肠道微生态的临床研究.ppt

肠道微生态与微生态制剂的应用 内 容 一、微生态学概念 二、肠道菌群的建立及其影响因素 三、肠道菌群的分布和构成 四、肠道菌群的生理功能 五、人体微生物组计划（HMP） 六、微生态制剂的概念 七、微生态制剂的作用机制 八、微生态制剂的临床应用 一、微生态学（Microecology）概念 o 研究正常微生物群与其宿主相互关系的生命科学， 一门新兴的生命科学分支 o 是“微观生态学”，与宏观生态学相对应 o 与传统的医学微生物学不同 o 医学微生物学主要研究病原微生物对宿主的致病作 用 人体微生态学 o 人体有胃肠道、口腔、泌尿生殖道、皮肤和呼吸道五 大微生态系统 o 胃肠道微生态对人体最重要，研究最早、最多 o 肠道是体内细菌定植的主要场所，肠道定植的细菌具 有数量巨大、多样化、复杂性和动态性的特点，构成 了人体的肠道菌群（intestinal microflora） o 肠道菌群从无到有，伴随着人的一生而变化，直至生 命结束 二、肠道菌群的建立及其影响因素 摘自光岡知足博士資料 影响肠道菌群建立及其组成的因素 Current Opinion in Biotechnology 2010, 21:149156 o 主要（优势）菌群（predominant microflora）： 数量在107-108/g以上，主要为原籍菌（autochthony）或常驻菌 (resident flora) ，包括类杆菌属、优杆菌属、双歧杆菌属、瘤胃球 菌属和梭菌属等专性厌氧菌，是对宿主发挥生理功能的菌群 o 次要菌群（subdominant microflora）： 数量在107-108/g以下，主要为外籍菌（allochthony）或过路菌 (transient flora),如大肠杆菌和链球菌等，流动性大，有潜在致病性 o 乳杆菌：数量上归次要菌群，但功能上归优势菌群 肠道菌群的分类 肠道中微生物(原籍菌)种类: l99.9%是以双歧杆菌和类杆菌为主 的专性厌氧菌 l 0.1%是以肠杆菌科细菌为主的兼 性厌氧菌 1g1g 1000g1000g (78.67%)(78.67%) 20g20g 200g200g 20g20g 10g10g 20g20g 三、肠道菌群的分布和构成 占专性厌氧菌 98%，是最占 优势的原籍菌 胃肠道微生态系统 胃PH2PH2 分泌酸（分泌酸（HCl)HCl) 对大分子物质进行消化对大分子物质进行消化 乳酸菌属乳酸菌属 小肠PH4-7PH4-7 连续的消化吸收单糖、氨基连续的消化吸收单糖、氨基 酸、脂肪酸、水酸、脂肪酸、水 肠道球菌属、乳酸糖属肠道球菌属、乳酸糖属 大肠PH7PH7 储存、运输食物残渣，吸收储存、运输食物残渣，吸收 胆酸、维生素胆酸、维生素B B12 12 双岐杆菌属、乳酸菌属双岐杆菌属、乳酸菌属 消化球菌属、肠道细菌等消化球菌属、肠道细菌等 人体肠道定居的几种重要的菌群 专性厌氧菌属革兰染 色 兼性厌氧菌属革兰染色 双歧杆菌 BifidobacteriaG+乳杆菌属 LactobacilliG+ 梭状芽胞杆菌 ClostridiaG+肠球菌属 EnterococciG+ 真细菌属 Eubacteria G+链球菌属 StreptococciG+ 拟杆菌属 BacteroidesG-葡萄球菌 StaphylococciG+ 梭杆菌属(优杆菌) Fusobacteria G-肠杆菌 EnterobacteriaG- 肠道菌群的分类 四、肠道菌群的生理功能 o肠道菌群与宿主处于共生的状态,是进化的结果 o宿主为肠道菌群提供其生命活动的场所，并且对肠道菌群不引起强 烈的免疫反应（免疫耐受状态） o肠道菌群对宿主发挥着必要的生理功能： 防御感染与增强肠道屏障功能 促进免疫系统发育成熟，并参与免疫应答调节 参与营养吸收及代谢 延缓衰老 抗肿瘤 肠道微生态系统的重要性 EMBO Report 2006;7:688-93 p 肠道微生态是对健康状态的积极评价，根本 性影响黏膜免疫系统的结构和功能 p 微生态改变能成为各种小肠功能失调的致病 原因（包括IBD），控制微生态能成为有效治 疗措施 o 微生态具有聚集代谢能力等同于器官中重要器官, 受细菌对黏膜体内平衡和免疫反应扩散的条件性影 响 o 更好地理解这个隐藏的器官将揭示人类健康和感染 、炎症及新生物形成的奥秘 肠道微生态系统的重要性 （五）人体微生物组计划 o 随着人类基因组计划(HGP)完成以后， 2007年正式启动人体微生物组计划 (Human Microbiome Project,HMP) o 人体微生物组或宏基因组(metagenome)是人体的第二个基 因组，其编码的基因是人体自身基因数目的50-100倍 o 人类基因组与微生物组共同作用，影响人体的免疫、营养和代 谢过程 人体微生物组计划 o 人类是一个超级生物体(superorganism),由细菌和人体 细胞共同组成，这对许多人类疾病的临床诊断和治疗有深远 的意义 （Metagenomic analysis of the human distal gut microbiome. Science. 2006;312(5778):1355- 9.） o 微生物组被2010年自然杂志预测为未来十年科学的走 向之一 o HMP：肠道菌群研究进入了基因时代 六、微生态制剂概念 o益生菌（Probiotics): 指给予一定数量的、能够对宿主健康产生有 益作用的活的微生物。常用菌种有双歧杆菌、乳杆菌、粪链球菌、 酪酸梭菌、芽孢杆菌和布拉酵母菌。 o益生原(元)（Prebiotics): 能够选择性地刺激宿主肠道内一种或几 种有益菌的活性或生长繁殖，又不能被宿主消化和吸收的物质。目 前主要指非消化性低聚糖（NDO），包括菊糖、低聚果糖（FOS）、 低聚半乳糖（GOS）、大豆低聚糖、乳果糖等。 o合生原(元)（Synbiotics): 益生菌与益生元的复合制剂。 o目前在临床使用的微生态药物主要为益生菌。 微生态制剂应满足以下标准 p 来源于人体的常居微生物 p 具有耐酸和耐胆汁 p 能黏附在人的消化道黏膜细胞上 p 能在人消化道定殖 p 能影响新陈代谢(如胆固醇吸收 、乳糖酶活性、维生素产生) p能调节免疫应答 p能在生产加工和保存过程 中成活并具有一定数量的 细菌 p能产生抗微生物的物质 p无副作用和安全无害的食 品或药品 七、益生菌在机体内的作用机制 1）拮抗肠道病原菌 p与致病菌竞争粘附于IEC，阻止其入侵、定植和生 长，促进肠蠕动，易于排出 p其酸性代谢产物能使肠道pH及氧化还原电势（Eh） 下降，抑制不耐酸的肠道致病菌生长 p与肠道潜在致病菌竞争有限的细菌生长必需的营养 成分，抑制潜在病原菌的生长繁殖 p代谢产生一些抑制或杀伤病原菌的成分，如双歧杆 菌产生的Bifilong和Bifidin，有一定的抗菌作用 p能维护由肠粘膜和粘液层构成的机械性屏障 p保护肠粘膜紧密连接蛋白的作用，免受侵袭性大 肠杆菌的影响，降低肠道通透性 p保护上皮生长因子受体，使其发挥受损肠粘膜的 修复作用 2）维护肠粘膜屏障完整性 p刺激肠粘膜相关淋巴组织分泌SIgA，激活单核巨 噬细胞系统等调节机体的免疫功能 p对于自身免疫性因素参与的炎症性肠病，如溃疡 性结肠炎，应用益生菌制剂能大大降低复发率 3）调节免疫 p以氨为氮源，在肠道内合成氨基酸和尿素， 减少肠道内氨的吸收，降低血氨浓度 p参与了多种维生素的合成吸收和利用 有利于维生素D，钙和铁离子的吸收 降低血清胆固醇和甘油二酯 增加血SOD的含量和活性 4）合成营养成分，拮抗毒素吸收 o 根据微生态变化选择 o 根据病理生理变化选择 如维生素缺乏用干酵母、枯草杆菌制剂 o 根据联合用药选择 抗菌药物死菌或提取物 1）微生态态制剂剂的选择选择 原则则 八、微生态制剂的应用 o 根据制剂特点选择 单一菌种 制剂纯、量大、易保存、作用相对狭 多菌种 作用谱广、比例设计、生产保存难 合生元 国内尚无理想制剂，开发前景广 o 对人、动物无致病性 o 能被抗生素灭活 o 不会对人、动物所用抗生素产生抵抗 o 不产生抗生素 o 不会从肠腔易位 o 无基因转移 2)微生态制剂安全性要求 p 应用于下列病因所致轻中型急慢性腹泻： 抗菌药物相关性腹泻、旅游者腹泻 部分感染性腹泻等 八、微生态制剂的临床应用 Sunil 等统计截至 2006.2 严格采用随机双盲对照研究 有关益生菌治疗急性腹泻的文章34篇发现： 抗生素相关腹泻的有效率 52 旅行者腹泻的有效率 8% 其他原因腹泻的有效率 34 预防腹泻发生 儿童 57 成人 26 Lancet Infect Dis 2006,6:374382 微生态制剂的临床应用 p IBS：一种以腹痛或腹部不适伴排便习惯改变为特 征的功能性肠病。该病缺乏可解释症状的形态学改 变和生化异常 o 分类： 腹泻型 便秘型 腹泻便秘交替型 Peter J, et al.American Journal of Gastroenterology.2006;101:15811590 腹痛/不适腹胀 各种不适 组合分数 阳性应答率 微生态与IBS 胃肠胀气 腹胀 腹痛 Hoveyda N et al BMC Gastroenterology 2009, 9:15 o 一组服用含乳酸菌（Lactobacillus salivarius UCC4331，11010 ）的麦乳精饮 料； o 一组服用双歧杆菌（Bifidobacterium infantis 35624， 11010 ）的麦乳精饮料 ； o 一组为安慰剂对照。 临床研究乳酸菌、双歧杆菌对IBS症 状的作用及其与细胞因子的关系 研究方法：77例IBS患者随机分成三组 服用8周，每日记录IBS患者的主要症状，评估生活质量、 粪便微生物、外周单核细胞释放的细胞因子白介素-10和白介素-12。 试验结果 双歧杆菌可以有效降低IBS患者症状积分，但乳酸菌和安慰剂则不明显 试验结果 双歧杆菌可以有效改善IBS患者腹痛、腹胀症状积分， 乳酸菌在第2周时改善腹痛症状积分 双歧杆菌可以有效降低IBS患者 排便困难症状积分 双歧杆菌可以改变IL-10/IL-12 的比值 试验结果 o IBD o 益生菌辅助治疗IBD的主要机制： 1、与肠粘膜上皮细胞紧密结合形成生物屏障，通过其 代谢产物阻止致病菌的定植和入侵，保护宿主免受致病 菌的侵害。 2、可促进肠上皮细胞分泌粘蛋白，既提供益生菌合适 的生长环境，又能抑制致病菌的定植。 3、抑制巨噬细胞释放TNF的同时，可能还通过诱导免疫 耐受而起到治疗炎症性肠病的作用。 微生态制剂的临床应用 Sheil B,et al.J. Nutr. 137: 819S824S, 2007. 减轻炎症 降低复发 保护肠道屏障 Sheil B,et al.J. Nutr. 137: 819S824S, 2007. 维持缓解 降低复发 调节免疫 改善肠道通透性 BALFOUR- SARTOR R,et al. GASTROENTEROLOGY 2004;126:16201633 o 肝硬化 研究对象：24例肝硬化患者，child-pugh B或C级 实验分组：培菲康，3粒，tid，疗程3周 观察指标：治疗前后测下列指标 n 粪便中的7种常见厌氧菌及需氧菌定量分析 n 外周血内毒素水平 n 外周血IL-6水平 正常对照：健康成人18例 益生菌的临床应用 治疗前后肠道菌群的变化 细菌正常组培菲康组 治疗前治疗后 双歧杆菌10.94+1.32 7.64+4.5210.40+1.98* 乳酸杆菌8.95+ 1.199.51 +1.299.32+0.90 真杆菌9.30+ 1.397.79+4.519.54+1.53 拟杆菌9.27+1.254.08+4.858.01+1.95* 产气荚膜菌8.01+0.739.74+1.158.12+1.32* 肠球菌6.06+1.027.13+2.067.53+2.06 大肠杆菌7.21+0.718.03+1.837.22+1.37 *: P0.05 上海市消化疾病研究所 治疗前后内毒素、治疗前后内毒素、IL-6IL-6的变化的变化 指标正常组 培菲康组 治疗前治疗后 内毒素5.96 + 0.6110.32 + 2.09#7.79 + 3.51* IL-613.96 + 6.83 26.58 + 16.57# 20.92 + 15.98* #: P0.05 *: P0.05 上海市消化疾病研究所 治疗后其他情况改善 o 腹泻、便秘、腹胀： n明显减轻或消失，大便成形 n总有效率：89% o 血浆白蛋白升高(P0.05)： n治疗前：27.60 4.33 n治疗后：32.68 5.97 上海市消化疾病研究所 搜索PubMed, Scopus, Web of Science, and Cochrane 分析关于腹部手术围手术期使用微生态制剂RCTs 结果 9个RCTs 研究涉及733患者，术后肺炎，胆管炎，任何 感染以及术后住院时间和抗生素治疗时间在接受微生态制剂 治疗组明显降低；但术后伤口感染率，尿路感染率，腹内脓 肿和死亡率无显著差异 结论 微生态制剂能降低腹部手术后的手术后感染率 益生菌的临床应用 p手术后感染 p根除Hp p作用机制： 1、益生菌通过活化幽门螺杆菌感染中细胞因子信号 抑制物(SOCS)的表达和信号转导来发挥抗炎作用。 2、通过STAT-1/STAT-3的活化和JAK2的失活来发挥作 用的SOCS抗炎信号可能是益生菌关键的抗炎机制，使 其成为幽门螺杆菌感染的非微生物策略。 3、占位机制：乳酸杆菌定植于胃粘膜，通过占位效应 与HP竞争结合位点，抑制HP粘附。 4、营养竞争与HP竞争营养物质，不利于HP繁殖 微生态制剂的临床应用 培菲康四联疗法提高Hp根除率临床初步研究 240例 每中心60例 分4组 三联疗法7天 （d1-d7） 培菲康14天（d1-d14 ） 三联疗法7天（d14- d21） 三联疗法7天（d1-d7 ） 培菲康14天（d8-d21 ） 培菲康14天（d1-d14 ） 三联疗法（d14-