专家笔谈 周连鸿：肠道微生态系统

肠道微生物的生物化学研究仍有待发掘...

340年前，荷兰人列文虎克（Antonie van Leeuwenhock）研制出世界上第一台显微镜（放大300倍），同时写信给英国皇家学会，宣告他在水中发现了“小动物世界”。实际上，他是原生动物学和细菌学的奠基人。列文虎克享年91岁，却磨了50年的玻璃，其锲而不舍的精神和深邃的洞察力为后世所推崇。



在虎克将“细菌”这一概念带入大众视线后，科学家们对微生物展开了一系列的研究。

人类消化道内细菌的总数比人体细胞总数还多10倍,其种类有100种以上。肠道中细菌与细菌、细菌与宿主间形成相互依赖、相互制约的生态系统,是实现人体正常生理功能不可缺少的部分。



人的肠道菌群要经历两次大的菌种变化。

第一次变化发生在婴儿出生时到出生后一周。肠道内由无菌到几小时后出现大量需氧菌和兼性厌氧菌，再到2～3天后严格厌氧菌的大量增加(主要是双歧杆菌)，在出生后的5～7天双歧杆菌增长达到高峰并趋于稳定，成为婴幼儿期的肠道菌种特征。即肠道菌群从无菌到有菌，从需氧菌和兼性厌氧菌占优势转化为严格厌氧菌占优势。

第二次菌种变化发生在幼儿的离乳期，儿童由混合喂养转向成人饮食，这时双歧杆菌逐步减少到占总菌数的10%左右，类杆菌(bacetroides)、优杆菌(eubaeterium)、厌氧链球菌等厌氧菌成为优势菌，人们所熟悉的大肠杆菌和肠球菌一共不超过总数的1%。而且双歧杆菌的种类也由婴儿型双歧杆菌、短双歧杆菌转变为成人型长双歧杆菌和青春型双歧杆菌。对健康成人而言，整个成年期稳定于这一菌种结构。进入老年期，双歧杆菌进一步减少，而大肠杆菌、类杆菌、梭菌的检出率显著增高。这些细菌能产生内毒素，大肠杆菌具有脱氨酶(产生氨)和脱梭酶(产生胺)，致使肠内腐败状态明显加重。这种现象反过来又促进衰老和肿瘤的形成。



我国部分地区对肠道菌群进行了定量、定性研究，在获得肠道菌群正常参考值的同时，也发现随着年龄的增长，老年人肠道内双歧杆菌数量明显减少，肠杆菌和肠球菌数量明显增加。老年组双歧杆菌数量的对数值与肠杆菌数量的对数值之比较青少年组明显降低。这一比值反映了肠道的定植抗力，说明老年组的肠道对病原菌的抗力降低，易引起疾病。

肠道菌群对人体既有益又有害，无害的细菌只有两种，即双歧杆菌和乳酸杆菌。







双歧杆菌主要分布在结肠，其功能包括：①通过菌膜屏障产生亲脂分子；②促进亚铁离子、维生素D和钙的吸收；③润肠通便；④对胃肠私膜起到占位性保护作用；⑤能激活机体的吞噬活性，促进特异性和非特异性抗体的产生。

乳酸杆菌的分布较广，从口腔到直肠皆存在，但以小肠最多，其功能为：①抑制肠内致病菌的侵袭；②其代谢产物能促进肠蠕动；③增强细胞免疫功能，预防过敏反应等；④可在酸性环境中生长，是胃内主要的微生物，在体外可抑制幽门螺杆菌(H.pylori)生长。肠道菌群的代谢与肝脏的代谢密切相关，从生物化学的角度来谈，比较明显的有细菌的β-葡萄糖醛酸酶和硫化酶对胆红素、胆汁酸、雌激素、胆固醇等的肠肝循环起重要作用。许多研究还表明肠道菌群具有降解胆固醇，促其形成胆汁酸的作用。而胆汁又是调节肠道菌群的重要因素之一，其结合胆汁酸对肠道的外袭菌有抑制作用，对肠道的原籍菌则无抑制作用。

另一个肠道细菌代谢参与肝脏代谢的例子是能够分解尿素的尿素酶，该酶是1926年由Summer博士从刀豆中结晶提取的，Summer博士因此获得了诺贝尔奖。肠道细菌的尿素酶将进入胃肠道的尿素转化为二氧化碳和氨，并利用部分氨中的氮来维持自身的生存，而大部分氨则经门静脉回吸收入肝脏，在肝脏重新合成尿素，这就是尿素的肠-肝循环。当肝脏有损害时(如肝硬化)，尿素合成受阻，大量的氨进入外周体循环，出现肝昏迷症状；同时，肝病时肠道菌群严重失调，双歧杆菌下降，大肠杆菌、梭菌大量繁殖，产生更多的氨，使病情加重。



肠道又是革兰阴性杆菌分泌的内毒素池，在正常情况下，非常低水平的内毒素能提高机体的免疫功能。当肠道内需氧革兰阴性杆菌增多时，其所释出的大量内毒素就会进入肝脏，只有肝脏网状内皮系统功能健全，才能破坏来自肠道的内毒素，否则内毒素就会进入体循环，形成内毒素血症。

上述实例说明，肠道微生物的生物化学研究是非常重要、但却是最薄弱的环节，这个丰富的宝藏还有待我们去发掘。

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