肠道菌群与宿主健康

肠道菌群与宿主健康,白州医院科研团队讲座系列,Gut microbiota and host health,肠道微生态是医学革命的中心和未来,Nature reviews. Microbiology 最新的影响因子为22.490 (2013),一篇值得关注的综述,Nature reviews. Microbiology 最新的影响因子为22.490 (2013),与肠道菌群紊乱有关的疾病,什么是甲烷和氢呼气试验,原理 检查方法 检查项目 甲烷的重要意义 设备的技术原理,甲烷和氢呼气检测的原理,碳水化合,细菌酵解,气体： 氢、甲烷、二氧化碳、其它,14-21%,肠粘膜,血液循环,肺泡呼出,肺泡呼出,人体自身代谢不产生氢分子和甲烷分子,人体的氢分子和甲烷分子全部来自于消化道细菌对碳水化合物的分解。,甲烷和氢呼气试验的方法,正常人呼出气中氢气浓度变化,服用小肠可以吸收的糖,服用小肠不可以吸收的糖,甲烷-氢呼气原理的核心,与糖代谢有关的疾病 消化酶的原发性缺乏 消化酶的继发性缺乏 与HCl有关的疾病 酸过多 酸减少,与细菌有关的疾病 位置和数量 甲烷 口盲时间,检查项目,糖不耐受 先天缺乏 后天缺乏 口盲时间 小肠细菌过度生长 胃酸分泌量,果糖不耐受,没有果糖不耐受：果糖氢呼气试验结果阴性。,果糖不耐受：果糖氢呼气试验结果阳性。,口盲时间：氢呼气试验,传输速度快,传输速度正常,氢呼气检测SIBO,乳果糖氢呼气检测,葡萄糖氢呼气检测,胃酸分泌测定,口服金属镁后，它在胃内可与盐酸反应而产生H2，并经胃粘膜弥散入血而随呼气排出。呼气中H2排出量与胃内盐酸量呈正相关。因此，检测呼气中H2浓度即可反映其胃泌酸功能。,呼气氢仪器技术原理,气相色谱法:采用氢离子探头或以氢气为载体的热导气相色谱仪，近年采用以空气为载体的固相探头检测; 电化学检测法:采用电化学法使呼出气标本中H2氧化生成水，以百万分之一浓度10xl0-6/L或ppm表示H2含量。 固态传感器检测法：,罗马共识的结论,The lack of the data on stability of electrochemical cell suggests the need for periodic evaluation of measurement accuracy by the owner. 因为电化学的稳定性缺少数据支持，建议用户定期评估测量的准确性。,（英国产品）在浓度大于100ppm时就不准了，不能用于研究，不能检查甲烷是一个严重的弱点。 因为只有同时检测氢气和甲烷才能提供可靠的信息。,甲烷和氢呼气试验的临床意义,把复杂的变简单 把不能变成能 把以前不知道的变成知道 开辟临床诊治新方法 在新的医学革命占据核心位置,甲烷和氢呼气试验的临床应用,消化不良 糖不耐受vs酶缺乏vsSIBO 腹泻 糖不耐受vs酶缺乏vsSIBO 便秘 口盲时间vs甲烷 胃酸 溃疡vs萎缩性胃炎 口盲传输速度,小肠细菌过度生长 肠道疾病 免疫疾病 肠脑轴： 肠肝对话 心血管疾病 糖尿病、肥胖、代谢性疾病 重症监护 其它,碳水化合物酶缺乏的疾病,糖类不耐受 乳糖、乳果糖酶缺乏症 山梨醇吸收不良症 海藻糖酶缺乏症 木糖吸收不良症 果糖吸收不良症 葡萄糖吸收不良症 蔗糖吸收不良症 其它碳水化合物,淀粉酶分泌不足 慢性胰腺炎 胰腺癌 胰腺手术评估 糖尿病 胆囊疾病 与胰腺疾病相关的并发症,胰腺外分泌功能测定 选用支链淀粉（米粉）作为底物，如果胰腺分泌的胰淀粉酶不足，则服用的底物不会在小肠内完全分解，进入大肠后会导致氢气大量产生。,判定标准: 胰腺外分泌功能轻度低：H2数据高于本底值10-20ppm，伴相关临床症状： 胰腺外分泌功能中度低下：H2数据高于本底值20-30ppm，伴相关临床症状： 胰腺外分泌功能重度低下：H2数据高于本底值30ppm及以上，伴相关临床症状：,健康对照,胰腺疾病,胰腺炎和胰腺癌病人,正常人,米粉 乳果糖,米粉 乳果糖,值得思考的话题,呼气氢试验诊断坏死性小肠炎,采用呼气氢试验作为致死性新生儿坏死性小肠炎的早期诊断。 对监护中的早产儿观察表明，在肠炎发作前，呼气中氢增多。,. Hamilton LH. Breath tests and gastroenterology-a discussion of breath H2 and breath CH4 testing. Quintron Division, The E.F. Brewer company Menomonee Falls, WI, USA,1992,11-12,26-33,36-39,45-48,68-70.,氢呼气做为早期诊断坏死性小肠炎的筛查检查,Breath H2 excretion is a simple noninvasive test that may be useful in the management of the premature neonate at risk for the development of NEC.,甲烷呼气的重要性,弥补氢呼气的缺陷 与便秘和结肠癌关系密切 与肥胖有关系,甲烷弥补氢气的不足,小肠细菌过度生长同时测量氢气和甲烷呼气试验，氢气呼气试验结果为阴性，甲烷呼气试验结果为阳性。,同一个人：小肠细菌过度生长,甲烷和便秘相关,甲烷vs结肠癌,A.Haines, et al., Breath Methane in Patients with Cancer of the Large Bowel. Lancet, 1977:2:481-3.,甲烷-便秘-结肠癌,-结肠癌,甲烷,便秘,一个思考,-结肠癌,甲烷,便秘,50岁以上 便秘史 家族史,结肠癌手术前后,肥胖与肠道菌群,产甲烷肥胖的人有较高的身体质量指数,58人，BMI显着较高的甲烷阳性者（45.22.3公斤/米2）比甲烷阴性（38.50.8公斤/米2，P= 0.001）。甲烷阳性者也有更大程度的便秘与甲烷阴性者相比（21.36.4比9.52.4，P?= .043）。多元回归分析说明了BMI甲烷之间有显着的关系。 结论：这是人类第一次有研究表明，较高浓度的甲烷检测呼气测试是预测显着更大的肥胖超重者。,B.Basseri等，肝脏病杂志胃肠病学杂志，2012年1月8（1）：22-28,头脑风暴,40岁以上 腹痛、腹胀 食欲减退 不耐受油腻 糖耐量异常,肝胆胰和SIBO,肝脏、胆道、胰腺、结肠和小肠这五个消化器官有着共同的胚胎起源，保持着“天然的”密切关系，在各种解剖和生物学功能之间存在很多内在的联系。 肠道和肝脏疾病共患的临床现象也提示我们某些肝肠疾病之间可能存在着相互关联的发病机制。 肝与肠之间的相互作用越来越受到重视，加强肝肠互动方面的研究对探索肝病治疗的新途径具有十分重要的意义。,肠粘膜屏障受损，细菌进入门静脉，炎性因子改变肝脏结构和功能。,肠肝轴概念 胰腺疾病-肠道菌群关系 糖尿病-肠道菌群关系,肠-肝轴之间的互动 肠道菌群失调，大量G-杆菌繁殖,LPS产生显著增多肠粘膜屏障功能受损,致病菌和LPS大量移位，经门静脉入肝，损害肝功能。,肝功能异常KCs代谢和清除LPS降低，导致肠道功能异常,Gakuhei Son, et al., Contribution of Gut Bacteria to Liver Pathobiology. Gastroe Res and Prac, Vol 2010, Article ID 453563, 13 pages.,肠道菌群致非酒精性脂肪肝,Valentina Tremaroli & Fredrik Bckhed, Functional interactions between the gut microbiota and host metabolism. NATURE | VOL 489 | 13 SEPTEMBER 2012,肠道菌群导致脂肪肝,Carmine Finelli and Giovanni Tarantino, NONALCOHOLIC FATTY LIVER DISEASE, DIET AND GUT MICROBIOTA. EXCLI Journal 2014;13:461-490,肠-脑轴的概念,Augusto J. Montiel-Castro, et al., The microbiotagutrainaxis: neurobehavioral correlates, healthand sociality. Front in Integ Neuro. Oct 2013 | Vol7 | Article 70 | 1-16.,脑-肠轴/肠-脑轴：迷走神经,Sue Grenham,et al., Braingutmicrobe communication in health and disease. Frontiers in Physio. Gastroint Sci Dec 2011 Vol 2 p 1-15.,肠脑轴/脑肠轴,Q. AZIZ, et al., Gut microbiota and gastrointestinal health: current concepts and future directions. Neurogastroenterol Motil (2013) 25, 415.,肠-脑轴和自闭症,Caroline G.M. de Theije, et al., Pathways underlying the gut-to-brain connection in autism spectrum disorders as future targets for disease management. European Journal of Pharmacology 668 (2011) S70S80,自闭症的神经和胃肠免疫互动,C. G.M. de Theije, et al., Pathways underlying the gut-to-brain connection in autism spectrum disorders as future targets for disease management. Eur. Jl of Pharm 668 (2011) S70S80,肠道菌群与代谢性疾病,肠道菌群增加能量储存,Nathalie M. Delzenne & Patrice D. Cani, Interaction Between Obesity and the Gut Microbiota: Relevance in Nutrition. Annu. Rev. Nutr. 2011. 31:1531.,肠道菌群导致能量聚集,Patrice D Cani and Nathalie M Delzenne, Interplay between obesity and associated metabolic disorders: new insights into the gut microbiota. Current Opinion in Pharmacology 2009, 9:737743.,肠道菌群引发多种代谢疾病,肠道菌群和肥胖是一个新的热门话题,肠道菌群致肥胖原因,Valentina Tremaroli & Fredrik Bckhed, Functional interactions between the gut microbiota and host metabolism. NATURE | VOL 489 | 13 SEPTEMBER 2012,不同胖瘦人群肠道菌群种类,Fabrice Armougom, et al., Monitoring Bacterial Community of Human Gut Microbiota Reveals an Increase in Lactobacillus in Obese Patients and Methanogens in Anorexic Patients. PLoS ONE 4(9): e7125.,肠道菌群致肥胖原理,Giulio G Muccioli, et al., The endocannabinoid system links gut microbiota to adipogenesis. Molecular Systems Biology 6: 392; p 1-15.,肠道菌群致肥胖-糖尿病机理,Patrice D. Cani,et al., Involvement of gut microbiota in the development of low-grade inflammation and type 2 diabetes associated with obesity. Gut Microbes 3:4, 279-288.,肠道菌群致肥胖原理,JOHN K. DIBAISE, et al., Gut Microbiota and Its Possible Relationship With Obesity. Mayo Clin Proc. 2008;83(4):460-469.,肠道菌群和I型糖尿病,肠道菌群和I型糖尿病,菌群紊乱导致炎症,June L. Round and Sarkis K. Mazmanian. The gut microbiota shapes intestinal immune responses during health and disease. NATURE REVIEWS | IMMUNOLOGY, VOLUME 9 | MAY 2009 | 313-324.,肠道菌群紊乱导致过敏和炎症,肠漏导致免疫疾病,肠道菌群紊乱引发的免疫疾病,肠道菌群对血管疾病的影响,Kristina Harris,et al., Is the GutMicrobiota a New Factor Contributing to Obesity and ItsMetabolic Disorders? Journal of Obesity, Volume 2012, p 1-14.,肠道菌群致动脉粥样硬化,R. Caesar, et al., Effects of gut microbiota on obesity and atherosclerosis via modulation of inflammation and lipid metabolism. J Intern Med 2010; 268: 320328.,肠道菌群致癌,INNA SEKIROV, et al., Gut Microbiota in Health and Disease. Physiol Rev 90: 859904, 2010;,肠道菌群和心脏猝死,肠道菌群和心血管风险,肠肾轴,肠道微生态研究对健康管理的挑战和机遇,调节肠道菌群的方法,益生素,具有选择性刺激结肠中一种或几种特定细菌生长或增强其活性，从而调节肠道微生物菌群，对机体产生有益作用又不被消化的食物成分。 酸化肠道的pH 值，还能够显著提高肠道的B /E 值(肠道内双歧杆菌和肠杆菌数量对数值的比值)，增加肠道中有益菌的比例，有益于稳定肠道的微生态平衡。,非淀粉多糖 膳食纤维 菊粉 低聚果糖 果寡糖 甘露寡糖 异麦芽 乳寡糖 木寡糖 水苏糖 低聚木糖 低聚异麦芽糖,益生菌调节肠道免疫,改善肠粘膜的物质,氨基酸 谷氨酰胺(Gln) 谷氨酸(Glu) 天冬氨酸(Asp) 尿素 酪蛋白酶解物 长链脂肪酸 短链脂肪酸,为肠黏膜的生长、发育和新陈代谢提供能量 降低高分解代谢、促进蛋白质合成、提高机体免疫功能、保护肠黏膜屏障、加快创面愈合 胃肠道激素的释放，刺激肠道蠕动，促进肠黏膜上皮胞的增殖及肠内泌细胞分泌SIgA 等免疫球蛋白，从而改善肠通透性,膳食纤维的作用,糖尿病治疗的新机遇,糖尿病治疗新机遇,Remy Burcelin, Gut microbiota and diabetes: from pathogenesis to therapeutic perspective. Acta Diabetol (2011) 48:257273.,益生菌对体重和糖尿病控制的影响,Rodrigo Bibiloni, et al., 肠道菌群、肥胖和糖尿病. 雀巢年刊 2009;67:35-43.,常用益生菌,Lactobacillus species L acidophilus L bulgaricus L casei (rhamnosus) L johnsonn L lactis L plantarum L reuteri,Bifidobacterium species B adolescentis B bifidum B breve B infantis B lactis B longum,Other species Bacillus cereus Enterococcus faecalis E coli Nissle 1917 S boulardii S cerevisiae S thermophilus,益生素的作用原理,Patrice D. Cani,et al., Involvemen