人体肠道菌群定量技术研究进展
人体肠道菌群定量技术研究进展
姜美娟，梁冰
(中国人民解放军第401医院检验科，青岛266071)
摘要在传统微生物学研究中，人们只重视致病菌的作用，而没有重视正常菌群的作用。通过对肠道菌群的分布特点和生理功能的了解，我们认识到肠道菌群的微生态平衡与人的健康及疾病的密切关系系，针对传统培养方法存在的问题，国内外专家先后开展了分子生物学方法的研究和生物学评价工作。本文结合本课题组的研究，对各种技术的特点及存在的不足进行了全面的论述。
关键词肠道菌群;定量技术;进展
中图分类号:R445.6文献标识码:B doi:10.3969/j.issn.2095－1434.2011.03.013
正常菌群在人体内分布很广，其中以肠道菌群最具有代表性。对健康人的粪便标本研究已知，肠道内栖息着大约400 500种微生物，其中包括细菌、真菌和病毒等。这些微生物的总质量约为1kg，其体积相当于1个人的肝脏，其数量为1014个，是人体自身细胞总数的10 20倍［1］。在常见的十几种细菌中，绝大多数为专性厌氧菌，约占99%以上，包括双歧杆菌、乳杆菌、优杆菌、拟杆菌、消化链球菌等，也有少量的兼性厌氧菌、专性需氧菌和微需氧菌，如肠杆菌属细菌、肠球菌、葡萄球菌、酵母样菌等。它们构成了人体胃肠道的生物学屏障。肠道正常菌群与宿主、菌群中各种微生物之间相互依存，相互协调，处于动态平衡。大量研究表明，肠道正常菌群对宿主具有消化、吸收、营养、生物拮抗等生理作用，实际上已成为宿主生命的必需的组成部分。当这些正常的微生物群落受宿主及外环境影响，其种群数和菌量、活性发生了异常或定位转移时，这些群落中就容易容纳外籍菌，原先的平衡遭到破坏，出现菌群失调。在人体抵抗力降低的情况下，如瘦弱婴幼儿，年老体弱和患急、慢性疾病者，以及长期使用广谱抗生素、免疫抑制剂、肾上腺皮质激素、抗肿瘤药物和放射治疗者，尤其是应用广谱抗生素者，可使肠道正常菌群被抑制而数量减少，耐药的过路菌过量繁殖，造成肠道菌群失调，同时，肠道菌群的失调还会加重某些疾病的严重程度。因此确切了解肠道菌群变化及对肠道菌群进行精确定量对疾病的诊断有着重要的意义。
1直接镜检法
镜检法是目前广泛采用的进行肠道菌群分析的方法。该方法是通过油镜观察革兰染色粪便涂片的菌群象，估计细菌总数、球菌与杆菌比例，革兰阳性菌与革兰阴性菌的比例，结合各种细菌的形态特点、有无特殊形态细菌增多等结果来综合判断菌群状况。
观察细菌总数可以先计数部分(如1/8视野)油镜视野中细菌的数量，再对整个视野进行估计，观察几个视野后取平均值。一般来说，每视野细菌数在501 5000个为正常，101 500个为轻微少，11 100个为明显减少，11个以下为显著减少，也有高于5000的情况，但较少见，临床意义不大。细菌总数减少则与肠道菌群失调存在密切关系，应引起重视，并结合细菌类别构成等指标进行综合评估。由于通过涂片镜检的方法无法精确区分细菌种类，一般就细菌形态和染色性将细菌分为4大类，即革兰阳性杆菌、革兰阴性杆菌、革兰阳性球菌、革兰阴性球菌，通过计算4者的比例来评估肠道菌群的特征。具体计数方法为:计数1000个细菌中各类细菌的百分率。可先计数部分视野中(如1/8视野)各类细菌数，然后估计全视野中的各类细菌数［2］。该方法虽然由于所需设备简单，操作简便，耗时短，很适宜临床应用。但是并不能完全反映肠道菌群的状态，更不能对细菌种类及数量进行精确定量，而且操作过程受主观因素影响较大，不易于推广。
2活菌定量培养计数法
Hartemink等人［3］于1997年提出了活菌定量培养及计数的方法，即将一定质量的粪便标本，悬浮于PBS中，经连续10倍稀释，分别接种于不同的选择培养基中，进行培养。对不同培养基选取最佳分布菌落进行计数，并根据其相应稀释倍数而得到细菌在标本中的含量。此法可以同时显示肠道菌群的多样性和比例构成。但是，目前选择性培养基并不能真正做到完全特异性选择，仍有85%的肠道菌群无法培养得到。而且稀释平皿接种费时，通常孵育需2 3d，如果微生物分布不均，呈链状或成丛，则导致低估真正菌数。平皿接种中的氧化作用会杀死像双歧杆菌这样的厌氧菌，影响菌数的估计。
3聚合酶链式反应技术(polymerase chain reaction，PCR) 16S rRNA是编码细菌核糖体16S小亚基的核酸序列，而16Sr DNA是编码它的DNA序列，存在于所有细菌的染色体基因组中。16S rRNA基因可分为保守区和可变区，在不同的微生物可变区其核苷酸序列不同，一个16SrRNA的基因序列就代表着一种原核生物［4］。16SrRNA/rDNA分子是研究微生物的最佳靶分子，利用保守区系列设计通用引物来判断细菌的存在与否，也可以利用16Sr DNA可变区特异性序列来进行特异性微生物种属鉴定和分型，这在细菌分类学中可作为一个科学可靠的指标。基本过程是:先用PCR法扩增模板DNA，然后对扩增片段进行测序，获
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得新的特征性序列。该技术可检测肠道中不能培养或生长缓慢的细菌，加速发现新的细菌和加快肠道微生态研究进程，但也存在局限性和偏差，需要从优化电泳及PCR条件着手改善或与其他技术方法结合使用、互为补充［5］。
4荧光原位杂交(fluorescent in situ hybridization，FISH)首次由于Delong于1989年用于微生物学，此技术是将带有荧光标记的寡核苷酸探针直接与固定在载玻片上的细胞进行杂交，固定过程中要使短的探针渗透到细胞内的核酸，用荧光显微镜即可观察到带有杂交荧光标记探针的细胞。Langendijk等［6］已应用此技术检测粪便样品中双歧杆菌，其用荧光标记靶16SrRNA寡核苷酸探针，使用显微镜测定粪便样品中双歧杆菌中的数量。Harmsen等［7］曾设计7种16SrRNA寡核苷酸探针来检测人粪便样品中6种厌氧菌(Phascolarctobacterium，Veillonella，Eubacterium hallii，Lachnospira，Eu2bacterium cylindroids，Ruminococ-cus)，能检测到细菌总数的90%。尽管FISH的方法已有很大进展，但还存在一些问题。以后灵敏度的提高、新探针标记方法及高强度荧光染料的开发，各种检测仪器的更新改进，细胞固定和透过处理方法优化都是必要的。
5DNA指纹图谱技术
变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electropho-resis，DGGE)DGGE现在已经成为常用的一种16S rRNA/ rDNA指纹技术，可从通常的扩增产物分开单独的rRNA基因，具有简单、快速、灵敏的优势。基本做法:从胃肠道标本中提取总DNA，用通用引物PCR法扩增16Sr DNA，由于不同细菌的16SrDNA片段在通过DGGE凝胶时在不同的尿素和甲酰胺浓度梯度的聚丙烯酰胺凝胶中发生部分变性而迁移速度明显下降，从而将16S DNA片段分离并产生细菌群体的图谱。通过指纹图谱比对有利于发现新的菌群和监测肠道菌群的多样性变化。
温度梯度凝胶电泳(temperature gradient gel electro-phoresis，TGGE)温度梯度凝胶电泳(TGGE)是继DGGE 之后发展起来的DNA指纹图谱技术，与DGGE不同的是凝胶中所采用的不是尿素和甲酰胺浓度梯度而是温度梯度以及在引物的5'端加入30 50bp的GC片段(GC2clamp )。16S rRNA基因进行PCR后扩增产物带有较高解链温度GC片段，在不同温度梯度的聚丙烯酰胺凝胶中进行电泳时，由于序列不同的DNA分子的解链速度和程度不同，它们在凝胶的不同位置停止迁移，从而使不同序列的DNA 分子分开并留下指纹印迹。应用此技术能快速地检测单独区系菌群的构成，也可以发现存在的尚未被认识的肠道细菌。LIONETTI等［8］运用该技术对儿童克罗恩病患者的肠道营养和微生物群落进行了研究。
DNA指纹技术也有其限制性，只能分离较小的片段(最长只达1000)因此只能提供有限的信息，片段太长时解离率下降，限制了系统发育分析和探针的序列信息量;再者分辨率低，通常显示的是群落中优势种类的DNA片段。6实时荧光定量PCR
FQ－PCR技术创立于1996年，由美国Applied Biosys-tems公司推出，是一种在PCR定性技术基础上发展起来的核酸定量技术。FQ－PCR技术是通过在PCR反应体系中加入荧光基团，利用荧光信号的变化实时检测PCR扩增反应中每一个循环扩增产物量的变化，通过Ct值和标准曲线的分析对起始模板进行定量分析。FQ－PCR技术融合PCR技术和DNA探针杂交技术的优点，直接探测PCR过程中荧光信号的变化使PCR的扩增及其分析过程均在同一封闭系统下完成，并在电脑分析软件支持下实现对PCR 扩增产物的动态监测和自动定量。罗予等［9］利用实时荧光引物证实脆弱类杆菌可以与大肠埃希菌、乳酸杆菌和嗜热链球菌相鉴别，最低受检细菌数为102。FQ－PCR的特点主要有以下几个方面:(1)定量原理独特，用产生荧光信号的多少来显示扩增产物的量，动态实时连续荧光监测，具有很好的可视性;(2)荧光信号通过荧光染料嵌入双链DNA，或双重标记的序列特异性荧光探针或能量信号转移探针等方法获得，大大地提高了检测的灵敏度、特异性和精确性;(3)只须在加样时打开一次盖子，其后的过程完全是闭管操作，免除了标本和产物的污染，且无复杂的产物后续处理过程，高效、快速;(4)结果重现性好，定量动态范围高达五个数量级。FQ－PCR作为PCR技术的发展，自1996年已来，在科研及临床诊断的许多领域显现出它的优越性，现在已广泛应用于生物学、基础医学、疾病诊断、食品、水质环保、药物开发等领域，被认为是核酸定量的金标准。
7小结
了解肠道菌群在宿主体内的量，一方面可以有助于判断菌群平衡状况，另一方面又可以为疾病的诊治提供依据。在没有掌握PCR等分子生物学手段的情况下，早期人们通过粪便涂片镜检法及细菌培养、显微镜下菌细胞计数来定量细菌，不仅费时而且对操作者的专业经验要求很高。20世纪80年代中后期，人们试图用免疫学方法找到特定细菌产生特定抗原或代谢产物和细菌量之间的结合点。20世纪90年代分子生物学技术的迅猛发展为细菌定量技术的研究提供了广阔的空间，加之各种灵敏荧光染料的开发及各种检测仪器的发展，使人们对微生物群体多样性有了更科学、更直接的认识，而且对微生态群落结构的分析能够更精确的定量。通过以上各种方法的比较，我们有理由相信实时荧光定量PCR技术应用于肠道菌群的定量研究将会使我们逐渐了解到微生态系中微生物群体的多样性及实际生存状态，而且通过方法学评价，相信FQ－PCR技术必将在肠道微生态研究中发挥越来越重要的作用。
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(收稿日期:2010－12－03)
成人股骨头缺血性坏死基础及临床研究进展
魏伟生，李新发，肖东民
(湖南省永州市人民医院骨科，永州425006)
关键词股骨头;缺血性坏死;成人;基础与临床;进展
中图分类号:R681.8+4文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.2095－1434.2011.03.014
股骨头缺血性坏死(ANFH)是发病率和致残率很高，严重危害人类健康骨科疾病，该疾病与许多疾病及危险因素有关，其发病机制复杂。目前，真正的病因和发展机制尚未完成明了，但最终可导致股骨头缺血，塌陷和髋关节损坏，影响肢体的功能;因此，早期发现，早期诊断，为临床提供有利的治疗时机至关重要。近年来特别是近5年来，国内外学者在改善股骨头血供，增强ANFH力学结构和防止塌陷作了大量工作。根据不同的发展机制及发病学说，临床及实验研究中出现了众多治疗方法。
1病因及病理
ONFH病因多达四十多种，分为创伤性和非创伤性。通常认为激素和酒精的摄入是股骨头缺血性坏死最常见的两大原因，约占股骨头缺血性坏死病例的40%［1］，王义生教授认为［2］饮酒和ONFH发病存在明显的剂量关系。ONFH者有10% 70%的人有长期酗酒史。饮酒发生ON-FH的相对危险度(RR)为7.8，对于每周饮酒小于450mL、450 1500mL和多于1500mL的RR分别为3、3.9、17.9。多大剂量构成骨坏死的威胁尚存在争议，多变量分析表明大剂量使用激素是一个独立性危险因素，低剂量使用激素与骨坏死的发生没有相关性，而在2 3月内使用强的松龙或其等效剂量＞2g的患者与骨坏死相关［3］。Parsons［4］报道接受大剂量激素治疗的患者中只有5% 10%发展为股骨头缺血性坏死。由此可知并不是所有大剂量的患者都会发生股骨头缺血坏死，可能原因是个体对激素的敏感性不同。目前主要有脂肪代谢紊乱学说，血管内凝血学说、骨内压增高学说、二次碰撞学说。外伤的病人主要是破坏了股骨头周围的血液循环，导致供血不足出现缺血－坏死－缺血的恶性循环。酒精中毒及激素可能诱导多能干细胞成脂分化，导致股骨头内骨髓脂肪化，变成脂肪髓。骨髓内脂肪堆积导致股骨头内骨内压升高，静脉回流障碍股骨头髓内压血流减低而缺血，最终出现坏死。
2临床诊断
外伤或不明原因出现髋部疼痛，下肢活动受限，不能站立和行走，特别是具有高危因素的患者(老年、饮酒吸烟及长期使用激素病史)，高度怀疑。首先是x－ray:初期为髋关节间隙增宽，2mm以内，以关节中下为主;中期为股骨头皮质可以断裂成角，基低处可出现双皮质征;晚期为股骨头完整性破坏，股骨头明显变扁，内有弥漫性或局限性硬化或囊变区，关节间隙变小，股骨头变粗，可出现关节半脱位。其次为CT:Ⅰ、Ⅱ期骨质无明显破坏，滑膜增厚，关节囊肿胀，股骨头形态稍有改变;Ⅲ期为塌陷前期，股骨头变平，股骨头前部出现细小的透亮的带即“半月征”。Ⅳ期为股骨头塌陷及囊变，可见碎骨片及关节游离体。MRI敏感性都优于核素扫描及x－ray及CT，MRI能骨质塌陷及修复以前就能反映出骨髓细胞的变化。因此MRI作为早期诊断的手段。0期MRI表现正常;Ⅰ期股骨头不变形，x －ray及CT不能发现，T2高信号病理特征。Ⅱ期股骨头不变形，关节间隙不变宽，T1加权为新月形边界清楚的不均匀信号，T2稍高信号，周围不均匀的稍高信号，呈典型的双线征与CT的条状骨硬化一致。Ⅲ期股骨头变形，软骨下骨折、塌陷，新月体形成，T1加权呈带状低信号，T2中等或高信号。Ⅳ期关节软骨被破坏，关节间隙变窄，股骨头显著塌陷变形，髋臼出现硬化或囊变等非特异性关节炎。ONFH分期方法很多，最早Ficat和Arlet(1980)根据X－
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肠道菌群小知识
1代谢作用 ? 提供热量 ? 生产短链脂肪酸 ? 合成维生素K 和叶酸 ? 胆汁酸的分泌 ? 参与药物代谢 2. 免疫效果：正常菌群能刺激宿主产生免疫及清除功能 ? 刺激免疫球蛋白A （IgA ）的生产 ? 促进抗炎细胞因子的分泌和下调促炎细胞因子 ? 诱导调节性T 细胞 3. 预防病原体入侵：正常菌群在人体某一特定位粘附，定植和繁殖，形成一层菌膜屏障。通过菌群间存在的生物拮抗作用，抑制并排斥病原体的入侵和群集，调整人体与微生物之间的平衡状态 人类肠道菌群 什么是肠道菌群？ 人的肠道内寄居着种类 繁多的微生物，这些微生物 称为肠道菌群。肠道菌群按 一定的比例组合，各种菌间 互相制约，互相依存，它们 与宿主存在着共生关系，共 同维护着宿主的生理平衡。 肠道菌群并非是生来就 有的，当胎儿还在母体子宫 内时，胎儿所处的环境几乎 是无菌的，因此胎儿肠道内 是无菌的，婴儿出生时迅速暴露在母体阴道或皮肤的微 生物下，随着从婴儿到老年 的发展变化，我们的肠道菌 群在出生后几个月迅速增多， 多样性增加，到成年后达到 稳定状态，之后老年时期多 样性渐渐减少[1]。这些微小 的生物群体就这样不知不觉 伴随着我们的一生。 肠道菌群的数量和分类 据推测，正常健康成人 肠道菌群总数高达1×1014， 种类超过1000种，而一个成 年人自身的细胞数量约为 1×1013个，也就是说居住在 我们肠道内的菌群数量是人 体细胞总和的10倍。在胃和 小肠中，细菌的种类相对较少。结肠中，每克肠道内容 物存在1012个细菌细胞，细 菌种类达300-1000种，而其中99%的细菌来自于其中30-40种[2] 。 正常人肠道中包括四种主要的细菌门类：厚壁菌门 Firmicutes （约50-75%，包 括梭菌属），拟杆菌门Bacteroidetes （约10-50%， 包括拟杆菌属、普氏菌属和卟啉单胞菌属），放线菌门 Fusobacteria （约1-10%，包括双歧杆菌），变形菌门 Proteobacteria （常常约少于1%，包括大肠杆菌），其中厚壁菌门和拟杆菌门是人类肠道菌群的主要组成部分。大多数细菌属于拟杆菌属、梭菌属、真杆菌属、瘤胃球菌属、消化球菌属、消化链球菌属、双歧杆菌属。其他属，如埃希氏菌属和乳杆菌属较少。拟杆菌属约占肠道中所有细菌的30%[][3]。 我国科学家在健康年轻人体内观察到的9个属的细菌广泛存在，分别为厚壁菌门的考拉杆菌属、罗氏菌属、Blautia 、 Faecalibacterium 、梭菌属、Subdoligranulum 、瘤胃球菌属和粪球菌属以及来自拟杆菌门的拟杆菌属。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的能力，而短链脂肪酸具有维持人体健康的多重作用，例如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[4] 。 Phylum Proporti on （%） [3] 厚壁菌门 Firmicutes 50-75% 拟杆菌门 Bacteroidetes 10-50% 放线菌门 Fusobacteria 1-10% 变形菌门Proteobacteri a 少于1% 肠道菌群的作用 正常肠道菌群具有重要 的自我平衡功能[5]。 肠型 未来某一天，当你走进 医院的时候，医生可能不仅 会询问你的过敏史、血型， 还会问到你的肠型。 来自德国海德堡欧洲分 子生物学实验室（EMBL ） 的科学家们提出了这个概念 ——肠型，他们通过全球性实验国际人体肠道元基因组研究计划，发现以肠道内的 细菌种类和数量划分，人类拥有三种肠型，研究人员把这3种肠型命名为拟杆菌型 （Bacteroides ）（肠型Ⅰ）、普雷沃氏菌型（Prevotella ）（肠型Ⅱ）和瘤胃球菌型 （Ruminococcus ）（肠型Ⅲ），
消化道菌群分布
消化道微生物群落分布及构成具有空间特异性。纵向来看，食管、胃、十二指肠、回肠、空肠和结肠的细菌群落构成及菌量存在差异，各部位细菌数目分别为101~2、104~5、106~7、107~8和1010~12CFU/ml；横向来看，胃液与胃黏膜菌群、粪便与大肠黏膜的菌群构成及数量不尽相同。 消化道真菌群落虽然含量远远低于细菌群落，但同样是消化道微生物群落的重要组成部分。正常情况下，粪便中真菌细胞数为10~103个/g，相应细菌群落含量较高，为1011~1012个/g。人类出生后数天或数周消化道内即出现真菌定植。早期基于培养方法的研究认为，70%健康人消化道内存在真菌，其中大部分为念珠菌和酵母菌等。因受到分类和鉴定方法的限制，有大量与人体相关的真菌仍然未知。 一、食管 早期基于细菌培养的研究认为，食管无菌或仅有少量暂住菌。目前少量针对食管细菌群落高通量测序分析的研究报道，正常食管菌群主要以链球菌属、普里沃菌属和韦荣球菌属为主，多来自于口咽部的定植细菌；食管菌群构成虽复杂但相对稳定，大部分食管内细菌已知并可培养。 有学者将食管菌群构成分两型：Ⅰ型，见于正常食管黏膜，以链球菌属为主；Ⅱ型，见于食管炎和Barrett's食管，以普里沃菌属、拟杆菌属、嗜血菌属和韦荣球菌属等革兰阴性厌氧菌/微需氧菌为主。Ⅰ型至Ⅱ型的转变可能导致食管炎症和肠化。 二、胃、十二指肠 胃酸的酸度很高（pH2-3），以前认为胃内基本无活菌。但是目前少量基于微生物高通量测序的研究证实，胃内除幽门螺杆菌（）之外仍有大量其他细菌种属，常见有链球菌、奈瑟球菌和乳酸菌属等。与胃内其他菌群相互影响、相互作用，如乳杆菌、双歧杆菌和酵母菌属等益生菌种可以阻止在胃黏膜的定植、黏附和生长。十二指肠内的细菌与胃类似。 三、结肠、直肠 结肠和直肠则有大量细菌，主要是类杆菌（Bacteroides）、双歧杆菌（Bifidobacterium）、大肠埃希氏菌、乳杆菌、铜绿假单胞菌、变形杆菌（Proteus）、梭菌（Clostridium）等。1克干粪含菌总数在4千亿个左右，约占粪重的40%，其中99%以上是厌氧菌。肠道菌群受饮食、年龄等因素影响很大。多食蛋白质的人，大肠埃希氏菌生长旺盛；以吃淀粉为主的人，乳杆菌较多。哺乳期婴儿的肠道菌群主要是双歧杆菌，占总菌数的90%左右；随着成长，双歧杆菌下降，类杆菌、乳杆菌、梭菌等逐渐增多。婴儿刚出生时肠道是无菌的，1-2小时后就有菌出现。开始时菌种和数量少，随后逐步增多。先定殖的是需氧菌，然后是厌氧菌。因前者生长繁殖需消耗周围微环境中的游离氧，这有利于厌氧菌的繁殖。此过程约1周左右。
肠道菌群研究的主要方法
肠道菌群研究的主要方法 长期以来，为了研究肠道菌群的成员及其功能，科学家们建立和发展了众多技术 手段。经典的微生物学研究方法主要通过对细菌进行纯培养，然后在不同的培养条件下对细菌的生理活性进行研究。而随着分子生物学技术的飞速发展，在对环境中的复 杂微生物群落进行研究时，科学家们越来越多地运用不依赖于培养的方法，全面分析 各种微生物在环境中的活动和对环境的影响。 基于分离培养的方法 在肠道微生物学研究中，科学家们通常使用一定的选择性液体或固体培养基，对 粪便或肠道粘膜、肠道内容物等样本进行培养和富集，并对培养得到的细菌种类进行分析。根据肠道细菌的特性，对肠道菌进行培养通常需要在厌氧的条件下进行，严格 的厌氧和培养基的选择对于肠道菌的分离和生长非常重要。但是，局限于纯培养的方法具有很多不足之处。首先，体外培养体系难以模拟微生物在肠道中自然生长繁殖的条件，因此绝大多数的肠道微生物都还不能通过纯培养的方法得到分离；其次，仅仅依靠形态学和生理生化检测也不能对菌株进行准确的鉴定。因此，在研究肠道菌群结构和功能的研究中，研究者们通常结合分离培养方法和分子生物学方法，对感兴趣的细菌种类进行研究。 二．分子生态学研究方法 分子生态学方法通常以环境中各种微生物的基因组核酸（DNA 或RNA）为研究 对象。在以肠道菌群为对象的分子生态学研究中，研究者们最常使用核糖体小亚基 RNA 基因（细菌中的16S r RNA 基因）的全部或部分序列作为分子标签来代表物种，以基 因序列的多样性代表物种的多样性，从而对菌群的组成结构进行分析。细菌16S r RNA 基因具有广泛性、进化变异小、具备高保守区和高变区（V 区）等特点，同时序列还具有信息 量巨大且更新迅速的公开数据库，如Database Project（RDP）、SILVA 、Greengenes 等等，研究者们可以方便地将自己研究中的16S r RNA基因序列与数据库进行比对，确定细菌的分类地位。类似的，为了对肠道菌群中具有特定功能的类群进行检测，研究者们也建立了以功能基因片段为分子标签的分析方法。 常用的分子生态学分析方法分为两大类：基于DNA 指纹图谱的分析方法和基于DNA 测序技术的分析方法。除此之外，可用于实时定量的荧光定量PCR（Real time quantitative PCR）和荧光原位杂交技术（Fluorescence in situ hybridization, FISH）也是常用的分析手段。DNA 指纹图谱技术依据分子大小、核酸序列等特征的不同，将代表微生物群落中各物种的 DNA 分子标记物在凝胶上进行电泳分离，使代表不同物种的分子标记迁移到胶上的不同位置，最终得到的电泳图谱用于显示群落的组成结构。DNA 指纹图谱的最大优点是方便、快速、直观，常用于检测微生物群落结构的动态变化或比较不同群落之间的结构差异。最常用的DNA 指纹图谱技术包括变性梯度凝胶电泳（Denatured gradient gel electrophoresis，DGGE）和末端片段长度多态性（Terminal restriction fragment length polymorphism, T-RFLP）等。 不同于指纹图谱技术，DNA 测序技术的目的在于通过直接获取序列核酸信息的方法， 对群落中各物种的进化地位作出判断。基于单克隆质粒、转化细胞构建和桑格（Sanger）双脱氧法测序的16S r RNA 基因克隆文库长期以来广泛用于研究群落中微生物组成的方法，已被多次应用于人体肠道菌群的多样性分析，并获得了在物种检测深度和物种鉴定水平上均远远优于DNA 指纹图谱技术的结果 肠道菌群与健康相关研究中的应用
人体肠道菌群定量技术研究进展
人体肠道菌群定量技术研究进展 姜美娟，梁冰 (中国人民解放军第401医院检验科，青岛266071) 摘要在传统微生物学研究中，人们只重视致病菌的作用，而没有重视正常菌群的作用。通过对肠道菌群的分布特点和生理功能的了解，我们认识到肠道菌群的微生态平衡与人的健康及疾病的密切关系系，针对传统培养方法存在的问题，国内外专家先后开展了分子生物学方法的研究和生物学评价工作。本文结合本课题组的研究，对各种技术的特点及存在的不足进行了全面的论述。 关键词肠道菌群;定量技术;进展 中图分类号:R445.6文献标识码:B doi:10.3969/j.issn.2095－1434.2011.03.013 正常菌群在人体内分布很广，其中以肠道菌群最具有代表性。对健康人的粪便标本研究已知，肠道内栖息着大约400 500种微生物，其中包括细菌、真菌和病毒等。这些微生物的总质量约为1kg，其体积相当于1个人的肝脏，其数量为1014个，是人体自身细胞总数的10 20倍［1］。在常见的十几种细菌中，绝大多数为专性厌氧菌，约占99%以上，包括双歧杆菌、乳杆菌、优杆菌、拟杆菌、消化链球菌等，也有少量的兼性厌氧菌、专性需氧菌和微需氧菌，如肠杆菌属细菌、肠球菌、葡萄球菌、酵母样菌等。它们构成了人体胃肠道的生物学屏障。肠道正常菌群与宿主、菌群中各种微生物之间相互依存，相互协调，处于动态平衡。大量研究表明，肠道正常菌群对宿主具有消化、吸收、营养、生物拮抗等生理作用，实际上已成为宿主生命的必需的组成部分。当这些正常的微生物群落受宿主及外环境影响，其种群数和菌量、活性发生了异常或定位转移时，这些群落中就容易容纳外籍菌，原先的平衡遭到破坏，出现菌群失调。在人体抵抗力降低的情况下，如瘦弱婴幼儿，年老体弱和患急、慢性疾病者，以及长期使用广谱抗生素、免疫抑制剂、肾上腺皮质激素、抗肿瘤药物和放射治疗者，尤其是应用广谱抗生素者，可使肠道正常菌群被抑制而数量减少，耐药的过路菌过量繁殖，造成肠道菌群失调，同时，肠道菌群的失调还会加重某些疾病的严重程度。因此确切了解肠道菌群变化及对肠道菌群进行精确定量对疾病的诊断有着重要的意义。 1直接镜检法 镜检法是目前广泛采用的进行肠道菌群分析的方法。该方法是通过油镜观察革兰染色粪便涂片的菌群象，估计细菌总数、球菌与杆菌比例，革兰阳性菌与革兰阴性菌的比例，结合各种细菌的形态特点、有无特殊形态细菌增多等结果来综合判断菌群状况。 观察细菌总数可以先计数部分(如1/8视野)油镜视野中细菌的数量，再对整个视野进行估计，观察几个视野后取平均值。一般来说，每视野细菌数在501 5000个为正常，101 500个为轻微少，11 100个为明显减少，11个以下为显著减少，也有高于5000的情况，但较少见，临床意义不大。细菌总数减少则与肠道菌群失调存在密切关系，应引起重视，并结合细菌类别构成等指标进行综合评估。由于通过涂片镜检的方法无法精确区分细菌种类，一般就细菌形态和染色性将细菌分为4大类，即革兰阳性杆菌、革兰阴性杆菌、革兰阳性球菌、革兰阴性球菌，通过计算4者的比例来评估肠道菌群的特征。具体计数方法为:计数1000个细菌中各类细菌的百分率。可先计数部分视野中(如1/8视野)各类细菌数，然后估计全视野中的各类细菌数［2］。该方法虽然由于所需设备简单，操作简便，耗时短，很适宜临床应用。但是并不能完全反映肠道菌群的状态，更不能对细菌种类及数量进行精确定量，而且操作过程受主观因素影响较大，不易于推广。 2活菌定量培养计数法 Hartemink等人［3］于1997年提出了活菌定量培养及计数的方法，即将一定质量的粪便标本，悬浮于PBS中，经连续10倍稀释，分别接种于不同的选择培养基中，进行培养。对不同培养基选取最佳分布菌落进行计数，并根据其相应稀释倍数而得到细菌在标本中的含量。此法可以同时显示肠道菌群的多样性和比例构成。但是，目前选择性培养基并不能真正做到完全特异性选择，仍有85%的肠道菌群无法培养得到。而且稀释平皿接种费时，通常孵育需2 3d，如果微生物分布不均，呈链状或成丛，则导致低估真正菌数。平皿接种中的氧化作用会杀死像双歧杆菌这样的厌氧菌，影响菌数的估计。 3聚合酶链式反应技术(polymerase chain reaction，PCR) 16S rRNA是编码细菌核糖体16S小亚基的核酸序列，而16Sr DNA是编码它的DNA序列，存在于所有细菌的染色体基因组中。16S rRNA基因可分为保守区和可变区，在不同的微生物可变区其核苷酸序列不同，一个16SrRNA的基因序列就代表着一种原核生物［4］。16SrRNA/rDNA分子是研究微生物的最佳靶分子，利用保守区系列设计通用引物来判断细菌的存在与否，也可以利用16Sr DNA可变区特异性序列来进行特异性微生物种属鉴定和分型，这在细菌分类学中可作为一个科学可靠的指标。基本过程是:先用PCR法扩增模板DNA，然后对扩增片段进行测序，获 182 第22卷第3期航空航天医学杂志2011年3月
人体正常菌群的分布
人体正常菌群的分布 皮肤上的细菌往往与个人卫生及环境情况而有所差异。最常见的是革兰氏阳性球病，其中以表皮葡萄球菌为多见，有时亦有金黄色葡萄球菌。当皮肤受损伤时，可引起化脓性感染，如疖、痛。在外阴部与肛门部位，可找到非致病性抗酸性耻垢杆菌。 口腔中的细菌，口腔温度适宜，含有食物残渣，是微生物生长的良好条件。口腔中的微生物有各种球菌、乳酸杆菌、梭形菌、螺旋体和真菌等。 胃肠道的细菌，因部位而不同，胃酸的杀菌作用，健康人的空肠常无菌。若胃功能障碍，如胃酸分泌降低，尤其是胃癌时，往往出现八叠球菌、乳酸杆菌、芽胞杆菌等。成年人的空肠和回肠上部的细菌很少，甚至无菌，肠道下段细菌逐渐增多。大肠积存有食物残渣，又有合适酸硷度，适于细菌繁殖，菌量占粪便的1/3。大肠中微生物的种类繁多，主要有大肠杆菌、脆弱类杆菌、双歧杆菌、厌氧性球菌等，其他还有乳酸杆菌、葡萄球菌、绿脓杆菌、变形杆菌、真菌等。 呼吸道的细菌，鼻腔和咽部经常存在葡萄球菌、类白喉杆菌等。在咽喉及扁桃体粘膜上，主要是甲型链球菌和卡他球菌占优势，此外还经常存在着潜在致病性微生物如肺炎球菌、流感杆菌、乙型链球菌等。正常人支气管和肺泡是无菌的。 泌尿道的细菌，正常情况下，仅在泌尿道外部有细菌存在，如男性生殖器有耻垢杆菌，尿道口有葡萄球菌和革兰氏阴性球菌及杆菌；女性尿道外部与外阴部菌群相仿，除耻垢杆菌外，还有葡萄球菌、类白喉杆菌和大肠杆菌等。 生殖道细菌，阴道内的细菌随着内分泌的变化而异。从月经初潮至绝经前一般多见的为阴道杆菌（乳酸杆菌类）；而月经初潮前女孩及绝经期后妇女，阴道内主要细菌有葡萄球菌、类白喉杆菌、大肠杆菌等。 机体的多数组织器官是无菌的，若有侵入的细菌未被消灭，则可引起传染。因而在医疗实践中，当手术、注射、穿刺、导尿时，应严格执行无菌操作，以防细菌感染。
肠道菌群领域研究进展(完整版)
肠道菌群领域研究进展（完整版） 已有大量研究证实，肠道菌群与肥胖、糖尿病、高脂血症、高血压、心脑血管疾病、慢性肾病、神经系统疾病等相关，肠道菌群科学家们2019年在肠道微生物组研究领域取得了研究成果； 【1】Nat Biotechnol：突破！科学家在人类肠道微生物组中鉴别出100多种新型肠道菌群！ 近日，一项刊登在国际杂志Nature Biotechnology上的研究报告中，来自英国桑格研究院等机构的科学家们通过对肠道微生物组研究，从健康人群的肠道中分离出了100多个全新的细菌类型，这是迄今为止研究人员对人类肠道菌群进行的最全面的收集研究，相关研究结果获奖帮助研究人员调查肠道微生物组在人类机体健康及疾病发生过程中所扮演的关键角色。 本文研究结果能帮助研究人员快速准确地检测人类肠道中存在的细菌类型，同时还能帮助开发出治疗多种人类疾病的新型疗法，比如胃肠道疾病、感染和免疫疾病等。人类机体中细菌大约占到了2%的体重，肠道微生物组就是一个主要的细菌聚集位点，同时其对人类健康非常重要。肠道微生物组的失衡会诱发诸如炎性肠病等多种疾病的发生，然而由于很多肠道菌群难以在实验室环境下生存，因此研究人员就无法对其进行更加直观地研究。
【2】Science：肠道微生物组可能是药物出现毒副作用的罪魁祸首 药物本是用于治疗很多患者，但是一些患者遭受这些药物的毒副作用。在一项新的研究中，来自美国耶鲁大学的研究人员给出了一种令人吃惊的解释---肠道微生物组（gut microbiome）。他们描述了肠道中的细菌如何能够将三种药物转化为有害的化合物，相关研究结果发表在Science期刊上。 研究者表示，如果我们能够了解肠道微生物组对药物代谢的贡献，那么我们能够决定给患者提供哪些药物，或者甚至改变肠道微生物组，这样患者具有更好的反应。在这项新的研究中，研究人员研究了一种抗病毒药物，它的分解产物可引起严重的毒副反应，并确定了肠道细菌如何将这种药物转化为有害的化合物。他们随后将这种药物给予携带着经基因改造后缺乏这种药物转化能力的细菌的小鼠，并测量了这种毒性化合物的水平。利用这些数据，他们开发出一种数学模型，并成功地预测了肠道细菌在对第二种抗病毒药物和氯哌嗪（一种抵抗癫痫和焦虑的药物）进行代谢中的作用。 【3】Nat Med：肠道微生物组的改变或与结直肠癌发生密切相关肠道中“居住”着很多不同的微生物群落，即肠道微生物组，其与人类健康和疾病息息相关，近来有研究表明，评估粪便样本中的遗传改变或能准确反映肠道微生物组的状况，或有望帮助诊断人类多种疾病。近日，一项刊登在国际杂志Nature Medicine上的研究报告中，来自
肠道菌群失调症的研究进展
肠道菌群失调症的研究进展 王晓华1a,夏文涵1b,王晓刚2,黄广萍2 (1.南昌市卫生学校a.免疫及微生物教研组; b.解剖教研组,南昌330006; 2.南昌市第一医院检验科,南昌330008) 关键词:肠道菌群;肠道菌群失调症;研究进展 中图分类号:R446.5 文献标识码:A 文章编号:1009-8194(2007)08-0136-03 健康人群的胃肠道内寄居着种类繁多的微生物,这些微生物被统称为肠道菌群[1]。种类不同的肠道菌群按一定的比例组合,各菌间互相拮抗,互相协同,在质和量上形成一种动态生物平衡,一般情况下,肠道菌群与人体和外部环境保持着一个平衡状态,对人体的健康起着重要作用。但在某些情况下,这种平衡可被打破形成肠道菌群失调,引发疾病或者加重病情,引起并发症甚至发生多器官功能障碍综合征和多器官功能衰竭[2]。这种由于敏感肠菌被抑制,未被抑制的细菌便乘机繁殖,从而引起菌群失调,导致其正常生理组合被破坏,产生病理性组合,引起临床症状就称为肠道菌群失调症[3](alteration of intestina flor a)。近年来因肠道菌群失调而导致临床发病的机率约为2%~3%。为更好的预防和治疗因肠道菌群失调而致的不良后果,本文针对肠道菌群的特点与机能、肠道菌群失调症病因病理学改变、分类、检查、治疗和预后等相关研究作如下综述。 1 肠道菌群特点 肠道内的细菌是一个巨大而复杂的生态系统,一个人的结肠内就有400个以上的菌种,从口腔进入胃的细菌绝大多数被胃酸消灭,剩下的主要是革兰阳性需氧菌[4],胃内细菌浓度<103 10-3CF U/L(CFU:colony form ing unit菌落形成单位)。小肠菌的构成则介于胃和结肠之间。学者们为了将研究更为细致化,按照Dubos法将主要菌种如类杆菌属,双歧菌属和真杆菌属等根据其存在模式分成三大类:(1)与宿主共生状态的原住菌(autochlho no us m icrobio ta);(2)普遍存在于某种环境的普通菌(nor mal m icrobito ta);(3)偶然进入宿主的病原菌(pathog ens)。依照肠道菌群所持有合成维生素,协助营养素的消化和吸收,产生糖皮质激素作用增强因子,产生过氧化氢、硫化氢及其各种酸、抗生素等物质并结合其对宿主免疫机能的影响力,在机体感染防御中起积极作用这一生理学机能,我们不难理解肠道菌群具有相互影响的特点,任何打破其内外环境的举措都可导致菌群的失调。 2 肠道菌群失调症的发病机制 2.1 病因学 1) 饮食因素:运用测定细菌酶类的方法研究菌丛代谢活性的结果表明,饮食可使粪便菌丛发生明显改变。无纤维食物能促进细菌易位。G unffip等[5]用大鼠作试验研究,结果表明食物纤维能维持肠道菌群正常生态平衡,且细菌代谢纤维的终产物对小肠上皮有营养作用,纤维能维持肠黏膜细胞的正常代谢和细胞动力学。M acF ie[6]报道加入纤维的低渣饮食对保存肠的结构和功能有好的效果,纤维的保护作用是否通过直接刺激肠黏膜或诱导释放营养性胃肠激素尚不清楚。食物纤维能减少细菌易位,但不能使屏障功能恢复至正常。 2) 菌丛的变化因素:菌丛组成可因个体不同而存在差异,但对同一个人来说,在相当长的时期内菌丛组成十分稳定。每个菌种的生态学地位由宿主的生理状态、细菌间的相互作用和环境的影响所确定[7]。在平衡状态下,所有的生态学地位都被占据。细菌的暂时栖生可使生态平衡发生改变。 3) 药物的代谢因素:肠道菌丛在许多药物的代谢中起重要作用[8],包括乳果糖、水杨酸偶氮磺胺吡啶、左旋多巴等。任何抗生素都可导致结肠菌丛的改变,其取决于药物的抗菌谱及其在肠腔内的浓度。氯林可霉素和氨苄青霉素可造成大肠内生态学真空状态,使艰难梭菌增殖。应用甲氰咪胍等H2 受体拮抗剂可导致药物性低胃酸和胃内细菌增殖。 4) 年龄因素[9]:随着年龄的增高,肠道菌群的平衡可发生改变,双歧菌减少,产气荚膜梭菌增加,前者有可能减弱对免疫机能的刺激,后者导致毒素增加使免疫受到抑制。老年人如能维持年青时的肠道菌群平衡,也许能够提高免疫能力。 5) 胃肠道免疫功能障碍因素[10]:胃肠道正常免疫功能来自黏膜固有层的浆细胞,浆细胞能产生大量的免疫球蛋白,即分泌型IgA,此为胃肠道防止细菌侵入的主要物质。一旦胃肠道黏膜合成单体,或双体Ig A,或合成分泌片功能发生障碍,致使胃肠道分泌液中缺乏分泌型Ig A,则可引起小肠内需氧菌与厌氧菌过度繁殖,从而造成菌群失调,引起慢性腹泻。无症状的Ig A缺乏者,小肠内菌群亦可过度繁殖。新生儿期菌群失调发生率较高,亦可能与免疫系统发育未成熟或不完善有关。 2.2 病理改变 1) 细菌生长过盛:胃肠道的解剖和生理学异常会导致近段小肠内结肠型丛增殖,而出现各种代谢紊乱[11],包括脂肪泻,维生素缺乏和碳水化合物吸收不良。并可伴发生于小 收稿日期:2007-06-04
调节肠道菌群的功能性食品
调节肠道菌群的功能性食品 内容 1.肠道主要有益菌及其作用 2.具有调节肠道菌群功能的物质 第一节概述 人体和动植物体一样，按生态学（ecology）规律在一定的生态环境（ecological environment）中生活，机体与机体外环境生态间或与机体内定居的微生物群之间的关系，分别属于外生物态学或宏观生态学（macroecology）和内生态学或微观生态学（microecology）。为着本文的目的，我们只讨论微观生态学的一些方面。 一、肠道微生态 1. 肠道微生态简介 在长期的进化过程中，宿主与其体内寄生的微生物之间，形成了相互依存互相制约的最佳生理状态，双方保持着物质、能量和信息的流转，因而机体携带的微生物与其自身的生理、营养、消化、吸收、免疫及生物拮抗等有密切关系。 有学者曾提出，一个健康人全身寄生的微生物（主要是细菌）有1271g之多，其中眼1g、鼻1g、口腔20g、肺20g、阴道20g、皮肤200g，当然最多的还是肠道，达1000g，总数为100万亿个（1014），相当于人体细胞数（1013）的10倍。在人体微生态系统中，肠道微生态是主要的，最活跃的，一般情况下也是对人体健康有更加显著影响的。 2.人体肠道菌群及其构成 人类肠道菌群约有100余种菌属，400余菌种，菌数约为1012~1013个/g粪便，占干粪便重1/3以上，其中以厌氧和兼性厌氧菌为主，需氧菌比较少。形态上有拟杆菌、球菌、拟球菌和梭菌。这些细菌产生各种酶，起着对人体有益、无关和有害的作用，有的是肠道定植菌，有的只是一时的过路菌。肠道是一个细菌的寄宿地或者说是一个发酵车间。在人体功能与饮食或药物影响下产生的肠道环境条件的改变，肠道菌群的构成与数量也随之而变化。从而也对机体健康，首先是肠道功能产生重要影响。因而人们要研究并力求保持对人体健康最佳的肠道菌群构成，这便是本节及有关章节的阐述的主要问题。 婴儿在出生之前的肠道是无菌的。在出生同时，各种菌开始在婴儿的肠道内繁殖。最初是大肠菌和肠球菌、梭菌占主体，出生后5天左右，双歧杆菌开始占优势。在婴儿期双歧杆菌保持者绝对优势的状态，母乳喂养儿之所以抗病力强，其理由之一即为肠道内双歧杆菌占绝对优势而起到防御感染的作用。 在婴幼儿期占绝对优势的双歧杆菌从断奶开始直到成年期渐渐显示出减少的趋势，类杆
肠道菌群与粘膜免疫系统
肠道菌群与粘膜免疫系统 Michael H.Chapman , Ian R.Sanderson 英国伦敦大学Barts & The London，圣玛丽医院成人及儿童胃肠病科, Turner Street, 伦敦 E1 2AD ，英国 前言 出生时胃肠道是无菌的，但很快有种类繁多的细菌定植，因此成为人体接触病原微生物的首要部位，甚至90％的微生物是通过胃肠道进入人体的。胃肠道最主要的功能在于摄取营养和维持体液的平衡以驱除有害的微生物和其它一些毒素物质。我们就胃肠道粘膜免疫系统的基本组成及病原微生物如何与其和肠道功能的其它方面相互作用进行综述。 肠道的正常菌丛 出生时胃肠道的粘膜免疫系统的活性较低，与成年人比较淋巴细胞和Payer斑都较少。出生后经口菌群定植很快发生。肠道菌群在不断地发生变化直到成年才变得稳定，且会随着饮食结构的改变而发生变化。例如，母乳中IgA水平在婴儿期就起着非常重要的作用。 胃肠道的菌群总量是非常大的，近50％的粪便是细菌，约为1012/克。随着胃肠道的长度发生变化，其细菌数目和种类也不同。除口腔外，菌落随着胃肠道的延伸而逐渐增多，而胃和近端小肠却只有少量的以革兰氏阳性为主的细菌。菌群在小肠远端和结肠变成一个非常复杂的微生物环境。这些区域也正是炎性肠疾病（IBD）最容易受累的部位，这使我们推测粘膜免疫系统对胃肠道菌群的无效或不正常的反应在这些疾病的发病机制中扮演了非常重要的角色。 胃肠道的菌群总量是非常大的，粪便中近50％是细菌，约为1012/克粪便 由于许多方面的原因定义正常的肠道菌群是非常困难的。已知有超过500种不同种类的微生菌群在肠道定植，在回肠末端及结肠部的主要定植菌群包括乳酸杆菌、双歧杆菌、肠球菌和拟杆菌[1-2]。由于许多菌群无法在体外进行培养因而对其研究也一度受到阻碍，近来，借助于新的研究方法如变性梯度凝胶电泳（DGGE）和荧光原位杂交（FISH，利用菌群特异性探针对其进行组织定位）使对这些菌群研究取得重大进展。肠腔和其相关联的粘膜上微生物菌群的数量和类型也是有差别的[3]。粘膜相关菌
肠道菌群研究方案设计汇总
肠道菌群研究方案设计汇总 研究菌群与疾病，从整体上看，无外乎三种模式：关联关系探究、因果关系探究和应用菌群干预疾病的研究。其实这三点即独立也相互关联。 一、疾病与菌群关联关系类研究 ①特征菌群类研究 此类研究目的主要是客观地描述人体菌群组成的特征，解释某种疾病或现象与其共生菌群的关系。 研究思路： 此类研究方法相对比较简单，设立疾病组和健康组，通过大样本量对比研究，确定特定人群的特征微生物组成。目前此类文章已经发表了很多很多，几乎各种疾病与肠道菌群的关系都有涉及，如今想发高分文章，选题角度一定要新颖，而且一般需要的样本量较大，最好能再结合代谢组学等其他组学做多组学关联分析，在找到差异菌群的同时，对差异的代谢通路进行关联分析，这样文章相对比较容易上档次。 ②菌群影响因素类研究 影响肠道菌群的因素有很多：遗传、生活方式、饮食习惯、运动、生活环境等都是影响肠道菌群平衡的重要原因。 例如：对新生婴儿菌群组成影响因素的研究，比如分娩方式、孕期饮食、喂养方式（母乳、提前添加辅食、配方奶粉）、早产儿等，研究对婴儿肠道菌群影响的因素，对后续指导和维护婴儿健康有重要的作用。
二、疾病与菌群因果关系类研究 ①细菌功能验证及疾病机理研究 潜在致病菌或有益菌的功能验证及疾病机理研究思路： 1.确定一种或几种目标菌，利用动物实验对该菌进行验证，通过分析临床理化指标，探讨该菌与疾病的关系。 2.收集处理后动物模型粪便样本，测序，探讨该菌如何影响肠道菌群致病或改善疾病； 3.结合临床指标、理化结果、微生物结果，综合分析作用机制。 ②疾病的发生发展与菌群相关性研究 研究思路：
三、菌群干预类研究 肠道菌群研究常用的干预手段： 研究思路： 1.研究治疗手段（不同药物干预、同药物不同剂量干预、干预不同天数、益生菌、粪菌移植等）对疾病的治疗效果（临床指标、理化指标等）。基于临床指标判断治疗效果。 2.比较疾病组、疾病干预组、及健康对照组微生物组成的差异 3.验证治疗手段是否是通过改变菌群后治疗效果 至于具体的研究方法，其实现在研究肠道菌群的方法无外乎16S rRNA 测序/宏基因组学测序+代谢组学，可以说这是目前最流行的做法了。代谢组学相对更接近表型，基因测序与代谢组学的结合，能够更全面的阐述深层次的机制问题。
人体内的肠道正常菌群与人体间以互生为主
微生物第八章作业 亮闪闪： 1、人体内的肠道正常菌群与人体间以互生为主，有时转化为寄生（病态）；在肠道正常菌 群间则存在着共生、互生、寄生与拮抗等复杂菌相动态平衡。肥胖与肠道细菌分布有关，肠内厚壁菌门多于拟杆菌门导致更有效吸收食物中的热量从而导致肥胖。 2、微生态制剂是依据微生态学理论制成的含有益菌的活菌制剂，能维持宿主的微生态平衡、 调整宿主的微生态失调、兼有若干其他保健功能。 3、微生物与生物环境间关系有五种：共生、寄生、互生、拮抗、捕食。共生：两种生物共 居一起分工协作、相依为命、难分难解与合二为一的依存关系。寄生：常指小型生物生活在另一种较大型生物的体内或表面吸取营养生长而使后者蒙难。互生：两种独生的生物生活在一起时各自代谢活动有利于对方，即可分可合，合比分好。拮抗：系指共居在一起的生物由于它种生物分泌拮抗物而受抑或被杀。捕食:生物间捕食主要为原生动物吞食细菌和藻类现象。 4、碳素循环的快与慢：“快”循环：十年或更短，储藏者:大气, 海洋表面, 生物, 土壤， 生物过程占优势。“慢”循环：千年，储藏者: 深海, 沉积, 矿物燃料，地质过程占优势。 5、极端环境下的微生物有嗜热微生物、嗜冷微生物、嗜酸微生物、嗜碱微生物、嗜盐微生 物、嗜压微生物六种。 考考你： 1、微生物在自然界的分布区域分为哪两类？哪一类被称为“天然培养基”？另一类可否再 进行详细划分？ （提示：微生物在自然界的分布区域分为土壤和地层、水体中两类。土壤是微生物的“天然培养基”，水体可分为许多类型，各种水体又有其相应的微生物区系。如可分为淡水型和海水型，淡水型又可分为浅水区、深水区和湖底区，海洋型可分为透光区、无光区、深海区和超渊深海区。） 2、空气中的微生物以什么形式存在？什么是生物气溶胶？ （提示：空气中的微生物以气溶胶形式存在，是动植物病害传播的根源。生物气溶胶指含有微生物细胞、孢子或病毒粒的气溶胶。） 3、什么是真菌毒素？是否致癌？ （提示：真菌毒素是一类由真菌产生的、对人或动物致病的毒素，一般存在于食物和饵料中。共有100多种真菌毒素，其中14种能致癌，如黄曲霉毒素。） 4、什么是人体的正常菌群？试用自己的话阐述人体“微生态关系”的含义。 （提示：人体正常菌群是生活在健康人体内各部位、数量大、种类较稳定、发挥有益作用的微生物种群。微生态关系：正常菌群间，正常菌群与宿主之间，正常菌群与周围其他因子之间存在的密切关系。） 5、植物内生菌是什么？主要成员除了细菌还有别的吗？ [提示：植物内生菌是生活在植物体内，但不参与形成植物结构的一类微生物。可以是组成型（永久）或诱导型（非永久）的关系。主要成员除了细菌还有真菌。] 帮帮我： 1、既然动物与植物体内都存在微生物，在草食动物摄取植物的过程中，微生物是否会做出 贡献？ （我的思考：由于植物和动物体内的微生物种类不同，且不同种动物与摄取的同种植物
鱼类肠道正常菌群研究进展_宋增福
第26卷第8期2007年8月 水产科学 F I S H E R I E S S C I E N C E V o l .26N o .8 A u g .2007 鱼类肠道正常菌群研究进展 宋增福1 ,吴天星 2 (1.上海水产大学生命学院,上海 200090;2.浙江大学化学系,浙江 杭州 310027) 关键词:鱼;肠道;正常菌群中图分类号:S 917.1 文献标识码:C 文章编号:1003-1111(2007)08-0471-04 收稿日期:2006-10-19; 修回日期:2006-11-29. 作者简介:宋增福(1971-),男,博士,研究方向:水产微生态与疾病防治;E-m a i l :z f s o n g @s h f u .e d u .c n .通讯作者:吴天星(1963-), 男,教授,博士生导师,研究方向:动物营养学与饲料科学;E-m a i l :w u t x @t i a n b a n g .c o m 鱼类肠道正常菌群是肠道的正常组成部分;是肠道微生物与宿主以及所处的水生环境形成的相互依赖、相互制约的微生态系;对营养物质的消化吸收、免疫反应以及器官的发育等方面具有其他因素不可替代的作用,并且影响到鱼类的生长、发育、生理和病理。笔者拟就鱼类肠道菌群的形成、结构与数量、生理功能以及影响菌群结构的因素、与益生菌的关系等方面加以综述。 1 鱼肠道正常菌群的形成 研究表明细菌最初的定植过程在幼鱼发育阶段是非常复杂的,通常受到多种因素的影响,但主要是决定于鱼卵表面、活的饵料和幼鱼饲养水体中的细菌[1-2]。处于孵化阶段的幼鱼具有一个发育不完全的消化道,其内是无菌的。处于孵化过程中的幼鱼主要依靠卵黄来供给营养物质,当其从卵中孵化出来,一旦接触到周围的水生环境和活饵料,多种细菌就开始在肠道上皮定植[3-7]。M r o g a 等[6]研究发现肠道菌群的主要来源是所摄取的活饲料而不是养殖水体。另有结果表明,最先定植的细菌能调节上皮细胞的基因表达,从而使最先定植的细菌与宿主肠道环境相适应,并且可以阻止在这个生态系统中后来的细菌的定植。因此,最初的细菌定植与成年最终稳定的肠道菌群组成结构具有高度相关性。然而,也有的试验结果表明肠道的菌群与鱼的饲料和水体环境中的细菌并不相同[8]。 2 鱼类肠道菌群的特性、组成及数量 鱼类肠道菌群细菌种类繁多,数量极大。有研究报道指出,淡水鱼肠内细菌的数量基本为105～108[9],而海水鱼肠内细菌的数量为106～108[10]。肠道的优势细菌为革兰氏阴性菌,同时也存在革兰氏阳性菌[11]。 由于鱼类的生存生长环境与陆生动物不同,因此,在肠道微生态系中其细菌的某些生理生化特征也表现出特异性。S m i t h 对鱼的肠道的大肠杆菌进行研究时就发现,鱼肠道的大肠杆菌可以液化明胶,不产生吲哚,而这些特性是从陆生动物肠道分离的大肠杆菌所不具备的。 不同种类的鱼之间,由于所处的水体环境、食性等因素,其肠道细菌组成和结构也不尽相同的。研究表明淡水鱼类肠道内专性厌氧菌以A 、B 型拟杆菌科等为主 [11-12] ,好 氧和兼性厌氧细菌则以气单胞菌属、肠杆菌科等为主[9]。乳酸菌在陆生动物是常驻菌,而在鱼类也是肠道菌群的组成部分。R i n g 等[13-19]曾对乳酸菌进行了系统研究。王红宁[20]对淡水养殖池中的鲤鱼肠道的菌群结构研究发现,在鲤鱼肠道中的需氧和兼行性厌氧菌的数量依次为:气单胞菌、酵母菌、大肠杆菌、假单胞菌、葡萄球菌、需氧芽孢杆菌。气单胞菌和酵母菌的数量更多。可以认为是肠道里的优势需氧、兼性厌氧菌。厌氧菌的数量依次是:拟杆菌、乳酸杆菌、梭状芽孢杆菌,其中拟杆菌数量最多,可以认为是肠道中的优势厌氧菌。尹军霞等[21]对淡水养殖池中的4种不同食性鱼—乌鳢、鲢、鳊、鲫的肠道壁菌群进行了定性、定量分析,发现不论是好氧菌还是厌氧菌,同种鱼前肠壁分布一般比中肠壁和后肠壁少;同一肠段相比,都是厌氧菌总数远大于好氧菌总数,一般相差2～3个数量级;不同鱼种之间,肠壁的好氧菌总数差别比厌氧菌总数差别大得多;厌氧菌中的乳酸球菌和双歧杆菌具有一定的正相关性。4种鱼肠道壁中的厌氧菌总数和双歧杆菌分布的规律是:肉食性的乌鳢>杂食性和广食性的鲫>食浮游植物为主的鲢>草食性的鳊,即鱼类肠道壁中的厌氧菌总数和双歧杆菌随着从草食性向肉食性发展而逐渐增加。R a c h e l 等[22]从淡水扁鲨和O s c a r s 以及南方比目鱼中分离到梭菌、革兰氏阴性菌属的梭菌、拟杆菌等细菌。因此,鱼类肠道的菌群组成结构随着鱼种类、食性、生长的环境的不同而呈现出差异。 3 鱼类肠道正常菌群的生理功能 肠道正常菌群在鱼类的生长发育过程中担当非常重要的作用,它既要参与营养物质的消化和吸收,同时又要担当机体的防御功能,维护机体的健康。3.1 营养功能 根据微生态的三流运转理论,微生态系统中存在能源 流动、物质交换和基因传递。动物、人类及植物的组织细胞与正常微生物之间以及正常微生物与正常微生物之间都存在着能源的交换。电镜观察发现肠上皮细胞表面的微绒毛与菌体细胞壁上的菌毛极为贴近,并有物质交换的迹象。 在鱼类肠道微生态环境中,正常菌群的建立通常被认为是对动物发育不完全肠道酶系的有益补充,尤其是在幼鱼发育阶段。它能合成分泌一些天然食物中不含有而宿主 DOI :10.16378/j .cn ki .1003-1111.2007.08.012
功能性食品论文-益生菌调节肠道菌群的研究现状
天津科技大学 《功能性食品学》研究生课程论文益生菌调节肠道菌群的研究现状 学生姓名：······ 学号：······ 专业：营养与食品卫生学 学院：食品学院
摘要 常见益生菌主要指两大类乳酸菌群：一类为双歧杆菌，常见的有婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌等；另一类为乳杆菌，如嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌等。应用于人体的益生菌有双歧杆菌、乳杆菌、肠球菌、大肠杆菌、枯草杆菌、蜡样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、丁酸梭菌和酵母菌等。从安全性角度考虑，目前工业用益生菌主要来源于健康人体、动物和传统食物（发酵乳制品、泡菜、纳豆等发酵食品）。国内外学者对益生菌进行了很多研究和介绍，但多数只局限于它的使用效果上，对其作用机理缺少系统而深入的总结。本文主要以乳酸菌、双歧杆菌和芽孢杆菌为对象，综述了其在调节肠道菌群和促进机体免疫的作用机理及相关研究进展。 关键词：肠道菌群；益生菌；研究现状 1.肠道菌群概况 1.1胃肠道正常菌群 人的胃肠道栖息着大约30个属500多种细菌，主要由厌氧菌、兼性厌氧菌和需氧菌组成。其中专性厌氧菌占99％以上[ 1 ]，而仅类杆菌及双歧杆菌就占细菌总数的90％以上。胃、十二指肠、空肠细菌的种类及数量极少，主要由于胃酸、胆汁作用及小肠液流量大，蠕动节奏快，细菌在繁殖前即被冲洗到远端回肠及结肠，细菌浓度<103 个/mL，主要为革兰氏阳性需氧菌，如链球菌、葡萄球菌和乳酸杆菌。而回肠末端由于肠液流量少，蠕动减慢，细菌数逐渐增加到105 ~108 个/mL，主要含乳酸杆菌、大肠杆菌、类杆菌和梭状芽孢杆菌等[ 2 ]。至结肠,细菌数明显增加，浓度为109~1012 个/mL，主要为厌氧菌，双歧杆菌、类杆菌和乳酸杆菌，而有潜在致病性的梭状芽孢杆菌和葡萄球菌仅有少量。肠内菌群保持共生或拮抗关系，维持微生态平衡，与宿主健康及疾病有密切关系。 1.2 菌群失调 在某些因素的影响下，肠道微生态系统被破坏，肠道正常菌群的种类、数量和比例发生异常变化，偏离正常的生理组合，转变为病理性组合状态，这称为菌群失调。临床上以腹泻为最明显症状，其它如肠道菌群中潜在致病菌引起的内源性感染和一些过敏性疾病。 “益生菌”这个词起源于希腊，当时的意思为“prolife”。Lilly等(1965)把它定义为微生物体所产生的能够促进生长的物质。Parker(1974)认为“益生菌”是能够影响肠道微生物并且对动物产生有益作用的微生物[ 3 ]。Fuller(1989)把
人体正常菌群的分布
人体正常菌群的分布 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
人体正常菌群的分布皮肤上的细菌往往与个人卫生及环境情况而有所差异。最常见的是革兰氏阳性球病，其中以表皮葡萄球菌为多见，有时亦有金黄色葡萄球菌。当皮肤受损伤时，可引起化脓性感染，如疖、痛。在外阴部与肛门部位，可找到非致病性抗酸性耻垢杆菌。 口腔中的细菌，口腔温度适宜，含有食物残渣，是微生物生长的良好条件。口腔中的微生物有各种球菌、乳酸杆菌、梭形菌、螺旋体和真菌等。 胃肠道的细菌，因部位而不同，胃酸的杀菌作用，健康人的空肠常无菌。若胃功能障碍，如胃酸分泌降低，尤其是胃癌时，往往出现八叠球菌、乳酸杆菌、芽胞杆菌等。成年人的空肠和回肠上部的细菌很少，甚至无菌，肠道下段细菌逐渐增多。大肠积存有食物残渣，又有合适酸硷度，适于细菌繁殖，菌量占粪便的1/3。大肠中微生物的种类繁多，主要有大肠杆菌、脆弱类杆菌、双歧杆菌、厌氧性球菌等，其他还有乳酸杆菌、葡萄球菌、绿脓杆菌、变形杆菌、真菌等。 呼吸道的细菌，鼻腔和咽部经常存在葡萄球菌、类白喉杆菌等。在咽喉及扁桃体粘膜上，主要是甲型链球菌和卡他球菌占优势，此外还经常存在着潜在致病性微生物如肺炎球菌、流感杆菌、乙型链球菌等。正常人支气管和肺泡是无菌的。 泌尿道的细菌，正常情况下，仅在泌尿道外部有细菌存在，如男性生殖器有耻垢杆菌，尿道口有葡萄球菌和革兰氏阴性球菌及杆菌；女性尿道外部与外阴部菌群相仿，除耻垢杆菌外，还有葡萄球菌、类白喉杆菌和大肠杆菌等。
生殖道细菌，阴道内的细菌随着内分泌的变化而异。从月经初潮至绝经前一般多见的为阴道杆菌（乳酸杆菌类）；而月经初潮前女孩及绝经期后妇女，阴道内主要细菌有葡萄球菌、类白喉杆菌、大肠杆菌等。 机体的多数组织器官是无菌的，若有侵入的细菌未被消灭，则可引起传染。因而在医疗实践中，当手术、注射、穿刺、导尿时，应严格执行无菌操作，以防细菌感染。 细菌在人体地分布 （一）正常菌群地含义 （二）人自出生后，外界地微生物就逐渐进入人体。在正常人体皮肤、粘膜及外界相通地各种腔道（如口腔、鼻咽腔、肠道和泌尿道）等部位，存在着对人体无害地微生物群，包含细菌、真菌、螺旋体、支原体等。它们在与宿主地长期进化进程中，微生物群地内部及其与宿主之间互相依存、互相制约，形成一个能进行物质、能量及基因交流地动态平衡地生态系统习惯称之为正常菌群（Normal flora）。正常菌群大部分是长期居留于人体地又称为常居菌，也有少数微生物是暂时寄居地，称为过路菌。 （三）（二）人体正常菌群地分布 （四）皮肤上地细菌常常与个人卫生及环境状况而有所差异。最常见地是革兰氏阳性球病，其中以表皮葡萄球菌为多见，有时亦有金黄色葡萄球菌。当皮肤受损伤时，可惹起化脓性病菌病菌感染，如疖、痛。在外阴部与肛门部位，可找到非致病性抗酸性耻垢杆菌。