的同意。
排除标准：(1)经颅脑CI或MRI证实患者颅内占位；(2)患者有严重的心肝肾等功能障碍；(3)存在药物或酒精滥用史；(4)发生过脑外伤；(5)有神经系统病变或中枢神经系统感染病史；(6)卒中后癫痫。
研究方法：(1)粪便样本的采集与保存：三组患者粪便采集均为晨起大便，用采集管收集大便中段部分，将采集到的粪便样本保存于含有保存液的保存管中，取样完毕后迅速盖好盖子并轻轻摇晃30 s，将其保存于-80℃的厌氧环境中，以便进行后续的菌群检测。(2)OTU分析：对样本进行OTU聚类分析，得到OTU代表序列，将序列之间相似度超过97%的序列定义为1个OTU，每个OTU对应一种微生物。(3)菌群多样性分析：采用Alpha多样性分析样本中微生物群落的丰度与多样性。丰度指数为Chaol指数，该指数与菌群的丰度呈正相关，即菌群的丰度越高，Chaol数值越大。菌群多样性指数为Shannon指数，Shannon指数与微生物群落多样性呈现正相关关系。
统计学方法：数据采用EXCEL整理，采用spss 17.0统计学软件分析；计量资料以(±s)表示，采用t检验；计数资料以[n(%)]表示，采用χ2检验；P<0.05为差异有统计学意义。
结果三组受试者肠道菌群Alpha多样性比较：Chaol指数反映了样本菌群的丰度，与菌群丰度呈正相关的关系，比较对照组、癫痫控制组与难治性癫痫组的Chaol指数发现，三组Chaol指数比较，差异有统计学意义(P<0.05)。三组肠道菌群丰度差异显著，健康居民肠道菌群丰度显著高于癫痫控制组与难治性癫痫组患者的肠道菌群丰度。Shannon指数反映的是肠道菌群的多样性，与肠道菌群多样性呈正相关关系，三组Shannon指数比较，差异无统计学意义(P>0.05)，说明三组之间肠道菌群多样性差异不显著。见表2。
讨论当人体胃肠功能发生变化时，将产生饱腹、恶心或疼痛感，究其实质即胃肠道经由自身神经反射途径与大脑产生联系[4]。大脑作为人体最为重要的器官，不仅可对胃肠蠕动、肠黏膜免疫反应或消化液分泌等功能产生影响，也可促使肠黏膜通透性改变进而调节肠道菌群构成。反过来，肠道菌群亦可经由内分泌、神经系统、免疫途径等多元参与中枢神经系统调节，进而对宿主脑功能产生一定程度的影响。研究发现，肠道菌群参与了自身免疫性中枢神经系统疾病与非免疫介导的中枢神经系统疾病的发病过程[5]，肠道微生态平衡可以维持人类正常的生理功能，肠道菌群可以通过免疫、神经内分泌与迷走神经3条脑-肠轴途径作用于大脑的发育、功能和行为。
2018年1月-2019年9月收治癫痫患者12例，其中癫痫控制组7例，难治性癫痫组5例；同时以健康人11例，作为对照组，收集三组患者的粪便，并提取肠道微生态菌群DNA，并采用16sr DNA高通量测序对三组患者粪便标本的肠道微生态菌群进行生物学比较、微生物多样性比较以及组间物种差异比较。结果发现比较对照组、癫痫控制组与难治性癫痫组的Chaol指数发现，三组Chaol指数比较，差异有统计学意义(P<0.05)；表示三组肠道菌群丰度差异显著，健康居民肠道菌群丰度显著高于癫痫控制组与难治性癫痫组患者的肠道菌群丰度。比较对照组、癫痫控制组与难治性癫痫组的Shannon指数发现，三组间的Shannon指数比较，差异无统计学意义(P>0.05)；说明三组间肠道菌群多样性差异不显著。因此可以得出结论，肠道微生态失衡在自身免疫性疾病中具有重要作用，尤其是免疫性癫痫中，自身免疫机制至关重要。
目前，临床基于肠道微生物与癫痫疾病相关性考量，将一种新型的生物疗法运用至临床，即粪菌移植，是以健康人粪便中功能性菌群向患病者胃肠道内移植的一种方法。He Z等研究显示[6]，将此法用于癫痫伴乳糜泻患者，有效实现了其胃肠道与神经症状改善的治疗目的，并在20个月的随访中证实粪菌移植可对癫痫病情起到良好的预防作用。
综上所述，临床确诊的癫痫患者，其肠道微生物群同比健康者，其肠道菌群丰度明显降低，并可经免疫机制对病情产生负面影响，粪菌移植为目前较为有效的改善癫痫患者肠道菌群的治疗方案。因此在未来自身免疫性癫痫治疗的重点应放在免疫调控治疗与肠道菌群重建工作中。
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肠道微生物研究进展篇2
【关键词】 高铅血症；儿童；肠道菌群；变化
DOI：10.14163/ki.11-5547/r.2017.07.054
铅作为不可降解的日常生活中多见的一种污染物。由于发育的特点以及代谢特点的原因儿童与成年人存在较大的差别， 在相同环境下的正常人群相比， 儿童对铅中毒更为敏感更为明显， 特别是对儿童行为能力的生长发育以及婴幼儿智力的发育有重要影响。儿童铅中毒途径主要由受铅污染的食物和消化道接触铅， 上述两种中毒途径占总中毒病例的85%以上[1]。小肠的主要功能是吸收， 同时对铅也同样吸收， 然而大肠对铅也有部分吸收的功效。为此肠道菌群接触就不可避免地存在一起， 但这二者之间的相互性至今尚不明白同时也未见相关的报道。本次研究作者经过对高铅血症患儿粪便中的菌落数变化情况和B/E情况进行系统分析， 探讨高铅血症患儿和肠道菌群的构成之间的关系。现报告如下。
1 资料与方法
1. 1 一般资料 将本社区健康服务中心在2015年4月～2016年4月收治的30例高铅血症儿童为观察组， 30例患儿均符合相关文献资料中的儿童高铅血症的诊断标准， 即儿童的血铅值≥100 μg/L（0.483 μmol/L）。观察组患儿中男18例， 女12例；年龄2～6岁。为了有效排除混杂等因素对本次研究的影响， 特采用1：1配对法选取同期参加体检的健康儿童30例为对照组， 其中男18例， 女12例；年龄2～6岁， 儿童的血铅值0.05）， 具有可比性。
1. 2 肠道菌群检测方法 ① 采集受检儿童1 h内新鲜粪便， 使用无菌方法进行收集同时在-80℃的条件下进行保存。②称取标本（采集的新鲜粪便）0气袋进行10倍系类的稀释到10-1～10-9， 与原液一起共计10个稀释度。③ 采用微量移液器分别抽取受试标本10 μl， 分别接种于PZ、 MRSA、 EMB、 TPY选择性培养基础上， 采用L棒均匀的涂抹标本， 给予培养受试新鲜粪便的各种有益菌， 最后收集数据。④将 TPY培养基和MRSA培养基放入厌氧罐中， 同时置于厌氧后封闭气袋， 在孵育箱中（温度设置在37℃）培养2 d；与此同时将EMB、PZ培养基直接放入孵育箱中（温度设置在37℃）培养1 d。⑤细菌培养结束后， 再选取具有特征性的菌落进行菌落图片染色及镜检， 采用细菌的形态学特征和革兰染色学特征进行判断目的菌。在准确确定目的菌之后， 按照计算平板上的稀释度计数以及活菌计数， 采用活菌计数公式计算出结果后进行计数， 其结果采用每克粪便湿质量中的菌落， 形成单位的对数值进行表示（即log CFU/g）。
1. 3 观察指标 观察两组儿童肠道内的双歧杆菌和大肠杆菌以及乳酸杆菌、肠球菌的数量；B/E情况。当B/E值
1. 4 统计学方法 采用SPSS19.0统计学软件处理数据。计量资料以均数±标准差（ x-±s）表示， 采用t检验；计数资料以率（%）表示， 采用χ2检验。P
2 结果
2. 1 两组儿童肠道菌群数量比较 观察组患儿的双歧杆菌、乳酸杆菌、大肠杆菌数量明显低于对照组儿童， 差异有统计学意义（P
2. 2 两组儿童B/E值比较 观察组儿童B/E值1， 两组B/E值比较差异有统计学意义（P
3 讨论
人体的肠道中栖息着一千多个细菌， 其中绝大多数为厌氧菌， 其中主要有大肠埃希菌属、拟杆菌属、双歧杆菌属和梭菌以及乳酸杆菌等， 在远端小肠和结肠中分布着众多细菌中的有益菌， 其中十二指肠和胃等消化系统中均存在有菌群， 人体胃肠道中的生物学屏障是由众多的肠道菌群所构成， 在维持肠道结构和维持肠道正常生理功能中肠道菌群发挥了具有重要作用。由于年龄关系儿童肠道菌群处在生理性演变过程中， 年龄越小的患儿肠道的微生态平衡便越差， 进而造成肠道微生态紊乱症状[2-4]。铅作为不可降解的日常生活中多见的一种污染物， 由于发育的特点以及代谢特点的原因儿童与成年人存在较大的差别， 与在相同环境下的正常人群相比， 儿童对铅中毒更为敏感更为明显， 特别是对儿童行为能力的发育和智力的发育有重要影响。低浓度的铅中毒能引起患儿智能损伤， 患儿出现学习行为等异常出现。相关研究显示[5-7]， 小肠和大肠均能对铅给予有效吸收， 然而大肠内主要寄居为肠道菌群， 为宿主提供丰富发热能量底物， 进而肠道菌群的紊乱导致代谢系统混乱， 进而影响对铅物质的吸收。其次， 肠道菌群的相对稳定对维持人体正常排便功能具有十分重要意义， 然而肠道菌群的紊乱与否， 对便秘的产生和加重有重要接影响， 从而加重了对铅的吸收[8-10]。最后由于微量元素（如~、钙、锌、铁、镁）在肠道吸收过程中和铅一起在同一部位转运蛋白， 为此铅与锌、铁、钙之间均有拮抗功效， 进而充分的补充锌剂和钙剂以及铁剂等均能降低血铅在体内的含量。由于肠道正常菌群中双歧杆菌可有效利用对碳水化合物的发酵， 促进短链脂肪酸等产物不断增多， 进而有效的降低了pH值， 促进肠道对钙、铁、镁等离子的吸收[11-13]。同时部分益生菌对铅有驱逐的功效。相关研究发现双歧杆菌菌株和乳酸杆菌菌株能快速清除重金属铅和镉。
本次研究显示， 观察组儿童的双歧杆菌、乳酸杆菌、大肠杆菌数量明显低于对照组儿童， 差异有统计学意义（P
总之， 高铅血症儿童的体内有肠道菌群紊乱的情况发生。
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肠道微生物研究进展篇3
[关键词]微生态制剂；益生菌；应用研究
1微生态制剂的研究现状
1.1微生态制剂国内研究现状
微生态制剂又叫做益生菌制剂或者活菌制剂。一般是从自然环境当中定向筛选分离而得到的，经过扩培繁殖后制作成含有大量菌体的活菌剂[1-2]。益生菌制剂不仅可作饲料添加剂使用，也可以用来做水质的调控剂，而且微生态制剂应用广泛，效果明显[3]。但是国内对于微生态制剂的研究水平仍然比较落后，产品质量不高[4]。这种研究状况与水品与资金短缺、政策重视程度不足以及民众对微生态制剂认可程度低等原因密不可分[5]。虽然有些菌剂在实际使用过程中有效，但是具体的作用机理难以深究[6]；并且微生态制剂相关产业环境安全评估体系在我国相对较少，这种缺陷限制了相关产业的发展。因此微生态制剂的安全评估体系是必不可少的[7]。我国养殖畜牧经济迅速发展，同时也逐步加大了对微生态制剂的研究，相关领域人才济济，有关学科也在逐步兴起。
1.2微生态制剂的国外研究现状
微生态制剂最先起源于日本。在进行了临床医学试用后发现，双歧杆菌活菌制剂在治疗腹泻疾病方面有着不错的效果。同时双歧杆菌也具有抗衰老、抗肿瘤等多种功效。上世纪80年代的日本就已经生产出许多种成熟的制剂产品。有些国家利用分子生物学技术和基因工程等技术改造菌种的遗传基因，通过基因重组后培育出性状更加优良的菌种[8]。目前，国外在微生态制剂的研究方面的技术仍处于领先地位。国内外微生态制剂研究已经形成一股热潮，相信微生态制剂与养殖畜牧、药学领域等相互渗透结合，并且随着生产工艺的不断提升，一定可以开发出性状更加优良功能更加强大的菌种制剂，为人类社会发展做出贡献。
2微生态制剂作用机制
2.1微生态菌剂的种类
目前，在生产中应用的微生态制剂菌种主要有光合细菌、芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌、酪酸菌和硝化细菌等种类，这些微生态制剂为实现可持续、集约化和生态友好的水产养殖环境提供了参考。2.1.1光合细菌利用光合细菌净化养殖尾水是一种成本低廉、快速稳定的方法。它的原料主要是利用光和二氧化碳，以硫化氢为供氢体。光合细菌的营养价值特别高，它的营养成分有蛋白质、核酸、叶酸和多种微量元素等，是主要蛋白质饲料来源，它还含有许多生理活性物质。此外它还可作为水质调节剂用于鱼虾等水产动物的尾水处理中[9]。2.1.2芽孢杆菌芽孢杆菌一般具有较强的抗逆性，能抵抗高温、辐射、酸、碱、酶等，是一种高效的微生态制剂菌株[10]。该菌主要作用于养殖动物的肠道中，并且产物具有多种消化酶的活性，且该菌对鱼池淤泥的分解效果良好，可以将残余饲料，鱼的排泄物等有机物转化为硝酸盐、硫酸盐等无机物，有效降低水中的COD、有害硫化氢、BOD以及氨氮等有害成分，以达到净化水质的目的。2.1.3乳酸菌乳酸菌，耐酸，pH为3~4.5时仍能生存，如它可以在胃肠系统内定植，在里面降解水体氨、有机酸的过程是通过创造一个不友好的环境来控制致病微生物的生长，以此达到生态修复剂的作用。乳酸菌的能产生强大的抗菌分子，如过氧化氢、抗菌肽和有机酸等，增强了有益肠道微生物的优势，有利于防止致病菌的感染。乳酸菌还可以提高机体的免疫力，它能够刺激水产养殖动物体内的T细胞系统，提高其抗应激能力。如在养殖虾体内添加乳酸菌可以改善养殖水体，增强对虾的免疫反应[11]。2.1.4酵母菌酵母菌是一种营养价值较高的菌类，具有促进消化吸收的作用，是一种天然的发酵剂，还能提高有机物的利用率；人们通常把这种菌添加到饲料中，对养殖动物有良好的作用，它同时也可以抑制有害微生物的繁殖，达到净水的效果。2.1.5硝化细菌硝化细菌是一种可以将氨氧化为亚硝酸或硝酸盐的自营性微生物。实验研究证明，硝化细菌能够净化海参养殖的水质[12]。反硝化细菌由具有反硝化作用的微生物组成，它在厌氧条件下进行呼吸代谢可产生N2O和N2。反硝化细菌通过把水体中亚硝酸盐转变为无害的氮气排入大气中，使养殖池底沉积的有机物含量减少，有效防止水质剧变，它还具有专性好氧、依附性、产酸性、革兰阴性和无芽孢等特性。
2.2微生态菌剂的功能作用
2.2.1生物夺氧和生物屏障正常环境下肠道内的厌氧菌占优势地位，而需氧菌仅占1％，当饲用微生物添加剂时，需氧微生物可以迅速消耗环境内的氧气，形成厌氧环境，有利于厌氧菌生长，从而维护了肠道内的生态平衡。另外，有益微生物如一道屏障，维护着生物体的正常运转，微生态群可以有序地定值于皮肤粘膜等表面，形成一层生物膜，可对致病微生物起拮抗作用，益生菌还可在肠道内产生如乳酸、醋酸等活性物质，降低消化道内pH值，抑制有害细菌生长。2.2.2增强机体的免疫机能益生菌作为免疫促进剂的作用得到了广泛关注[13]，一方面，他可以通过调节肠道相关淋巴组织，产生肠道免疫或者全身性免疫；另一方面，它还可以通过循环刺激机体的免疫机能。2.2.3改善水体环境，消除污染物微生物制剂投放入水体后，对养殖水体的生物具有一定的修复功能，它主要通过絮凝、硝化、解磷等作用，将动植物残体，残余饵料等废物，硫化氢等有害气体，分解为CO2、硝酸盐和硫酸盐等无毒物质为浮游植物等提供营养物质，促进浮游植物等进行繁殖，他们又提供了氧气，从而净化水质的目的，改善了水体环境[14]。2.2.4产生有益的次级代谢产物第一，微生态制剂中的有益菌群能够产生多种酶，促进水产品代谢和发育，例如它可产生蛋白酶等多种消化酶，可以降解饲料中的有机物等，有助于养殖动物的生长发育；第二，它也可以产生抗菌物质，降低肠道pH值，如它可刺激宿主分泌过氧化氢等抗菌物质，抑制致病微生物在肠道内生长；第三，微生态制剂还能提供大量营养物质促进动物生长，如类胡萝卜素、叶酸、促生长素等物质。
3复合微生物制剂的应用
3.1复合微生物制剂的应用现状及前景
随着生态环境的不断恶化，现如今研究出微生态制剂在许多领域都有良好的作用，且具有无毒副作用，成本较低，不污染环境的优点，因此，微生态制剂也越来越被养殖户所接受，成为抗生素的良好代替品，应用也愈加广泛。
3.2复合微生物制剂的应用领域
3.2.1作为饲料添加剂在水产养殖上，利用增加水中溶氧量、使用活菌剂可改善水质等方法可以促进养殖系统中的有益微生物正常生长，将菌剂添加到饲料中，饲料的转化率、免疫力都有大大提升，促进了水产动物的生长。它不仅能提供本身富含生长发育所必需的多种营养物质，另外有益微生物还能在代谢时还能产生调节动物肠道菌群的各种有机酸等，这有利于增强养殖动物的消化和吸收能力，促进其生长发育。在作为水产饲料添加剂的同时，也具有作为免疫激活剂的功能，从而抑制有害菌的生长、参与营养竞争、分泌细菌素等毒素杀死或抑制病原菌，还能为养殖动物提供良好的生存环境，它们还能提高动物免疫细胞的活性、机体的免疫能力。利用贝莱斯芽孢杆菌(Bacillusvelezensis)和枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)两种抗弧菌混合成的微生态制剂还能对弧菌造成的大量病害问题进行良好的改善，对弧菌有很好的抑制作用，同时氨氮降解率还可高达50.12%[15]。微生态制剂还具有抑制绿藻等有害藻类，防治水华，增加有益藻类的数量的作用，张韦等在微生态制剂在长丰鲫池塘藻相中影响的研究得出微生态制剂对蓝藻的抑制能达到26%以上，对绿藻却有很好的促进作用，其他有益藻类也有明显增长[16]。微生态制剂还能改善畜禽类产品的品质，赵永玉在实验中证实微生态制剂对提高肉鸡的机体免疫力和生长性能有良好效果，肠道中的有益菌菌群水平也随之增多。并且证明了微生态制剂有提高动物对日粮的消化吸收率等生物学功能，相比抗生素更加安全[17]。3.2.2作为复合微生物菌肥从二十世纪七十年代起，微生态制剂逐渐被应用于种植业，将微生态制剂与肥料相结合得到能够增加土壤多样性、改善农产品的质量的微生物菌肥，微生物菌肥中一般含有大量高活菌，可通过高活菌的生命活动增加土壤养分、激发土壤中的有益菌种繁殖生长，同时抵制有害菌，以此来提高作物的产量和改善种植地的生态水平。张志鹏等研究证实复合微生物菌肥中的有益微生物对小麦具有良好的促增产作用，说明微生物菌肥对于植物也具有巨大的作用，有发展的潜力[18]。3.2.3作为水质调节剂长时间进行水产养殖会使水池底部积存很多的残余饲料，这些物质如果长时间不处理水质下降的可能性非常大，与此同时，微生态制剂在水产养殖中的作用也被发掘，研究发现：蛭弧菌、芽孢杆菌和光合细菌等在水产养殖中对水质能起到良好的调节作用，能通过在水中发生一系列硝化、氧化、硫化反应，快速将水中的动物排泄物、腐败物质、残存的无法利用的饲料、有害的化学成分分解。同时罗志伟发现：微生态制剂还可以使鲤鱼的在使用药品时的应激反应减少，从而提高鲤鱼的免疫力，增加经济效益[19]。复合微生态菌剂中的有益菌群在繁殖过后能形成强大的有益菌群，防止养殖水体的持续恶化，间接阻断了寄生虫的繁殖，还能清除纤毛虫的幼虫和虫卵，从根本上解决了养殖水体的污染根源，使复合菌剂的作用能更加持久。3.2.4临床应用如今微生态制剂在临床上的治疗案例也越来越多，杨晓冬等研究发现在肝硬化引发的肠道菌群紊乱、肠道微绒毛损坏严重等临床病症中，微生态制剂使肠道菌群的自我恢复能力增强，并清除致病菌，并且可以改善肠屏障功能[20]。微生态制剂治疗肠道疾病的机制包括改善屏障功能，调节细胞介导的和体液免疫功能，通过争夺养分，拮抗作用，交叉喂养和支持微生物群稳定性与肠道菌群相互作用[21]。You-DongWan等研究表明微生态制剂能促进轻度胰腺炎患者体内功能的恢复并且还极大的缩短了病人的住院时间[22]。
4微生态制剂在水产养殖中的发展现状及问题
4.1微生态制剂的发展
4.1.1市场需求由中经纵横市场研究得出的数据可知，微生态制剂行业整体上正处于发展期，然而当前我国每年微生态制剂的生产量和使用量还不及4000吨，按照我国目前微生态制剂市场规模进行估算后，发现仍处于供不应求的状态，具有十分广阔的市场前景。4.1.2经济效益微生态制剂在减少饲料投放量的同时，又有效提高了饲料利用率和水产生物的生长率，有效提高了经济效益。Liao等发现，抗菌多肽S100能改善南美白对虾的肠道菌群结构和生长性能，因此有效提高了饲料利用率[23]。宋明等发现，用添加2%由芽孢杆菌、酵母5菌、乳酸菌等菌剂的微生态制剂饲料进行饲养，可以使草鱼肠内淀粉酶和脂肪酶的活性升高，测得草鱼的饲料转化率也随之提高[24]。如在广西助农科技的一款生物发酵饲料产品中，该产品运用固态发酵技术与大量能量和蛋白饲料结合，制得的微生态制剂饲料1公斤相当于约1.5~2公斤全价饲料能量，有效活菌数高达约200亿/克，在每吨全价饲料中添加本品1包(20公斤)的情况下，可以减少全价饲料40公斤(1包)的使用量。
4.2微生态制剂存在的问题
4.2.1制备与保存问题现在，我国缺乏对微生态制剂菌株源头性的研究，研发的菌株也较少，现有的菌种大多从德、美、日和韩国引进，进行反复扩增后再制成微生态制剂。但是菌种反复扩培后不能保持原有的优良特性。并且，我国对复合菌协同作用的研究和对相关菌种及其代谢产物在水产养殖中的相互作用的研究也不够深入[25]。因此，目前我国迫切需要掌握开发新菌种的核心技术、致力培育优异的新菌种。菌种筛选和保存技术还不够成熟。在饲料加工、运输和贮存过程中，菌体容易因温度、酸碱度等外界因素而降低活性甚至死亡。在实际应用中还要面临严格的保存环境问题，微生态制剂一般保存在干燥、低温、微酸性的条件下，保存不当会使制剂中活菌含量减少，进而降低使用效果和经济效益[26]。4.2.2施用方法不当我国从事水产养殖业的人员对微生物制剂的专业知识技术掌握不足，不科学的使用直接降低了微生态制剂的应用效果[27]。若施用时间不当，则不能发挥出应有的效果。微生态制剂应在晴天上午施用，且施用后应及时补充增氧微生态制剂，因为微生物制剂中大多数菌种为好氧活菌，其活化、生长、繁殖都需要消耗大量氧气，水体中溶氧量不足会降低微生态制剂的应用效果[28]。缺乏专业的知识技术，使用时施用剂量不达标、施用次数不当。施用活菌的数量只有在达到一定的指标后，才能使有益菌在其中竞争形成优势。经过长期连续使用后，益生菌才会在水体中增殖成优势种群，进而发挥作用，且在使用后需要加以观察和检测有关指标；部分养殖户甚至与抗生素或消毒剂同时施用，导致大量有益菌被杀死，导致对病原菌的作用下降[29]。4.2.3行业监管缺失，产品良莠不齐目前微生态制剂行业监管力度小，缺乏行业标准。行业中部分企业呈作坊式生产。并且微生态制剂的生产过程有部分需无菌操作，但是部分企业制作工艺不规范，导致生产的微生态制剂不具备良好的作用效果[30]。
4.3研究展望
2020年，我国正式全面禁止添加抗生素及促生长类药物。在此背景下，无抗饲料成为畜牧业绿色健康发展的必然选择[31]。目前抗生素替代品有：酶制剂、益生菌、抗菌肽、有机酸等等，各自具有抗炎症、抗病、提高免疫力等独特优势，以此来提高经济效益[32-33]。微生态制剂作为水产饲料添加剂符合国家饲料绿色无污染要求，为水产养殖业的可持续发展提供重要保障。因此，新型微生态制剂饲料的研制成为水产饲料行业研究的重中之重[34]。虽然微生态制剂菌种的筛选、保存技术、使用方法等方面还有待于进一步研究，但随着国内外水产养殖业的快速发展，研究微生态制剂菌种的专业技术、提高行业监管力度、微生态制剂的行业标准及应用方案合理的制定将指日可待。微生态制剂在水产养殖中可用作水体净化剂与尾水处理剂，沉降或分解有机污染物、将氨氮和亚硝酸盐进行转化等，起到降低水体污染、减少水产动物患病、净化水质等作用，在水产养殖业和污水处理中具有重要作用，因此其应用前景十分广阔[35]。
肠道微生物研究进展篇4
微生态制剂是一种根据微生态学原理，利用对宿主有益的生理活性菌群其代谢产物以及能促进这些生理菌群生长繁殖的物质制成的制剂，通过对微生态的调节，保持微生态平衡，提高宿主健康水平和增进健康状态。微生态制剂可分为益生菌(probiotics)、益生元(prebioics)、合生元(snybiotics)三种类型。益生菌又称益生素，是指能促进肠道内菌群平衡，对宿主起到有益作用的活菌制剂及其代谢产物；益生元是指能选择性促进宿主肠道内一种或几种有益菌的繁殖，达到调整肠道菌群作用的制剂；合生元是将益生菌与益生元同时合并应用的一类制剂，合生元既可发挥益生菌的生理活性，又可选择性地增加这种益生菌的数量，使益生作用更显著。
1目前国内常用益生菌产品及其特征和功能
培菲康：含天然益生元、长双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、粪肠球菌。它有以下几个功能：1）增强防疫功能――降低肠道pH值，产生细菌素和抗生素类物质，抑制致病菌。2）营养作用――参与合成多种维生素，如硫胺素、核黄素、泛酸、叶酸等。3）促进肠道的吸收――改善矿物质代谢，治疗消化不良症状。4）提高免疫力――增强吞噬细胞的吞噬作用和B细胞抗体的产生，提高机体免疫力。5)改善肠道菌群结构,抑制肠杆菌科细菌显著过度生长,减少其内毒素的产生,改善肠道的屏障功能,从而减少肠道内毒素的易位,降低血内毒素水平。6)外源性双歧杆菌、嗜酸乳杆菌及粪肠球菌还可通过产生酸性代谢产物,酸化肠道,降低肠道pH,减少氨的吸收,降低血氨水平［1］。
美常安：含枯草杆菌、屎肠球菌的二联活菌肠溶胶囊，其特征和功能如下：1）特殊包衣技术制成的肠溶胶囊,能完整跨越胃酸屏障,活菌安全直达肠道后迅速崩解、释放。2）可与抗生素合并应用，菌株对多种抗生素耐药。3）用于肝病辅助治疗，调节肠道菌群，恢复双歧杆菌正常数量，治疗后血氨、粪便氨含量及pH值均显著降低，显著降低血浆内毒素水平。
金双歧：含保加利亚乳杆菌、长双歧杆菌和嗜热链球菌。它能：1）补充人体正常菌，拮抗致病菌生长。2）参与膜菌群构成，坚固肠生物屏障。通过细胞壁上磷酸与肠黏膜上皮细胞特异结合，形成紧密连接，在肠上皮细胞表面形成一层细菌膜，阻止致病菌定植和入侵。3）促进胃肠道蠕动，调整胃肠道功能。促进食物消化、利用和吸收；代谢产生大量有机酸，刺激肠壁蠕动，促进肠道功能恢复；抑制腐败菌生长，减少毒素和代谢产物吸收。4）促进肠黏膜修复，维护屏障完整性。控制内毒素血症，减轻内毒素的致肠黏膜炎症反应；改善肠黏膜营养和肠道微循环，促进损伤修复。
2益生菌的临床应用
2.1预防与治疗腹泻
腹泻患者多存在肠道菌群失调，益生菌制品通过增加腹泻患者肠道内有益菌数量和活性，抑制致病菌生长，达到恢复正常菌群平衡，缓解腹泻症状的作用，对成人或小儿细菌性腹泻、菌痢以及顽固性和难治性腹泻均有良好的预防和治疗作用［2］。
2.2肠易激综合征(IBS)
IBS发病机制目前还不完全清楚，从已有的研究发现，IBS 患者普遍存在肠道微生态失调，微生态失调从各个方面参与了IBS 症状的发生、发展。益生菌治疗IBS在部分研究中证实已取得一定的疗效，但受方法学限制及对肠道菌群不完全了解，还无法明确肠道微生态失调与IBS 的因果关系。然而对肠道微生态的研究，为理解IBS 病理生理和治疗提供了新思路［3］。
2.3炎症性肠病(IBD)
IBD包括克罗恩氏病(CD) 和溃疡性结肠炎(UC)，其病因和发病机制目前尚不清楚。临床研究发现, IBD患者肠道内存在菌群失调、正常细菌的数量减少的症状，若给患者补充正常细菌即益生菌，使肠道内菌群失调得到纠正，可使病情缓解，与5-氨基水杨酸一样起到防止溃疡性结肠炎复发的效果［4］。
2.4幽门螺旋杆菌(HP)的治疗
三联疗法的主要不良反应是胃肠道反应,黄瑞珍等［5］研究了三联疗法抗HP 治疗对功能性消化不良患者肠道微生物的影响。结果显示，治疗后肠道菌群中肠杆菌、双歧杆菌、乳酸杆菌等明显降低，60%的患者出现纳差、腹泻症状，显然三联疗法中的抗菌药物将肠道正常菌群敏感菌杀灭，造成一系列胃肠道反应。临床研究中在三联疗法中加入益生菌，结果所有补充益生菌的患者腹泻、纳差和味觉障碍均明显减少。
2.5抗肿瘤
益生菌通过抑制前致癌物转化为活性致癌物细菌生长，直接抑制肿瘤细胞的生长；或使结肠癌有关酶(硝基还原酶、β- 葡萄糖苷酸酶) 活性降低；或与活性致癌物结合而抑制其吸收等方式抑制肿瘤发生；增强单核吞噬细胞功能和肿瘤局部免疫反应，提高机体细胞免疫功能，促进红细胞免疫功能；减少肠致癌物形成，减少其活性成分，产生乳糖，降低肠内pH值和肿瘤诱生物的活性，从而降低肿瘤发生率；抑制突变剂致突变，抵制细胞畸变［6］。
2.6治疗缓解各种便秘
虽然健康人、成年人和病人都有便秘体验，但对于老年人，尤其是习惯性便秘者，便秘是一种主要消化隐疾。便秘者粪便菌群发生改变，双歧杆菌和拟杆菌数减少，尤其是梭菌减少。益生菌被认为可以缓解便秘，可在体内代谢产生多种有机酸，使肠腔内pH降低，进而调节肠道正常蠕动，有效缓解便秘。
2.7肝性脑病
除常规治疗外， 还应注意恢复肠道内微生态的平衡， 自临床上应用乳果糖治疗肝性脑病以来，收到了良好效果。乳果糖除可酸化肠道、减少氨吸收外，临床研究结果还显示肝硬化患者服用乳果糖后，肠道厌氧菌增加，双歧杆菌增多，类杆菌减少，血氨水平下降，从而改善肝脑临床症状［7］。
2.8慢性肝炎和肝硬化
有研究显示，肝硬化患者存在菌群失调并伴有不同程度内毒素血症，且这种菌群失调与肝功能损害程度成正比［8］。微生态制剂可以减轻肝硬化时细胞损伤及细胞器变形程度，减慢假小叶形成速度以及改善肠黏膜功能［9］，改善肝硬化患者症状，促进黄疸消退，降低患者转氨酶并增高白蛋白，消除内毒素血症，同时可升高双歧杆菌与大肠杆菌比值，对肝硬化并发症如自发性腹膜炎也有一定的防治作用。
2.9急性胰腺炎
诱发实验动物发生重症急性胰腺炎后，在疾病开始后6～12 h内小肠末段和结肠内厌氧菌以及乳酸杆菌数量就开始下降，同时伴随着某些致病菌如大肠杆菌、肠球菌数量增加。此外,禁食和大量使用抗生素会进一步加重肠道菌群紊乱发生，导致生物屏障破坏。使用益生菌可以促进肠黏膜生长，刺激黏液素生成，增强肠道免疫功能，调整肠内菌群失调，减轻重症急性胰腺炎患者肠黏膜损害，调整菌群失调，保护肠屏障功能，对防治重症急性胰腺炎肠内细菌易位和肠源性感染具有重要作用。从而可以为防治急性重症胰腺炎继发感染提供有效的生物途径［10］。
3益生菌制剂生产和应用研究中应关注的几个问题
3.1耐药菌株出现
当前运用的益生菌多为野生菌株或经驯化培育而生的菌株，菌株在不断传代过程中会发生变异，出现耐药菌株。耐药菌株携带耐药性插入序列，这种耐药基因可横向传播从而导致抗生素无效，并存在全身转移可能性。因此，对于生产益生菌制剂的菌种宜用分子生物学方法检测是否存在耐药因子，以达到更好疗效［11］。
3.2与抗生素合用
益生菌制剂可用于广谱抗生素所致及危重病患者中存在的肠道菌群失调。同时使用抗生素和益生菌制剂是否会影响活菌制剂功效及活菌制剂中是否会有耐药因子传递给机体中其他细菌，造成耐药因子扩散是益生菌制剂对抗生素耐受性的两个关键问题。现多数学者认为，原则上任何一种益生菌制剂都不宜与抗生素同时服用，如必须同时应用，可错开给药时间，或首先应用抗生素控制感染后再选用益生菌制剂调节菌群失调［12］。
3.3活菌存活数量
益生菌制剂是用以对机体及其内环境提供有益的活菌，以改善人体微生态平衡。因此，单位制剂所含活菌数是评价益生菌制剂的重要标准之一。益生菌制剂中活菌数及其存活时间与剂型、储存条件有非常密切的关系。活菌一般怕光、怕热、怕湿，温度越高，湿度越大，活菌生存时间越短，尤其是液体制剂，处于其中的微生物新陈代谢活跃，容易导致制剂腐败变质。有研究表明，制剂中水分含量与双歧杆菌存活时间成反比。各种剂型中，冻干粉制剂所含益生菌存活时间最长，其次为片剂，而凝胶剂、粉剂和水剂相对较短，因此推荐使用冻干粉制剂以保证有更多益生菌存活，并注明制剂储存条件。
3.4给药途径
现临床应用的微生态制剂几乎均为口服制剂，其中益生菌主要为厌氧菌，活菌对酸、碱、热较为敏感，口服后需经胃、十二指肠才能到达发挥效能的部位――结肠。研究显示，双歧杆菌在胃液条件下生存率＜0．2％。如改变给药途径，将胃溶片改为肠溶胶囊剂，避免消化道直接破坏，将活菌直接送到效能部位，可有效提高微生态制剂的疗效。
4结语
理想的益生菌制剂应该具备保质期长、活菌含量高、所含菌种优良、不含耐药因子等特点。微生态制剂通过调节人体微生态平衡来发挥多种功能,且对肝、肾功能无不良影响，随着对于肠道微生态研究的深入，益生菌将在临床上显示出广阔的应用前景。
参考文献
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肠道微生物研究进展篇5
关键词：肠道菌群;人体健康;微生态平衡,
Abstract：In the coevolutionary journey with humans, the complex and diverse human intestinal flora has evolved to regulate the human immune responses and affect the development of diseases. This immunomodulatory effect is closely related to the diversity of intestinal flora and the presence of key strains. The composition and function of the intestinal flora are greatly influenced by a variety of factors, including the diet, age and living environment of the host. Normal intestinal flora can regulate the permeability of intestinal epithelial cells, stimulate intestinal metabolism and immunoreaction, and maintain local homeostasis in the intestinal microenvironment.When the intestinal flora is imbalanced and the intestinal homeostasis is disrupted, the risk of many diseases, such as the gastrointestinal metabolic diseases, as well as the immune and neurological diseases, will increase. Here we reviewed the current research progress and therapeutic applications of human intestinal flora in the following sections: the relationship between intestinal flora and human health, the factors affecting the composition of intestinal flora, the impact of functional foods on human health, and how to maintain intestinal microecological balance.Hopefully this review will provide new thinking for future studies on the interaction between intestinal flora and human health and the related translational applications.
Keyword：Intestinal flora; Human health; Microecological balance;
1 、肠道菌群与人体健康
人类肠道菌群复杂多样，在维护人体健康和体内微生态平衡方面发挥着重要作用[1]。肠道菌群的结构组成具有明显的地域属性和个体特异性，已有研究表明，肠道菌群的特异性和人类的年龄、居住环境的气候、生活饮食、基因表达等的差异具有密切相关性[2,3]。尽管存在差异，但核心肠道菌群（某物种健康个体的肠道内、长期与宿主互利共生并保持种群稳定的非特异性类群，如放线菌、拟杆菌、厚壁菌、变形菌等）一般比较保守[4]，而且这些核心微生物群与个体的年龄没有明显的相关性，只是在不同的时间阶段其物种丰度存在小范围、有规律的波动，这或许能够有利于肠道菌群与人类健康建立起一种微妙的平衡关系[5]。但也有研究指出，核心肠道菌群的“保守性”实际上具有一定的相对性，该类群依然受到特定且稳定的微生物家族基因、代谢途径等因素的调节，同时指出这对维持宿主肠道微生态环境的稳定性具有重要意义[6]。
在人体肠道中，生活着数以百万计的微生物动态群落，它们一般通过自身细胞壁表面的纤毛等附着于肠上皮细胞表面[6,7]，且伴随着人体组织差异，局部区域的微生物呈现相对特异性[8]。例如在人体结肠中菌体个数达到峰值，单位质量（g）内容物中细菌个体数可达1013以上。从功能上看，肠道中的绝大多数微生物和参与转化食物组分的酶相关。食物经过肠道菌群的生物转化后，生成小分子的碳水化合物、有机酸和对人体健康、维持机体内稳态具有重要作用的微生物特异性代谢产物——维生素和短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acids,SCFAs）等[8]。但是，肠道菌群的代谢产物因人而异，且与人类年龄、饮食、居住环境、压力、精神状态等因素具有一定的相关性。研究表明，当肠道菌群稳态被打破时，肠道菌群物种多样性及其丰度变化显着，这会导致功能基因的表达、代谢相关酶等物质的水平发生显着变化，从而诱发肠道代谢紊乱，情况严重的则会引起炎症性肠病、结直肠癌等代谢疾病[6]。另外，尽管抗生素对治疗肠道疾病具有良好效果，但是面对抗生素的无差别攻击，部分有益微生物的丰度也会在抗生素的作用下大幅下降。因此，基于饮食调节的功能性食品的开发为改善人体肠道健康、维持肠道菌群与宿主之间的平衡提供了良好机会。
2 、影响肠道菌群组成的因素
2.1、 饮食
饮食对肠道菌群结构的调节具有至关重要的作用，直接影响了肠道菌群的优势物种及其代谢主要组分[9]。对于新生儿来说，饮食是塑造肠道菌群的关键驱动力，例如母乳喂养的新生儿表现出放线菌优势和厚壁菌门、变形菌门劣势，从代谢物的角度上整体表现出SCFAs水平增加，加强了免疫系统反应，使IgG表达量升高[10,11]。随着新生儿年龄的增长，饮食成为影响肠道菌群结构、多样性发展的重要因素。饮食中膳食纤维的摄入能够确保肠道黏膜的完整性，在很大程度上降低了肠道疾病发生的风险[12]，富含纤维的饮食结构也能够改善人体血糖水平，促进人体健康代谢循环[13]。高蛋白的饮食结构能够使得肠道中的拟杆菌、嗜双胞杆菌大量增殖，这可能导致人体免疫力降低，增加疾病风险（包括代谢疾病）[14,15]。
2.2、 年龄
年龄是影响肠道菌群组成的另一个主要因素。新生儿出生后，变形菌等需氧型细菌首先定植在人体肠道中，随着肠道局部部位氧浓度的变化，厚壁菌门、拟杆菌门等细菌逐渐定植于氧浓度更低的肠道部位[16]。研究表明，新生儿肠道菌群的多样性最低，但随着年龄的增长，其物种多样性逐渐提高[17]。青春期时肠道菌群代谢物中叶酸和维生素B12的合成量显着升高，这表明某些肠道菌可能参与了人体的生长发育过程[18]。成年人肠道菌群以厚壁菌门、拟杆菌门的细菌为主，放线菌和变形菌的丰度相对较低[19]。而在老年人的肠道菌群中，多样性降低，兼性厌氧菌、梭杆菌、芽孢杆菌等的丰度相对较高，双歧杆菌、类杆菌等丰度降低[20],SC〧As表达量相对较低[21]。
2.3、 其他因素
除了饮食和年龄能够显着影响肠道菌群的结构与功能外，运动、抗生素药物、生活环境等也能在一定程度上影响肠道菌群功能的发挥。Hughes等研究表明，规律的运动习惯能够丰富有益菌群的丰度和多样性[22]。与非运动员相比，运动员的肠道菌群显示出丰度更高的厚壁菌、乳杆菌和双歧杆菌等，SCFAs和丁酸盐等有益代谢产物的表达水平也显着高于非运动员的平均水平[23]，梭状芽胞杆菌、玫瑰芽孢杆菌等的丰度也在有益代谢产物的作用下明显提高，其他类群物种丰度均有不同程度的降低[22]。抗生素药物作为病原体灭活剂在进行病原体杀伤过程中具有“无差别”效应，即在杀灭病原菌的同时也能对肠道有益微生物进行灭活，从而导致肠道菌群代谢紊乱[24]。Dethlefsen等研究发现，抗生素对肠道菌群的影响主要取决于抗生素种类和给药时长[25]。例如万古霉素能够降低拟杆菌、烟曲霉菌和粪肠球菌的丰度，提高变形菌的丰度[26]，环丙沙星对乳球菌的抑制效果能够达到6个月以上，而克拉霉素灭活幽门螺杆菌的过程中，放线菌的丰度显着降低[27]。此外，基于气候、遗传、饮食等生活方式的不同，肠道菌群的结构功能也表现出一定的差异性[28]。有研究显示，在饮食结构相对接近的条件下，相比于发展中国家，工业化程度更高的西方发达国家人群的肠道菌群中，厚壁菌和拟杆菌的比例似乎更高[29]。
3 、功能性食品对人体健康的作用
功能性食品是一类不仅能够提供多种营养物质，还能够提高人体健康水平、降低某些疾病风险的食物[30]，通常作为人类生长代谢调节剂，主要包括益生元、益生菌、膳食纤维、天然抗氧化剂和生物活性肽等[31]。已有研究表明，功能性食品中对人体有益的组分不仅仅局限于食物中活菌的补充，也包括这些有益菌的代谢产物。另外，我们个人的饮食结构对于有益菌的类群、代谢产物具有相当的决定作用[32]。为此，我们有必要了解功能性食品的代谢与人体健康之间的关系。
3.1、 降低肠道病原菌的感染风险
饮食作为最容易造成肠道菌群个体差异性的因素，已成为当下研究肠道菌群代谢变化的主要热点之一。在饮食组分中，益生元等功能性食品有利于小肠和结肠的功能稳定[33]，肠道菌群对这些物质的代谢可以改善胃肠功能和屏障稳态，增强人体的矿物质吸收能力，调节能量代谢以及降低肠道病原菌的感染风险等[34]。相反，体内缺乏益生元则会引起体内生长因子多样性消失，导致糖尿病、结肠癌、心血管疾病等的发病风险增高，这一点在西方国家尤为明显[35]。
益生元作为功能性食品的常见形式进入人体后，能够通过自身的新陈代谢作用产生有机酸，降低肠道中的酸碱度，从而达到抑制病原菌生长的目的[34]。Vulevic等研究发现，65岁老年人每日服用低聚半乳糖5.5 g，其自然杀伤性细胞和吞噬细胞的生物活性显着增强[36]。动物实验研究发现，膳食纤维可通过代谢产生酸性物质等以降低结肠微环境的酸碱度，从而达到预防致病菌感染的目的[37]。因此，摄入益生元等功能性食品有益于调节人体肠道功能，维持肠道微生态稳定，避免病原菌在肠道表面粘附、增殖、移位等。
3.2、 改善矿物质吸收能力
在矿物质吸收方面，功能性食品也发挥了良好作用。研究显示，低聚糖、低聚半乳糖和糖醇等对改善维生素、抗氧化化合物、矿物质等微量元素的吸收能力具有良好效果[38]。这些物质被代谢后所产生的SCFAs等能刺激结合蛋白的表达，利于矿物复合物的降解，提高肠道对矿物小分子的吸收效率并改善肠道微环境[39]，这些小分子也被充当为辅因子参与到代谢循环中。另外，某些矿物质在特定的环境下具有抗菌特性，表现出利于预防肠道感染的特性[40]。
SCFAs作为益生元常见的降解产物，能够通过调节肠道内的酸碱平衡以促进肠上皮细胞对钙的溶解与吸收[34]。Abrams等已经证明，青少年每日补充适量的果聚糖（约8 g）能够有效提高钙的吸收，每日钙吸收量超过250 mg的人群达到65%以上。Whisner等研究发现，低聚半乳糖也能通过肠道菌群的代谢产生SCFAs，进而促进肠上皮细胞对钙的吸收，同时肠道菌群中双歧杆菌的丰度显着升高[41]，他们在动物实验中得到了相似的结论。这些结果表明，益生元等功能性食品在经过肠道菌群的代谢后产生的小分子物质能够有效的调节肠道微环境的稳态，同时能够影响肠道菌群的多样性变化。
3.3 、改善免疫调节
益生元对免疫调节的影响涉及多种代谢通路。通过微生物群的作用，益生元大部分被降解为SCFAs，通过肠上皮细胞的吸收，SCFAs参与到机体的代谢循环中，从而影响了抗炎细胞因子的基因表达[42]。已有研究表明，机体中的SCFAs水平同炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease,IBD）、糖尿病和动脉粥样硬化等疾病的发生具有一定的相关性[43]。
研究表明，SCFAs能够依赖丁酸盐结合树突细胞的GPR41、GPR43和GPR109A组分，并通过诱导组蛋白H3乙酰化、醛基脱氢酶的表达来促进结肠Treg细胞的产生[44]，间接影响了相关细胞免疫因子对免疫系统的调节。动物实验研究表明，SCFAs的水平降低和疾病的严重程度具有密切相关性。人们在临床研究中发现，高产SCFAs的菌群丰度的降低能够显着提高肠炎的发生风险[45]。由此可见，结肠中SCFAs的产生是调节并维持天然免疫系统和适应性免疫系统正常功能的关键因素[40]。
3.4、 抗癌效果
影响细胞癌变的因素有很多，但其中最主要的是基因与环境（尤其是肠道微环境）的相互作用[46]。在癌症中，由肠炎引起的结直肠癌发病率长期居高不下，已有研究证明，结直肠癌的发病与肠道菌群的失衡有直接关系[40]。Femia等通过动物实验发现，乳双歧杆菌和鼠李糖乳杆菌混合物能够提高肠道丁酸盐水平，降低癌变细胞的增殖、直肠癌发生相关酶的活性，从而降低大鼠的结肠癌发病率[47]。后续研究表明，长链果聚糖和短链果糖能够通过调节肠道的酸碱度来间接影响结肠肿瘤的发病率[48]。
Raman等研究发现，盲肠、结肠和粪便中肠道菌基因表达的改变，增加了结肠中微量营养素的吸收，同时能够调节异种代谢酶的活性和免疫应答[49]。益生元在肠道菌群的作用下能够产生SCFAs，从而表现出一定的抗癌活性[40,50]，而常规的低碳水化合物的饮食结构不仅会降低肠道内SCFAs的水平，还会提高潜在有害代谢物（如支链脂肪酸、亚硝基化合物、硫化物和吲哚化合物等）的水平，导致细胞组织出现毒性或促炎性，引起慢性疾病（如结直肠癌）的发展[40]。相比于SCFAs，丁酸盐更能促进结肠区域的代谢活动，降低细胞癌变风险，能够诱导结肠癌细胞的凋亡并抑制其增殖[51]。此外，乳酸、某些糖蛋白、胆汁酸等微生物胞外代谢物也对肠道菌群的代谢活性及特异性生理功能产生影响[52]。
4、 肠道微生态平衡的维持策略
现今，关于维持肠道微生态平衡的方法有很多，比较成熟的有益生菌、粪菌移植和噬菌体策略。
4.1、 益生菌
益生菌是一类可定植在人体内，通过调节宿主黏膜与系统免疫功能或肠道菌群的、对宿主有益的活性微生物。在日常生活中适当摄入益生菌对延长宿主寿命具有一定积极影响。目前已有研究证明，肠道中的益生菌对肠道微环境的稳定具有一定的调节作用，同时对肠道病原菌的防御也具有一定的促进作用[49]。目前最常用的益生菌主要有双歧杆菌、乳酸杆菌和酵母菌等，其应用范围广泛，涉及制药、乳制品发酵、非乳制品添加剂等领域[53]。
益生菌的功能灵活多样，能够通过产生SCFAs以调节肠道环境的酸碱平衡，也能够产生多种维生素（如维生素K），还能产生细菌素或其他具有抗菌活性的物质。另外，益生菌在代谢过程中，还能够调节巨噬细胞活性，细胞因子、免疫球蛋白水平以激活免疫反应，或者通过调节肠上皮细胞的通透性来间接激活免疫系统[54]。研究表明，益生菌对预防过大的精神压力以及某些慢性疾病（如动脉粥样硬化损伤、糖尿病等）也有一定的作用[55]，因此有针对性地开发以益生菌为基础的治疗药物已经成为热点之一，该研究方向主要聚焦于剂量、药效时长和菌株选择等方面[56]。
当前，已经有研究表明益生菌对癌症具有预防作用。益生菌在宿主体内的代谢过程能产生与细胞诱变剂结合的小分子，它们能促进这些潜在致癌因子的降解和代谢，避免正常细胞向癌细胞转化。与此同时，产生的SCFAs等分子能刺激抗炎因子的分泌，为适当的免疫应答[57]做好准备。另外，也有研究证实益生菌能够减缓腹泻、肥胖等疾病症状[55]，对Ⅱ型糖尿病、心血管疾病等也有良好的预防效果[58]。尽管益生菌在调节肠道微生物稳态、人体免疫等方面具有很大潜力，但其实际应用仍然受到临床诊断等的多方阻碍。因此，基于多组学技术系统性地研究益生菌在人体代谢中的功能作用机制，是解决当下应用困境的主要方法。
4.2、 粪菌移植
粪菌移植（Fecal Microbiota Transplantation,FMT），指的是将健康人的肠道菌移植到肠道感染者体内，以恢复患者肠道菌群结构及其功能的过程[59]。目前的研究及临床应用均已证明，FMT对炎症性肠病、肠易激综合征、结肠癌等肠道疾病导致的微生态失衡具有结构与功能的重建作用[60]。此外，FMT也已经广泛应用于对腹泻、过敏性疾病、肿瘤等疾病的治疗[61,62]。
然而，FMT具体是如何影响肠道菌的结构与功能，它治疗某些疾病的具体机制是什么，这些问题仍有待进一步探究。比较容易接受的观点是FMT在肠道中基于自身的代谢，产生了许多有益的小分子（如有机酸、醇、醛等）和活性肽，这些物质一方面调节了肠道微环境的酸碱性，另一方面通过刺激宿主产生免疫反应，加快了肠道微生物结构与功能的恢复[63]。从实验室研究和临床的初步应用中可以判断，FMT对某些肠道疾病的治疗是有利的，但是在实际应用中往往存在许多瓶颈和问题。例如，如何规避FMT供体中病原菌的转移，如何降低与肠道菌群有关的疾病（糖尿病、心血管疾病等）产生的风险。由此可见，对FMT治愈目标疾病的具体机制的研究，将有助于开发和应用更加安全可靠有效的FMT药剂。
4.3 、噬菌体策略
在人类疾病的产生中，病原菌并非是唯一的原因，噬菌体也是影响人类健康的重要类群[64]。噬菌体在人体中广泛存在，它能显着地影响肠道微生物的结构和功能。因此在理论上，我们可以通过影响噬菌体来间接影响肠道微生物的多样性及其功能的发挥，以达到维持肠道微环境“稳态”的目的[64]。然而，人们在临床指标中发现，给药后往往呈现噬菌体数量指数级扩增的现象，且在动力学的角度分析发现，噬菌体扩增规律是非恒定的，但与给药剂量、给药时间、宿主免疫反应强度具有密切相关性[65]。由于这种复杂的相关性，目前关于噬菌体介导的肠道微生物调节也仅停留在实验室研究阶段。
5 、展望
近年来，人们对肠道菌群的研究愈发广泛和深入。肠道菌群能影响宿主的新陈代谢、生理和免疫系统。肠道菌群的组成受到多种因素的影响，如饮食、年龄、药物和生活方式等。肠道菌群结构和功能的改变直接影响人体的健康，对多种疾病的发生和发展起着重要作用。因此，对肠道菌群和宿主之间的关系进行进一步系统性的研究是非常必要的。此外，在临床应用中，如益生元辅助的食疗和粪菌移植等手段在肠道疾病的治疗过程中具有巨大潜力。结合不同学科的研究技术和方法，深入探究肠道菌群与人体健康的相互关系，开发应用基于肠道菌群功能的食品和药物，对胃肠道疾病的预防与治疗具有重要意义。
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肠道微生物研究进展篇6
[关键词] 溃疡性结肠炎；氨基水杨酸；糖皮质激素；免疫抑制剂；微生态制剂
[中图分类号] R574 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2014）11（a）-0190-04
溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC）是一种病因和发病机制尚未完全阐明、病变范围主要累及结直肠的慢性非特异性炎症性疾病。目前被广泛认可的影响因素包括遗传、免疫、感染、环境等[1]。UC患者肠道损伤主要侵及黏膜及黏膜下层，呈弥漫性连续性分布，以慢性、反复发作为特点。临床上常以腹痛、腹泻、黏液脓血便为主要就诊原因及临床表现。目前现代医学以氨基水杨酸、糖皮质激素、免疫抑制剂三大类药物治疗为主，并重视新技术的开发与研究，出现了干细胞移植、生物靶向治疗等新技术的试验与推广，现就有关UC的治疗现状及前景作简要综述。
1 一般性治疗
治疗原则以尽早控制发作，长期维持缓解，防止复发和并发症为主，并注意合理饮食及营养物质的补充，避免体力劳动。活动期患者应做到充分休息，给予流质或半流质饮食，待病情好转后可改为富含营养的少渣饮食。病情严重者甚至需禁食，并给予完全胃肠外营养治疗。注意情绪波动对患者疾病的影响，可予以心理疏导治疗。对于腹痛、腹泻患者，可给予适当的解痉、止痛、止泻药物治疗，但在使用抗胆碱能药物或止泻类药物时，应慎重，需权衡利弊，如对于危重症患者应禁用，因其具有诱发中毒性巨结肠的危险。对于下消化道出血严重的患者，可加用止血类药物联合治疗；对于重症并继发感染患者，应静脉给予广谱抗生素积极抗感染治疗。有贫血、低蛋白血症等并发症发生时，可给予输血、输注人血白蛋白等对症支持治疗[2]。
2 药物治疗
2.1 氨基水杨酸
临床上常用的氨基水杨酸类药物包括柳氮磺胺吡啶（SASP）、5-氨基水杨酸（5-ASA）等[3]。此类药物主要用于治疗轻、中度UC患者或重度UC经糖皮质激素治疗已有缓解的患者，其作用机制是通过改变肠道微生物体系、黏膜内前列腺素的合成及电解质的交换，将炎性介质阻止之后再合成释放，从而阻止黏膜中性粒细胞、巨噬细胞、淋巴细胞和肥大细胞的杀伤作用。
临床研究显示，SASP能抑制UC的急性发作，并且延长其缓解期，但由于SASP含磺胺吡啶，因此恶心、呕吐、食欲不振等胃肠道反应及头痛的发生较多见，另外粒细胞减少、自身免疫性溶血、男性不育症、叶酸缺乏及肾毒性等不良反应也常发生。5-ASA主要通过干扰花生四烯酸代谢、抑制白三烯与前列腺合成而在局部发挥抗炎作用，因此其毒副作用较小，逐渐成为取代SASP治疗轻、中度UC的首选药物。临床试验将5-ASA肠溶片治疗UC患者65例作为实验组，应用SASP治疗UC患者64例作为对照组，结果发现两组总有效率相仿，分别约为70.1%、67.8%；但5-ASA的完全缓解率较SASP高，5-ASA约为29.5%，而SASP约为13.3%；5-ASA的不良反应发生率较低，约为11.5%，而SASP不良反应发生率约为23.3%，高于5-ASA[4]。以上数据有力的证明了5-ASA应用于治疗UC的优越性，但5-ASA价格较SASP高，患者依从性较差，随访显示症状缓解后停药现象较常发生，因此患者常因症状反复而就医。
2.2 糖皮质激素
2012年的《我国炎症性肠病诊断与治疗的共识意见》（以下简称共识意见）[5]。推荐对于中、重度UC，糖皮质激素为一线药，用于疾病的诱导缓解，其作用机制为降低毛细血管通透性、稳定细胞及溶酶体膜、调节免疫功能、减少炎症细胞浸润，同时可阻断白三烯、前列腺素的血管活性物质的释放，从而抑制炎症反应。用药按泼尼松0.75～1 mg/（kg・d）给药（其他类型全身作用激素的剂量按相当于上述泼尼松剂量折算），达到缓解后开始逐渐缓慢减量至停药，一般3～4个月停药，最多不超过半年[6]，注意快速减量会导致早期复发。激素无预防UC复发的作用，加之长期应用糖皮质激素会出现满月脸、萎缩纹、骨质疏松、机会性感染、水电解质平衡紊乱、高血压、糖尿病、儿童生长发育迟缓、白内障、青光眼及肾上腺皮质功能减退等严重不良反应，因此不推荐长期用药[7]。
目前用于治疗UC的糖皮质激素的常用剂型包括口服制剂、静脉制剂和局部制剂。对于直肠型、直乙结肠型及左半结肠型UC患者常应用激素局部灌肠治疗，而全结肠型患者则以静脉给药为主，也可口服给药。传统使用糖皮质激素作为UC诱导缓解的治疗药物是非常有效的，但是维持治疗无效，且激素依赖现象临床常见。
2.3 免疫抑制剂
持续存在的肠黏膜免疫失调是UC发病的关键[8]，免疫抑制剂发挥作用是通过不同机制抑制T淋巴细胞激活与增殖，降低细胞毒性T细胞的作用，从而抑制免疫反应性炎症[9]。免疫抑制剂主要用于水杨酸制剂或糖皮质激素治疗无效及应用糖皮质激素后出现毒性反应或长期持续依赖使用糖皮质激素的患者。在最近几年中研究最多的免疫抑制剂有硫唑嘌呤（AZA）、6-巯基嘌呤（6-MP）、甲氨蝶呤、环孢素和他克莫司等，最常应用于UC治疗中的是硫嘌呤类药物，AZA欧美推荐的目标剂量为1.5～2.5 mg/（kg・d），有认为亚裔人种剂量宜偏低如1 mg/（kg・d），对此尚未达成共识。
免疫抑制剂具有细胞毒性作用，长期应用可引起肝、肾功能损害及骨髓造血功能障碍等严重的不良后果[6]，因此需谨慎使用。
2.4 微生态制剂
目前，虽然UC的病因及发病机制尚不清楚，但多数研究者认为其致病可能与肠道菌群失调有一定相关性。因失调肠道菌群所产生的短链脂肪酸减少，而肠道硫化氢产生增多，导致上皮细胞营养失调、能量代谢受损，进一步造成肠道黏膜通透性增高、肠黏膜屏障功能缺陷等不良后果，破坏了肠道的免疫屏障功能，因此治疗溃疡性结肠炎时，常加用微生态制剂，适当地给患者补充微生态制剂能改变肠道微环境，能有效增强肠道免疫功能[10]。
有研究报道，双歧杆菌、乳酸杆菌是肠道内的益生菌种，适当补充这类菌群能促进肠道内正常菌群的生长繁殖，有利于维持肠道内微生态平衡，阻止致病菌或病毒侵入，减轻和缓解肠道炎性反应，防治UC[11]。一旦患者体内的肠道环境发生改变，会很不利于双歧杆菌、乳酸杆菌的生存，因此UC患者肠道内这两类菌群的数量会明显少于正常人[12]。研究发现UC患者肠道中存在菌群失调，采用双歧杆菌、肠球菌、嗜酸乳杆菌三联活菌胶囊辅助常规治疗UC患者41例，临床症状评分、结肠黏膜炎症评分均明显减轻。王旭霞等[13]通过对大鼠UC模型的研究发现，在应用双歧杆菌治疗后，过氧化物酶活性及IL-6、IL-8、TNF-α等炎性因子水平明显下降，从而证实双歧杆菌可以抑制细胞因子分泌，降低肠道通透性，对肠道黏膜起保护作用。
3 手术治疗
根据《共识意见》[5]，UC手术治疗的绝对指征是消化道大出血、肠穿孔、癌变及高度疑为癌变者，相对指征为积极内科治疗无效的重度UC患者及合并中毒性巨结肠内科治疗无效者，对于内科治疗效果不佳和/或药物不良反应已严重影响生存质量者也可考虑外科手术。根据UC的特点，将全结肠及直肠切除，去除UC发病的靶器官，UC即可治愈，因此，UC的手术方式主要是全结肠加直肠切除术。切除大部分病变的结肠后患者的消化功能可能会受到严重影响，食物不能被完全消化，易在肠道内堆积成残渣并诱发肠道炎症。全结肠直肠切除术后结肠吸收水分的功能丧失，患者术后腹泻严重，如直接进行回肠肛管吻合，水样泻不但给患者生活带来极大的不便，而且威胁回肠肛管吻合口的安全，还可诱发营养不良、水电解质丢失过多等并发症的发生，因此，是否手术、何时手术，弹性空间很大，需要消化科、胃肠外科与患者及其亲属共同商量决定[14]。
4 中医中药
目前中医中药治疗UC的常用方法有中药保留灌肠、中药内服、中药内服加灌肠法等[15]。研究发现，云南白药对于治疗UC的腹痛有一定的临床疗效[16]。云南白药具有止血化瘀、消肿解毒、活血止痛之功效，现代药物动力学进一步研究表明，云南白药能调节微循环障碍，抑制血栓形成，疏通血脉，降低血液黏稠度，从而使微循环血流速度加快，通滞祛瘀[17]；此外，对促进血管内皮生长因子及碱性成纤维细胞因子的生成有显著作用，同时能对抗多种致炎因子造成的炎症损伤，通过以上药理作用加速结缔组织及血管增生，促进损伤的肠黏膜组织修复，达到促进伤口愈合的作用，因此，对治疗UC腹痛有一定功效，也是临床上较常应用于口服或保留灌肠治疗UC患者的辅助药物之一。此外，针灸、推拿等中医治疗方法在UC的治疗方面也取得了很好的疗效。例如，有研究通过针刺足三里、中脘、上巨虚等穴位，配合灸神阙的方法治疗UC 62例，总有效率可达100%；采用推拿手法治疗UC 65例，其中治愈12例，有效49例，无效4例。随着中医药研究开发的迅速发展，中医在UC治疗中的优点（作用良好、相对价廉、毒副反应少等）越来越凸显出来，且其治疗前景广阔[18]，特别是中西医结合的治疗方法，值得推广与研究。
5 生物靶向治疗
在UC患者炎症肠黏膜组织内有大量激活的淋巴细胞浸润，表达高水平的免疫辅助信号分子、细胞因子受体、趋化因子受体、整合素及分泌高水平的促炎症细胞因子。生物治疗的靶点便是封闭这些黏膜炎性通路，阻断炎性过程[19]。近年，研究最多、效果比较肯定的生物治疗药物便是抗肿瘤坏死因子TNF-α抗体药物。因TNF-α在T细胞依赖的肠道炎症中起重要的促进作用，因此成为细胞因子网络中的关键致病因素。有学者设计通过酶联免疫吸附法测粪便提取物中细胞因子的浓度，发现TNF-α在疾病活动期粪便提取物中的浓度较对照组明显升高，而病情缓解后下降，与相关报道在UC患者的血液及粪便中TNF-α浓度和疾病活动度呈正相关性的结果一致。有学者用结肠灌洗液做标本，发现UC患者的结肠灌洗液中，TNF-α等较正常对照组产生明显增多，此观点亦支持TNF-α在肠道炎症期较为活跃的观点。抗肿瘤坏死因子TNF-α抗体药物是利用抗TNF-α单克隆抗体能与TNF-α特异性结合，阻断TNF-α生物学效应的发挥，从而达到阻断炎症的目的；同时抗原抗体复合物的形成也促进了机体对TNF-α的免疫清除过程。TNF-α单克隆IgG抗体不但能有效而快速地中和TNF-α，同时还能减少致炎细胞因子及抗细胞间黏附分子的释放，因此可显著改善UC的症状，降低反应疾病活动性的各项指标[20]。目前抗TNF-α单克隆抗体用于治疗UC患者已取得很好的疗效，以TNF-α为靶向治疗已成为UC治疗的新思路。
6 干细胞移植
干细胞是一类具有高度自我更新繁殖和多向分化潜能的细胞。间充质干细胞（MSCs）主要来源于中胚层，存在于结缔组织和器官间质中[21]。有学者曾对MSCs的旁分泌作用展开研究，结果表明其具有参与组织愈合及旁分泌的作用。来源于骨髓的MSCs被称为骨髓间充质干细胞（BMSCs），其同样继承了干细胞的多向分化潜能及自我更新的生物学特性；2008年，有学者报道了BMSCs移植治疗UC大鼠的实验，发现BMSCs可以定植入肠黏膜，并发挥修复受损的肠黏膜组织的功效。2009年，Wei等[22]也做了同样的实验，将BMSCs移植入UC大鼠的肠道黏膜组织中，检测发现结肠溃疡黏膜下层BMSCs含量明显高于对照组的正常组织，亦可证明BMSCs可以在肠黏膜组织中增生繁殖，这与其他学者的研究结果一致。以上结果表明BMSCs可以通过某些途径，定向迁移并定植于肠道黏膜的受损部位，从而发挥其多向分化潜能及自我更新繁殖的作用，并达到治疗和修复受损组织的功效，因此，可利用BMSCs的这一功能，将其移植入UC患者的肠道黏膜中，BMSCs移植后可分化为肠道上皮细胞，而BMSCs衍生出的细胞往往会聚集在肠道炎症反应损伤区，并分化为相应的组织细胞进行修复，从而达到促进损伤组织黏膜修复的功效。将MSCs移植后通过受损部位炎性因子的趋化作用，如生长因子、细胞因子、黏附分子等，向损伤部位定向迁移的特性称之为BMSCs所特有的归巢特性[23]。
另外，BMSCs还具有低免疫原性和免疫调节性的特性。众所周知，UC的发病机制主要与自身免疫失衡、肠道菌群失调、环境、遗传及基因易感性有关，因此可利用干细胞高度的再生分化潜能及免疫调节活性，将外源性BMSCs通过干细胞大循环到达肠道，并定植于肠黏膜隐窝的肠上皮祖细胞定居部位，被诱导分化为肠道干细胞，于肠道炎症反应部位发挥免疫调节作用，以减少自身免疫反应的发生。
由此可见，BMSCs移植能为治疗UC提供足量的肠黏膜干细胞，为修复受损的肠道黏膜屏障提供充足的物质基础，为彻底治愈UC做出重要保证。这一理论的提出也为治疗UC指明了新的方向，但仍然有待于更多的病例研究与随访，有待于临床实践与研究。
7 其他
随着医疗技术的进步与发展，越来越多的药物及医疗方法的研究应用于UC的治疗中，目前UC的治疗除上述所述治疗方法外，临床上还经常用到一些药物的联合治疗，如抗生素、促黏膜修复剂、钙离子拮抗剂等。研究发现，血栓素合成酶抑制剂、H2受体阻滞剂、超氧化物歧化酶系自由基消除剂及免疫球蛋白亦可应用于UC的治疗中，但临床效果有待进一步科学实验。另外，高压氧治疗的应用也受到越来越多的关注，亦需要进一步研究与推广[24]。
8 结语
近年来我国UC发病率呈逐年上升趋势，有研究报道，近10年来国内UC的患病率是前10年的3倍之多，因此，对UC的研究与治疗也越来越受到人们的关注。希望随着新技术、新方法的不断进展，在不久的将来，UC不再是困扰医学界及患者的难题。
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肠道微生物研究进展篇7
存在于人体消化道内的菌数可达100万亿，菌体总重量约1.0～ 1.5公斤，占人体总重的1/50～1/60，与人体的肝脏重量相当，而产生酶的量却远远超过了 肝脏所产生的量。因此人体的生理、免疫、营养、消化、抗肿瘤、生物拮抗、药物效能和抗 衰老等都离不开其自身携带的微生物群［1］。 婴儿出生2～3日后双歧杆菌开始增殖，5日后达最高峰并占绝对优势，在肠道内菌丛中占99% 。但随着人的年龄增高，双歧杆菌在肠道内逐渐减少，体弱多病的老人肠道内该菌几乎消失 ，而健康人仍能保持一定的双歧杆菌在肠道内存在。这也反映出人体肠道内双歧杆菌的数量 乃是检验人是否健康的一个指标。自法国巴斯德研究院的Tissir发现双歧杆菌后，经过人们 多年努力不懈的研究，现已认识到该菌是人体重要的益生菌，是人体肠道内数量占优势的一 种菌，终生存在于人体并与健康息息相关。多年来，伴随着现代微生态学理论体系的形成和 辨证哲学思想的引入，人们对双歧杆菌的研究、认识和开发利用也发生了质的飞跃。
1 双歧杆菌的形态及生理生化特征
双歧杆菌是革兰氏阳性多形态杆菌，呈Y字形、V字形、弯曲状、刮勺状等形态，其典型的特 征是有分叉的杆菌，因而取名为bifidus，拉丁语源是裂开、分开之意。双歧杆菌不形成芽 孢，亚甲兰染色菌体着色不规则，无运动性，专性厌氧，过氧化酶阴性，不还原硝酸盐，吲 哚反应阴性，明胶液化阴性，联苯胺反应阴性；最适生长温度37～41℃，最适发酵温度35～ 40℃，最低生长温度25～28℃，最高生长温度43～45℃；起始生长pH值为6.7～7.0，在 pH值为4.5～5.0以下或pH值为8.0～8.5以上的环境中都不生长。双歧杆菌对糖类碳水化 合物的分解代谢途径不同于乳酸菌的同型或异型发酵，而是经由特殊的双歧支路，其中果糖 -6-磷酸酮酶是其关键性的酶。对葡萄糖代谢是按果糖-6-磷酸酮酶途径水解，最后生成乙酸 和乳酸，二者摩尔比为1.5∶1，不生成CO2、丁酸、丙酸；DNA碱基组成摩尔百分比为57 ～68。
2 双歧杆菌对人体的生理功能
有关双歧杆菌能提高人体肠道抗病力这方面的生理功能有不少的研究和报道，已为人们所熟 悉。本文将着重从以下几个方面阐明其对人体的生理作用。
2.1 抗菌性 双歧杆菌对腐败菌及病原菌、病原性埃希氏大肠杆菌、金 黄色葡萄球菌、痢疾志贺氏菌、伤寒沙门氏菌、变形菌、白假丝酵母等具有抑制作用。双歧 杆菌所显现的抗菌作用除了其产生的多种有机酸导致肠道pH值下降而抑制腐生菌外，该菌在 生长到一定阶段还可产生一种抗菌物质bifidin，对一些腐生菌(金黄色葡萄球菌、黄色微球 菌 )也有抑制作用［2］。双歧杆菌还可使偶联型胆汁酸分解为游离型胆汁酸，该种酸 对细菌抑制作用更强。腐生菌被抑制后，人体内的吲哚、酚、氨和尸胺等有害物质也明显减 少。
2.2 改善维生素的代谢 双歧杆菌不仅产生各种维生素如VB1、 VB2、VB6、VB12、烟酸和叶酸等以供人体所需，还能通过抑制某些 维生素分解菌来保障维生素的供应。例如，它能抑制分解VB1的解硫胺素的芽孢杆 菌。
2.3 防止便秘的作用 老年人及患病体衰病人易患习惯性便秘，而长期 便秘能引起头痛、恶心、食欲不振，甚至引起结肠癌。服用双歧杆菌可促进肠管蠕动，又由 于双歧杆菌产生的有机酸可使肠管内渗透压增高，水分分泌亢进，粪便中水分增高而缓解便 秘。
2.4 肝功能的改善 肠道内腐生菌产生的大量吲哚、硫化氢、胺等代谢产物 需在肝脏中由酸解毒，随后以葡糖醛酸盐和硫酸盐等形式排除，若不及时解毒将导致肝功能 紊乱和循环系统失常、干扰神经系统并影响睡眠。双歧杆菌在肠道内可吸收利用这些含氮有 害物质，抑制产胺的腐败菌，降低肠道内的pH值，使氨变为难于吸收的离子型，达到降低血 氨的功效。
2.5 增强免疫功能 双歧杆菌在肠道内通过诱导免疫原反应增强人体免 疫机能。其机理是双歧杆菌对肠道免疫细胞产生刺激，通过提高肠道免疫球蛋白A(LgA)浆细 胞产生能力而起到防止疾病的效果。
2.6 预防肠道肿瘤 肠道腐生菌在代谢中会产生许多胺类致癌物质，有 的还能将一些致癌前体物转化为致癌物，双歧杆菌通过抑制腐生菌的生长和分解致癌物质而 起到预防肠道癌的作用［3］。
3 有关双歧杆菌生理活性研究的进展
目前，作为双歧杆菌的潜在能力，最引人注目的是其生理活性，诸如免疫赋活作用、抗肿瘤 、降血脂、抗癫痫症以至其亚细胞结构成分对机体免疫系统的调节机制等的研究都在不断的 深入，且方兴未艾。现将有关这方面的研究进展介绍如下。
3.1 双歧杆菌及其表面分子的免疫增强作用 双歧杆菌的免疫增强作用可谓 贯穿于上述各种作用的机理中。如将双歧杆菌及其表面结构成分作为生物应答剂经口服或非 胃肠途径增强宿主的免疫监视功能，可增强各种细胞因子和抗体的产生，提高NK和巨噬细胞 活性，提高局部或全身的防御功能，发挥自稳调节、抗感染、抗肿瘤效应。据重庆医科大的蓝景刚等研究报道说明了分叉双歧杆菌全菌、脂磷壁酸(LTA)、细胞壁肽聚糖(WPG)都能增强小鼠脾NK、LAK细胞杀伤肿瘤靶细胞的活［4］。大连医科大学康白等［5］的研究报 道也提示双歧杆菌可通过调节机体的免疫系统发挥抗肿瘤的作用。由此可见，利用双歧杆菌 作为一种免疫调节剂，通过提高宿主的免疫力还可以开展对系列性疑难病症如类风湿、强直 性脊髓炎乃至癌症等的防治［6］。
3.2 改善脂质代谢 在佳木斯医学院张磊艺等的研究［7］中， 观察了双歧杆菌复合制剂对高脂血症患者脂质代谢的影响，结果表明双歧杆菌可以降低血清 胆固醇和甘油二酯，具有改善脂质代谢紊乱的作用。微生态学的研究已经发现某些肠道有益 菌确 实能将胆固醇氧化还原为类固醇排出体外，干扰并减少胆酸与胆固醇的再吸收［8］ ，使血及肝脏中的胆固醇降低。
3.3 抗衰老作用 口服双歧杆菌能明显增加血液中超氧化物歧化酶(SOD) 的活性和含量，从而减少自由基参与的氧化反应导致的机体衰老，故双歧杆菌在抗衰老过程 中发挥了极为重要的作用［9］。
3.4 对癫痫症的治病作用 许我实验证明癫痫症的发作与脑内GABA(γ- 氨基丁酸)密切相关，故许多经曲的抗癫痫药物都是通过改变脑内GABA水平或调节GABA受体 而 发挥作用。脑内GABA是在脑内谷氨酸脱羧酶(GAD)作用下脱羧而成，此反应需VB6作 辅酶。在实验模型中观察到外源性VB6并无明显的抑制效应，但投喂双歧杆菌的实验 动物却对癫痫症的发作有明显的抑制效应，这可能与双歧杆菌在肠道内产生大量VB6 有关［10］。
4 如何开发利用双歧杆菌制品
双歧杆菌制品是利用宿主自身的优势生理细菌-双歧杆菌作发酵剂，通过工业化发酵扩大生 产制成活菌制剂，再回归宿主原来的生境，达到调节或维持机体正常生理状态的制品。目前 国内外市场上有关双歧杆菌的商品根据其机能可分为双歧杆菌食品、含有双歧杆菌及其生长 促进物质的特定保健性食品、双歧杆菌药品。根据所使用的菌种数的不同，又可以分为单菌 株制剂和联菌株制剂。最为常用的菌种是从人的肠道中分离出的，它们是：(1)两歧双歧；( 2)婴儿双歧；(3)短双歧；(4)长双歧；(5)青春双歧。其中婴儿双歧和短双歧只在婴儿的肠 道内存在并占优势，随着人的年龄增高则逐渐减少和消失；成人的肠道内则以青春双歧和长 双歧为主，由于长双歧所带有的葡萄糖苷酶存在一定的异议［11］，因而应用较少 。而青春双歧杆菌的免疫激活的活性优于其它双歧杆菌［12］，应用变得越来越广 泛。
从国内外双歧杆菌制品的开发趋势来看，要求如何锻炼菌体适应在工艺操作中变换的不利于 双歧杆菌存活的理化环境下，保持存活的的数量和质量，特别是使活菌安全通过胃酸的第一 关，以及耐氧驯化等；如何提供足量的活菌以便充分发挥其生理功能；如何开发与其它双歧 因子或中药成分配合的新产品；如何选用双歧杆菌属中的各个成员，甚至动员或调整昆虫( 如蜂蜜消化道)、禽、畜肠道内的双歧杆菌属的有效筛选与补充；这些工作不但十分重要， 而且都已提到研究开发工作的日程上来。
4.1 双歧杆菌生产用株的选育 根据不同的生产要求，选育出不同性能 的菌株。例如在酸乳生产中，要求选育出醋酸产生比相对低一些以不影响口味为佳，但同时 各种维生素的产生量要求高一些。日本这方面研究较多，现已成功筛选出了耐酸、耐氧等性 能的菌株。但完全需氧的菌株尚未育出。甚至应用基因工程手段来构建新菌株，如将双歧杆 菌分泌酸的序列(DNA)切下，插入大肠菌并克隆表达。
4.2 联菌株的应用 从目前所应用的多菌株的形势看，双歧杆菌与乳酸 菌及链球菌(食用型)的配合比较理想。但多菌株的配合并不是随意可取的，而是需要进行严 格的相乘性培育及检验的。另外，双歧杆菌的增殖性比其它厌氧菌的增殖性要弱，要选育一 组多菌株也是比较难的问题，还有多菌株发酵过程中，种子液的加入及发酵方式也是一个十 分重要的问题。
4.3 双歧杆菌与其它功能性成分配合的产品
4.3.1 双歧杆菌与双歧因子配合的产品 这类产品主要以双歧杆菌与寡 糖配合为中心。而且寡糖的种类和纯度的要求越来越高，虽然该类制品的效果比较理想，但 与此同时，寡糖的生产及技术要求难度大、成本高。所以，目前的研究就是要寻找其它的双 歧因子与双歧杆菌配合，如日本研究微生态的前辈光冈足之研究的葡萄糖酸制品、精氨酸类 的产品等。因此，利用有机酸作为双歧因子代替低聚糖在这方面的显著位置，用于食品的开 发生产上有着广阔的前途，更为重要的是对青春双歧杆菌有着选择性的增殖作用，以便进一 步发挥其特有的免疫激活作用。
4.3.2 双歧杆菌与中药成分的配合 一些中药成分对双歧杆菌具有促生 作用，如日本富山医科药科大学的小桥恭先生研究了“大黄”与双歧杆菌的关系，目前人参 抽提液与其他寡糖配合的产品也已经问世。
4.4 双歧杆菌新剂型的开发 目前从国内外双歧杆菌生产的剂型来看有 口服液、粉剂、片剂、胶囊、颗粒等制剂。因为双歧杆菌的耐酸性偏低，不论何种剂型的产 品都必需经过消化道尤其是胃酸，因而很容易失去活性。而日本森下仁丹公司［13］ 采用疏水微胶囊技术研制的Bifina10号，一次性把10亿个活菌安全通过胃酸第一关直接关 进肠道，构思新颖，举世瞩目。目前该公司正在世界多个国家和地区申请专利，准备打入市 场。还有深圳职业技术学院生物应用工程系最新研制的用包埋法生产的青春双歧杆菌粉和片 剂也大大提高了活菌的稳定性，扩大了产品的应用面。
4.5 扩大利用面，促进双歧杆菌的全面利用 双歧杆菌富含B族维生素，其含 量和种类甚至超过了酵母，而且死菌体也可以作为营养强化剂。该菌的代谢产物富含L(+)乳 酸和一些酶类，可用来生产微生态护肤品或其它化妆品，三株公司的“生态美系列”可谓创 造了一个全新的概念。除用于食品医药外，双歧杆菌还可以应用于畜牧业。双歧杆菌是一种 广泛分布于暖血动物肠道的有益菌［14］，可利用该类菌来促进畜禽的健康生长； 甚至还可以利用双歧杆菌来延长蜜蜂的寿命等，这些都将产生巨大的社会经济效益。
5 展望
对于双歧杆菌的生理活性如免疫赋活作用、抗肿瘤、抗变异原性、降低胆固醇、降血压、预 防骨质疏松等疑难病症，其效应本身与作用机制还有待于深入研究。而随着双歧杆菌 的研究 与开发，也必将有助于营养学、生理学、病理及保健科学的探索与阐明出现新的显著的突破 。展望21世纪，人类社会将进入更加繁荣与健康，对双歧杆菌开发利用的科学与技术将不断 进步，其产品也必将有着巨大的潜力和广阔的市场。■转贴于 参考文献
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肠道微生物研究进展篇8
一、益生菌的种类
益生菌亦称益生素、生菌素、益菌素、促生素等。迄今为止，已证明可在人类、畜牧业和水产养殖等领域广泛使用的益生菌大体上可分为四大类，其中包括：①乳杆菌类（嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、詹氏乳杆菌、拉曼乳杆菌等）；②双歧杆菌类（长双歧杆菌、短双歧杆菌、卵形双歧杆菌、嗜热双歧杆菌等）；③芽孢杆菌类（地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌）；④酵母类真菌（酿酒酵母、石油酵母）及一些酶。研究较多的有芽孢杆菌制剂、乳酸杆菌制剂、真菌制剂、链球菌制剂、光合菌制剂和混合菌制剂，在养猪生产上应用较多的益生菌制剂主要是乳酸菌类和芽孢杆菌类，剂型有单一菌株和复合菌株两类，以复合菌制剂较为常用。我国2008年批准使用的饲料级益生菌菌种有16种，用于配合饲料的主要是乳酸杆菌（以嗜酸乳杆菌为主）、粪链球菌、芽孢杆菌、双歧杆菌和酵母等。
二、益生菌的作用机理
动物肠道内的微生态环境非常复杂，有近400种菌群表现栖生、互生、偏生、竞争或吞噬等关系。目前，人们对益生菌的研究还不够深入，对其作用机理尚不完全清楚，但已有的研究显示益生菌可能主要通过维持动物肠道的菌群平衡、增殖有益细菌，减少肠道病原微生物，从而使宿主受益。
1. 乳酸菌
此菌是最早发现和应用最广泛的益生菌群，至少包括18个属，其中以乳酸菌属和双歧杆菌属的益生菌作用最为重要。乳酸菌于厌氧或微好氧、矿物质和有机营养丰富的微酸性环境中生长繁殖，是动物消化道中的优势菌群，在消化道的正常菌群平衡中起着决定性作用。其作用机理主要有：乳酸菌可通过糖类发酵产生有机酸（乳酸、丁酸、醋酸等）、双乙酰、过氧化氢等细菌代谢产物，对导致消化道疾病的腐败菌和病原菌具有抑制作用。此外，乳酸菌发酵产生的一些特殊酶系、细菌表面成分等物质则具有生理功能，可刺激组织发育，对机体的营养状态、生理功能、细菌感染等产生作用，从而成为动物微生态制剂的主要组成菌种。另外，乳酸菌还具有刺激机体免疫系统的重要作用，乳酸杆菌尤其是干酪乳杆菌、植物乳杆菌能明显刺激吞噬细胞、自然杀伤细胞以及肿瘤细胞的活性。
2. 芽孢杆菌
此菌耐高温、高压和酸碱，是一类好氧菌，并非肠道内的常驻菌，但进入消化道后可萌发为营养体细胞，消耗大量的氧气，维持肠道厌氧环境，促进乳酸菌、双歧杆菌等厌氧益生菌的生长，从而抑制需氧致病菌的生长，维持动物肠道的菌群平衡。一般认为芽孢杆菌从以下途径产生作用：首先，芽孢杆菌抗逆性强，且很多芽孢杆菌能产生抗菌活性物质，在与有害菌群的定植、生存空间以及营养物质的竞争中处于优势地位，可有效拮抗病原菌和腐败菌的生存和繁殖，减少了有害物质的产生，促进宿主动物的健康和生长；其次，芽孢杆菌能分泌多种消化酶类，如淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等多种水解酶类，能促进饲料中大分子物质的消化和利用。研究表明，添加芽孢杆菌后能明显降低动物肠道内大肠杆菌、产气假膜杆菌、沙门氏菌的数量，使机体内的益生菌增加而潜在的致病菌减少，排泄物中的益生菌数量增多，致病菌减少，从而净化了体内外环境，减少疾病的发生。
与乳酸菌等益生菌相比，芽孢杆菌具有抗逆性好、稳定性强、生长速度快、产多种酶类、能有效抑制病原菌生长等特点，再加上保存期长，易于加工和生产，是理想的动物益生菌制剂生产菌。目前，应用较多的有枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌等。
3. 酵母菌
此菌是一类非丝状真核微生物，一般泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌。酵母菌不是肠道正常菌群，但能耐受肠道胃酸和胆盐的不良影响而生长；加上其蛋白质含量高、杂食性、代谢产物多、易培养，因而在食品、饲料领域已得到广泛使用和推广。目前，人们对酵母菌的作用机理了解甚少，但知道它进入肠道后能快速繁殖成优势种群，消耗掉肠道内的氧气，并能产生过氧化氢、细菌素等，建立微生态平衡，促进有益厌氧微生物的繁殖，抑制有害细菌如大肠杆菌、沙门氏菌的生长。同时，酵母菌体中含有非常丰富的蛋白质、B族维生素、脂肪、糖、酶等多种营养成分。大量试验证明，酵母菌在提高动物免疫力、提高动物生产性能和减少应激等方面均起作用。
三、益生菌在养猪生产中的作用
1. 调节肠道微生物作用
研究发现，益生菌能够有序地定植于黏膜、皮肤等表面或细胞之间而形成生物屏障，起着占位保护作用、争夺营养、互利共生或拮抗作用，阻止病原菌的侵入、黏附、定居和繁殖，从而对有害菌（大肠杆菌属、产气荚膜梭菌属、葡萄球菌属等）的定植产生抑制作用。虞泽鹏等（2002）报道，在断乳仔猪日粮中添加0.4%益生菌，有降低仔猪腹泻、改善胃肠功能的作用。一般情况下，乳酸菌类益生菌制剂可以降低仔猪腹泻，提高仔猪成活率，提高饲料报酬；而芽孢杆菌类益生菌制剂不仅能降低肠道疾病的发生率，增强机体的免疫功能，且对仔猪、生长猪、育肥猪均有促生长作用。但也有研究表明，益生菌制剂可能对部分仔猪不敏感或作用不显著。
一般认为，益生菌拮抗肠道病原菌的主要途径有：①通过产生挥发性短链脂肪酸（如乙酸、乳酸、丙酸等）降低肠腔pH值，促进肠蠕动，从而使外源菌未能与胃肠道黏膜表面接触、黏附就被排出体外；②营养竞争，使致病菌缺乏生长所需的某种营养；③降低肠腔的氧化还原电位；④在厌氧环境下产生过氧化氢和天然抗生素类物质，减少肠道内毒性物质的产生，形成抑制或杀死有害菌的环境；⑤产生特殊的有益代谢产物和抗菌物质，如细菌素等。
2. 营养促生长作用
动物胃肠道菌群依赖动物体自身营养或分解动物胃肠道内食物而赖以生存，菌群及其代谢过程产生的维生素和胞外酶产物能被动物机体吸收，在营养、消化和吸收方面具有重要作用。丁祥力等（2009）按日粮的0.3%添加复合益生菌制剂，饲喂试验结果表明：饲喂复合益生菌制剂能够使猪肤色红润，生长势好，增强猪的体质；饲料利用率提高11.7%；处理组日增重较对照组提高15.4%，对猪具有明显的促生长作用；粪便中的大肠菌群数量降低，氮、磷排放量减少，氨气等有害气体产生量减少，对环境的污染减轻。蔡一鸣等（2002）等用自己分离鉴定的益生菌制成复合型饲料添加剂，对60～180日龄的生长猪进行饲养育肥试验，结果表明，在基础日粮中添加0.2%益生菌制剂的试验组比对照组增重率提高了16.5%，起到明显的促生长作用。
目前，有营养特性的益生菌主要是芽孢杆菌，其次是双歧杆菌、乳酸杆菌等。益生菌营养特性具体表现在：①芽孢杆菌在其生长繁殖过程中能够产生乙酸、丙酸、丁酸等挥发性酸，这些酸类能够降低动物肠道pH值，有效抑制病原菌的生长，为乳酸菌的生长创造条件；②双歧杆菌不仅可以产生机体所需的各种维生素，还能通过抑制某些维生素分解菌来保障维生素的供应；③乳酸杆菌能合成动物所需的多种维生素，其产生的乳酸能抑制植酸对肠道中钙和磷的络合，增加机体对钙和磷的吸收。
3. 免疫调节作用
在正常状态下，肠道菌群的组成、种类和数量比较稳定，一般不会引起或仅产生低水平的免疫反应。但当肠道有益菌群缺乏时，往往造成肠道免疫系统发育不良，肠道的形态受到破坏，免疫球蛋白处于较低水平。因此，动物胃肠道稳定的菌群结构能协助动物免受感染，特别是胃肠道感染。
益生菌是良好的免疫激活剂。乳酸菌、双歧杆菌、芽孢杆菌等产生的有机酸及其代谢产物对一些病原菌有抑制作用，并能激活免疫活性细胞，增强机体抵抗力。益生菌通过在肠道内定植，抑制致病菌黏附肠黏膜，可有效降低致病菌的数量，从而维持肠道菌群平衡，刺激胸腺、脾脏和法氏囊等免疫器官的发育，增强巨噬细胞的吞噬活性，活化肠道相关淋巴组织，促进免疫球蛋白的生成，调节机体的免疫功能。吕利军等（2009）选取48头25日龄断奶仔猪，分别饲喂基础日粮、添加0.05%乳酸菌微胶囊的基础日粮和添加0.1%菊粉+0.05%乳酸菌微胶囊的基础日粮，结果表明乳酸菌组和合生素组单核巨噬细胞数量比对照组分别提高12.21%和13.17%。据报道，乳酸菌可以通过提高巨噬细胞和单核细胞的活性、促进免疫细胞分泌细胞因子的方式来提高机体的细胞免疫水平。另外，双歧杆菌也具有良好的抗菌性，并能增强机体的免疫功能。
益生菌对肠黏膜的黏附能力是菌株激活免疫性能的前提，益生素在肠道具有抗原识别部位的淋巴组织集合上发挥免疫佐剂作用，活化肠黏膜内的相关淋巴组织，使抗体分泌增强，提高免疫识别力，并诱导淋巴细胞和巨噬细胞产生细胞因子，通过淋巴细胞再循环而活化全身免疫系统，从而增强机体的非特异性和特异性免疫功能等。益生菌可通过3条途径刺激动物的免疫系统：首先，作为活细胞在动物胃肠道表面定植与繁殖，增殖到一定数目刺激动物免疫系统；其次，由死细胞释放出来的抗原物质（包括脂多糖、肽聚糖和DNA等大分子物质）被动物吸收后直接刺激动物免疫系统；最后，乳杆菌通过影响胃肠道中微生物菌群组成来间接影响免疫系统。
四、益生菌应用存在的问题和发展方向