胃肠道微生物与人类健康

胃肠道微生物与人类健康 摘要 胃肠道中的各种微生物存在着动态平衡，一旦打破这种平衡就可能会引起多种疾病。 因此，胃肠道微生物与人类的健康生活息息相关。以下就胃肠道微生物的组成、影响因素 以及饮食、胃肠道微生物与急性溃疡性结肠炎、急性坏死性胰腺炎、急性腹泻、慢性回肠 末端炎、肠易激综合征、糖尿病、儿童孤僻症等急慢性疾病之间的联系进行详细地分析和 阐述，从而引起人们对胃肠道微生物平衡的重视，也为预防和治疗这些疾病提供一个新的 视角。 关键词 胃肠道微生物平衡： 急性疾病： 慢性疾病： 预防和治疗 在正常情况下，肠道菌群、主与外部环境建立起一个动态平衡，而肠道菌群 的种类和数量亦是相对稳定的，但它们易受饮食和生活环境等多种因素的影响 而变动，引起肠道菌群失调，从而引发疾病或加重病情(1)。近 20 年的大量研 究表明，人体内低度的、全身性的慢性炎症是肥胖、糖尿病、冠状动脉性心脏 病、衰老和老年疾病以及很多癌症的重要诱发因素。最近有学者发现，饮食不 当造成的肠道菌群结构失调可能是这些慢性炎症的根源（2） 。由肠道菌群失调 引发的疾病包括多种肠炎、肥胖、肠癌甚至肝癌。有数据显示，因肠道菌群失 调而导致临床患病的概率约为 2%-3%（1） 。因此，饮食结构与人体肠道菌群之 间存在一定的关系，并影响着人类的健康。以下我们拟队饮食结构或饮食中营 养成分发生变化对人类肠道菌群的影响极其导致的人体健康变化进行探讨。 1 胃肠道微生物的组成 人体的消化道是一个通过食物与外部坏境频繁接触的器官，自口腔至直肠 都有大量的微生物存在。从口腔接近中性的环境到胃的酸性环境（pH2.5-3.5） 对多数微生物有破坏作用，此时每克消化道内容物中微生物的数量为 10000， 而且主要以革兰阳性的链球菌、乳杆菌和酵母菌为主。进入十二直肠后，由于 消化液的增加（如胆汁、胰液)以及停留时间短，十二指肠的环境非常不利于各 种微生物的生存，此时微生物的组成不稳定，仅以极低的限数存在（3） 。进入 空肠和回肠后，微生物的数量开始增加，而且种类也在不断增加。在小肠末端， 除了乳酸菌，尤其是双歧杆菌的数量级增长外，其他一些革兰阳性兼性氧菌如 大肠菌科的细菌以及专性厌氧菌群，如拟杆菌和梭杆菌也开始出现，甚至在回 盲部之前严格厌氧微生物已开始出现，此后（即在盲肠之后）严格厌氧的微生 物在数量上超出兼性厌氧的微生物 100-1000 倍，此时细菌的数量可达到 1012cfe/g（3） 。研究表明，未成年人的肠道菌有 7 个门的细菌组成（4） 。这 种构成是肠道微生物群与其宿主（人）共同并且双向进化的结果。其中，宿主 因自然选择压力要求肠道微生物群趋于稳定。这些压力包括宿主在生理方面的 存活压力、外界生存条件形成的肠道环境压力等(5)。因此，人体成年后肠道中 菌群的门类正常情况下都是相对稳定的，只是优势菌“种”存在个体差异。 2 食物中破坏胃肠道菌群平衡的因素 一些致病性微生物的摄入可能引起肠道菌群失衡，并致人体患病。目前，发 现能引起食源性胃肠道疾病的致病菌有 10 种左右。另外，病毒也能引起肠道菌 失衡。 残留在动植物产品中的兽药、抗生素、苯酚、对甲酚、吲哚等化学物质， 也会对人体肠道的平衡长生影响，还会对肠道定植菌的屏障功能产生影响，从 而引发肠道菌群失衡。Jeong 等（5）研究表明，环丙沙星对大肠杆菌、芽孢杆 菌均有一定的抑制效果。而梭杆菌和乳酸菌对黄霉素最为敏感，真菌和梭杆菌 对奥奎多司最为敏感（奥奎多司为光谱抗菌药，对革兰阳性菌和格兰阴性菌中 众多细菌敏感，则多用于饲料添加剂，用作猪、牛、鸡等的生长） 。苯酚、对甲 酚、吲哚的浓度对四株肠道乳酸菌的生长和存活有影响（11） 。使用阿莫西林短 期治疗，能使人体内双歧杆菌的种类减少（12） 。不同的有机酸（甲酸、山梨酸、 苯甲酸）能降低胃肠道中大肠杆菌和肠球菌的数量（13）. 3 胃肠道微生物与急性疾病 有研究表明，急性回肠末端炎可由沙门菌、克雷伯菌、海异尖线虫、空肠弯 曲菌和耶尔森菌等引起。而这些细菌主要通过饮食进入人体而导致疾病，如经 食物传播的沙门菌是导致急性末端回肠炎的一个重要原因。这些外来细菌对人 体肠道的致病机制还不是很确定，但它们中的某些细菌，如沙门菌可通过诱导 某些基因的表达来干扰正常肠道细菌的定植，从而打破肠道微生物的平衡而入 侵人体（6） 。由其他致病菌引起胃肠道疾病是否首先打破胃肠道微生物群而致 急性回肠末端炎症的发生，值得更为深入的研究。 还有学者研究不同的患病部位对肠道黏膜附菌组成的影响，结果发现无论 是结肠型溃疡还是直肠型溃疡，乳酸菌在溃疡部位和非溃疡部位的组成都是有 很大差异的，而荣嫩菌仅在直肠型溃疡中有差异，表明不同的患病部位细菌的 变化也有一定的影响。这表明急性溃疡性结肠炎时肠道微生物已经失衡。 胃肠道微生物失衡、黏膜屏障功能变化等均可导致胰腺坏死而致肠道细菌 易位。 （14） 。吴成堂等(14)探讨急性坏死性胰腺炎（ANP）时肠道菌群变化的规 律，发现 ANP 大肠黏膜及盲肠内容物中大肠杆菌计数均明显升高，而双歧杆菌 和乳酸菌计数则明显减少，说明发生 ANP 时肠道菌群严重失调。此外，暴饮暴 食、酗酒、碳酸饮料等都会引起胃肠道微生物失衡，导致胃肠功能紊乱，使肠 道功能的正常活动和排空发生障碍，阻碍胆汁和胰液的正常引流，引起急性胰 腺炎。 另外，急性腹泻也是引起世界上 5 岁儿童死亡的第二大原因。Jafari 等 （7）研究发现，粪便中存在最广泛的引起急性腹泻的致病菌是志贺杆菌，第二 位是类志贺毒素的大肠埃希菌，第三位是肠聚集性大肠杆菌。此外，还含有弯 曲杆菌和沙门菌等，但未发现揶儿森鼠疫杆菌。尽管急性腹泻致病机制还不确 定，但这项研究表明，肠道中有害的微生物失衡的反应。因此，肠道中正常菌 群被致病菌破坏，亦可能是导致急性腹泻的原因之一。 4 胃肠道微生物与慢性疾病 长期摄入某些不当饮食或有害成分，如高脂高蛋白饮食、抗生素的摄入等， 由于不会引发急性病而未引起人们的重视，但却引发了一些慢性疾病的发生。 41 胃肠道微生物与慢性回肠末端炎 慢性回肠末端（CD）是一种都因素的疾 病，但人们通常认为细胞腔的细菌在 CD 的发病机制上发挥着必不可少的作用。 细胞腔的细菌能诱导产生重要的生理和病理发生免疫反应，而且这些细菌对肠 道炎症的形成也发挥着重要的作用。已有研究表明，炎症性肠道疾病(IBD)病人 体内双歧杆菌和乳酸菌的数量下降，而致病菌有所增加，如厌氧菌和大肠杆菌。 而肠道黏膜上共生菌群和宿主防御反应的平衡对于 IBD 形成的初期起至关重要 的作用。但在 CD 病人的回肠中，由于粘附着或入侵的大肠杆菌，导致共生菌群 失衡而引起肠粘膜上皮附着、入侵和组织损伤，最终导致该致病菌无法清除， 免疫反应刺激过度，从而引起慢性炎症（19） 。因此，长期摄入大肠杆菌超标的 食物很容易引发 CD。 4.2 胃肠道微生物与肠易激综合征 肠易激综合征(IBS)亦是一种有多因素导致 的疾病。肠道菌群的改变会影响肠道感觉蠕动功能，胃肠道正常生理功能的破 坏，会导致肠道微生物组成的改变。有很多因素可能会影响微生物的变化，如 因素、抗生素、感染等，都会破坏肠道原有微生物的平衡，肠道生理功能的改 变就会导致肠道菌群的失调。 4.3 胃肠道微生物与其它慢性疾病 长期的饮食不当会引发 2 型糖尿病的发生。 有研究表明，丙酸是产生糖尿病的一个原因（24） 。丙酸被宿主吸收后，就会诱 导产生葡萄糖，导致血糖升高。若血糖持续过高而不得抑制，就会引发糖尿病。 儿童孤僻症(ASD)在儿童早期患病率很高，男孩的患病率是女孩的 4 倍。患 有 ASD 的个体肠道功能失调比较普遍，这些儿童多有腹痛、腹胀、便秘和腹泻 等症状，所以研究者认为，肠道菌群失调与 ASD 的严重程度有一定的关系。 总之，微生物和病毒、化学等因素均可能通过影响肠道菌群失衡而引发急 性疾病或慢性疾病。 参考文献 1 王晓华，夏文涵，王晓刚，等.肠道菌群失调症的研究进展. 实用临床医学， 2007,8（8）：136-138 2 Davis CD,MilnerJA,Gastrointestinal microflora,food componenisankl colon cancer prevention. Nutrionzl Biochemistry,2009,20(10):743-752. 3 郭本恒.益生菌.I 版，北京：化学工业出版社，2003. 4 Turrcni F,Ribbern A ,Foroni E ,el al.Huaman gut microbiota ankl bifidobacteria:from compxisition to functironal