健康人体的肠道内共生着数量庞大、种类繁多的微生物。
肠道菌群在人体的代谢,免疫,营养方面有着不可忽视的作用。它们参与人体内的营养与代谢,加强食物的吸收利用;促进肠道免疫系统的建立,调节宿主免疫应答,抵抗外源微生物(如流感病毒)的入侵;某些细菌与能量调控相关联,能够调控人体脂肪的存储。肠道菌群可通过“肠-脑”影响心理和行为,影响自闭症,老年痴呆症等神经性疾病的发生发展。
肠道菌群的紊乱可能引发例如难治性或复发性艰难梭菌感染、肠易激综合征、便秘、自身免疫性疾病及过敏性疾病等多种疾病,进而影响人体健康。
肠道菌群的分类
肠道中的菌群整体分为三种,其一是以双歧杆菌、乳酸菌、拟杆菌为主的有益菌,其二是以链球菌和肠球菌为主的中性菌,其三是以大肠杆菌为主的致病菌。
有益菌双歧杆菌,乳酸杆菌等有益菌能合成多种人体生长发育必须的维生素,如B族维生素,维生素K,烟酸等,及天冬门氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸必需氨基酸,参与糖类和蛋白质的代谢,促进铁、镁、锌等矿物元素的吸收。中性菌也称为条件致病菌,在正常身体条件下,中性菌不足以大量繁殖以致造成危害,当人体免疫力下降时,某些中性菌发生肠道异位,则可能导致疾病。大多数常见的条件致病菌是肠球菌和肠杆菌。致病菌则不常驻肠道内,若不慎摄入,可能出现大量繁殖,导致腹泻呕吐或其他疾病的发生。常见的致病菌有沙门菌和致病性大肠埃希氏菌等。中国人肠道菌群的组成
对314例中国人个体的肠道菌群进行研究发现:有9个属的细菌为所有人的共有细菌,分别是来自厚壁菌门的考拉杆菌属(Phascolarctobacterium)、罗斯氏菌属(Roseburia)、布劳特氏菌属(Blautia)、粪杆菌属(Faecalibacterium)、梭菌属(Clostridium)、罕见小球菌属(Subdoligranulum )、瘤胃球菌属(Ruminococcus)和粪球菌属(Coprococcus)以及来自拟杆菌门的拟杆菌属(Bacteroides)。
这9个属的细菌均具有在人体肠道内发酵产生短链脂肪酸(short-chain fatty acid,SCFA)的能力。而短链脂肪酸普遍被认为对维持人体健康具有多重重要作用,可以充当肠道上皮特殊营养和能量组分、保护肠道黏膜屏障、降低人体炎症水平和增强胃肠道运动机能等。例如丁酸盐有助于维持肠屏障功能稳定,具有免疫调节、抗炎和抗癌等作用。人体肠道菌群随年龄的变化
人体肠道菌群结构随年龄而演变。孕期和哺乳期母亲的饮食会影响三岁内婴幼儿的肠道菌群。初生婴儿的肠道菌群主要由兼性需氧菌(如大肠杆菌, 肠球菌等)定植,并在母乳喂养阶段逐渐被专性厌氧菌(如婴儿双岐杆菌)取代。
婴儿的肠道菌群以双歧杆菌和中性链球菌为主,随年龄增长,双歧杆菌含量逐渐减少,中性肠球菌数量先增加后趋于稳定。
年轻人菌群的α多样性与年龄呈正相关,40 岁后趋于稳定。
中老年人群肠道菌群中以肠球菌和梭菌为主,往往伴随着肠道菌群的多样性下降,且是随着时间推移逐步形成。其中有益菌双歧杆菌、乳酸菌、肠杆菌,厚壁菌的数量和种类明显下降,兼性厌氧菌数量显著上升。但长寿与超长寿老人体内虽然核心肠道菌群的累积丰度逐渐降低,但年龄相关亚优势种菌类数量增加,且与健康相关的肠道细菌(AKK菌,双歧杆菌)丰度升高。
双岐杆菌在不同年龄阶阶段的含量变化(Silvia Arboleya, 2016)
影响人体健康的常见细菌双岐杆菌
双岐杆菌:双歧杆菌属(Bifidobacterium)是常见的肠道益生菌,在婴幼儿体内和摄入较多低聚果糖等益生元的人群中含量高,能够产生乳酸、乙酸,调节肠道环境,促进肠道健康。
AKK菌
AKK菌:阿克曼氏菌(Akkermansia muciniphila) 是人体肠道中一种可降解黏蛋白的细菌, 对肠道粘液层厚度和肠屏障完整性存在正向调节作用,并与肥胖、糖尿病、炎症和代谢紊乱呈负相关,是目前肠道菌群的研究热点。
韦荣氏球菌
韦荣氏球菌:韦荣氏菌属(Veillonella)属于肠道共生菌,能够分解乳酸产生乙酸和丙酸等有益物质,在运动员体内含量较高,极少数可引起炎症。
鼠李糖杆菌
鼠李糖杆菌:鼠李糖杆菌(L.rhamnosus)可以促进双歧杆菌和嗜酸乳杆菌的生长,能够平衡和改善胃肠道功能,预防和治疗腹泻,提高机体免疫力,预防过敏。高纯度的鼠李糖乳杆菌对过敏体质有很好的缓解作用。
影响肠道菌群的因素
参考文献:
Zhang J, Guo Z, Xue Z, et al. A phylo-functional core of gut microbiota in healthy young Chinese cohorts across lifestyles, geography and ethnicities. ISME J. 2015;9(9):1979-1990. doi:10.1038/ismej.2015.11
Arboleya S, Watkins C, Stanton C, Ross RP. Gut Bifidobacteria Populations in Human Health and Aging. Front Microbiol. 2016;7:1204. Published 2016 Aug 19. doi:10.3389/fmicb.2016.01204
肠道菌群在人体的代谢,免疫,营养方面有着不可忽视的作用。它们参与人体内的营养与代谢,加强食物的吸收利用;促进肠道免疫系统的建立,调节宿主免疫应答,抵抗外源微生物(如流感病毒)的入侵;某些细菌与能量调控相关联,能够调控人体脂肪的存储。肠道菌群可通过“肠-脑”影响心理和行为,影响自闭症,老年痴呆症等神经性疾病的发生发展。
肠道菌群的紊乱可能引发例如难治性或复发性艰难梭菌感染、肠易激综合征、便秘、自身免疫性疾病及过敏性疾病等多种疾病,进而影响人体健康。
肠道菌群的分类
肠道中的菌群整体分为三种,其一是以双歧杆菌、乳酸菌、拟杆菌为主的有益菌,其二是以链球菌和肠球菌为主的中性菌,其三是以大肠杆菌为主的致病菌。
有益菌双歧杆菌,乳酸杆菌等有益菌能合成多种人体生长发育必须的维生素,如B族维生素,维生素K,烟酸等,及天冬门氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸必需氨基酸,参与糖类和蛋白质的代谢,促进铁、镁、锌等矿物元素的吸收。中性菌也称为条件致病菌,在正常身体条件下,中性菌不足以大量繁殖以致造成危害,当人体免疫力下降时,某些中性菌发生肠道异位,则可能导致疾病。大多数常见的条件致病菌是肠球菌和肠杆菌。致病菌则不常驻肠道内,若不慎摄入,可能出现大量繁殖,导致腹泻呕吐或其他疾病的发生。常见的致病菌有沙门菌和致病性大肠埃希氏菌等。中国人肠道菌群的组成
对314例中国人个体的肠道菌群进行研究发现:有9个属的细菌为所有人的共有细菌,分别是来自厚壁菌门的考拉杆菌属(Phascolarctobacterium)、罗斯氏菌属(Roseburia)、布劳特氏菌属(Blautia)、粪杆菌属(Faecalibacterium)、梭菌属(Clostridium)、罕见小球菌属(Subdoligranulum )、瘤胃球菌属(Ruminococcus)和粪球菌属(Coprococcus)以及来自拟杆菌门的拟杆菌属(Bacteroides)。
这9个属的细菌均具有在人体肠道内发酵产生短链脂肪酸(short-chain fatty acid,SCFA)的能力。而短链脂肪酸普遍被认为对维持人体健康具有多重重要作用,可以充当肠道上皮特殊营养和能量组分、保护肠道黏膜屏障、降低人体炎症水平和增强胃肠道运动机能等。例如丁酸盐有助于维持肠屏障功能稳定,具有免疫调节、抗炎和抗癌等作用。人体肠道菌群随年龄的变化
人体肠道菌群结构随年龄而演变。孕期和哺乳期母亲的饮食会影响三岁内婴幼儿的肠道菌群。初生婴儿的肠道菌群主要由兼性需氧菌(如大肠杆菌, 肠球菌等)定植,并在母乳喂养阶段逐渐被专性厌氧菌(如婴儿双岐杆菌)取代。
婴儿的肠道菌群以双歧杆菌和中性链球菌为主,随年龄增长,双歧杆菌含量逐渐减少,中性肠球菌数量先增加后趋于稳定。
年轻人菌群的α多样性与年龄呈正相关,40 岁后趋于稳定。
中老年人群肠道菌群中以肠球菌和梭菌为主,往往伴随着肠道菌群的多样性下降,且是随着时间推移逐步形成。其中有益菌双歧杆菌、乳酸菌、肠杆菌,厚壁菌的数量和种类明显下降,兼性厌氧菌数量显著上升。但长寿与超长寿老人体内虽然核心肠道菌群的累积丰度逐渐降低,但年龄相关亚优势种菌类数量增加,且与健康相关的肠道细菌(AKK菌,双歧杆菌)丰度升高。
双岐杆菌在不同年龄阶阶段的含量变化(Silvia Arboleya, 2016)
影响人体健康的常见细菌双岐杆菌
双岐杆菌:双歧杆菌属(Bifidobacterium)是常见的肠道益生菌,在婴幼儿体内和摄入较多低聚果糖等益生元的人群中含量高,能够产生乳酸、乙酸,调节肠道环境,促进肠道健康。
AKK菌
AKK菌:阿克曼氏菌(Akkermansia muciniphila) 是人体肠道中一种可降解黏蛋白的细菌, 对肠道粘液层厚度和肠屏障完整性存在正向调节作用,并与肥胖、糖尿病、炎症和代谢紊乱呈负相关,是目前肠道菌群的研究热点。
韦荣氏球菌
韦荣氏球菌:韦荣氏菌属(Veillonella)属于肠道共生菌,能够分解乳酸产生乙酸和丙酸等有益物质,在运动员体内含量较高,极少数可引起炎症。
鼠李糖杆菌
鼠李糖杆菌:鼠李糖杆菌(L.rhamnosus)可以促进双歧杆菌和嗜酸乳杆菌的生长,能够平衡和改善胃肠道功能,预防和治疗腹泻,提高机体免疫力,预防过敏。高纯度的鼠李糖乳杆菌对过敏体质有很好的缓解作用。
影响肠道菌群的因素
参考文献:
Zhang J, Guo Z, Xue Z, et al. A phylo-functional core of gut microbiota in healthy young Chinese cohorts across lifestyles, geography and ethnicities. ISME J. 2015;9(9):1979-1990. doi:10.1038/ismej.2015.11
Arboleya S, Watkins C, Stanton C, Ross RP. Gut Bifidobacteria Populations in Human Health and Aging. Front Microbiol. 2016;7:1204. Published 2016 Aug 19. doi:10.3389/fmicb.2016.01204