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谷禾健康
抗生素已经彻底改变了现代医学，但其有效性受到多重耐药细菌传播的威胁，而目前尚无有效的治疗方法。抗生素耐药性（AMR）通常由不必要的抗生素使用引起，是一种严重的全球健康和经济威胁。
特别值得关注的是，抗生素生产线不断减少，开发中的抗生素数量有限（数量和多样性都有限），以满足当前和预期的患者需求。此外，科学和经济挑战促使许多大型全球制药公司停止其抗生素开发计划，使得对新的感染控制方法的需求更加迫切。因此迫切需要用于治疗革兰氏阴性感染的新疗法。
最近一种潜在的方法是使用活的掠食性细菌。由于蛭弧菌Bdellovibrio bacteriovorus广泛存在于自然界中，而目前也尚没有与蛭弧菌相关的疾病报告，科学家认为有可能围绕它们建立一种安全无害的生物治疗手段，去抗击病原菌的感染。但毕竟蛭弧菌本身也是一种细菌，人和动物的免疫系统如果发现它们，会怎样对待这些“友军”？会增强对蛭弧菌的抵抗力吗？
本文讨论了支持掠食性细菌替代抗生素的可行性的基础科学。
蛭弧菌 Bdellovibrio bacteriovorus是寄生于其他细菌（也可无寄主而生存）并能导致其裂解的一类细菌。它虽然比通常的细菌小，能通过细菌滤器，有类似噬菌体的作用，但它不是病毒，确确实实是一类能”吃掉”细菌的细菌。
1962年首次发现于菜豆叶烧病假单胞菌体中，随后从土壤、污水中都分离到了这种细菌。根据其基本特性，命名为Bdellovibrio bacteriovorus。
其中，” Bdello”一词来自希腊字,是”水蛭”的意思，”vibrio”意为”弧菌”，而种名”bacteriovorus”是 “食细菌”的意思。“捕食”的对象正落在多出产致病菌的细菌类群——革兰氏阴性菌（如大肠杆菌、志贺氏菌等）中。
B. bacteriovorus通常会持续3-4 h消耗其革兰氏阴性细菌的猎物。这种掠夺性生命周期是一个复杂的过程，在分子水平上已经开始被理解。最初，B. bacteriovorus识别，附着并进入猎物细胞，对其进入口进行加固，穿越和重新密封。侵袭伴随着猎物细胞的圆形化，稳定的胶质细胞的形成以及猎物细胞的死亡。
同时，通过依次释放一组酶，B. bacteriovorus消化了猎物，并利用所形成的养分库长出了长丝。 单个细丝的同步分裂会产生奇数或偶数个子代细胞，每个子代细胞会产生鞭毛或滑行引擎（取决于条件），然后从死亡的猎物细胞中爆发并开始寻找新的猎物。 根据猎物细胞的大小，以及猎物细菌内部可用的养分，每个细胞平均释放4–6个B. bacteriovorus后代。 尽管被认为是专性的捕食性细菌，但B. bacteriovorus仍可转变为不依赖宿主的生活方式，可以在全培养基上的无菌生长。
B. bacteriovorus生命周期和基因组的一些特征决定其成为一种潜在的抗革兰氏阴性细菌病原体的治疗剂。在捕食生命周期中，被捕食细胞在短时间内（<30分钟）被杀死，因此，被捕食者必须快速表达防御手段，以抵抗捕食，这是尚未见到的。
与某些抗生素不同，某些抗生素可引起一连串事件，导致细菌自溶和炎症分子释放，B. bacteriovorus细菌捕食不会导致猎物的最初溶解，因为在溶解之前，猎物的内容物是从稳定的蛭质体结构内消耗的。此外，没有单一的受体识别和附着猎物。在猎物入侵后，在数量和功能多样性方面，具有潜在遗传冗余的猎物破坏酶都出现了上调，这表明简单的猎物对B. bacteriovorus捕食的抵抗不太可能发生。
为了实现B. bacteriovorus的治疗潜力，必须在生物学相关系统中充分表征其对革兰氏阴性病原体的捕食性。 这种表征还必须同时解决诸如宿主反应，毒性，炎症，组织损伤或伤口愈合抑制等问题。
其中一些问题已通过体外细胞培养和体内动物模型解决，评估了掠食性细菌对免疫系统各个组成部分以及整个宿主的影响。 许多人类细胞系，包括角膜-上皮细胞，血液单核细胞，巨噬细胞，肾上皮细胞，肝上皮细胞和脾单核细胞，已经暴露于不同的捕食性细菌中，测定了不同暴露的时间范围、持续时间（2至24小时），下促炎和抗炎细胞因子水平。
已知可响应细菌外膜脂多糖（LPS）而被刺激的细胞因子，是宿主抵抗病原体所必需的。 这些研究表明，尽管B. bacteriovorus在免疫反应方面并不沉默，但暴露后产生的炎性细胞因子水平可忽略不计或很低。 B. bacteriovorus不像同时检测到革兰氏阴性病原体那样具有免疫刺激性，这可能部分是由于其独特的脂质A结构以及它拥有带鞘的鞭毛。
额外的细胞活力成像，细胞毒性测量以及暴露于掠食性细菌后对动物和人类培养细胞形态变化的评估初步表明，B. bacteriovorus对人细胞无毒，尽管还需要进行更多的研究。 Raghunathan及其同事使用人类巨噬细胞系（U937细胞）研大量掠食性细菌能够在细胞内存活长达24小时，从而确定了一段持久性和潜力捕食细胞内病原体的能力。
另外，通过在药理学抑制剂存在下进行吸收实验，证明了宿主肌动蛋白细胞骨架的作用及其在B. bacteriovorus吸收中的重排。B. bacteriovorus最终通过吞噬体途径被转运，这是由于它们靶向酸性液泡。 鼠巨噬细胞系中的类似观察结果支持了这一点，并且两者都是考虑给予B. bacteriovorus作为治疗剂的重要观察结果。 这些研究说明了B. bacteriovorus靶向细胞内病原体的潜力，而许多抗生素和其他生物控制剂（例如噬菌体）可能无法利用这些细菌。 尽管后一点正在积极研究中。 这些体外细胞实验以及下面描述的动物模型，是研究功效，缺乏毒性和潜在捕食者生物利用度的重要步骤。
早期体内宿主反应集中于B. bacteriovorus在吸热和放热脊椎动物肠道中的生存能力。研究了在鲶鱼（点状黄疸）、豹蛙（林蛙）、小鼠和兔子的肠道中实验投喂的B. bacteriovorus菌株MS7的生存能力和持久性，表明在接种后24-48小时内，B. bacteriovorus几乎没有恢复。通过饮用水给小鼠提供的3天B. bacteriovorus不能从肠道中完全恢复。同样，在注射后24小时左右，无论是使用无菌培养物，还是同时注射B. bacteriovorus，都没有或很少从兔回肠环中发现B. bacteriovorus。
B. bacteriovorus对动物没有致病性。这些研究已经扩展到包括评估宿主发病率、组织病理学、促炎和抗炎细胞因子水平、体内捕食性细菌传播以及长期评估大鼠、小鼠斑马鱼幼虫模型的一般健康状况。总的来说，在一系列动物模型中以及通过多种给药途径在体内给药已经证明，它们不会损害这些动物的健康。
事实证明，B. bacteriovorus对多种猎物具有体外功效，包括与肠道，口腔，伤口和眼部感染有关的细菌和生物制药。B. bacteriovorus成功地减少了实验室缓冲液和人血清中的病原体数量和生物膜中的猎物，而生物膜通常是抗生素治疗的重大阻碍。 重要的是，已经显示出许多具有多重耐药性的人类临床分离株容易被B. bacteriovorus捕食。 该清单包括许多需要新治疗的E（S）KAPE病原体，包括表达mcr-1的革兰氏阴性大肠菌素抗性分离株。 体外研究还调查了成功捕食所需的B. bacteriovorus与猎物的比率； 如果抗生素不能治疗感染，则作为将来的体内实验和临床的重要考虑因素。
尽管实验性体外系统，尤其是实验室缓冲液或富含生长培养基的环境可能显示出掠食性功效，但它们不足以替代体内治疗的复杂性，而体内治疗必须考虑到宿主的免疫反应以及病原体的生存策略。 动物感染模型在评估B. bacteriovorus在体内捕食革兰氏阴性细菌的能力以及解决此类宿主对宿主的任何反应（以及由此产生的安全性）方面都发挥了作用，越来越多的证据表明，至少在动物中，以及将来将这种掠食性细菌用于治疗应用的可行性，将其扩展到人类。
一项对感染肠炎沙门氏菌p125109的鸡群实验表明。 在B. bacteriovorus处理后的三天内，与对照动物相比，经细菌性芽孢杆菌处理的禽类的盲肠中沙门氏菌数量显着降低。 此外，与对照动物的许多盲肠相比，经B. bacteriovorus处理的禽中盲肠的外观是正常的。
进一步的重要研究表明B. bacteriovorus能成功地在体内捕食病原体。 使用大鼠模型，Shatzkes及其同事证实B. bacteriovorus可以治疗肺炎克雷伯菌感染的大鼠，显示与对照组相比，细菌性芽孢杆菌治疗的动物的病原体负担明显减少。 另外一项通过向大鼠尾静脉注射引发疾病的败血病模型。 B. bacteriovorus不能显着减少感染。 这是首次将B. bacteriovorus直接施用到血流中，并且是评估掠食性细菌清除血流感染能力的重要一步。
斑马鱼幼虫的物理特征以及与人类的广泛基因组同源性包括良好的理解，充分发展的免疫系统和光学透明的性质，非常适合于创新的活荧光显微镜检查。
诺丁汉大学伊丽莎白·肖克特和伦敦帝国理工学院的塞尔吉·莫斯托维小组用模式生物斑马鱼做了研究。
接下来，研究者放心地开始了“以菌治菌”环节。他们用一种叫福氏志贺氏菌（Shigella flexneri）的病原菌来感染斑马鱼——所选取的菌株同时对链霉素与羧苄青霉素具有耐药性。他们向斑马鱼的后脑先接种了致死剂量的志贺氏菌，再注射蛭弧菌。由于这两种细菌被带上了不同颜色的荧光蛋白标记，研究者得以观察它们的数量和分布变化情况。他们发现，相比于对照组，注射了蛭弧菌的斑马鱼后脑内志贺氏菌大量减少，被感染的斑马鱼在72小时后的存活率也更高。在更高分辨率的显微观察中，研究人员也找到了蛭弧菌在斑马鱼体内和体外都能够侵染并杀死志贺氏菌的证据。
研究者认为，在抗击志贺氏菌感染这件事上，蛭弧菌和斑马鱼免疫系统其实某程度上达成了巧妙的“配合”：蛭弧菌对志贺氏菌的“捕食”开始得非常迅速，能够在感染初期控制住志贺氏菌繁殖的势头，帮免疫系统减轻应对的压力。而等到大批白细胞赶来时，蛭弧菌已经饱餐过一顿，收拾残余志贺氏菌的工作，免疫系统自己也能完成好。
1897年，日本细菌学家志贺洁发现了志贺氏菌(Shigella).
作为杆菌性痢疾的祸首，这类细菌每年导致约1.63亿严重痢疾病例，并夺走超过100万人的生命，可谓是最臭名昭著的病原菌之一。志贺氏菌是一类革兰氏阴性的杆状细菌，可以制造出能杀死细胞的志贺毒素。
在最近的一项研究中，Russo及其同事证明了B. bacteriovorus 可用于显着减少实验感染小鼠肺部的鼠疫杆菌(yersinia pestis)数量。 但是并非所有的体内B. bacteriovorus 施用都已成功地减少了病原体数量。 尽管在先前的研究中使用组织培养模型在体外取得了令人鼓舞的结果，但给予B. bacteriovorus 治疗经牛莫拉氏菌（Moraxella bovis ）感染的牛犊是牛角膜结膜炎的病原体，未能导致角膜溃疡形成的显着改善。
从上面的大量研究可以看出，越来越多的证据表明Bdellovibrio sp持续非病原性且足够长以具有治疗活性，对免疫微生物群的不良影响极小，并且不成为正常宿主微生物群的一部分。 无论是成功的还是不成功的体内试验，如本文所述，对于评估哪些适应症，给药途径（局部给药还是静脉给药）和感染部位都至关重要，潜在的掠食性细菌给药将最有效地对其进行评估。
治疗后动物和人类感染的康复结果取决于多种因素的相互作用，例如患者的免疫系统和总体健康状况包括肠道菌群，病原体的性质以及治疗的类型和提供方式。 在将体外和体内细菌捕食视为宿主反应的独立实体时，未捕获革兰氏阴性病原体的细菌捕食与宿主反应之间的相互作用和协同作用。
该模型表明，B. bacteriovorus在非致病性条件下持续了足够长的时间，可以在实验性感染期间有效地捕食志贺氏菌。 在这项工作中，用显微镜观察了与宿主免疫系统细胞的相互作用。 此外，这项研究发现B. bacteriovorus的最大治疗益处来自细菌捕食和宿主免疫系统的协同作用。 给药后，掠食性细菌种群最终会通过与宿主免疫系统的相互作用而清除，实际上这种清除可能对（自我）限制治疗有益。
在考虑治疗掠食性细菌感染时，研究人员可以向噬菌体研究和临床界寻求动力，以应对从体外到临床环境的挑战。 尽管在一些国家已经使用了多年，但最近的一些引人注目的病例已证明在临床环境中成功施用了噬菌体鸡尾酒来治疗耐药性感染。
从表面上看，B. bacteriovorus和噬菌体具有许多潜在的生物防治剂特性。 它们都表现出掠食性或寄生性生命周期，它们是自我复制和自我限制的，仅在存在易感宿主或猎物时才持续存在，并且在裂解性噬菌体的情况下，两者都具有广泛相似的生命周期。 当将它们引入动物和人类体内时，它们似乎也几乎没有副作用。 但是，两者之间存在一些显着差异，这可能会限制和区别它们在某些适应症中的使用。
首先，与噬菌体相比，B. bacteriovorus无疑是“活的”并且具有代谢活性，噬菌体是惰性颗粒，直到它们通过特定受体与宿主建立接触。 这可能对B. bacteriovorus既有好处，也有缺点，因为它可能使用需要能量的过程，例如噬菌体无法获得的主动“定位”猎物。 但是，如果未发现猎物，则B. bacteriovorus不能进入休眠状态，并且会死亡。 相反，噬菌体可以在不消耗任何能量的情况下保持“生存”许多年，但无法主动寻找宿主。 他们必须依靠随机概率遇到宿主，并通过比B. bacteriovorus更快速地复制并且具有更大的爆发来补偿这种相对的低效率。
先前对伤寒沙门氏菌和大肠杆菌的研究表明，噬菌体并不总是消除其宿主的全部种群。B. bacteriovorus和噬菌体的复制都可能受到最低宿主/猎物阈值的限制，在此阈值之下，它们无法无限期地维持其种群。 然而，这可能在治疗上是有益的，因为通常不需要消灭病原体即可显着减轻或完全缓解疾病症状。
单个噬菌体的宿主范围通常限于一个菌种或一个或两个密切相关的菌种内的许多菌株，这使得其种群的维持比B. bacteriovorus更具挑战性。需要考虑宿主特异性和细菌对噬菌体耐药性的快速获得；与之相比，广泛的细菌捕食范围和缺乏掠食性细菌的简单抗药性机制使其具有优势。 有趣的是，最近有科学金工作强调了将掠食性细菌与噬菌体一起使用的组合能力。 噬菌体敏感性和Bdellovibrio捕食的独立动力学使得在某些条件下更大程度地杀死了大肠杆菌。
当被引入到吸热动物体内时，B. bacteriovorus和噬菌体都将面临挑战性条件。 与细菌噬菌杆菌相比，噬菌体在遇到苛刻的物理和化学条件（例如更高的温度和极端的pH值）时更有可能具有弹性。噬菌体可以穿过血脑屏障，但如果不进行故意修饰，可能无法在细胞内持续存在。 确实，以前的研究表明，当它们进入血液时，它们可以被网状内皮系统迅速隔离。 至少在某些情况下，可以通过在哺乳动物中连续传播噬菌体来重新分离能够在哺乳动物中长时间循环的噬菌体来应对这一问题。 众所周知，噬菌体能够通过普遍的和专门的转导在细菌之间转移DNA，这是一种不适用于B. bacteriovorus的风险。可以通过仔细筛选噬菌体基因组以除去具有整合能力的特定噬菌体和其他可能带有编码细菌毒素或其他毒力因子的基因的噬菌体，来减轻这种风险。
Bdellovibrio和噬菌体的治疗应用需要两者的工业生产。 每种噬菌体都面临着不同的挑战，因为噬菌体的产生数量更大且速度更快，但是它们的产生可能需要大量培养病原性宿主细菌。 相反，可以使用非病原性的Bdellovibrio宿主，例如大肠杆菌和恶臭假单胞菌，但是需要将它们与最终的治疗制剂有效地分开。 另外，维持Bdellovibrio制剂的生存力可能比噬菌体更具挑战性。 有趣的是，从生产这些生物防治剂的治疗制剂的技术挑战中可以学到什么教训，以及确定将它们一起用作治疗剂是否可以实现任何协同作用。
最近从事DARPA病原体捕食计划的一些研究人员，已经改变了研究领域，并证明了使用活的全食性B. bacteriovorus在体外和体内杀死广泛的抗药性（AMR）临床病原体的潜力。体内进一步支持其作为治疗手段的承诺。要被视为可靠的治疗选择，需要来自未来的人类试验的有力证据表明，这种治疗有效，至少在特定情况下，对患者没有（或最小）负面影响，并且与现有治疗相比具有一定优势。
研究人员需要证明其临床价值并衡量治疗效果，以说明对患者的益处。但现在是否拥有所需的所有信息？ 如果没有，还需要解决什么？
根据体内动物模型，研究人员需要在人类身上进行安全性和有效性试验。动物模型是至关重要的，但也有局限性，迄今为止的协议管理捕食性细菌之前，或不久之后，病原体的兴趣。需要对更确定的感染进行调查，并支持确定捕食性细菌的剂量范围（以及可能的病原体数量）、剂量数量和治疗感染所需的时间表。也许令人惊讶的是，在感染和康复期间，对人体不同部位病原体实际数量的了解仍然是一个非常发展的领域。大规模捕食者生长和纯化方法的发展目前受到限制，需要扩大更大规模的安全性和有效性试验。感染治疗是时间关键，因此评估稳定性，长期储存和提供一个活的，掠夺性的积极治疗需要进一步的工作。
总之，用另一种细菌来治疗细菌感染似乎是反直觉的，离使用它们作为药物改善患者的生存状况还有一段时间。虽然蛭弧菌对其他病原的杀伤能力还有待验证，而且考虑到人体内大量必要有益的共生菌群，如何避免大量蛭弧菌“伤及无辜”也是一个值得关注的问题。需要进一步的工作来评估捕食性细菌从给药部位的传播，并确定暴露对宿主或其驻留生态位微生物群的长期影响。
但是我们相信，未来以细菌对抗细菌治疗某些感染会是一条后抗生素时代新的机遇。
相关阅读：
参考文献：
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人体内有宏量营养素（脂肪，蛋白质和碳水化合物），还有微量营养素。虽然称为“微量”，但它很强大，是维持正常生理活动的必需品。
微量营养素的发现：
1912年，波兰生物化学家卡西米尔·芬克发现了第一种微量营养素。他开始假设我们的食物中一定有其他“必需营养素”是维持健康所必需的。他把这些神秘的化合物称为“vital amines”，最终简称为“vitamins”（维生素）。
一百多年后，科学家们进行了大量的研究，列出了人体正常功能所需的近30种维生素和矿物质。饮食中哪怕只有一种微量营养素是缺乏的，其后果也可能是严重的。
对于每一种维生素或矿物质缺乏症，身体会迅速开始出现严重的功能失调。
例如，维生素A在维持机体正常的视力、基因表达、生殖、胚胎发育、生长和免疫功能等方面发挥着重要的作用。
维生素A缺乏可能会出现眼部疾病，儿童缺乏维生素A也会出现生长发育迟滞、血细胞生成障碍等问题。
<其他营养物质缺乏可详见本文末章节>
总之，每种微量营养素都在体内发挥作用。而每种缺陷都与疾病状况密切相关。
因此，在饮食中获取足够的必需微量营养素是维持健康的必要条件。
现代营养倡导“多样化”，食用各种类型的食物，以确保能够摄入身体所需的所有维生素和矿物质。
可能你吃到的大多数谷物，面包和其他加工谷物都已添加了各种B族维生素（和其他矿物质）。此外，很多人都会在饮食中加入水果，蔬菜，谷物和蛋白质等，尽可能地去满足大部分营养素所需的摄入量。
但问题来了，并不是你吃了什么就有什么，也得看身体的吸收能力。
有时候虽然吃的多，但并不代表消化系统已经为吸收做好了充分的准备。
为了更好地吸收营养，身体需要做好准备。这里涉及几个因素，例如健康的肠壁和肠道菌群，还取决于微量营养素的吸收方式和吸收位置。
消化过程：
消化系统的首要作用是摄取食物，并将其分解为更小，更有用的成分。
将食物放入嘴后立即开始第一步。当牙齿将食物粉碎成较小的碎片时，唾液腺开始分泌酶，其唯一目的是分解碳水化合物。
一旦被吞咽，食物就会进入食道并进入胃，暴露于强酸性胃液中，进一步降解碳水化合物，蛋白质和脂肪。
然后，消化后的食物被释放到小肠，接着，肝脏，胆囊和胰腺会分泌更多的消化酶，从而为营养吸收做好准备。
小 肠
小肠由三个不同的部分组成：十二指肠、空肠和回肠。大部分的营养吸收过程都在这里。
小肠吸收了食物中的成分，包括单糖、氨基酸、脂肪酸，微量营养素。大部分维生素和矿物质会在小肠中被吸收，但每种维生素和矿物质都需要独特的机制才能穿过肠道细胞壁。
当消化后的食物通过小肠并经历吸收营养过程后，最终进入大肠，然后被排出。
大 肠
大肠在消化中的作用相当直接。当食物的剩余成分进入大肠时，大部分营养物质已经被消化吸收了，它的主要功能是去除多余的水分和盐分，为排泄做好准备。残余物通常被分解成难以消化的残余物，如不易消化的纤维等。
现在我们知道这个领域有很多其他的关键功能。随着对肠道微生物群的更广泛了解，我们知道大多数肠道细菌在这一区域定居，吸收我们身体无法消化的东西，并将其分解，转化为对身体有益的许多必须营养素，从而给人体带来好处。
了解不同微量营养素的差异
了解不同类型的微量营养素之间的差异是改善吸收的一种方法。
例如有两类维生素：水溶性（各种维生素B和C）和脂溶性（如A、D、E和K）。
水溶性维生素需要水来运输。多喝水可以提高身体吸收和运输这些营养物质的能力。
脂溶性维生素需要脂肪来帮助吸收。改善脂肪转运的最好方法之一就是用脂溶性维生素丰富的食物来摄取健康的脂肪，确保身体能适当地吸收。
此外，水溶性维生素和矿物质都需要肠细胞内壁的特殊“转运体”来穿过细胞膜进入血液。功能越专业，保护性就越强。这种复杂而特殊的吸收过程确保只有正确的成分才能进入血液。
肠道菌群 ——营养吸收的低调英雄
微生物不仅有助于吸收营养，甚至可以提高必需营养素的水平。健康的肠道生态系统有助于维持肠道黏膜的完整。
为了真正优化吸收过程，身体需要健康的肠道细胞来吸收营养。
肠道菌群失衡可导致肠道细胞衰亡，破坏营养吸收。这大大降低了消化系统吸收修复和维持健康细胞所必需营养的能力。
肠道菌群被证明是许多必需营养素的来源。维生素K就是一个例子。
虽然我们的饮食中含有维生素K，但实际上，人体每天所需维生素K的一半以上是由肠道中的细菌产生的。
如果你的肠道生态系统不平衡，缺乏某些菌群，可能导致身体缺乏某些维生素。
因此，调理改善肠道菌群是一种可行的方式。
当然，每个人对营养物质的需求是独一无二的。归根结底，这取决于你的身体运作方式，基于生活方式、饮食、个人需求，以及肠道健康状况等多方面因素。
了解饮食中的差距可能是改善营养吸收的第一步。另外，肠道菌群检测有助于对身体健康状况的把握，知道补充哪些营养素，有助于什么类型的菌群生长，结合自身的症状，有针对性地改善菌群，从而真正改善健康状况。
随着对肠道菌群，营养饮食的研究深入，现在越来越倾向于个性化的干预方式，更加精准地选择适合自己的营养素，而不是盲目补充维生素。
1. 缺钙
麻木，手指发麻和心律异常
钙对于维持强壮的骨骼以及控制肌肉和神经功能非常重要 。严重低钙的迹象包括麻木，手指刺痛和心律异常等。
日需求量
大多数成年人每天需要1000毫克（mg）的钙，而50岁以上的女性和70岁以上的男性则需要1200毫克 。
补充钙
牛奶，酸奶，奶酪等乳制品是钙的良好来源，但如果不喜欢乳制品，可以在钙强化的橙汁或早餐麦片中获得。
2. 缺维生素D
疲劳，骨痛，情绪变化等
维生素D对骨骼健康至关重要，不过，维生素D缺乏的症状可能是模糊的，有可能出现疲劳、骨痛、情绪变化、肌肉疼痛、虚弱等。
维生素D长期缺乏会导致骨骼软化，还可能与癌症和自身免疫性疾病有关。
日需求量
大多数成年人每天需要15微克（mcg）的维生素D，而70岁以上的成年人则需要20 mcg。
补充维生素D
食物：牛奶或酸奶，金枪鱼等。
晒太阳：每周几次晒太阳，每次在10到30分钟内，对补充维生素D有帮助。
3. 缺 钾
肌肉无力，便秘，心律不齐等
钾可以帮助心脏、神经和肌肉正常工作，并在清除废物的同时向细胞输送营养物质。
此外，它还是一种有用的营养素，有助于抵消钠对血压的负面影响，对维持健康的血压很重要。
由于腹泻或呕吐；出汗过多；抗生素、泻药或利尿剂；过量饮酒；或肾脏疾病等慢性疾病，短期可能会出现低钾的情况。
缺乏的症状
包括肌肉无力、抽搐或痉挛；便秘；刺痛和麻木；以及心律异常或心悸。
天然钾的来源
香蕉、牛奶、南瓜、扁豆、芸豆和其他豆类。
4. 缺 铁
疲劳，呼吸急促，手脚冰冷，指甲脆等
铁是产生红细胞的必要物质，红细胞将氧气输送到全身。当铁含量过低时，可能会导致红细胞缺乏，从而导致贫血。
高风险的人群
包括经期妇女、成长中的人(如儿童和孕妇)和纯素食或半素食人群。
症状
包括虚弱和疲劳、呼吸短促、心跳加快、皮肤苍白、头痛、手脚冰冷、舌头肿痛、指甲脆裂以及对灰尘等奇怪事物的渴望。
刚开始的时候，这些症状可能很轻微，以至于你没有注意到有什么不对劲，但随着铁的储备越来越少，这些症状会变得更严重。
日需求量
50岁以上的成年男女每天需要8毫克
50岁以下的成年女性每天需要18毫克
富含铁的食物
牛肉、牡蛎、豆类(尤其是利马、海军和芸豆)、扁豆和菠菜等。
5. 缺维生素B12
麻木，疲劳，舌头肿胀等
维生素B12有助于红细胞和DNA的生成，还能改善神经递质功能。
半素食者和纯素食者可能特别容易缺乏维生素B12，因为植物不能产生维生素B12，而做过减肥手术的人也可能缺乏B12，因为手术后身体难以从食物中提取营养。
严重缺乏B12的症状
腿、手或脚麻木；行走和平衡方面的问题；贫血；疲劳；弱点；舌头肿胀发炎；记忆力差和思考困难，食欲不振。
这些症状可能会很快出现，也可能逐渐出现，而且由于症状的范围很广，有可能在一段时间内都没有注意到。
日需求量
成年人每天只需要：2.4微克（mcg）
怀孕或哺乳期需要更多：每天2.6至2.8 mcg
富含维生素B12食物
牛肉、猪肉、鸡肉、鱼类、内脏类、蛋类、蛤类、牛奶乳酪等。
6. 缺叶酸
疲劳，腹泻，舌苔光滑等
叶酸是一种B族维生素，对育龄女性尤其重要，叶酸支持健康的生长和功能，并能降低出生缺陷的风险，特别是那些涉及神经管(大脑和脊柱)的缺陷。
叶酸缺乏可能会使未出生婴儿的细胞总数和大红细胞数量减少，并导致神经管畸形。
叶酸缺乏的症状
包括疲劳、易怒、腹泻、生长缓慢和舌头光滑、触痛。
怀孕的女性应该确保她们每天摄入400微克的叶酸，此外还要食用含有叶酸的食物。
叶酸最好以补充剂的形式被人体吸收，其中85%是从补充剂中吸收的，50%是从食物中吸收的 。
从食物中获取叶酸
可以选择强化谷物，豆类，花生，葵花籽，全谷类，鸡蛋，深色绿叶蔬菜等。
7. 缺 镁
食欲不振，恶心，疲劳等
镁有助于骨骼健康，能量生成。
虽然缺乏镁在健康人群中并不常见，但某些药物(包括一些抗生素和利尿剂)或慢病(如2型糖尿病和克罗恩病)可能会限制镁的吸收，也可能加速镁在体内的流失。
日需求量
根据性别和年龄的不同，成年人需要310-420毫克镁。
镁缺乏症状
会导致食欲不振、恶心呕吐、疲劳，虚弱等。
在更严重的情况下，它也可能导致麻木和刺痛，肌肉痉挛或收缩，癫痫发作，心律失常，性格改变，或冠状动脉痉挛。
富含镁的食物
如杏仁、腰果、花生、菠菜、黑豆、毛豆等。
相关阅读：
参考文献：
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谷禾健康
我们知道，肠道菌群在调节肠道生理中起着不可或缺的作用。最新研究发现，肠道真菌与宿主的健康和疾病有关。
细菌和真菌对免疫系统的作用非常相似，肠道细菌可以影响肠道真菌，如在某些情况下，大肠杆菌的超级感染会增强白色念珠菌的毒力。
肠道真菌不仅会影响肠道功能，还会影响其他重要肠外器官的生理功能，例如肝，肺和脑。
本文阐述了肠道真菌在肠道，肺，肝，肾，胰腺和脑功能调节中的重要性，并提出了将肠道真菌应用于减轻/治疗人类疾病的可能性。
最近，真菌在胎粪中被发现，表明肠道真菌的定植从出生时就开始了。（然而，由于缺乏直接证据和胎粪生物量低，很难忽视环境因素的影响。为了得到更有说服力的结论，迫切需要能够模拟整个妊娠过程的新模型和先进的检测技术。）
在新生儿肠道中，真菌的α多样性从出生到2岁一直持续增加，而β多样性在10天的婴儿中达到峰值。
在10日至3个月大的婴儿中，汉逊德巴利酵母Debaryomyces hansenii和胶红酵母Rhodotorula mucilaginosa是最丰富的真菌，而在1-2年后，肠道真菌群的组成发生了变化，其中酿酒酵母S. cerevisiae成为最丰富的真菌，而念珠菌属Candida spp.开始减少。
此外，在10天至3个月的婴儿中未检出青霉菌，但在1- 2岁的婴儿中可检出。
囊泡菌门Cystofilobasidium sp.子囊菌门Ascomycota sp.和单枝菌门Monographella sp. 仅在1- 2岁中检测到。之后,子囊菌门、接合菌门、担子菌门主导健康肠道真菌群。
念珠菌是人类和其他几种动物胃肠道和其他粘膜表面最普遍和丰富的真菌。
总的来说，肠道真菌的定殖和组成的研究还处于起步阶段。
肠道真菌在新生儿出生后立即在肠道内定居，其组成可能受到分娩方式、出生胎龄、婴儿喂养方式、母亲饮食、环境和宿主遗传等因素的影响。
影响肠道真菌群组成的因素
Wu X et al., Microbiome. 2021
分娩方式和孕妇的益生菌暴露
出生时健康的肠道菌群定植受分娩方式（自然分娩或剖宫产）的影响。自然分娩的婴儿更有可能从产妇生殖道获得真菌（例如白色念珠菌），而剖宫产后出生的婴儿更有可能从产妇的皮肤和周围环境获得真菌。
除了分娩方式外，胎龄和母亲的益生菌暴露量还决定了婴儿肠道菌群的组成。然而，在298对母亲-后代受试者中，婴儿抗生素或母体益生菌的递送和/或使用类型对肠道真菌的操作分类单位（OTUs）的丰度影响很小。这种差异可能源于所分析的样本，因为他们选择的都是参与同一项研究的母亲-子女对。
饮食营养
饮食是决定肠道真菌组成的决定因素之一。甚至有人提出，口腔和饮食中的真菌来源可以解释健康受试者粪便中存在的所有真菌，这表明饮食对肠道真菌组成有很大的影响。
有趣的是，由于西方饮食的脂肪和碳水化合物含量高，具有引发代谢综合症的高风险，并且已经显示出它可以诱导人肠道真菌结构的改变。例如，高脂肪饮食会降低小鼠肠道中S. cerevisiae的丰度。
猪体内梅奇酵母属Metschnikowia、革菌属Tomentella、Loreleia的丰度与短链脂肪酸相关；短链脂肪酸与人体内曲霉属真菌Aspergillus的肠道丰度呈负相关。
此外，富含碳水化合物的饮食与肠道念珠菌的丰度呈正相关。
同样，在健康志愿者中，高蛋白饮食与产甲烷短杆菌和念珠菌的丰度呈负相关。
有趣的是，酿酒酵母S. cerevisiae具有氨基酸转运蛋白，某些氨基酸如γ-氨基丁酸（GABA）和瓜氨酸，是酿酒酵母的重要氮源；因此，饮食中的氨基酸可能对肠道真菌的组成有深远的影响。
此外，亮氨酸代谢副产物2-羟基异己酸在72 mg/mL时具有较低的抑菌活性，可抑制假丝酵母菌丝的形成。
人类饮食中的特定化学物质，例如开心果和杏仁的植物化学物质，也与青霉菌和念珠菌属的含量呈负相关。
总之，检查饮食控制是否有可能减轻真菌感染是很重要的。如果该策略有效，那么对免疫抑制患者预防和控制继发感染可能特别有益。
其他因素
环境还能够触发肠道真菌的变化。
有趣的是，从杰克逊实验室的小鼠和服务部（JAX）获得的C57BL / 6J小鼠和在威尔·康奈尔医学（WCM-CE）处繁殖的小鼠的肠道真菌组成不同，分别以担子菌纲和子囊菌为主。而且，当SPF小鼠“野化”为野生状态时，它们的肠道真菌会显着增加。
季节是改变肠道真菌的另一个因素，尤其是真菌的α多样性。
性别和代谢紊乱（富营养，超重和肥胖）也会改变肠道真菌。例如，西藏猕猴的雌性与雄性有不同的菌群。
在肥胖的人类个体中观察到酵母数量增加，而富营养和超重的人类个体具有更多的丝状真菌。肠道念珠菌属仅在哺乳动物物种中发现。因此，肠道真菌可能在某种程度上因物种或基因型而异。
总体而言，肠道真菌受到内部和外部因素的影响。
这些因素不是独立的
也就是说，季节和环境与哺乳动物，特别是野生动物赖以生存的食物有关。环境也影响宿主接触潜在的致病或非致病微生物。
此外，不同物种有不同的遗传背景，更不用说它们的食物。
随着婴儿的进一步成长，他们将接受多种饮食，并暴露于复杂的环境和刺激下，例如yao物，性激素等。因此，必须系统地、相互关联地认识这些因素，不应过分强调每一个因素的单独作用。
与肠道细菌相似，肠道真菌高度多效性，调节宿主的各种生理功能。
目前对肠道真菌群对免疫反应途径和细胞网络的影响的认识：
肠道真菌对肠道免疫的影响
Wu X et al., Microbiome. 2021
(a) 当由曲霉属真菌Aspergillus和根霉属菌Rhizopus触发时，DCs促进Th17反应
(b) CX3CR1+巨噬细胞和中性粒细胞通过诱导Th17反应，产生高水平的IL-17和IL-22，有利于早期念珠菌控制。
(c) 同样，入侵的白色念珠菌和曲霉菌触发中性粒细胞MDSCs和IL-1β的产生。
(d)烟曲霉菌(A.fumigatus)记忆T细胞显示交叉反应白色念珠菌，因为他们有一个共享的TCR序列
(e) 同样，白色念珠菌活性T细胞通过产生IL-17与其他肠道真菌发生交叉反应
(f) 来自B细胞的抗酿酒酵母菌抗体ASCA和免疫球蛋白G(由白色念珠菌或酿酒酵母刺激)具有抗肠道真菌的作用。
除上述真菌成分和真菌代谢物，提取物和分泌物外，次生代谢物还负责影响宿主体内稳态。
表2 真菌衍生的化合物及其功能
Wu X et al., Microbiome. 2021
产生次级代谢物的各种基因簇表明，真菌通过复杂的途径产生次级代谢物，具有巨大的结构和功能多样性。
值得注意的是，真菌次生代谢产物在真菌疾病和合成生物学方面具有无限的潜力；它们也是抗生素和免疫抑制yao物的大量来源，因为它们具有靶向或干扰真菌和/或细菌的能力。
然而，真菌的一些次生代谢产物，包括黄曲霉毒素和柠檬酸，具有较强的肝毒性和/或肾毒性。
小鼠长期抗真菌治疗后肠道真菌的紊乱使结肠炎恶化，甚至使过敏性气道疾病恶化，肠道真菌组成失衡可能与肠道和肠外疾病有关。
肠内和肠外疾病与肠道真菌群的关系
Wu X et al., Microbiome. 2021
肠道真菌和肠道疾病
具体来说，健康的肠道真菌主要由几种丰富的共生真菌组成。肠道真菌可能是条件致病菌的贮存库。
炎症性肠病 IBD
炎症性肠病（IBD），包括溃疡性疾病（UC）和克罗恩氏病（CD），与肠道真菌失调有关。
与健康儿童相比，IBD儿童的粪便样本显示出较低的真菌多样性，而IBD样本（72.9％）的念珠菌属丰富度比健康对照组（32.9％）高两倍。
这些结果与溃疡性疾病和克罗恩氏病相关的人类白念珠菌肠道定植的报道一致。此外，白色念珠菌在IBD发作时比缓解时增加。
限制性马拉色菌是一种常见的皮肤常驻真菌，它与克罗恩病的发病机制有关，特别是在CARD9 (S12N)中携带IBD连锁多态性的患者中，限制性马拉色菌的定植加剧了DSS诱导的小鼠结肠炎的严重程度。
这项研究表明，除了白色念珠菌，其他鉴定出的真菌也可能参与IBD的发展，遗传因素，特别是CARD9多态性，在定义定植的炎症反应中很重要。
此外，克罗恩病样本中真菌与细菌多样性的比例增加，这表明克罗恩病患者的肠道环境可能更适合真菌的定植。
总的来说，IBD过程中肠道环境的改变与各种真菌和细菌的变化有关，并诱导真菌-细菌关系的改变。
然而，宿主IBD的最终命运不仅与影响肠道稳态的细菌和/或真菌群落有关，宿主免疫也起着决定性作用。
更重要的是，上述结果聚焦于克罗恩病和/或溃疡性疾病和克罗恩病混合患者或实验模型中的真菌群特征；溃疡性疾病患者肠道真菌群落的变化需要进一步的独立研究或实验模型。
有趣的是，酿酒酵母是有益菌，有能力改善肠胃炎，减轻CEACAM6（癌胚抗原相关细胞粘附分子6）表达小鼠的粘附性侵袭性大肠杆菌（AIEC）诱导的结肠炎，缓解人类受试者肠易激综合征（IBS）的腹痛。
因此，肠道真菌的调节可能是治疗IBD的一个潜在靶点。肠道共生真菌与IBD之间的因果关系有待进一步研究。此外，目前还不清楚肠道真菌是否通过与肠道细菌相互作用影响IBD的进展。
乳糜泻（CeD）
已发现乳糜泻（CeD）与肠道真菌群紊乱有关。乳糜泻的典型标志是可逆的小肠黏膜萎缩，临床症状不典型往往导致漏诊，疾病严重程度增加。
白色念珠菌可能是乳糜泻的潜在原因之一
念珠菌与乳糜泻的发病机制有关。具体来说，白念珠菌和乳糜泻之间的关联始于白色念珠菌毒力因子-菌丝壁蛋白1 (HWP1)的假设，它与T细胞抗原表位中乳糜泻相关的-α和γ醇溶蛋白相同或高度同源，并作为谷氨酰胺转胺酶(TG)底物，协助自身反应性抗体的产生。
随后，通过抗原抗体反应和微芯片分析，乳糜泻组和白色念珠菌感染(CI)组均表达高水平的抗HWP1、抗麦胶蛋白抗体和抗转谷氨酰胺酶(anti-TG) IgA抗体，乳糜泻组对HMP1的反应较高。然而，需要更多的证据来确定白色念珠菌参与乳糜泻。
其他
结肠癌与肠道真菌的失调有关，特别是在CARD9−/−小鼠中热带念珠菌的显著增加。
很少有研究证明肠易激综合征(IBS)和肠道真菌之间的联系。IBS的症状(如腹泻)与接受抗生素治疗或由念珠菌产物引发的念珠菌种类过度生长有关。然而，还需要更多的研究来揭示肠道真菌与这些肠道疾病之间的因果关系。
如上所述，黏膜免疫系统可能介导肠道真菌对肠道疾病发病机制的影响。特别是肠上皮细胞、其常驻免疫细胞、肠系膜淋巴系统、细胞因子、抗体以及上述真菌代谢产物，都可能在肠道疾病的发病机制中发挥重要作用。
肠脑轴和肠道真菌
肠道微生物-脑轴的证据主要包括以下几个方面：
(1) 肠道微生物通过迷走神经、细胞因子及其代谢产物如色氨酸、GABA和乙酰胆碱影响大脑
(2) 下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴在肠道微生物群与大脑的交流中起核心作用
(3) 肠道-脑-微生物轴为抑郁症、自闭症和帕金森病提供了新的治疗靶点
肠道真菌在肠道-脑轴中的潜在机制
Wu X et al., Microbiome. 2021
(a) 肠道真菌以性别依赖的方式调节犬尿氨酸通路基因和海马区相关miRNAs的表达。
(b) 多发性硬化患者（MS）外周血和脑脊液中检测到念珠菌高。
(c) 精神分裂症患者（SC）的肠道真菌alpha多样性发生改变，毛壳菌属Chaetomium的丰度更高。
(d) 肠道补充乳酒假丝酵母 Candida kefyr有助于缓解实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)。
念珠菌可能在介导肠道真菌-大脑相互作用中发挥重要作用。因此，肠道真菌可能在精神疾病中占有重要地位。
肠肺轴和肠道真菌
哮喘是一种典型的慢性过敏性气道疾病（AAD），被视为与Th2相关的疾病。
根据嗜酸性粒细胞和中性粒细胞的比例，哮喘已分为不同的炎症亚型。除Th2细胞外，Th1、Th9、Th17、NKT、CD8+ T、Treg细胞也参与了不同类型的哮喘。
众所周知，真菌细胞壁的许多成分是哮喘的过敏原，因此，真菌疾病与哮喘有关并不奇怪。
肠-肺轴上肠道真菌的潜在机制
Wu X et al., Microbiome. 2021
箭头表示激活，水平线表示抑制
(a) 氟康唑引起的肠道真菌失调足以恶化屋尘螨(HDM)所致的呼吸道变态反应(AAD)，但对无肠道菌群的小鼠无影响。氟康唑诱导的肠道真菌失调刺激肠道CX3CR+巨噬细胞，导致Th2扩增，伴有巨噬细胞、中性粒细胞和嗜酸性粒细胞浸润肺。
(b) 肠道真菌诱导的前列腺素E2(PGE2)促进肺泡巨噬细胞M2极化，加重AAD。
(c) 肿瘤坏死因子（TNF）拮抗剂增强组织胞浆菌诱导的肺部感染的敏感性，在此过程中肠道特异性CD11b+CD103+DCs在肺内迁移和增强，从而增强肺部感染。
(d)白念珠菌C.albicans和酿酒酵母S. cerevisiae在肠道定植可触发肺中病毒特异性CD8T细胞（原因不明）和IFN-γ的产生，最终阻止流感病毒侵入呼吸道上皮细胞。
肠肝轴和肠道真菌
肝脏是一个重要的解毒器官并参与防御反应，参与肠道衍生的危险防御反应，被称为“肠-肝-轴”。
肠道微生物群的破坏是密切肝病如肝炎和肝硬化有关。例如，仔鸭口服赭曲霉毒素A (ochratoxin A，简称OTA)后，盲肠微生物多样性降低，产脂多糖拟杆菌门(LPS-producting Bacteroidetes)在盲肠和肝脏中的丰度增加，最终OTA通过TLR4-Myd88通路促进肝脏炎症。
肠道真菌可能通过肠肝轴参与肝脏疾病。也就是说，与健康对照相比，原发性硬化性胆管炎患者的真菌多样性增加了。
肝硬化患者的十二指肠真菌丰富，酒精滥用引起的肝硬化与念珠菌过度生长有关，血清酿酒酵母 S. cerevisiaeIgG抗体更高。
值得注意的是，开菲尔是一种针对肠道真菌群的抗酒精性脂肪肝的有效治疗方法。
注：开菲尔(Kefir)是以牛乳、羊乳或山羊乳为原料，添加含有乳酸菌和酵母菌的开菲尔粒发酵剂，经发酵酿制而成的一种传统酒精发酵乳饮料。
肠道真菌在肠-肝轴、胰腺疾病和肠-肾轴中的潜在机制
Wu X et al., Microbiome. 2021
(a)肝硬化患者肠道真菌负荷高，血清IgG水平高。
(b)随着1,3-β-D-葡聚糖(BG)的转运，肠道真菌负担增加。然后BG被C型凝集素样受体CLEC7A识别，诱导IL-1β的产生，加重肝细胞损伤。
(c)肠道定殖白色念珠菌分泌ECE1基因编码的念珠菌素，这与酒精性肝炎患者疾病加重有关。
(d)慢性肾病(CKD)小鼠肠道菌群发生改变，上皮紧密连接受损，导致细菌或真菌产物泄漏。
(e)肠漏可促进BG在血清中的迁移，加重脓毒症。
(f) PDA肿瘤在胰腺中高度富集马拉色菌，这是肠道真菌通过Oddi括约肌直接连接这两个器官而迁移的结果。此外，真菌细胞壁- MBL-补体级联途径的多糖在PDA中起重要作用。
肠肾轴和肠道真菌
肠-肾轴可能是肠道微生物的远端靶点。值得注意的是，慢性肾病(CKD)小鼠肠道微生物群的变化与上皮紧密连接受损有关，细菌产物可能通过肠道屏障泄漏，激活免疫反应。
同样，念珠菌在重症监护室患者肠道中的定植是念珠菌血症的一个易感因素。
两项研究均表明，白色念珠菌的肠道定植可能与败血症有关，肠道泄漏可能促进BG迁移，从而加重疾病进程。
在发生念珠菌播散感染的ICR小鼠中，肾脏的真菌负担最高，提示肾脏可能在循环真菌感染中发挥重要作用，但其机制仍有待研究。
然而，肾脏疾病中某些真菌的大量变化和假定的BG渗漏不能真正解释真菌肠肾轴的存在。同样，目前有关肠道真菌失衡直接影响肾脏疾病发病机制的研究还很有限，推测真菌肠道-肾脏轴是可行的。肠道真菌与肾脏之间是否还有其他联系值得探讨。
肠胰轴和肠道真菌
胰腺β细胞与1型糖尿病(T1DM)的发病机制相关。
与健康对照组相比，T1DM和2型糖尿病(T2DM)患者白色念珠菌定植率更高。T1DM患者甚至有更高的真菌种类多样性。这些发现表明，肠道真菌可能参与了糖尿病的发病机制。
然而，关于肠道真菌与胰腺细胞功能之间的直接关系的证据仍然有限。此外，肠道共生细菌衍生的Nod1配体(作为信号分子)是胰腺细胞中胰岛素转运所必需的。因此，探索肠道真菌来源的分子是否对胰腺细胞的功能有影响将很有意思。
此外，在胰腺导管腺癌(PDA)患者中，胰腺细菌和真菌明显增多。马拉色菌在人和小鼠的PDA中高度富集，肠道真菌可能通过Oddi括约肌迁移到胰腺。
然而，目前尚不清楚肠道真菌的失调是致癌进展的原因还是结果，揭示PDA的真菌特征是必要的；因此，我们仅提出Oddi和/或MBL补体级联可能作为肠-胰腺轴的连接。
总的来说，就像肠-肾轴一样，肠道真菌-胰腺相互作用的研究仍处于早期阶段。
虽然我们普遍关注肠道菌群，但值得注意的是，肠道真菌也具有许多潜在的功能。
肠道真菌参与肠道疾病或其他器官疾病可能为开发新的疾病治疗策略和提供新的诊断靶标提供新的窗口。然而，需要更多的研究来确定肠道真菌与肠道或肠道外疾病之间的因果关系。
除真菌本身外，肠道真菌化合物可能在疾病治疗中具有巨大潜力。一些真菌提取物具有抗病毒特性，因此利用真菌化合物可能为克服不可治愈的病毒性疾病提供新的突破。
相关阅读：
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谷禾健康
有证据表明，从地球生命的开始，细菌就能够形成固着群落。尽管如此，科斯特顿（Costerton）等人创造了“生物膜”这个术语（Bill Costerton教授是世界著名生物膜专家，他首先在世界上提出了生物膜概念及理论），作为描述表面上各种各样微生物聚集体的一个简单表达，至今还不到50年。此后，环境微生物学家报告了几乎所有自然和工业生态系统中都存在生物膜。
就像在自然界中一样，微生物在人类栖息地中可以定居各种生态位。 称为生物膜的多细胞群落的主要定居形式是在人类组织表面。胃肠道是大量微生物的家园，它们的生活方式相互交织，但并不完全相同。
定义
生物膜
微生物在生长过程中为适应生存环境而形成了生物膜。微生物生物膜是由微生物群体及其包被的细胞外多聚物和基质网组成,它们彼此黏附或者黏附到组织或物体的表面。微生物生物膜与微生物的耐药性形成,基因的转移以及疾病发生的持续性感染等都密切相关。
长期以来，与粘膜组织接触的异常有害生物膜与人类疾病有关，包括外科植入物感染、牙龈疾病、导管引起的尿路和肺部感染以及一些肠道疾病。
然而，生物膜表型也有助于肠道内稳态、组织定植抗性、群落稳定性和恢复力、宿主防御成熟、食物消化和化学药物修饰。生物膜的这些有益作用尚未完全纳入我们目前对肠道微生物群的认识。
近年来有几项研究已经在成分、遗传和行为方面明确区分了粪便和粘膜附着的微生物群落。因此，粘膜多微生物群落对于寻找新的疾病生物标志物（例如，结直肠癌CRC和炎症性肠病IBD）尤其重要。
从相关性到这些疾病的潜在病因，将需要对粘膜群落进行进一步的研究，重点放在宿主与其自然生物膜表型下的微生物群之间的相互作用。
分类
目前对粘膜和粪便微生物群在微生物结果表明粘膜和粪便微生物群在微生物组成是不同的。粘膜生物膜的需要从粘膜取样推断，而不是粪便样本。
不同生态位的菌群构成也不一样。
在人类结肠中，健康人的结肠活检样本被薄薄的生物膜所覆盖，这些生物膜主要由拟杆菌科、乳酸菌科和肠杆菌科组成，位于右升结肠，拟杆菌科和乳酸菌科位于左降结肠。
健康成人的口咽组织通常定植有厌氧共生菌属，如：
韦荣球菌属Veillonella, 普氏菌属Prevotella, Leptotrichia 和 梭菌属Fusobacterium 潜在致病菌如 链球菌Streptococcus, 嗜血杆菌Haemophilus 和 奈瑟氏菌属Neisseria。
而在在小鼠小肠中，多糖和氨基酸的代谢有利于兼性厌氧菌，如变形杆菌和乳酸杆菌。小鼠结肠主要是富含梭状芽胞杆菌簇XIVa成员的粘膜群落（如羊肠球菌科和瘤胃科的物种），以及在较小程度上富集于拟杆菌科、肠球菌科和乳酸杆菌科的粘膜群落。
稳定性和弹性
除了分类学方面的考虑，微生物群的稳定性和微生物群的恢复力也是至关重要的。
从生态学的角度来看，生物膜内的这种持久竞争导致了整个群落的稳定，部分原因是可用生态位的划分。在多物种生物膜环境中，细菌之间的相互作用对群落的最终结果功能起着关键作用，因为一些生物体依赖于其他生物体的代谢活性生长。
实际上，从人类粪便样本中回收的拟杆菌、梭状芽胞杆菌、梭杆菌、金黄色葡萄球菌、普雷沃氏菌和韦荣氏球菌属的厌氧菌分离物在体外不同地粘附并形成单种生物膜。有趣的是，这项利用肠道相关分类群的研究表明，不会单独形成生物膜的细菌物种可以从与其他形成生物膜的强物种共存的混合生物膜群落中获益。
在抗生素治疗、粪便微生物群移植和益生菌定植后，粘膜相关群落可能在促进微生物群复原力方面发挥关键作用。我们可以期待关于生物膜生活方式在与肠道内稳态相关的微生物群的稳定性和恢复力特性方面的重要发现。
Jean-Paul Motta et al., 2021, Nat Rev Gastroenterol Hepatol
定植抗力
生物膜是一种具有化学成分和特定代谢的物理结构，起着保护屏障的作用，可以抵御环境分子、免疫细胞、捕食性原生生物和细菌。
共栖物种确实拥有许多竞争策略，例如快速生长以获得营养，直接攻击以将其他竞争物种排除在环境之外，从其他竞争物种中获益或剥削其他竞争物种。
这种生物膜诱导的对入侵者的保护作用可以通过肠道微生物群对肠道病原菌的定殖抗性来证明。这种抗性在小鼠体内通过直接机制（如细菌素的产生、短链脂肪酸（SCFA）的产生、胆汁酸的转化和VI型分泌系统的表达）和间接机制（宿主生理和免疫的调节）介导。
共生体也在体内与病原体竞争营养物质、获取金属和封存残余氧。最后，共生菌株（特别是大肠杆菌）的生物膜表型驱动了对占据类似生态位的相关分类群如：为肠聚集性大肠杆菌和肺炎克雷伯菌的定植抗性。
多微生物和跨生态位相互作用
与胃肠道表面相关的微生物群包含所有4个生命域（古细菌、原核生物和真核生物）和病毒。肠道生物膜内的细菌相互作用，并与人体细胞相互作用。这些跨“区域”的相互作用可能在维持消化系统健康方面起着重要作用，当这些体内平衡相互作用被破坏时，也可能在疾病中起着重要作用（称为失调）。
发生这种情况的机制在很大程度上虽然还不清楚，但是越来越清楚的是，这些微生物群与宿主的相互作用高度依赖于细菌群落作为生物膜结构的性质和空间组织。
随着测序技术的进步，微生物组成的变异在每个个体之间都可以观察到，在单个人体器官（如消化道）的景观中也可以观察到。利用显微镜和测序方法对小鼠和非人灵长类动物进行的研究表明，在不同的空间尺度和轴上，共生微生物群落确实在整个胃肠道的地理上是分层的。
最高的微生物密度通常出现在富含粘液的区域，靠近胃肠上皮和食物颗粒周围，在管腔中形成斑片状聚集体（下图）。因此，肠道生物膜利用形成凝胶的粘液层作为基质在活体中附着。
Jean-Paul Motta et al., 2021, Nat Rev Gastroenterol Hepatol
在微米尺度上，每个微生境都被混合类群的群落所占据，这些类群在物理上相互粘合。这个组织不太可能是随机的，尽管它的生物学重要性还不清楚。
总的来说，小鼠的生物地理学被认为受动态因素的控制，包括运动、粘液流量、胃肠道上皮细胞分泌、对宿主和食物颗粒的亲和力，以及微生物之间的生态相互作用。
粘膜相关微生物群的生物地理、组成和代谢活动也受到每日振荡的影响，这有助于使肠道生理在昼夜节律上同步。
现在，重要的工作仍然是精确描述整个胃肠道的微生物微生境，确定每个分类群在粘膜生物膜中的确切位置，以及更好地理解微生物生物地理学对肠道健康的生理贡献（下图）。
Jean-Paul Motta et al., 2021, Nat Rev Gastroenterol Hepatol
生物膜组分诱导宿主反应
肠道生物膜刺激独特的粘膜反应。宿主粘膜防御系统对肠道生物膜的每一个组成部分都有不同的识别和反应，即使这些分子可以隐藏在生物膜基质中。
在体内平衡的背景下，这些相互作用可能在培养宿主防御和塑造肠道生理学方面发挥重要作用。
多糖
生物膜基质可由参与多种结构和代谢功能的多糖家族组成。体外实验证明鼠伤寒生物膜以及其作为一个屏障，以防止非生产者的基质成分从进入已建立的生物膜。
植物乳杆菌Lactobacillus plantarum, ，伯克霍尔德菌Burkholderia cepacia和肠炎沙门氏菌亚种Salmonella enterica subsp分泌的多糖（也称为胞外多糖）。伤寒降低人和猪免疫细胞在体外的细胞因子产生并抑制趋化性和氧爆发反应和人类结肠组织外植体。 鉴定肠道生物膜在体内自然产生的多糖，并了解宿主对此类成分的反应，可能有助于开发新的疗法，以防止病原性生物膜在粘膜表面生长。
蛋白质
基质相关蛋白是体外生物膜基质的重要组成部分，其总生物量与多糖相当。它们具有结构功能，促进细菌扩散，保护宿主介质并参与细胞间的通讯。
作为生物膜生长的特定细菌的基质相关蛋白质组不同于同等浮游生物培养物的分泌体。例如，在生物膜中，毒力蛋白的表达上调，其表达谱在作为单一菌种生长的生物膜和带有白色念珠菌的多菌种生长的生物膜之间不同。
宿主对体内生物膜蛋白质组分的反应可分为先天性和适应性机制。天然反应和抗菌防御蛋白可通过激活甲酰肽受体介导，该受体可识别含有N-甲酰蛋氨酸衍生物的生物膜相关寡肽。
与同一病原体的浮游培养物相比，在生物膜的刺激下，对金黄色葡萄球菌的先天性和适应性免疫反应被证明是不同的，这在小鼠白细胞和兔子中得到了证实。这些研究表明，20种金黄色葡萄球菌生物膜特异性蛋白具有免疫原性，可引起特定的宿主反应。
有趣的是，一组微生物胞内蛋白（特别是核糖体蛋白、RNA聚合酶和精氨酸脱氨酶）包裹在体外生长的人肠道多微生物生物膜的生物膜基质中，也可以被肠上皮蛋白酶凝血酶切割。这一发现可能表明生物膜相关细菌利用宿主蛋白酶来切割包裹在生物膜基质中的微生物蛋白。
这种裂解的目的是激活还是降解微生物蛋白质还有待研究。然而，这一观察结果提供了一个潜在的基于蛋白质的生物膜——宿主信号传递的额外例子。
膜泡和疏水化合物
膜泡（也称为外膜泡）由细菌和古细菌释放，是其生物膜基质的重要组成部分。基质相关蛋白主要来源于膜囊泡，如铜绿假单胞菌生物膜。
膜泡的产生依赖于细菌的应激反应。膜泡在体内的假定生物学作用可能是保护分泌的细菌分子不被降解或充当抗菌剂的诱饵。与可溶性分子相比，铜绿假单胞菌膜泡在体外增强了人巨噬细胞的活化。
虽然在肠道生理学的背景下说明的不充分，但生物膜囊泡的研究有望增强我们对肠道生物膜成分对肠道内稳态的贡献的理解。生物膜基质中存在的其他疏水性化合物是糖脂和肽脂。
鼠李糖脂是一类糖脂表面活性剂（如粘蛋白和表面蛋白），存在于变形杆菌生物膜中。它们介导群菌（一种集体运动行为）并增加中的生物膜分散。葡萄球菌在体外产生的肽脂参与其生物膜表面的疏水性。这一过程有助于确定生物膜对环境分子的不可渗透性。
核酸
细胞外核酸在一些肠道相关菌属如大肠杆菌、柠檬酸杆菌、李斯特菌、肠球菌、链球菌、假单胞菌和奈瑟菌作为生物膜基质的结构支架发挥作用。它们促进水平基因转移，并有助于细菌粘附和聚集到表面。
铜绿假单胞菌生物膜基质细胞外DNA中的非甲基化胞嘧啶-磷酸鸟嘌呤（CpG）基序可触发人中性粒细胞TLR9的激活。体外实验证明，铜绿假单胞菌的胞外DNA与多糖结合形成阳离子受限的环境，以保护生物膜不被抗菌肽（AMPs）溶解。
致病性变形杆菌（P.aeruginosa和E.coli）分泌的RNA可通过膜泡到达宿主粘膜，抑制小鼠膀胱（尤其是尿路致病性E.coli）、人气道上皮细胞系和小鼠肺（尤其是P.aeruginosa）的免疫应答。
当一个细菌群落达到一个临界值时，细菌可以同步它们的新陈代谢，并参与类似群落的行为，形成生物膜。这种机制被称为群体感应。
群体感应由革兰氏阴性细菌中的两亲性小分子和革兰氏阳性细菌中的小肽介导。铜绿假单胞菌衍生的群体感应分子（例如，3-氧代-C12-HSL）可以改变免疫细胞和肺上皮及内皮细胞凋亡的体外细胞因子产生和趋化性。铜绿假单胞菌群体感应分子在肠道中的类似作用有待证实。相反，大肠杆菌通过群体感应途径识别肾上腺素和去甲肾上腺素等肠道激素。
阿片类物质（例如内啡肽和强啡肽）也能被小鼠体内的铜绿假单胞菌识别，并作为群体感应分子。有趣的是，去甲肾上腺素增强了短螺旋体粘附和附着于人类肠上皮细胞系的能力，这一特性可以解释人类体内肠螺旋体病期间结肠上皮上生物膜的形成。
其他几种肠道相关分类群，如：伤寒沙门菌Salmonella typhi,单核细胞增生李斯特菌Listeria monocytogenes,弗氏柠檬酸菌 Citrobacter freundii,阪崎肠杆菌Cronobacter sakazakii,粪肠球菌Enterococcus faecalis,幽门螺杆菌Helicobacter pylori,空肠弯曲杆菌Campylobacter jejuni,梭杆菌属Fusobacterium spp对人体肠道激素（如去甲肾上腺素）有反应，多巴胺和肾上腺素），直接影响动物模型的感染结果。
总之，宿主和肠道微生物生物膜之间通过群体感应途径存在着明显的跨生态位对话。未来对体内多微生物生物膜的研究将成为“微生物内分泌学”这一朝阳领域。
控制生物膜的宿主因素不仅取决于宿主的遗传和免疫状况，而且还取决于生物膜及其亚基因组的分类组成。宿主和/或微生物方面这种微妙平衡的改变可能是肠道疾病的主要驱动因素，并可能解释与许多肠道疾病相关的失调。
宿主-生物膜相互作用的相关因素：对肠道健康和疾病的贡献和意义
Jean-Paul Motta et al., 2021, Nat Rev Gastroenterol Hepatol
为了开发旨在恢复肠道内稳态的改良疗法，确定宿主组织控制粘膜表面肠道生物膜生长的因素和途径非常重要（下图）。
Jean-Paul Motta et al., 2021, Nat Rev Gastroenterol Hepatol
粘蛋白
粘蛋白是上皮杯状细胞分泌的一类高度糖基化的蛋白质。它们是覆盖在肠上皮上的粘液屏障的主要蛋白质成分。这种粘液层的组成和屏障特性在胃肠道的不同部分有所不同（图2）。
共生细菌和病原细菌已经进化出几种机制，使它们能够粘附在粘液上，并相互竞争，利用粘液作为有益的栖息地。空肠弯曲菌和霍乱弧菌等病原体利用粘蛋白作为信号，促进毒力因子的表达，并诱导形成生物膜。
在健康的远端结肠中，粘液层由内层组成，内层致密，无细菌，牢固地附着在上皮上。松散粘附的外层容纳了大多数细菌群落。粘液层可能更紧密地附着于生物膜群落而不是肠上皮本身。因此，体内肠道生物膜可定义为粘液包埋、粘液粘附的微生物聚集体。
胃肠道自然含有非溶粘液细菌的分类群。由于粘蛋白的消耗需要大量酶活性的组合，非溶粘液性肠道细菌将共同受益于多微生物生物膜生活方式的代谢特性。最后，人们普遍认为胃肠道中的粘蛋白层阻止病原体以及共生体到达和接触肠上皮细胞。
然而，粘液层的组成，厚度和粘弹性沿胃肠道变化很大。微生物聚集体和上皮之间的接触在上肠道和近端结肠中很常见。体外研究表明，胃源性粘蛋白通过诱导鞭毛运动引起铜绿假单胞菌生物膜的扩散。
下消化道粘蛋白（如MUC2）在肠道生物膜上的确切作用仍有待澄清。虽然粘蛋白在防止生物膜与粘膜表面接触方面的作用在结肠中已被明确确立，但这种粘蛋白也可能对生物膜内的细菌种类有特定（但尚未发现）的作用。
抗菌肽
AMPs是一类广泛分布于自然界的宿主防御肽。它们由真菌、昆虫、两栖动物、哺乳动物和原核生物产生。大多数AMP是阳离子的，这种性质有助于通过破坏膜、形成孔隙、渗透和抑制细菌细胞内分子和酶以及抑制细胞壁合成来杀死浮游细菌。
AMPs在体外对多种药耐药和临床分离的细菌群具有很强的抗生物膜活性。它们通过减少生物膜对表面的粘附力、杀死嵌入的细菌或直接干扰生物膜形成的代谢途径，在体外分散生物膜。
体内实验的研究表明，防御素（例如，人α-防御素6）可以形成称为“纳米网”的自聚合结构，然后可以捕获细菌并防止其与肠上皮细胞物理接触。
有趣的是，这种聚合可以通过不同于肠隐窝和绒毛顶部的氧化还原条件进行微调。总的来说，AMPs可以被认为是对抗有害生物膜的传统抗生素的良好替代品。
硫化氢
硫化氢（H2S）是胃肠道炎症、稳态和修复的介质。肠道共生菌群是H2S的主要来源，其中一些作为能量来源。
此外，一些报告表明，微生物产生的H2S（由硫酸盐还原细菌以及其他肠道菌株，如大肠杆菌、梭状芽孢杆菌和肠杆菌）具有遗传毒性，可能在大肠癌和溃疡性结肠炎的病理生理学中起作用。另外，H2S的局部作用也会对肠道组织产生一些有益的影响。例如，H2S抑制NF-κB的活化，具有抗氧化活性，并抑制caspase-3的裂解，从而限制凋亡。研究还表明，H2S可保护健康的远端结肠生物膜组织。
根据一项体外研究，表明大肠炎患者炎症发作中存在微生物群衍生的H2S 可能与结直肠癌的发生有关。结肠上皮本身也通过胱硫醚-β-合酶、胱硫醚-γ-裂解酶（CSE）和3-巯基丙酮酸硫转移酶产生H2S。
结肠内源性H2S生成已被证明有助于促进健康结肠微生物群生物膜的形成和粘液屏障功能。在结肠炎期间将释放H2S的化合物直接注入小鼠结肠可促进粘液的正常产生并恢复健康的微生物群生物膜。
有趣的是，大蒜中富含H2S的膳食化合物在体外对各种病原体（如伤寒杆菌、金黄色葡萄球菌、恶性疟原虫、布氏锥虫和白色念珠菌）具有抗菌、抗真菌和抗寄生虫的特性。
此外，一种释放H2S的抗炎药（Antibe therapeuticals）可降低IBD患者体内生物膜的毒性。然而，如果要在人类身上实现基于H2S的疗法的转化应用，还需要进一步研究H2S在生理肠道生物膜上的确切作用。
免疫球蛋白
肠腔分泌免疫球蛋白（特别是IgA）和微生物毒素并包裹细菌，防止其粘附在上皮细胞上。高亲和力IgA涂层表明炎症细菌的一个亚群，其侵入粘液层的能力增强，激活炎症小体途径，从而导致肠道疾病，如IBD。由于许多其他肠道相关细菌在其生物膜基质（例如，大肠杆菌和铜绿假单胞菌）中产生卷曲或卷曲样淀粉样蛋白，这种新的生物膜特异性免疫疗法有可能应用于多种致病性生物膜。
虽然细菌的生长通常受到IgA涂层的损害，但在体外，共生微生物可以被IgA涂层，而不会对其生长产生实质性的改变。事实上，IgA可以促进肠道内的微生物定植，因为肠道细菌（大肠杆菌和幽门螺杆菌）表达识别IgA糖蛋白基因的受体。IgA与这些表面受体的结合确实可以促进细菌与宿主表面的初始粘附，例如在牙菌斑生物膜中。
肠道上皮细胞表面的肠道生物膜形成（如人类细胞系单层所示）也通过向环境中添加分泌性IgA（但不是通过添加IgG）来帮助。相反，体外生物膜的形成是由IgA特异性蛋白酶阻止的。
因此，免疫球蛋白可以对肠道生物膜发挥免疫排斥和免疫包容功能。它们可以促进肠腔中的生物膜表型，同时防止浮游元素或最终生物膜分散元素侵入粘液层，接触并穿过上皮屏障。
蛋白酶体
存在于肠腔中的真核蛋白酶，例如从丝光绿蝇蛆中提取的糜蛋白酶，对细菌生物膜的形成具有负面影响。有趣的是，宿主胰蛋白酶样蛋白酶在小鼠泌尿道传播粪肠球菌生物膜的形成。
通过体内方法（小鼠模型）和体外人体肠道微生物群生物膜培养，上皮凝血酶被确定为结肠粘膜表面内稳态生物膜抑制的关键因子。以生物膜的基质相关蛋白骨架为靶点，例如通过蛋白酶引起的酶解，似乎是一种很有希望的方法来控制或根除医学和宿主表面的生物膜。
有趣的是，肠杆菌科如铜绿假单胞菌和大肠杆菌可以释放其生物膜基质中的蛋白酶抑制剂ecotin，以保护其免受中性粒细胞弹性蛋白酶的溶解。胃肠道含有多种来源的蛋白酶，其中许多蛋白酶的产生和活性在疾病条件下发生改变。
肠道生物膜有什么临床意义？
生物膜相关感染的临床相关性很重要，因为人体内绝大多数持续性感染源于生物膜。生物膜特征的改变与IBD、癌症和传染病有关，并与分类组成的改变、生物地理分布、抗生素耐受性或耐药性以及生物膜分散的病理生物出现有关。
生物膜是肠道微生物的一种自然生活方式，不一定是疾病的标志物，因此未来的治疗方向可能侧重于恢复宿主生物膜稳态，而不一定消除粘膜表面的生物膜。由于整个胃肠道的生物膜组织可能会有所不同，因此这些方法也需要区域特异性。
微生物生物膜群落有助于维持整个胃肠道内各个方面的稳态。然而，在某些临床情况下，这些生物膜需要保存或修复时破坏，而在其他上皮附着生物膜可能需要根除。因此，在尝试开发治疗性生物膜特异性控制策略方面花费了巨大的研究努力
胃肠道管腔化合物、生物膜和宿主之间的相互作用是复杂的，需要在健康和疾病方面加以考虑。
生物膜可以以多种不同的方式管理胃肠道管腔化合物。管腔化合物，无论是微生物、饮食分子、污染物还是外源性物质，都可以自由扩散穿过生物膜并到达宿主上皮细胞，或者被生物膜阻断，生物膜起着严密的屏障作用。这些管腔化合物也可以通过生物膜过滤，生物膜只允许某些分子通过，从而起到选择性过滤的作用。
消化过程中产生的一些饮食分子、外源物质或污染物也可以通过生物膜工厂进行化学转化（下图），然后产生新的化合物，释放到宿主细胞附近。这些转化生物膜的化合物对宿主是有益还是有害，当然取决于生物膜的组成及其代谢。
最后，宿主和生物膜可能相互竞争的管腔化合物。因为生物膜与管腔的内容物接触更紧密，它可能比宿主有优势。然而，在上消化道，上皮的某些区域似乎与管腔化合物密切接触。
Jean-Paul Motta et al., 2021, Nat Rev Gastroenterol Hepatol
综上所述，可以合理地认为，根据生物膜的组成，更重要的是根据生物膜的代谢，宿主识别的管腔化合物可能具有不同的性质和不同的浓度。当这些分子来源于健康的生态稳定的生物膜时，它们可能是有益的；当它们来源于不健康的不稳定的生物膜时，它们可能是有害的。因此，综合了解生物膜的组成、代谢活性及其空间分布具有重要意义。
结肠可被视为一个中央发酵器官，参与消化残渣的发生和加工。肠道微生物群可以改变几乎所有种类的膳食化合物，包括复杂的多糖、脂类、蛋白质和植物化学物质（图5）。早期观察表明，在粪便中心、粘液-粪便界面和食物颗粒附着的微生物群落上，细菌的生长存在差异。这些研究为生物膜表型对微生物结肠发酵的贡献提供了有用的信息。
肠道生物膜对未消化碳水化合物复合物（如饮食中的碳水化合物复合物以及与粘蛋白相关的碳水化合物复合物）的代谢可导致SCFA的产生，主要是乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐。SCFAs的其他来源是氨基酸，如缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸，它们是由蛋白质分解产生的。
SCFAs在肠道中的生物学作用是多方面的：它们可以作为肠上皮的能量来源，有助于降低肠腔pH值，直接抑制病原菌的生长，促进T调节细胞的分化，改善上皮紧密连接的完整性。有趣的是，在喂食不同纤维来源的模型猪的肠腔中，SCFA的浓度从结肠的近端到远端减少。这一观察结果有些令人惊讶，因为远端结肠的细菌密度高于近端结肠。
生物膜表型为细胞在其环境中代谢氨基酸提供了有利条件，这一特性已在工业生物技术过程中得到利用。蛋白质的微生物代谢可导致最终产物的形成，如多胺（来自精氨酸、赖氨酸、酪氨酸或组氨酸）、H2S（来自蛋氨酸和半胱氨酸）、酚类和吲哚类化合物（来自色氨酸），以及N-亚硝基化合物（亚硝胺和亚硝胺）的产生，它们是动物模型中肠道肿瘤的有效诱导物。
维生素B12（一种用于DNA合成、脂肪酸和氨基酸代谢的关键维生素）和维生素K（一种用于合成凝血级联蛋白酶的关键维生素）是由肠道微生物群落中一小部分分类群合成的。假单胞菌属合成维生素B12的所有维生素体（也称为钴胺素），包括氰钴胺、羟基钴胺素、腺苷钴胺素和甲基钴胺素。
假单胞菌还利用维生素B12在生物膜形成过程中通过氧依赖途径合成蛋氨酸和核糖核苷酸。因此，在人类IBD中观察到的维生素B12的可利用性降低可以部分解释为在炎症过程中蛋白细菌的粘膜丰度增加和氧张力的改变。
维生素K缺乏症在接受大剂量抗生素治疗的人中发生得很快，这种缺乏症与严重的胃肠道损伤（出血和溃疡）有关。枯草芽孢杆菌的生物膜表型有利于体外特定的发酵途径，显著提高维生素k的产量。尽管生物膜对止血和粘膜组织本身的生理学至关重要，但生物膜表型对维生素K产生的贡献仍有待阐明。
治疗药物可改变动物模型和人类肠道微生物群的组成，但肠道微生物群本身也参与药物加工。尽管宿主的新陈代谢通常会将外源物质从体内清除，但肠道微生物可以将这些化合物用作营养和能源。
肠道微生物群确实可以直接代谢外源性物质（例如，胺碘酮、他克莫司、地高辛等），从而改变其化学性质、稳定性、生物利用度和潜在的生物效应。因此，由微生物群驱动的外源性物质加工可能会导致不必要的不良反应，导致分子失效，或相反地导致更具活性和效率的分子。这一观察结果对人类使用药物的建议和剂量提出了严重的问题，特别是考虑到其中一些药物由于毒性而必须仔细监测。
越来越清楚的是，肠道微生物群的代谢谱比人类细胞的代谢谱要大。不幸的是，在绝大多数情况下，具体的微生物或微生物群落，以及介导这些反应的酶，都是未知的。此外，胃肠道内的不同生境可导致不同的分类组成以及不同的代谢过程。这一观察结果增加了试图解决微生物群对外源或药物加工的影响的复杂性。
生物膜生活方式在地球上的每一个自然栖息地中都占主导地位，包括胃肠道表面。然而，生物膜在医学上的概念只有50年的历史，不仅应被视为一种病理性慢性感染，而且应被视为一种生活在粘膜表面的微生物的普通生活方式。
微生物生物膜是许多肠道疾病病理生理学的核心，但它们也是肠道稳态发育的关键因素。肠道生物膜的调节可能是新疗法的关键。
我们需要将微生物生态学的重要概念转化为我们目前对肠道生理和宿主-微生物群相互作用的看法。这些概念包括微生物群稳定性、复原力和微生物生物地理学，并要求我们确定它们如何影响胃肠健康。有机会使用生物膜的代谢能力超过浮游生物培养中所描述的，以帮助代谢外来的优势。
未来的研究将有助于更好地了解肠道粘膜生境中多微生物的多样性和复杂性。这一认识构成了开发更好的肠道疾病生物标志物和治疗方法的必要步骤。
为了迎接这一挑战，我们将受益于跨学科的合作，不仅是微生物学家、生理学家和临床医生之间的合作，而且还将受益于与生物物理学家开发临床相关的生物膜模型，生物信息学家分析大数据集，以及微生物生态学家的理论框架来理解这样一个异常复杂的栖息地。
相关阅读：
参考文献：
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谷禾健康
肥胖与许多疾病的风险增加有关，包括糖尿病、心血管疾病和癌症。越来越多的证据也表明肠道菌群失衡与疾病有关。通过调节肠道菌群或许能逆转或干预这些现象。
本期介绍两篇，分别以饮食控制和维生素给予为变量，同时都研究了基线时和干预后肠道菌群的变化。又是新的思路，新的挑战。
第一篇文章研究了基线肠道菌群在饮食控制的前提下是否能预测减肥轨迹？
答案是可以的，研究结论表示作为节食前个人体重减轻轨迹的预测指标，基线肠道微生物的作用超过了其他因素。
研究中对83名受试者(男47人，女36人，年龄20~45岁)进行了为期6个月的在营养师指导下的饮食干预计划。受试人群以以下标准排除：
(1)重大疾病；
(2)怀孕或哺乳；
(3)高血糖或低血糖；
(4)胃肠疾病；
(5)自身免疫性疾病；
(6)甲状腺疾病；
(7)在纳入前1个月内使用抗生素或激素；
(8)预计在研究过程中经常旅行。这也排除了服用上述条件下处方药物(如二甲双胍)的受试者。
按照中国人民解放军总医院营养科的医生设计的膳食计划，即碳水化合物含量为60%-65%，蛋白质含量为24%-26%，脂肪含量为12%-14%(能量百分比)。也包括400-500克蔬菜和100-200克低血糖指数水果，严格遵循饮食建议，卡路里控制在男性1200-1680千卡/天，女性1050-1470千卡/天。
如图，结合电子秤与智能手机应用程序，纵向收集饮食、体力活动、体重和粪便微生物组数据以及SNP基因型，然后整合成高维数据用于后续分析。对采集的粪便样本进行宏基因组鸟枪法测序，得到的序列数据进行物种注释及KEGG功能注释。
1. 饮食因素与体重变化之间的联系因个体不同而不同。
首先确定有哪些饮食因素与所有个体的体重下降有关。使用GLMMLASSO模型，结果如图，当coef为非零时被认为是显著的。发现，在所有受试者中，体重下降与卡路里摄入量(系数=-0.153)、膳食中大量营养素组成(脂肪，系数=-0.161；碳水化合物，系数=-0.055；蛋白质，系数=0.084；纤维，系数=0.1)、膳食微量营养素含量和体力活动之间的具有弱相关。
但是在个体间有很大差异。例如在受试者F00161中，纤维摄入量的增加与减肥之间存在正相关关系，而在F00147中，受试者的脂肪摄入量增加与体重减轻之间存在负相关关系。相反，尽管纤维或脂肪摄入量发生变化，F00203人仍然对体重变化不敏感(图G)。所以，即使是相似的膳食大量营养素，体重反应也是高度个性化的。蓝色,coef> 0;红色,coef< 0
2. 作为节食前减肥轨迹的预测指标，基线肠道菌群表现更好。
为了从饮食控制前的基线数据中建立预测体重下降的模型，开发了基于梯度增强回归的机器学习算法，并保留一个受试者进行交叉验证。为了识别除了饮食数据之外最相关的变量，这些模型分别在五组输入上进行了训练：
(1)膳食数据(包括卡路里摄入量、大量营养素组成、食物种类和饮食排序的前三个特征向量)；
(2)膳食数据和肥胖相关SNPs；
(3)膳食数据和个人特征(年龄、性别和基线体重指数)；
(4)膳食数据和基线肠道微生物群(包括细菌种类丰度和功能模块)；
(5)膳食数据、个人特征、SNPs和基线肠道微生物群。
与不包含基线微生物群数据的模型相比，包含基线微生物群数据的模型的预测精度大大提高，而包括个人特征或肥胖相关的宿主基因组SNP对预测精度的贡献很小[(1)r=0.137；(2)r=0.073；(3)r=0.159；(4)r=0.523；(5)r=0.509]。因此，基线肠道菌群数据在预测6个月饮食控制计划期间体重变化方面优于其他因素(P <1e-14)。
之后，研究人员进行了更细致的模型训练，发现了对体重下降模型影响最大的几个物种：
在功能分析中，发现涉及赖氨酸生物合成(M00030)和多糖运输系统(M00216)的模块对预测模型的影响最大
以及其他影响不那么显著的变量：年龄增加对模型产生积极影响，而基线BMI则相反；增加维生素C、蛋白质和纤维的摄入量对模型产生积极影响，而增加碳水化合物、铁和硒的摄入量则相反；剩下的几种维生素和矿物质、蔬菜、油、米和面条的摄入量以及与肥胖相关的6个SNP的基因型也对该模型产生了微弱的影响。以上这些变量都是重要的因素，可能有助于或阻止普通人群在长期节食期间的减肥轨迹。
3. 饮食控制期间肠道菌群的组成变化是否会影响减肥轨迹。
研究发现许多参与者的肠道菌群组成发生了实质性的变化，0-3个月的微生物群的变化幅度与体重下降的程度呈正相关，有15个个体肠型被改变了，体重变化范围从20公斤到+7公斤。这两个时间段都是一致的。这一发现表明，在饮食控制计划中，饮食和肠道菌群之间存在着持续的相互作用。如图：
同时使用随机森林算法，基于相对于基线的种水平物种变化来预测体重下降，预测精度R=0.271，发现R. gnavus (MGS0160), Bacteroides massiliensis (MGS1424)和Bacteroides finegoldii (MGS0729)这三个物种在模型中贡献度最大。
继续统计了一些在肥胖个体中丰富或减少的物种和功能以及那些与体重变化共同变化的细菌种类。其中，粪球菌属Coprococcus sp. (MGS0232)、Holdemanellabiformis (MGS1464)、Solobacterium moorei (MGS0945)、活泼瘤胃球菌R. gnavus (MGS0160)和Clostridium (MGS0558) 在肥胖个体中显著富集，且它们的减少与体重下降显著相关;Coprobacter (MGS1138)、Bacteroides intestinalis (MGS0117和MGS1302)、阿克曼菌Akkermansia muciniphila (MGS0120)、Alistipes obesi (MGS0342)和坦纳菌属Tannerella sp. (MGS0276)在瘦人个体中显著富集，且其在饮食控制过程中的增加与体重下降显著相关；在瘦人个体中，编码脂肪酸生物合成(M00085)的基因在基线时显著富集，且其增加与体重减轻相关。如下图：
这些结果表明可以基于基线肠道菌群组成和饮食数据建立个性化的体重预测模型。我们可以利用肠道菌群的分布做个性化的饮食推荐，以此调节体重，进而促进宿主健康。文章中发现的R. gnavus (MGS0160)、B. massiliensis(MGS1424)和B. finegoldii (MGS0729)这三种物种与体重下降显著相关，它们的减少有利于体重下降。这可以记一下，要是有机会做肠道菌群检测，可以参考参考。
第二篇文章，主要研究对结肠靶向给维生素对人体肠道菌群的组成和代谢活性的影响。通过人类临床研究和体外的批量发酵实验，结合评估屏障和免疫功能的细胞模型，研究了结肠输送的维生素A、B2、C、D和E对肠道菌群的影响。大家都比较熟知益生元或一些益生元成分如低聚果糖(FOS)、低聚半乳糖(GOS)和菊粉对肠道的影响。
最近一篇使用高剂量维生素或结肠靶向配方的干预研究表示，维生素会影响肠道菌群。补充100 mg核黄素14d可以增加健康受试者每克粪便中丁酸产生菌(Faecalibacterium prausnitzii和Roseburia)的数量，并减少炎症性肠病(IBD)患者的肠杆菌科细菌数量。
一共96名健康志愿者参与了这项研究，其中12人分成6组不同的维生素组(维生素A、维生素B2、维生素C、维生素B2+C、维生素D3和维生素E)，安慰剂组有24人参与。
排除标准如下：严重急性或慢性疾病；吸烟；怀孕；在过去3个月内使用抗生素；药物和/或酒精滥用史(每天2份以上)；过去3个月的主要饮食变化；饮食障碍；素食或纯素食；灌肠；膳食补充剂，包括基线访问前4周内和干预期间的益生元、益生菌或富含纤维的补充剂；高纤维饮食(即>30克)；治疗活动性胃肠道疾病的慢性药物(除非该产品在筛查前服用至少2个月，并在整个研究期间保持相同的剂量)；最近排便习惯的改变(<3个月)；以及腹痛。
所有受试者在为期4周的时间里每天服用维生素补充剂或安慰剂，一共三次数据采集：筛查，基线（筛查后1周），基线后4周。每次都采集空腹静脉血样本，填写问卷，并在基线时和干预4周后，从每个受试者身上收集两份粪便样本。用于获知粪便微生物组成、粪便短链脂肪酸水平、粪便氨含量、血浆和粪便维生素B2浓度、粪便氧化还原和pH值、生活质量和胃肠道症状问卷等信息。
对肠道菌群组成分析，比较了结肠注射维生素干预前后的多样性指数。
结果表明，与基线组(p=0.042)和安慰剂组(p=0.012)相比，维生素C在第四周显著提高了肠道微生物群落的均匀性。此外，与基线相比，维生素B2显著增加了观察到的物种数量(p=0.023)。
Bray-Curtis距离的置换多变量方差分析(PERMANOVA)表明，肠道微生物beta多样性的总体变化在组间或组内与基线相比没有显著差异。
不同的维生素引起组内以及治疗组和安慰剂组在门、科、属和种水平上肠道微生物组成的变化。
门水平：维生素B2+C导致变形杆菌显著减少(p=.021)，与基线相比菌落数量增加和拟杆菌数量减少。此外，服用维生素D后，与基线相比，拟杆菌有减少的趋势(p=.052)，与安慰剂相比有显著差异(p=.038)。最后，与安慰剂相比，维生素D和维生素A显著增加了放线杆菌的数量(p=.033和p=.041)。
通过测量粪便中的SCFA浓度来评估肠道微生物群的代谢活性(下图)。
我们发现，与基线相比，维生素C显著增加了总SCFA(p=.025)、丙酸(p=.007)和丁酸(p=.006)浓度。与安慰剂相比，这些效果也很明显(分别为p=.041，p=.010和p=.020)。与安慰剂相比，服用维生素C对粪便pH值的降低更明显，但是，两组之间没有显著差异。
在服用维生素C后，粪便氧化还原电位降低，而服用安慰剂后，粪便氧化还原电位升高；然而，两组间也没有显著差异。最后为了确认维生素是否被输送到结肠，测量了干预前后粪便和血浆中维生素B2的浓度，并与安慰剂进行了比较。与基线(p=0.06)和安慰剂(p=0.05)相比，粪便中的维生素B2增加了。但是，这对血浆维生素B2浓度没有显著影响。
体外研究：
对3名粪便样本供体(男性，26岁；女性，35岁；女性，29岁)进行了短期结肠发酵实验，选出一名SCFA产量平衡的供体进入最终发酵实验。在发酵前(0h)和发酵后(48h)分别从每个发酵瓶采集出水样品，用0.22µm滤器过滤灭菌。样品用来分析粪便微生物组成、微生物体外代谢活性、Caco-2和HT29-MTX-E12细胞培养及屏障功能、HT29细胞培养和免疫功能。
加权UniFrac距离的主坐标分析(PCoA)显示发酵前(0h)和发酵后(24h)样品之间的分离，表明发酵随时间的影响(图a)。大多数维生素处理24 h的微生物群与24 h对照样品聚集在一起，表明维生素和对照样品之间的beta多样性没有变化。
然而，经维生素E(1x和5x)、维生素C(0.2x和5x)、维生素D(1x)和维生素B2+C(5x)处理24h的样品与对照样品明显分离，表明维生素处理对发酵过程中微生物群落的组成有一定的影响。此外，添加不同浓度的维生素C、E、B2+C、B2、A和叶酸，与24小时的对照相比，观察到的物种数量增加，表明对α多样性有影响。
同时，经维生素处理后，所有分类水平都有了些许变化，在门水平上变化最明显的是放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和Verrucomicrobia的增加以及拟杆菌门(Bacteroidetes)的减少，特别是维生素E、B2、B2 + C和C的添加。
在属水平上，除维生素B2以外，所有维生素都使Roseburia增加，而维生素C、B2、B2 + C、D和E增加了Akkermansia、Bifidobacterium和Faecalibacterium的相对丰度。
与对照相比，大多数维生素对SCFA的产生有明显的影响。维生素A处理的总SCFA浓度最高(0.2倍)，而所有浓度的叶酸都持续增加总SCFA浓度。乳酸浓度、产气量和pH值为体外发酵系统的代谢活性提供了额外的衡量标准。在添加维生素C(1x和5x)和维生素E(5x)后，pH、产气量和乳酸积累量显著降低。
当HT29细胞与经维生素处理的微生物群的发酵样品孵育时，观察到IL8-CXCL8的分泌发生了变化。在所有浓度的维生素E中，IL8-CXCL8(956.67 pg/mL、1010.00 pg/mL、1544.00 pg/mL)与对照组(590.00 pg/mL)相比有轻微但一致的上调(p<0.05)。使用细胞肠道模型研究维生素C和维生素E对肠道屏障完整性的影响，发现在发酵之前，大多数维生素以剂量依赖的方式增加TEER。
此外，在发酵后用对照(水)上清液处理的细胞中，TEER显著增加，这一效果在所有实验中都是一致的(文章中只显示维生素C和E；其他维生素未显示)。橙色，发酵前；蓝色，发酵后。
这只是一项初步研究，文章中的研究人员也提到了有些许不足需要进一步验证的地方。但是这些图表数据也实打实的给出了一些结果。
经结肠传递的维生素对人体肠道菌群和相关代谢活动起了调节作用，根据在人体和体外观察到的效果，维生素C、B2和D似乎是被测试的维生素中影响最显著的。
在人类中，维生素C的效果最为明显，与安慰剂相比，维生素C显著增加了微生物α多样性和粪便SCFA。
在肠道菌群领域研究的科研人员从未停止脚步，如果肠道菌群是通往健康的其中一把钥匙，那么在大家的打磨之下，终将可以打开更加精准的个体化医疗技术大门。
参考文献：
Jie Zhuye,Yu Xinlei,Liu Yinghua et al.The Baseline Gut Microbiota Directs Dieting-Induced Weight LossTrajectories.[J] .Gastroenterology, 2021.
Pham Van T,Fehlbaum Sophie,SeifertNicole et al. Effects of colon-targeted vitamins on the composition and metabolicactivity of the human gut microbiome- a pilot study.[J] .Gut Microbes, 2021,13: 1-20.
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谷禾健康
幽门螺杆菌（helicobacterpylori，H.pylori）是一种独特的，能持续定植于人类胃粘膜并能引起胃感染的细菌。
幽门螺杆菌是革兰氏阴性，螺旋形，微需氧细菌，定居于人类胃粘膜中。世界上有超过一半的人感染了幽门螺杆菌，但很多没有临床症状。幽门螺杆菌及其患病率在某些人群中高达80％。
据推测，幽门螺杆菌可能是人类土著微生物组的一部分，它与人类宿主之间有着很复杂的关系。
本文主要讨论幽门螺杆菌是如何与人类共同进化的，可能的机制可以解释基于人群的研究中幽门螺杆菌感染与几种疾病的发展之间的正相关性和负相关性，以及炎症和/或微生物组的变化是如何联系的各自的结果。
大多数幽门螺杆菌感染者并没有明显症状，但当症状出现时，一般是以下几种：
恶心，胃痛或胃灼热，空腹时腹部疼痛加剧。
怎样的情况有可能感染此菌？
幽门螺杆菌可能通过接触感染者的唾液、呕吐物或粪便传播，食用受污染的食物或水也会感染。
大多数感染幽门螺杆菌的人都是在儿童时期感染的。
有些因素可能会增加感染幽门螺杆菌的风险：
比如在拥挤的空间生活，没有干净的水，和患有幽门螺杆菌的人一起生活等。
什么情况下需要看医生？
当感觉有不寻常的胃痛或不适时，尤其是持续或反复发作的胃痛；
吞咽困难；
血腥，黑色或柏油样的粪便；
呕吐物带血或看起来像咖啡渣；
…
以上情况，最好去看医生。
( 如自行随意服用抗生素，效果不好的同时很可能带来抗生素耐药 )
如何诊断幽门螺杆菌？
目前最常见也实惠的方法是呼气检测，从分析到出结果只需数分钟，简单准确。
胃镜检查：做胃镜检查也包括幽门螺杆菌检测，因为可以取到胃里活性组织做病理切片检查。
抗体检查：通过抽血检查，以确定是否感染过幽门螺杆菌以及目前处于感染状态。
幽门螺杆菌会导致并发症？
包括溃疡，胃炎和胃癌。
溃疡约有10％的幽门螺杆菌患者会发展为胃溃疡（疼痛）。当幽门螺杆菌破坏保护胃和小肠内壁的粘膜时，就会发生这种情况，胃酸会渗透到衬里并造成伤害。
幽门螺杆菌可导致90％以上的肠道溃疡和80％的胃溃疡。
溃疡本身也会导致严重的并发症：
• 内部出血胃酸或溃疡渗入血管可能导致出血。
•阻塞溃疡会阻止食物离开您的胃。
•穿孔溃疡可能会深入并穿透胃或肠壁。
•腹膜炎 当溃疡引起感染或发炎时，可能发生腹膜炎症（腹膜）。
胃炎胃炎是胃黏膜炎症。幽门螺杆菌是处于患有这种病症的风险增加。
如果不治疗胃炎，可能会导致严重失血，并可能增加患胃癌的风险。胃癌是世界上与癌症相关的死亡的第二大最常见原因。
此外，幽门螺杆菌感染还与其他疾病有关，例如缺血性心脏病，2型糖尿病，贫血，肥胖受试者的不良代谢特征和胰岛素抵抗等。
幽门螺杆菌（Hp）感染会在胃微环境中产生剧烈变化，进而影响胃微生物群组成，并可能与肠道微生物群变化有关。可能会触发肠道共生稳态的重大改变，从而出现新的胃肠道平衡。
同时，用于根除幽门螺杆菌的治疗策略可以调节这种生理共生，但也可能相反，受到其特性的影响。感染，饮食，抗生素和/或生活方式会干扰这种共生关系。
幽门螺杆菌感染对胃微生物群的干扰
下一代测序对胃液和活检标本中的人体胃微生物群进行了研究，结果表明胃中存在多种细菌类群，主要由五个门组成，包括放线菌门、拟杆菌门、厚壁菌门、梭菌门和变形菌门。幽门螺杆菌感染极大地改变了胃微生物群的特征。
一项初步研究报道，幽门螺杆菌定植改变了胃微生物群，降低了微生物多样性，根除幽门螺杆菌可以恢复微生物多样性。
幽门螺杆菌可以利用几种机制来调节胃微环境。通过干扰质子泵的表达，幽门螺杆菌可以调节胃腔的酸度，从而使微环境与通常不能在胃中生长的微生物相容。
评估幽门螺杆菌感染对胃微生物群影响的研究
Tao et al., Helicobacter, 2020
此外，由于幽门螺杆菌的存在而改变的免疫反应可能会影响其他微生物群。幽门螺杆菌还可能通过动员抗菌肽或通过营养竞争来改变其他微生物群的生长。一般来说，研究人员表明，幽门螺杆菌的定植与α多样性的显著降低有关。微生物多样性和幽门螺杆菌丰度之间存在反比关系。
幽门螺杆菌感染对肠道微生物群的影响
与幽门螺杆菌阴性对照组相比，胃内有大量幽门螺杆菌的个体具有不同的肠道菌群，这表明胃肠段之间存在相互作用。
大多数研究表明，幽门螺杆菌感染与肠道微生物多样性之间的呈正相关。由于较高的微生物多样性通常与总体较好的健康状况有关，因此，探讨幽门螺杆菌感染后肠道微生物多样性的增加是否对宿主有一些有益的影响将是一个有趣的问题。
幽门螺杆菌感染对肠道微生物群影响的研究分析
Tao et al., Helicobacter, 2020
幽门螺杆菌感染组和阴性对照组的微生物群落结构存在显著差异。
在门水平上的成分分析发现，受感染个体中变形菌的丰度显著增加，这可能是由于幽门螺杆菌从胃转移到肠腔所致。值得注意的是，拟杆菌与厚壁菌（B:F）的比率在幽门螺杆菌阳性组中更高。改变的B:F比值与临床相关，因为发现厚壁菌和拟杆菌与宿主的脂质代谢和能量平衡有关。
受感染与没感染组相比，双歧杆菌、乳酸杆菌和嗜粘液阿克曼菌的丰度没有显著差异。其他研究人员发现，幽门螺杆菌感染者体内乳酸杆菌的丰度更高。
一项研究发现，在幽门螺杆菌感染的患者中，萎缩性胃炎患者的肠道微生物群中链球菌更为丰富。
另一项研究发现，幽门螺杆菌感染的个体表现出短链脂肪酸（SCFA）产生者（如丁酸盐）水平的下降，SCFA对宿主产生有益的代谢作用。
此外，鉴于SCFAs受体在免疫细胞中的普遍表达，这些代谢物被认为在调节肠道内稳态中发挥重要作用。因此，幽门螺杆菌感染时抑制SCFAs的输出可能对人类健康有害。
有功能分析指出，在幽门螺杆菌阴性人群中，疾病相关途径更活跃。相比之下，许多代谢途径在感染的患者中的比例过高。因此，微生物群中的功能变化可能是特定于部位的，因为在肠道中观察到的变化与在胃中观察到的变化呈现不同的趋势。
根除疗法对胃微生物群的影响
Tao et al., Helicobacter, 2020
充分的证据表明，成功清除幽门螺杆菌后，胃微生物多样性显著增加，但显示治疗失败后没有改善。研究人员认为恢复可能需要一定的时间，因为他们认为多样性从第0周到第6周和第26周逐渐增加。
此外，研究表明，成功根除幽门螺杆菌后，α多样性可以完全恢复到未感染对照组的水平。相反，尽管在清除幽门螺杆菌后，群落结构也可以部分恢复，但对于是否仍存在显著差异存在争议在根除后组和阴性对照组之间。
一些研究人员发现，接受抗幽门螺杆菌治疗的患者在治疗2个月后，胃微生物群落的组成恢复到未感染儿童的水平，然而，其他研究确定，成功治疗6个月后的成人样本仍显示出不同的菌群结构，阴性对照组则不同。
纳入分析的不同年龄组可能解释了相反的结论，因为另一项招募儿童的研究也发现根除组的菌群结构在治疗4周后与幽门螺杆菌阴性组的菌群结构接近。
根除治疗后评估胃微生物群变化的研究
Tao et al., Helicobacter, 2020
成分分析揭示了幽门螺杆菌的相对丰度治疗后幽门螺杆菌显著下降，而其他主要菌门，包括放线杆菌、拟杆菌、厚壁菌和梭杆菌，则增加。
在属水平上，治疗后乳酸杆菌和双歧杆菌（两种公认的益生菌）的数量显著增加。
两项研究的功能分析表明，成功治疗后，蛋白质和碳水化合物代谢途径上调。因此幽门螺杆菌感染期间，胃微生物群营养代谢功能受损，根除治疗可部分恢复。然而，预测的功能改变还需要进一步的验证。
根除治疗后肠道微生物群的变化
通过降低酸度，质子泵抑制剂（PPIs）已被证明对肠道微生物群产生显著影响。因此，抗幽门螺杆菌治疗对肠道微生物群的影响是PPIs、抗生素、铋联合应用的共同结果。总的趋势是，α多样性在根除后立即下降，随后又恢复。
Tao et al., Helicobacter, 2020
具体来说，恢复需要多长时间仍有待阐明。大多数研究收集了随访2个月内的信息显示α多样性降低，而此后报告与基线无显著差异。
然而，一项研究报告，从第0周到第6周和第26周，Sobs指数和Chao指数都在下降没有达到统计学意义。值得注意的是，另一项研究发现，不同的治疗方案对肠道微生物群的影响可能不同。
在临床试验中，三种不同的治疗方案，包括三联疗法、联合疗法和铋四联疗法。结果表明，所有组的α多样性在第2周时都有所下降，但只有接受三联疗法的患者在第8周时才具有基本α多样性，而其他两组的α多样性在治疗后1年也无法恢复。
希望将来的研究验证根除疗法是否会导致肠道菌群的持续紊乱，以及不同的治疗方案如何影响可逆性。
分析根除疗法对肠道微生物群影响的研究
Tao et al., Helicobacter, 2020
益生菌的补充可以缓解抗生素引起的多样性和结构紊乱
益生菌，已被证明可稳定微生物群并改善胃肠道症状。在门水平上，治疗6个月后观察到厚壁菌群增加和拟杆菌减少，表明在幽门螺杆菌感染的个体中观察到的高B:F比率逆转。在另一项研究中报告了9个类似的结果。
临床证据支持肥胖与B:F比率降低相关。因此，这些研究中检测到的B:F比率降低可能为根除治疗后体重增加提供了一种可能的解释。然而，一些研究人员说明，在根除18个月后，降低的B:F比率可以逆转。有趣的是，益生菌补充被证明与根除治疗后较高的B:F比率相关。值得注意的是，报告的结果不一致。
一项研究表明，治疗后B:F比率立即增加，并在第13周保持高于基线水平。宏基因组研究的分类图谱显示，治疗后双歧杆菌的相对丰度下降。然而，另一项研究表明，双歧杆菌在成功根除6个月后增加。
在幽门螺杆菌阳性萎缩性胃炎的肠道微生物群中富集的链球菌在根除治疗后显著减少。
尽管不同研究中肠道微生物群的长期变化不同，但根除引起肠道内稳态的短期紊乱似乎是一致的。
根除疗法对肠道菌群抗生素耐药性的影响
随着根除疗法的广泛应用，抗生素耐药性的出现已成为临床实践中的一个重要问题。
根除幽门螺杆菌感染后，抗生素耐药性的上升以及根除治疗后的长期安全性是重要的问题。
通过药敏试验指导的个性化治疗可以在一线治疗中提供可靠的优异根除率，但贵且无法广泛获得。根据局部地区的抗生素耐药性，针对特定人群的经验疗法可能是一种替代策略。
已证明会改变幽门螺杆菌相关疾病风险的宿主因素包括宿主的年龄、在幽门螺杆菌的获得和幽门螺杆菌感染之间的持续时间，但更重要的是宿主免疫介质（多态性）和酸分泌状态。
除宿主因素外，吸烟和饮食等环境因素还会影响幽门螺杆菌定植的生态位，因此可能会影响疾病风险。
Karin et al., FEMS Microbiol Rev. 2006
在年幼时期感染幽门螺杆菌会增加患胃溃疡和胃癌的风险。 胃溃疡和胃癌的发展需要幽门螺杆菌的长期感染，因此，推测这些疾病是在慢性感染幽门螺杆菌的患者中更为常见。
此外，这种关联被认为是由不同年龄组的宿主免疫反应的差异所决定的。
感染幽门螺杆菌后，宿主胃上皮细胞释放细胞因子IL-8。这种细胞因子参与了巨噬细胞、中性粒细胞、肥大细胞、B细胞和T细胞募集到炎症部位。这些细胞通过分泌其他炎症介质，如干扰素（IFN-g）、肿瘤坏死因子（TNF-a）和白细胞介素（IL-1b），进一步增强免疫反应。
幽门螺杆菌相关发病机制的示意图
Karin et al., FEMS Microbiol Rev. 2006
A）在人类胃中，幽门螺杆菌主要定植于缺乏胃酸分泌壁细胞的胃窦中；
B）在胃小凹中，幽门螺杆菌尤其在上皮细胞紧密连接处附近增殖；
C）幽门螺杆菌对定植、持续和疾病发展具有重要作用的因子。
针对幽门螺杆菌的免疫反应进一步表现为活化的人类中性粒细胞中的氧化爆发。这种爆发会导致活性氧（ROS）的释放，活性氧是一种低分子量的代谢物，可破坏包括核酸在内的重要生物分。ROS可能损伤控制细胞生长的基因；并刺激癌症的发展。因此，免疫介质的存在会导致胃上皮的完整性受损。这种损伤是引起大多数与幽门螺杆菌感染相关的病理学，而不是直接的幽门螺杆菌活动。
幽门螺杆菌感染期间存在的免疫细胞主要是促炎细胞，而不是抗炎细胞。促炎介质由辅助性T细胞1（Th1）分泌。原始T细胞受多种因素驱动分化为Th1细胞，如TNF-a和IL-12。
在幽门螺杆菌刺激下，单核细胞大量产生细胞因子IL-12。因此，通过刺激IL-12的释放，幽门螺杆菌增强了促炎反应。这导致更多的损伤胃上皮，这容易发展胃萎缩。
一些编码免疫调节因子的宿主基因含有多态区域。这些基因的多态性将改变它们的转录，从而影响炎症过程。因此，幽门螺杆菌相关疾病的风险可能会改变。到目前为止，IL-1b、IL-1受体拮抗剂、IL-10和TNF-a基因的多态性已被证明与远端胃癌显著相关。
人类白细胞抗原（HLA）通过将病原体衍生的肽片段呈递给适当的T细胞，有助于消除病原体。HLA基因具有高度多态性，某些HLA等位基因与胃腺癌的发生有关。幽门螺杆菌感染也与胃腺癌的发生有关，但其存在与这些HLA等位基因的存在无关。因此，HLA等位基因在幽门螺杆菌介导的腺癌中的重要性仍然存在争议。
因此，遗传上预定的显性促炎性Th1反应与幽门螺旋杆菌疾病相关。
另一方面，Th1反应的强度可能受到抗炎Th2细胞因子IL10的产生的限制，从而延长感染时间。Th2型反应是由寄生虫引起的。因此，感染幽门螺杆菌的人的炎症反应和病理改变逐渐减弱。这可能导致这些个体慢性胃炎进展为胃癌的时间延迟。另外，不同的促炎反应可能直接导致幽门螺杆菌相关病理学的不同途径。
前面提到Th1反应导致胃壁细胞抑制其酸分泌。酸性较低的环境可能促进幽门螺杆菌的传播和持续。此外，当胃酸水平较低时，幽门螺杆菌以外的微生物可能在人体胃中生长，从而增强局部炎症反应。促炎细胞因子和胃酸分泌减少的联合作用增加了患消化性溃疡病和胃癌的风险。
另一方面，当酸的分泌减少时，十二指肠溃疡就不太可能发生。当酸的分泌增强时，十二指肠溃疡发生的风险增加。然而，同样在低酸性条件下，幽门螺杆菌感染后十二指肠溃疡的风险可能会增加。
胃壁细胞控制其产酸的能力在幽门螺杆菌相关疾病的发展中是重要的。幽门螺杆菌感染主要发生在人类胃中酸性较弱的部位，如胃窦。因此，胃酸分泌量高的宿主胃窦内幽门螺杆菌密度高，且主要发展为胃窦性胃炎。随后，胃体中完整的壁细胞被刺激分泌酸，从而诱导十二指肠的胃化生。幽门螺杆菌定植于这种胃化生，这可能导致十二指肠溃疡。
另一方面，胃酸分泌量低的宿主不仅胃窦易受幽门螺杆菌感染，而且胃体也易受幽门螺杆菌感染。感染的幽门螺杆菌可进一步抑制胃壁细胞的酸分泌。这可刺激胃上皮细胞持续增殖，导致胃腺进行性丧失，最终导致胃萎缩和癌症。
吸烟
一些环境因素与幽门螺杆菌相关的发病机制有关。吸烟是胃癌发展的主要因素。烟草烟雾含有致癌的亚硝胺，引发癌症的发展。
高盐饮食
一些饮食因素与幽门螺杆菌疾病有关。高盐饮食与幽门菌定植率、胃炎和胃癌风险增加。高盐浓度导致壁细胞萎缩，粘膜屏障破坏。然而，只有长期高盐摄入才会增加幽门螺杆菌相关疾病的风险。
高米饭摄入量
高米饭摄入量与胃癌之间存在正相关关系。米饭含有碳水化合物，可能会刺激胃粘膜。
水果和蔬菜摄入量低
水果和蔬菜摄入量低可能会增加胃癌的风险。水果和蔬菜含有抗氧化剂维生素C和β-胡萝卜素，通过中和活性氧来防止致癌。
因此，尽管有几个环境因素被认为与幽门螺杆菌相关疾病的发生有关，但它们的作用往往是有争议的。据推测，不同环境因素以及宿主和细菌因素之间的复杂相互作用妨碍了对研究结果的解释。
幽门螺杆菌因素在疾病发展中的总体影响是复杂的。到目前为止，已经描述了几种与幽门螺杆菌相关疾病的发生有关的幽门螺杆菌特异性蛋白。这些蛋白质被认为是导致幽门螺杆菌持续存在的原因。作为副作用，这些幽门螺杆菌蛋白诱导和改变炎症过程，损伤胃上皮，从而决定幽门螺杆菌感染后的结局。
CagA
与感染cagA阴性幽门螺杆菌分离株的患者相比，携带细胞毒素相关基因A（cagA）的幽门螺杆菌分离株的定植与严重胃炎、消化性溃疡病和远端胃腺癌的风险增加有关。
幽门螺杆菌cagA基因的存在或不存在经常被用作幽门螺杆菌中致病岛（PAI）存在或不存在的标记。 cag PAI由大约30个基因组成，并且在所有幽门螺杆菌分离株中占50％–70％。 位于cag PAI侧翼的两个31 bp重复序列之间的重组可能导致整个cag区域的缺失或获得。
cag PAI上的18个基因对于产生IV型分泌系统至关重要。 IV型分泌系统将细菌细胞中的蛋白（与毒力相关）转运到宿主细胞的胞质溶胶中。 这通常导致上皮细胞反应的级联反应的启动，例如细胞骨架的变化和细胞因子IL-8的分泌。
在幽门螺杆菌中，IV型分泌系统的成分将CagA蛋白转运到胃上皮细胞中。 随后，CagA蛋白被磷酸化。 然后，这种磷酸化的CagA与宿主磷酸酶SHP-2相互作用，引起细胞骨架的重排。 这导致宿主细胞形态发生变化，也称为“蜂鸟”表型。该表型的特征在于细胞扩散，上皮细胞的延长生长以及片状脂蛋白和丝状伪足的存在。
作为抵消事件，磷酸化的CagA与宿主Src激酶相互作用，从而减弱宿主SHP-2磷酸酶的信号传导。 这个过程减少了细胞骨架的重排，并阻止了CagA的进一步磷酸化。
最近，已经证明幽门螺杆菌菌株在体内诱导较高水平的CagA磷酸化。上皮细胞诱导更多的细胞骨架变化，并且更可能与胃癌有关。CagA磷酸化水平的差异是由cagA基因的30个区域内酪氨酸磷酸化基序（TPM）数量的差异引起的。
幽门螺杆菌人群，需要最低限度的免疫识别。因此，在萎缩的生态位中，这些TPM数量减少的亚克隆诱导了较弱的宿主免疫反应。
另一方面，较高水平的CagA磷酸化可引起强烈的炎症反应。 这种炎症会导致萎缩，并可能在限制高酸输出的生态位酸应激中发挥作用。
通过观察发现，缺乏cagA基因的幽门螺杆菌菌株是从消化性溃疡或胃癌患者中分离出来的，尽管其频率比cagA阳性幽门螺杆菌菌株的频率更低。
cagA和幽门螺杆菌相关疾病之间的关联在不同的地理区域中有所不同。 这种变异可能与CagA表达的差异有关。
然而，CagA并不是唯一的。幽门螺杆菌蛋白负责屏障功能障碍，而这一过程并没有随着CagA的清除而丢失。下一节讨论的VacA蛋白也很重要。
VacA
最初显示真核细胞在带有幽门螺杆菌的体外测试系统中经历空泡化和连续变性。 后来证明这种现象是由幽门螺杆菌毒素诱导的，现在被称为空泡细胞毒素A（VacA）。
VacA或CagA不能单独用作临床结果的决定因素。
VacA如何发挥作用，导致细胞死亡？
幽门螺杆菌VacA是一种高度免疫原性的95-kDa蛋白。VacA结合上皮细胞的顶端部分，形成阴离子选择性孔。
通过这些孔，碳酸氢盐，氯化物和尿素从细胞质中释放出来，然后，VacA被内吞进入晚期的内体区室，并改变这些区室的通透性。
在弱碱（例如氨）的存在下，这会导致水涌入，从而导致囊泡肿胀和液泡形成。 细胞内内吞途径的损伤最终导致细胞死亡。
这导致了上皮细胞抗性的降低，因此低分子量分子如Fe3+和Ni2+可以很容易地穿过上皮细胞层。Fe3+和Ni2+分子分别是幽门螺杆菌生长和脲酶活性的关键因子。
因此，推测通过降解上皮细胞屏障，幽门螺杆菌可以更容易地获得这些关键因子。
幽门螺杆菌VacA也与壁细胞的降解有关，这导致酸分泌减少，使宿主容易患上胃癌。 持续感染过程中VacA表达水平的差异导致毒性改变。 因此，溃疡的消长可以通过随时间变化的VacA表达变化来解释。
在体外在胃上皮细胞附近诱导vacA基因的转录。 这一发现证实了VacA与宿主细胞相互作用的重要性。 此外，VacA可以逃避适应性免疫反应，从而增强幽门螺杆菌在胃粘液层中的持久性。
幽门螺杆菌外膜蛋白（HOPs）
在革兰氏阴性细菌中，外膜介导与其周围环境的相互作用。 在感染期间，假定存在于幽门螺杆菌外膜上的蛋白质被改变，使得宿主免疫系统的识别作用降至最低。
幽门螺杆菌分离物含有约30种不同的外膜蛋白（HOP）。 其中几种是粘附素。 在革兰氏阴性细菌中，粘附素最常形成聚合菌毛结构。 但是，在幽门螺杆菌中，这些粘附素已经适应了胃环境，其中酸性条件可能会使这种聚合物菌毛结构解聚。
岩藻糖基化的糖蛋白和唾液酸化的糖脂都已被证明是胃上皮中幽门螺杆菌的结合位点。
与宿主细胞的粘附可保护幽门螺杆菌免受蠕动和粘膜脱落。
此外，推测粘附力可以使幽门螺杆菌更好地获取从胃上皮释放的营养物质，并更有效地将细菌毒素传递至宿主细胞。
另一方面，在剧烈炎症的部位，粘附特性的丧失可能使幽门螺杆菌逃脱宿主免疫细胞的杀伤。目前为止，一些HOP与疾病的发展有关。
幽门螺杆菌BabA (HopS)介导幽门螺杆菌粘附于人Leb血型抗原，这些抗原存在于胃上皮细胞上。BabA黏附促进幽门螺杆菌定植，增加上皮细胞分泌IL-8，导致粘膜炎症增强。
BabA调节的两种机制都有助于促进慢性感染的动态反应。
在慢性炎症期间，选择增加或减少粘附的周期可在所有血型的人群中获得所有类型的Leb结合。
宿主粘膜糖基化模式导致BabA进化，使幽门螺杆菌菌株适应其个体宿主，这有助于避免宿主反应，并在全世界范围内造成幽门螺杆菌感染的异常长期性。
幽门螺杆菌可塑性区域毒力因子
两个单独菌株基因组序列的比较表明，一个菌株中存在的幽门螺杆菌基因中约有6%-7%不存在于另一个菌株中，反之亦然。
大约一半的菌株特异性基因存在于高变区；可塑性区。 位于这种可塑性区域的基因通常与毒力增加相关。
在幽门螺杆菌中，可塑性区确实编码了与IV型分泌有关的Vir型ATP酶。 在幽门螺杆菌中，该分泌系统在例如分泌CagA细胞毒素中很重要。目前为止，一些位于可塑性区的幽门螺杆菌基因与幽门螺杆菌相关的疾病有关。
幽门螺杆菌Jhp0947和Jhp0949与十二指肠溃疡疾病相关。这两个基因均位于幽门螺杆菌菌株J99可塑性区，在幽门螺杆菌介导的IL-12释放中很重要。
在体外测试系统中从单核细胞中提取。 细胞因子IL-12对于使免疫反应偏向促炎性Th1应答是必不可少的，并且与十二指肠溃疡的形成密切相关。
由jhp0947和jhp0949编码的蛋白质的功能未知。 然而，已经假设这些蛋白通过与单核细胞的相互作用诱导促炎细胞因子IL-12的产生。
IL-12水平升高会导致幼稚T细胞分化为活化的Th1细胞，从而导致炎症反应增强和组织损伤增加。
幽门螺杆菌Jhp0950，编码一种未知功能的蛋白质，也是J99可塑性区的一部分。该基因的存在与cagA、cagE、vacA s1m1、babA2、hopQ T1、oipA有关。
在幽门螺杆菌J99基因组中，Jhp0950与Jhp0949相邻。与Jhp0949不同，Jhp0950与十二指肠溃疡风险增加无关。然而，它与疾病的关联支持了位于可塑性区域的幽门螺杆菌基因可能与毒性相关的观点。
其他幽门螺杆菌毒力因子
在美国和荷兰，幽门螺杆菌iceA1基因（iceA基因的两个等位基因变体之一）在幽门螺杆菌感染的消化性溃疡患者中比仅在幽门螺杆菌感染的胃炎患者中更为普遍。
与许多其他与毒力相关的基因相似，IceA表达与幽门螺杆菌相关疾病之间的联系是群体依赖性的。
在东南亚，未发现iceA1与幽门螺杆菌相关疾病之间的关联。 有趣的是，对iceA1呈阳性的南非幽门螺杆菌分离株在幽门螺杆菌感染的胃癌患者中比仅在幽门螺杆菌感染的胃炎患者中更普遍。
注：幽门螺杆菌iceA1最初是在与胃上皮细胞接触后转录上调后被鉴定的，iceA1基因编码的核酸内切酶与乳球菌中的限制性核酸内切酶NlaIIIR非常相似，伴随的高度保守的脱氧核糖核酸腺嘌呤甲基转移酶的活性，由幽门螺杆菌编码，似乎与控制幽门螺杆菌的基因表达有关。
幽门螺杆菌Jhp1462与MAL T淋巴瘤、十二指肠溃疡和胃腺癌的风险增加相关。由Jhp1462编码的蛋白质的功能是未知的，其在严重胃十二指肠疾病发展中的重要性仍有待阐明。
以上，我们看到幽门螺杆菌通过各种方式给人体带来种种不利影响，它似乎不应该在人体中长期生存，然而，幽门螺杆菌在人体内存在有着的悠久的历史，那么幽门螺杆菌是如何保护自己在人体中安稳生存下来？
幽门螺杆菌在疾病发生之前会长期感染人胃粘膜。 因此，导致幽门螺杆菌定植和持续存在的因素与幽门螺杆菌相关的发病机理具有内在联系。 在胃腔进入后，幽门螺杆菌必须应付胃酸。
幽门螺杆菌通过其耐酸性在这种酸性条件下得以生存：然后穿过粘液层到达其接近胃上皮细胞的位置。趋化性，运动性和粘附性是胃上皮细胞定殖的重要过程。
为了在人胃粘膜中长期持久存在，幽门螺杆菌还不断需要宿主提供营养。 这是通过降解粘液层和下面的胃上皮细胞的完整性来实现的。 此外，通过抑制宿主免疫系统，抗原变异和抗原拟态避免了幽门螺杆菌的清除。
耐酸性
幽门螺杆菌生长的下限pH值是5.0-5.5，具体取决于测试的分离物。在胃粘膜层中，pH也是酸性的，大约在4-6.5之间变化。而且，当粘液层被破坏时，pH值可能会偶尔下降。
酸冲击（pH<3）后幽门螺杆菌的存活取决于幽门螺杆菌蛋白脲酶的活性，该酶将尿素转化为氨和碳酸氢盐。这导致幽门螺杆菌的周质或细胞质被中和。幽门螺杆菌尿素酶活性对于在酸性pH下体外存活以及在动物模型中胃粘膜定植至关重要，这证明了尿素酶在幽门螺杆菌感染中的重要性。
在中性pH下高度活跃的脲酶和酸调节的尿素通道的结合解释了为什么幽门螺旋菌在人类胃部的生存能力是独特的。有效抑制UreI蛋白，将提供一种从正常的，分泌酸的胃中根除幽门螺杆菌的方法。
除耐酸性外，脲酶还具有与胃定植有关的其他基本功能
尽管尿素酶对于酸休克的生存是必不可少的，但是幽门螺杆菌尿素酶在处理胃上皮细胞附近的慢性酸性环境时还是不够的。 用酸抑制剂治疗不能恢复尿素酶阴性突变体定殖在生侏儒仔猪胃中的能力。
脲酶参与幽门螺杆菌的氮代谢，脲酶活性产生的氨和碳酸氢盐被认为会影响宿主的许多细胞过程，包括细胞裂解。
除脲酶外，非脲酶基因也有助于耐酸，并且在酸性pH下的存活和生长与脲酶无关。 在这些非脲酶基因中，已显示三种调节蛋白（Fur，NikR和HP0166）对幽门螺杆菌的适应性有贡献。 这表明严格调节耐酸机理的重要性。
Karin et al., FEMS Microbiol Rev. 2006
NikR通过Fur调节系统直接和间接调节脲酶的表达。CsrA调节Fur和HspR调节系统的表达。通过不同基因调节蛋白的相互作用，幽门螺杆菌能够感知和响应多种信号。
细胞的趋化作用与运动
胃上皮细胞层覆盖着一层厚厚的粘液。假定该层甚至对于小分子也相对不可渗透。幽门螺杆菌的能动性和趋化性是有效穿透这一粘液层的关键。
在小鼠感染模型中，几乎任何运动和趋化性系统基因的诱变都消除了幽门螺杆菌感染胃粘膜的能力，强调了这些因素对定殖的重要性。
运动性
幽门螺杆菌的运动性是通过存在两到六个极性的带鞘鞭毛而实现的。鞭毛由三个结构元素组成：基体，钩子和细丝。迄今为止，超过50种蛋白质与鞭毛的结构或调控组织有关。
鞭毛丝由两个亚基FlaA和FlaB组成。幽门螺杆菌flaA和flaB突变体无法在感染仔猪的模型中定植，表明幽门螺杆菌鞭毛对定殖是必需的，幽门螺杆菌的毒力也因此而增加。
幽门螺杆菌motB基因编码鞭毛运动旋转蛋白。 幽门螺杆菌motB基因敲除突变体仍包含鞭毛，但不能运动。该突变体在小鼠中定植的能力降低，证实了运动性是完全传染性所必需的。
鞭毛基因转录的调控不同于许多其他细菌。与许多其他带鞭毛的革兰氏阴性细菌相反，幽门螺杆菌没有转录调控因子来调控鞭毛基因的转录。
据推测，幽门螺杆菌的运动不需要严格的调节，因为它在任何时候都是不可或缺的。然而，在幽门螺杆菌中仍然可以看到一些转录调控。例如，蛋白质FlhA和FlhF，基体的组成部分，需要在中后期鞭毛基因转录之前出现。
趋化性
除了运动性，趋化性对于幽门螺杆菌的定植也是必不可少的。趋化性允许幽门螺杆菌将其运动导向胃上皮细胞层。
由HP0099编码的幽门螺杆菌趋化性受体传感器识别碳酸氢盐和精氨酸作为引诱剂。幽门螺杆菌外膜上这种传感器蛋白与反应调节剂CheY偶联。
反应调节剂CheY调节鞭毛运动蛋白的表达，使幽门螺杆菌游向其生态位。
应答调节因子CheY的一个敲除突变体未能在非生物小猪体内定殖，强调了趋化性在最初定殖中的重要性。
反应调节因子CheY及其组氨酸激酶的敲除突变体显示出对粘蛋白的趋化性反应减弱。
免疫逃避
在长期的定殖过程中，宿主对多种幽门螺杆菌抗原产生强大的免疫反应。然而，这些抗原通常没有表面暴露。
另一方面，表面暴露的抗原通常高度多样化，使宿主清除幽门螺杆菌变得更加困难。幽门螺杆菌感染极少产生足够的免疫反应，能够清除细菌。 实际上，幽门螺杆菌能够有效规避先天性和适应性免疫反应。
先天的免疫反应不能实质上识别幽门螺杆菌。大肠杆菌脂多糖（LPS）通过TLR4激活先天免疫应答。然而，幽门螺杆菌LPS远不是TLR4介导的基因表达的有效诱导剂。
在幽门螺杆菌中，TLR5介导的免疫应答激活效率也较低。 与肠沙门氏菌血清型鼠伤寒鞭毛蛋白相比，幽门螺杆菌鞭毛蛋白没有被释放，并且在通过TLR5激活IL-8分泌中也没有那么强。
先天性免疫反应未能识别幽门螺杆菌可能导致适应性免疫反应失败以随后清除感染。
自适应免疫系统的逃避至少由两个重要机制介导：抗原模拟和免疫抑制。抗原模拟导致宿主免疫系统无法正确识别幽门螺杆菌。例如，幽门螺杆菌LPS上的Le血型抗原也在人类上皮细胞上表达。结果，幽门螺杆菌LPS免疫原性差，从而支持幽门螺杆菌的持久性。在其LPS上缺少O抗原的幽门螺杆菌菌株在小鼠中定殖的能力显着降低。因此，幽门螺杆菌LPS的典型结构在定植中很重要。
除了通过抗原模拟来逃避免疫外，免疫抑制也有助于幽门螺杆菌感染的慢性化。
免疫应答可能偏向更抗炎的应答，或者下调（VacA）。幽门螺杆菌VacA可以阻断巨噬细胞中的吞噬体-溶酶体融合，导致巨噬细胞无法杀死幽门螺杆菌。
此外，VacA表达阻断T细胞活化并因此增殖，活化T细胞凋亡，并抑制T细胞中的抗原呈递。
B淋巴细胞的抗原加工可能被阻止，可能是通过将内体的成熟限制在发生抗原加载的MHC II类区室中。因此，VacA限制了针对幽门螺杆菌的T细胞和B细胞应答。
幽门螺杆菌的存在可以预防某些疾病？
通过以上各种方式，幽门螺杆菌得以在人体中生存下来，从某种程度上来说，幽门螺杆菌并不总是对人类宿主有害。
研究表明，幽门螺杆菌的存在可能抑制引起结核的细菌（结核分枝杆菌），预防哮喘，克罗恩病，食管反流，腹泻病以及食道癌。 幽门螺杆菌的发病率下降与儿童过敏性疾病和自身免疫性疾病，多发性硬化，腹腔疾病的发病率上升相关。
因此，从某种程度上来说，幽门螺杆菌有其存在的价值。这引起了关于是否需要根除幽门螺杆菌的讨论。
需要明确的是，幽门螺杆菌感染后不会立即对人体产生致死性危害和严重后果，所导致的慢性胃炎、消化道溃疡和胃癌等疾病是长期存在并慢性与其他因素共同作用的结果。
第五次全国幽门螺杆菌感染处理共识报告中有如下陈述：
根除幽门螺杆菌的获益在不同个体之间存在差异
根除幽门螺杆菌促进消化性溃疡愈合和降低溃疡并发症发生率，根除幽门螺杆菌可使约80%早期胃 MALT 淋巴瘤获得缓解。与无症状和并发症的 幽门螺杆菌感染者相比，上述患者根除幽门螺杆菌的获益显然更大。胃癌发生高风险个体有胃癌家族史、早期胃癌内镜下切除术后和胃黏膜萎缩和（或）肠化生等。根除幽门螺杆菌预防胃癌的获益高于低风险个体。
在做出可靠的功能性消化不良诊断前，必须排除幽门螺杆菌相关消化不良。
幽门螺杆菌胃炎伴消化不良症状的患者，根除幽门螺杆菌后可使部分患者的症状获得长期缓解，是优选选择。
幽门螺杆菌感染是消化性溃疡主要病因，不管溃疡是否活动和是否有并发症史，均应该检测和根除幽门螺杆菌。
…
总的来说，对于无抗衡因素 ( 高龄、伴存疾病、社区再感染率、卫生经济因素等 ) 的个体，根除幽门螺杆菌治疗利大于弊。
儿童：
不推荐对 14 岁以下儿童行常规检测幽门螺杆菌。推荐对消化性溃疡儿童进行幽门螺杆菌检测和治疗，因消化不良行内镜检查的儿童建议行幽门螺杆菌检测与治疗。
与成人相比，儿童根除治疗不利因素较多，包括抗菌素选择余地小，对药物不良反应耐受性低。此外，儿童幽门螺杆菌感染有一定自发清除率，根除后再感染率也可能高于成人。
老年人：
老年人根除幽门螺杆菌治疗药物不良反应风险增加，因此对老年人根除幽门螺杆菌治疗应该进行获益-风险综合评估，个体化处理。
问卷调查显示，多数临床医生对老年人根除幽门螺杆菌治疗的态度趋向保守。一般而言，老年人（年龄>70 岁）对根除幽门螺杆菌治疗药物的耐受性和依从性降低，发生抗生素不良反应的风险增加；另一方面，非萎缩性胃炎或轻度萎缩性胃炎患者根除幽门螺杆菌预防胃癌的潜在获益下降。
合理看待幽门螺杆菌感染后果至关重要，对自然人群中幽门螺杆菌感染是否需要进行干预，需要综合权衡利弊。对于有根除治疗指征的患者，需要给予规范治疗，提高首次根除率，减少耐药性发生。
在慢性感染过程中，多株菌株同时定植于一个宿主，并且幽门螺杆菌分离株的遗传变异使幽门螺杆菌相关的发病机理难以从单个因素中预测。 幽门螺杆菌与其宿主的共同进化使它得以终生定居。
随着现代卫生环境改善及抗生素的大量使用，幽门螺杆菌的生长和传播越来越难，年轻一代中感染率较低，在未来几十年中幽门螺杆菌感染率将进一步下降。
更好地理解幽门螺杆菌和其他胃肠道微生物群之间的对话可能为预防或治疗其感染提供新的方向。如在肠道菌群健康检测报告中发现幽门螺杆菌感染，则应引起重视。当需要治疗时，应评估新的治疗策略和药物，或者应该制定替代策略来控制细菌的毒力，从而避免出现溃疡和胃癌而不消除其积极影响。
附录： 幽门螺杆菌的发现史
在1980年代初，幽门螺杆菌首次被发现是引起胃部疾病的原因。该发现帮助研究人员将幽门螺杆菌感染与胃炎，溃疡和胃癌等联系起来。
1982年，两名澳大利亚研究人员巴里·马歇尔和罗宾·沃伦描述了幽门螺杆菌感染的作用。
然而，沃伦和马歇尔关于幽门螺杆菌功能的理论并未立即被医学界接受。当时，大多数科学家都不相信细菌可以在人的胃中生活。
马歇尔无法在实验室小鼠中进一步测试他的工作，也不允许在人身上进行实验。马歇尔这位勇敢的科研工作者想到了一个办法。
他决定亲自吃下幽门螺杆菌。他从病人的肠道中提取该菌，将其放入肉汤中，然后饮用。
几天后，马歇尔出现了肠道症状，例如恶心，呕吐，口臭和疲劳。他做了胃活检，且能够培养幽门螺杆菌，证明是细菌引起了他的症状。
医学界最终接受了幽门螺杆菌引起溃疡和其他肠道问题的观念，但是接受的道阻且长。
1994年，美国国立卫生研究院共识发展会议正式承认幽门螺杆菌与溃疡之间的紧密联系。该小组建议对溃疡患者进行抗生素治疗。
1996年，FDA批准了首个针对幽门螺杆菌引起的溃疡的抗生素疗法。
一年后，疾控中心（CDC）与其他政府机构和学术机构合作发起了一项全国运动，为医患相关人员提供有关幽门螺杆菌与溃疡之间的联系。
2005年，马歇尔和沃伦获得了诺贝尔生理学或医学奖。溃疡不再被视为无法治愈的慢病，而是一种可以通过短期的抗生素和酸分泌抑制剂治疗的疾病。
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