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谷禾健康
大部分人都遭受过头皮屑的困扰。头皮屑虽然看起来不是严重的疾病，但有时候足以令人头疼和尴尬，影响整体生活质量。
头皮屑是一种非常常见的皮肤病，无论年龄，性别等，任何人都可能会有。
头皮屑通常看起来像油腻的皮肤片，如果飘落在深色衣服上更加明显。在头皮上，它也可能表现为皮肤的鳞片状斑点，有时伴有发红、发痒或发炎。
头皮表面为微生物提供了独特的微环境，主要来自宿主的生理条件，包括皮脂含量，水分，pH值等。
头皮屑与多种可能的原因有关，包括卫生差，压力大和饮食不当，当然头皮屑的产生也离不开微生物群。
微生物包括真菌和细菌。
真菌
少量脱落实际上是正常的，因为皮肤细胞会死亡，以便形成新的皮肤。然而，在某些情况下，由于一种或多种潜在的问题可能会使头皮真菌的过量生长，导致剥落异常大量。
头皮表面发现的最多的真菌是马拉色菌(malassezia)。这种真菌生活在头皮上，以皮肤油脂为食。
马拉色菌里有限制性马拉色菌、球形马拉色菌等，不同种类的马拉色菌的致病性不同，并适应人体皮肤的不同部位，这主要归因于宿主的生理条件（皮脂，免疫反应，汗液等），环境（温度，湿度，紫外线暴露）以及其他微生物的存在。
其中限制性马拉色菌与球形马拉色菌的比例较低与健康的头皮有关。
当球形马拉色菌利用脂肪酶代谢其消耗的油脂时，会产生一种副产物——油酸，该副产物渗透到头皮并引起头皮屑。
功能分析表明，真菌菌群主要通过与头皮屑头皮细胞-宿主粘附有关的途径富集。马拉色菌的粘附与头皮角质层屏障功能受损有关，可能进一步有助于头皮屑区马拉色菌的发育。
与健康头皮相比，头皮屑头皮中还发现了大量与一般功能和遗传信息处理相关的通路(硫中继系统、蛋白酶体通路、酵母细胞周期和减数分裂等)，且与限制性马拉色菌呈显著正相关。
“酵母细胞周期”和“减数分裂”是参与真菌细胞周期和增殖的重要通路，这两通路在头皮屑头皮上的较高数量表明，它们在头皮屑头皮上的马拉色菌的增殖中起作用。
“蛋白酶体通路”与包膜的形成有关，包膜是真菌的主要致病决定因素。
细菌
头皮表面发现的最丰富的两个细菌属是Cutibacterium菌（健康头皮）和葡萄球菌（头皮屑头皮）。
研究表明，与健康人群相比，头皮屑患者的限制性马拉色菌和葡萄球菌的丰度较高（p <0.05）。
不同的葡萄球菌丰度变化也不同。
与健康人群相比，头皮屑患者头皮上表皮葡萄球菌的丰度减少，而同时头状葡萄球菌的丰度显著增加。头状葡萄球菌丰度的增加足以驱动头皮屑损伤部位葡萄球菌绝对物种丰度的总体增加。
细菌菌群的功能分析显示出，健康头皮与以下代谢相关通路明显高于头皮屑头皮：
氨基酸：丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、脯氨酸、赖氨酸、组氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸代谢；
维生素：维生素B6，B7
其他辅助因子：卟啉，叶绿素，烟酸和烟酰胺代谢，泛醌和其他萜醌的生物合成。
这些头皮微生物群合成的维生素、生物素、氨基酸等被头皮角质形成细胞吸收，为头皮提供营养，在保持头发和头皮健康以及控制头皮屑方面起着有益的作用。
可能引起头皮屑的一些潜在潜在问题包括：
•皮肤状况-例如脂溢性皮炎，湿疹和牛皮癣，会增加头皮屑的风险。
•神经系统疾病-发现患有帕金森氏症等神经系统疾病的人更容易患头皮屑。
•洗护用品的刺激-购买的洗护品含有许多化学物质，可能会刺激头皮并导致发炎，发痒和脱落。
•不良的饮食习惯-摄入含锌和B族维生素的食物不足，可能会导致头皮屑。
•年龄-虽然说任何年龄的任何人都可能患有头皮屑，但往往在年轻人和中年人中更为普遍。
•气候-冬季的寒冷天气可能促进头皮中酵母样真菌的生长。
•激素-体内激素的变化可能会影响头皮的天然皮脂分泌。激素失调的人更容易有头皮屑。
为了想要尽快清除头皮屑，有人会选择含药的洗发水。但是，药用洗发水真的可以治愈头皮问题吗？
首先，含药的洗发香波只有在您持续使用时才有效-它们不能彻底治愈头皮屑。这就意味着，必须要每周使用几次这种洗发水才能看到效果，一旦停止使用，头皮屑很可能卷土重来。
这些洗发剂大多数都含有抗真菌成分，例如酮康唑。虽然可以有效控制头皮屑，但连续使用会刺激头皮，并使头发变得蓬松干燥。
其他药用去屑洗发水也可能含有煤焦油，煤焦油是通过延迟皮肤细胞再生的过程来控制头皮屑。但是，煤焦油是已知的致癌物质，因此最好避免含有这种成分的洗发水。
皮肤会吸收施加的任何物质，自然疗法是最佳选择。
盐
快速去除头皮屑且不使用任何有害化学物质的最安全方法之一是：用盐来去除片状头皮屑。
在洗澡之前，将盐轻轻按摩到干头皮上，使头发在漂洗时更容易去除。
椰子油
椰子油可以帮助改善水合作用，减少刺激感，并防止真菌在头皮上生长。恢复头皮的水分有助于止痒。
根据一项临床试验的结果，在117名1-13岁的儿童中，将纯净的椰子油涂在皮肤上可使特应性皮炎症状减少68.23％。当然也需要进行更多研究，以评估椰子油在治疗头皮屑中的作用。
椰子油的保湿和抗菌特性，使其成为抵抗干燥的绝佳自然选择。
茶树油
使用茶树油治疗头皮屑也是比较快速简便的。有研究人员认为茶树油中的化合物可以有效控制表皮葡萄球菌。
只需在头皮上按摩几滴茶树油，可减少瘙痒和多余油脂的产生。也可以在洗发水中混合几滴茶树油。
芦荟凝胶
芦荟是一种多汁植物，以其愈合特性而闻名。叶片中的凝胶含有几种生物活性化合物，例如氨基酸和抗氧化剂，可减少头皮屑。
2019年一项研究检查了23项涉及芦荟的临床试验。这些研究的结果表明，芦荟凝胶可以改善皮肤中的水分保留并促进伤口愈合。芦荟还可以减轻炎症，这可以帮助有头皮屑症状的人减轻症状，例如发痒。
2015年的研究表明，芦荟的抗菌性能可预防头皮屑。
饮 食
头皮屑通常与不良饮食有关，首先请开始调整饮食习惯。
Omega-3脂肪酸
Omega-3脂肪酸可以降低血压，增加“良好的” HDL胆固醇水平，并支持心脏和大脑健康。这种脂肪酸的缺乏会导致不良症状，例如头皮屑，指甲变脆和皮肤干燥。
锌
锌是支持人体免疫系统并促进细胞生长的矿物质。可以从动物蛋白，坚果等获取锌。
根据NIH研究表明，严重的锌缺乏与脱发、腹泻、皮肤损伤等有关。
2016年的一研究将缺锌列为脂溢性皮炎和头皮屑的潜在诱因。
减少糖和谷物
应该减少糖和谷物的摄入，因为已知这些会促进酵母或真菌的过度生长。
水果
水果和蔬菜含有许多必需的维生素，矿物质和抗氧化剂，可以帮助减轻炎症。
一项涉及4379人的观察性研究称，多吃水果的人患脂溢性皮炎的可能性较小。
研究结果还表明，典型的西方饮食可能会增加女性脂溢性皮炎的风险。
生物素
2018年的一项审查显示，生物素缺乏症可能导致几种皮肤疾病，包括脂溢性皮炎。生物素，也称为维生素B7，在支持健康的头发，指甲和皮肤方面发挥作用。富含生物素的食物包括：肝、蛋黄、坚果、三文鱼等。
晒太阳
还有一种非常简单的方法是：经常晒晒太阳。阳光可以防止真菌在头皮上繁衍。同时可以增加维生素D的含量，从而有助于改善皮肤状况。
解 压
此外，压力是头皮屑的最常见诱因之一。学习如何正确处理压力也很重要。适当培养一些兴趣爱好，定期放松解压，尽可能远离压力源。
其 他
最后，要保持良好的个人卫生习惯，避免过多抓挠，发痒最初是由头皮屑引起的刺激引起的，抓挠会增加刺激性并导致恶性循环。
避免使用过多的护发产品，防止头皮发炎。
摆脱头皮屑需要时间，精力和耐心，才能获得持久的效果。
Q & A
如何区分头皮屑和虱子？
如果白色颗粒在吹动或梳理头发时掉落，痒的程度相对较轻，则很可能是头皮屑。头虱在头皮部叮咬吸血，主要症状头皮部剧烈瘙痒，斑点粘在发干上，则可能是虱子或虱子空卵。
头皮屑可以治愈吗？
没有永久治愈的方法，但合理的方式可以控制住头皮屑。一些自然疗法包括茶树油、椰子油等。
头皮屑会导致脱发吗？
头皮屑本身不会直接导致脱发。然而，因为头皮屑抓挠发痒的头皮，久而久之可能会导致发丝脱落。
相关阅读：
主要参考文献：
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收样安排
春节前实验室的收样时间截止2月7日，客户的样本必须在2月5日前送到实验室会安排节前上机。春节期间2月8日至2月18日实验室无法收样。
报告交付
2月1到5日收到样本交付期限为节后2月19日；
2月19号起恢复正常上机和报告出具。
杭州谷禾信息技术有限公司
2021年1月14日
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现在经济飞速发展，随着生活条件改善，人们的寿命开始变长，对健康长寿的研究也逐渐开始增多。
然而寿命变长却不一定健康，越来越多人开始患上各种慢性疾病。
慢性疾病怎么来的？
首先从炎症开始。炎症其实是身体在与自身有害的物质（例如感染，毒素）作斗争来自愈的过程。当细胞要被破坏时，身体就会释放化学物质，从而触发免疫系统的反应。
当这种反应持续存在时，就会发生慢性炎症，身体处于持续的警觉状态。随着时间的流逝，慢性炎症可能会对组织和器官造成负面影响。于是各种疾病就开始了。
那慢性疾病为什么与肠道健康有关呢？
看过我们文章的朋友，大概已经开始有了这样的概念：许多疾病始于肠道。
因为免疫系统有很大一部分在肠道，具体来讲，这要涉及到肠道通透性的问题。
来自麻省总医院儿童医院腹腔研究和治疗中心主任Fasano博士和他的团队发现了zonulin蛋白（连蛋白），这为研究肠道通透性功能的新方法打开了大门，不仅因为它影响肠道，而且还影响了整个过程中炎症和自身免疫的作用。
除了基因组成和暴露于环境诱因外，还有三个引起慢性炎症性疾病的额外因素：
肠道通透性的不适当增加（可能受肠道菌群组成的影响）；
负责耐受性免疫应答平衡的“超好战”免疫系统；
肠道菌群的组成及其对免疫系统的表观遗传影响宿主基因组的表达。
近十年来，人们开始越来越多关注到人类遗传学、肠道微生物组学和蛋白质组学，表明粘膜屏障功能的丧失，特别是胃肠道粘膜屏障功能的丧失，可能会严重影响抗原的运输，最终影响肠道微生物组和免疫系统之间密切的双向相互作用。
这种相互作用对宿主肠道免疫系统功能的形成有很大影响，并最终将遗传易感性转化为临床结果。这一观察导致了对慢性炎症性疾病流行的可能原因的重新审视，表明肠道通透性的关键致病作用。
临床前和临床研究表明，连蛋白家族是调节肠通透性的一组蛋白质，与多种慢性炎症性疾病有关，包括自身免疫性，感染性，代谢性和肿瘤性疾病。这些数据为多种慢性炎症性疾病提供了新的治疗靶点，其中连蛋白途径与它们的发病机理有关。
Fasano指出，根本没有足够的基因来解释众多慢性疾病，基因也不能解释疾病发作的时间。他说，要解决这些谜团，我们必须关注微生物组，因为“决定个人临床命运的是个体之间的相互作用和我们所生活的环境。”
除了微生物本身，肠粘膜的状况也起着重要作用。Fasano解释说：“尽管这种巨大的粘膜界面（200 m2）看不见，但它通过与周围环境中各种因素的动态相互作用而起着关键作用，这些因素包括微生物，营养素，污染物和其他物质。”
虽然过去人们认为细胞内紧密连接是静态且不可渗透的，但我们现在知道并非如此。正如Fasano所解释的，连蛋白是肠道渗透性的强大调节剂。然而，尽管连蛋白是肠道通透性的生物标志物，并在许多慢性炎性疾病中起着致病作用，但并非所有慢性炎症性疾病都是由肠道渗漏引起的。
在他的综述中，一篇题为“Zonulin，一种上皮和内皮屏障功能的调节因子，及其在慢性炎症疾病中的作用”的文章，详细描述了“导致慢性炎症疾病的连锁反应”。
在正常情况下，你的肠道会保持健康的内稳态，当遇到抗原时，不会发生过度的免疫反应。在图中第2点，肠道菌群失调(即肠道菌群的数量和多样性不平衡)正在形成，导致连蛋白的过量生产，从而使肠道内壁更容易渗透。
Sturgeon C et al., Tissue Barriers, 2016
两个最强大的触发连蛋白释放是细菌过度生长和谷蛋白。连蛋白是对坏细菌的反应产生的——它通过打开紧密连接帮助细菌排出体外，所以细菌过度生长是有意义的。但是为什么它对谷蛋白有反应呢？
有趣的是，连蛋白途径将谷蛋白误解为微生物的潜在有害成分。这就是为什么谷蛋白会触发连蛋白的释放。虽然Fasano没有提到，除草剂草甘膦也触发连蛋白，而且是谷蛋白10倍的效力！
随后的通透性允许微生物群衍生的抗原和内毒素从管腔迁移到固有层（肠粘膜的结缔组织），从而引发炎症。
随着过程的继续恶化（上图中第3阶段），适应性免疫反应开始，触发促炎性细胞因子的产生，包括干扰素γ(IFN-γ)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)。这些细胞因子使通透性进一步恶化，从而形成恶性循环。
最终（第4阶段），粘膜耐受性被完全破坏，导致慢性炎症性疾病的发作。
最终出现的特定的慢性炎症性疾病，部分取决于你的基因组成，部分取决于你所接触的类型以及部分取决于肠道菌群组成。
除了遗传易感性和环境触发因素外，各种慢性炎症性疾病的发病机理还涉及到相互影响的肠道通透性/ Ag转运，免疫激活以及肠道菌群的组成/功能的变化。
连蛋白是上皮和内皮屏障功能的调节剂，肠营养不良可能导致连蛋白的释放，从而导致腔内物质穿过上皮屏障的释放，导致促炎性细胞因子的释放，而促炎性细胞因子本身会导致通透性增加，形成恶性循环，从而导致大量的饮食和微生物Ag大量涌入，触发了T细胞的活化。
根据宿主的遗传组成，活化的T细胞可能保留在胃肠道内，导致肠道慢性炎症性疾病或迁移到几个不同的器官以引起全身性慢性炎症性疾病。”
与zonulin通路失调相关的慢性炎症疾病包括:
自身免疫性疾病如腹腔疾病、1型糖尿病、炎症性肠病、多发性硬化症和强直性脊柱炎
代谢紊乱如肥胖、胰岛素抵抗、非酒精性脂肪肝、妊娠期糖尿病、高脂血症和2型糖尿病
肠道疾病如肠易激综合征、非腹腔麸质敏感性和环境肠道功能障碍
神经炎症性疾病如自闭症谱系障碍、精神分裂症、重度抑郁症和慢性疲劳/肌痛性脑脊髓炎
癌症脑癌和肝癌
2018年，发现的肠道菌群实际控制肝脏中的抗肿瘤免疫应答，并且抗生素可以改变免疫细胞的组成在肝脏中触发肿瘤生长。
哈佛医学院的研究人员已经确定了肠道微生物的特定种群，可以调节局部和系统的免疫反应来抵御病毒入侵。
某些肠道细菌也会促进炎症，炎症是几乎所有癌症的潜在因素，而其他细菌则会抑制炎症。某些肠道细菌的存在甚至可以增强患者对抗癌药物的反应。
肠道菌群提高癌症治疗效果的一种方法：
激活你的免疫系统，让它更有效地发挥作用。
研究人员发现，当这些特定的微生物缺失时，某些抗癌药物可能根本不起作用。
最近的研究表明，肠道细菌也参与了抗病毒防御。
哈佛医学院的研究人员第一次确定了特定的肠道微生物群，这些菌群调节局部和全身免疫反应，抵御病毒侵略者。这项工作确定了一组肠道微生物，以及其中的一个特定物种，它能使免疫细胞释放出抗病毒化学物质——1型干扰素。
研究人员进一步确定了许多肠道细菌共有的确切分子，它开启了免疫保护级联反应。研究人员指出，这种分子并不难分离，可能成为增强人类抗病毒免疫的药物的基础。”
虽然这些发现还需要重复和证实，但它们指出了一种可能性：你也许可以通过在肠道中重新播种脆弱拟杆菌和拟杆菌科的其他细菌，来增强你的抗病毒免疫。
这些细菌启动一个信号级联，诱导干扰素的释放，通过刺激免疫细胞攻击病毒，并导致病毒感染的细胞自我毁灭来保护免受病毒入侵。
具体来说，驻留在细菌表面的一个分子通过激活所谓的TLR4-TRIF信号通路触发干扰素的释放，这种细菌分子刺激免疫信号通路，该通路由9种toll样受体(TLR)之一启动，TLR是先天免疫系统的一部分。
最近的研究还强调了维生素D在肠道健康和全身自身免疫中的作用。一篇综述文章发表于《免疫学前沿》中：
自身免疫性疾病往往会导致维生素D缺乏症，这会改变微生物组和肠道上皮屏障的完整性。
这篇综述总结了肠道细菌对免疫系统的影响，探讨了自身免疫疾病研究中出现的微生物模式，并讨论了维生素D缺乏症如何通过其对肠道屏障功能，菌群组成的影响而有助于自身免疫，和/或对免疫反应的直接影响。
维生素D对免疫系统具有多种直接和间接的调节作用，包括促进调节性T细胞（Tregs），抑制Th1和Th17细胞的分化，损害B细胞的发育和功能，减少单核细胞的活化和刺激来自免疫细胞的抗菌肽。
也就是说，维生素D与自身免疫之间的关系很复杂。除了免疫抑制，维生素D还通过影响菌群组成和肠道屏障的方式改善自身免疫性疾病。
该文章引用了一些研究，这些研究表明维生素D会改变肠道微生物组的组成。一般而言，维生素D缺乏倾向于增加拟杆菌和变形杆菌，而更高的维生素D摄入量则倾向于增加普氏杆菌并减少某些类型的变形杆菌和厚壁菌。
虽然关于维生素D对肠道细菌的影响的研究仍很薄弱，尤其是在患有自身免疫性疾病的患者中，但已知维生素D缺乏症和自身免疫性疾病是合并症，通常建议这些患者补充维生素D。
众所周知，维生素D支持肠道和免疫细胞的防御。维生素D是维持紧密连接所需的关键成分之一。
肠上皮与外部环境不断相互作用。上皮表面适当的屏障完整性和抗菌功能对于维持内稳态和防止特定微生物物种的入侵或过度定殖至关重要。
健康的肠上皮和完整的粘液层对于防止病原性生物入侵至关重要，而维生素D有助于维持这种屏障功能。多项研究发现，维生素D3 / VDR信号调节紧密连接蛋白的数量和分布。
作为一种可使离子进入肠腔的“泄漏”蛋白，在功能性维生素D缺乏症的情况下，claudin-2表达可能会导致结肠炎。
维生素D上调抗菌肽的mRNA和蛋白质表达，包括抗菌肽，防御素和溶菌酶。
抗菌肽主要由肠道Paneth细胞分泌，是微生物组组成的重要介质。
防御素由上皮细胞，Paneth细胞和免疫细胞分泌，并且是肠道固有免疫反应的重要组成部分。
维生素D缺乏症可能通过以下方式影响微生物组和免疫系统，从而导致自身免疫疾病：
1 维生素D缺乏或补充会改变微生物组，细菌丰度或组成的操纵会影响疾病的表现。
2 由于饮食不足而缺乏维生素D信号传导会损害肠道的物理和功能屏障完整性，从而使细菌之间的相互作用刺激或抑制免疫反应。
3 如果缺乏维生素D，先天免疫防御能力可能会受到损害。
Yamamoto Erin A et al.,Front Immunol, 2019
以上所有，我们可以看到，优化肠道菌群和维生素D水平对于保持健康至关重要。通过肠道菌群检测，查看自己的肠道菌群的构成，适当补充益生菌，维生素D将有助于避免肠道泄漏。
对肠道微生物组产生重大影响的最简单，最有效和最便宜的方法：定期食用发酵食品。
健康的选择包括酸奶，纳豆和各种发酵蔬菜。
避免破坏或杀死微生物组，其中包括：
如果可以的话，尽量避免抗生素。抗生素杀菌一视同仁，不管好坏。
尽量少吃常规饲养的肉类和其他动物产品，因为这些可能会被喂食低剂量的抗生素。
尽量避免经基因工程处理和/或草甘膦处理的谷物。
少吃加工食品（由于过量的糖会滋生病原菌）
相关阅读：
参考文献：
Krautkramer KA, Kreznar JH, Romano KA, Vivas EI, Barrett-Wilt GA, Rabaglia ME, Keller MP, Attie AD, Rey FE, Denu JM. Diet-Microbiota Interactions Mediate Global Epigenetic Programming in Multiple Host Tissues. Mol Cell. 2016 Dec 1;64(5):982-992. doi: 10.1016/j.molcel.2016.10.025. Epub 2016 Nov 23. PMID: 27889451; PMCID: PMC5227652.
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谷禾健康
关于肺癌，可能有以下误解：
你对肺癌了解吗？
肺癌是第三大常见癌症（占所有癌症的11.6％）。2018年全球诊断209万例以上，死亡170万人。
肺 癌 类 型
肺癌中最常见的类型是非小细胞肺癌(NSCLC)，约占所有病例的80％—85％。
小细胞肺癌(SCLC)约占肺癌的15％—20％。SCLC的增长和传播速度比NSCLC快。
它的可怕之处在于大多数患者被诊断时为晚期，死亡率高。在没有有效治疗的情况下，治疗前后多器官转移和复发是死亡的关键原因。
肺部微生物群和癌症之间的相互作用:
肺癌的发生、驱动因素和治疗
Martins D,et al., Pathobiology. 2020
肺癌是由宿主和环境因素之间的相互作用引起的复杂疾病。在各种环境风险因素中，微生物在维持微生态平衡和调节宿主对多种治疗的免疫反应中起着至关重要的作用。
肺部是人体表面积最大的黏膜部位，也是与外部环境的主要接触面。肺里面藏有多种微生物。
肺微生物群由细菌，真菌和病毒组成，这些细菌是由吸入粘膜分泌物，鼻咽，口咽和环境空气交换而产生的。和肠道、皮肤等微生物组不同。
在健康的肺中，普雷沃氏菌(Prevotella),链球菌(Streptococcus), 韦荣氏球菌属(Veillonella), 奈瑟菌属(Neisseria),嗜血杆菌属 (Haemophilus),梭杆菌属(Fusobacterium)是最丰富的细菌属。与真菌曲霉菌(Aspergillus), 青霉菌(Penicillium), 念珠菌(Candida)等真菌共存，不会引起健康人肺的感染。
而在在慢性阻塞性肺疾病（COPD）和囊性纤维化等肺部疾病中，肺微生物群处于失调状态。
正常情况下，人体是动态平衡的，并且各个身体部位的微生物可以直接相互作用，或者通过系统循环中的炎性物质，细胞因子和代谢物间接相互作用，如下图所示。
Liu NN,et al., NPJ Precis Oncol.2020
口腔微生物组可能是肺微生物组的主要来源。 呼吸道和肠道可以通过包括微抽吸和吸入在内的生物学过程相互交流。
人类呼吸道和胃肠道中微生物群的早期形成和免疫环境可能源自皮肤和外部环境。
尽管肠道和肺微生物群的微观解剖特征，组成和种群动态存在明显差异，但这两个器官具有相似的体内平衡和某些生理特征，例如微生物群成熟过程，粘膜免疫系统，共同进化以及与免疫细胞的沟通和持续不断暴露于外部环境。
胃肠道疾病患者更容易出现多种肺部疾病
肠道菌群已被证实可导致慢性阻塞性肺疾病，哮喘的进展以及急性肺损伤的恶化。
肠道和肺中特定微生物代谢产物通过循环的联系和调节作用。 例如，与健康对照相比，观察到支气管哮喘患者粪便中的微生物代谢产物（包括脂肪酸，乙酸盐，丁酸和丙酸以及异酸）显着减少。
普氏栖粪杆菌（Faecalibacterium prausnitzii）和阿克曼氏菌（Akkermansia muciniphila）可通过诱导抗炎细胞因子IL-10并抑制促炎细胞因子（如IL-1247）的分泌来抑制小儿过敏性哮喘的炎症反应。
肠道菌群可诱导小鼠肺部对细菌性肺炎的炎症反应，并通过TLR4增强中性粒细胞浸润。
复杂的介入性生态系统调节各种病理过程，维持肠道和肺的生理平衡。因此，科学家基于在大量长期流行病学观察的基础上建立的多样而复杂的肠-肺微生物群网络，提出了“微生物群-肠-肺轴”。
新陈代谢在许多病理和生理过程中对维持人体内环境稳定至关重要。有新的研究探讨了与宿主代谢相关的肺部微生物群。
与细菌生物体相关的特定代谢谱与甘油磷脂和亚油酸盐途径相关，它们在HIV感染者的肺炎发病中起重要作用。还发现铜绿假单胞菌利用粘菌Rothia mucilaginosa产生的底物分泌的主要代谢物在其囊性纤维化进展的发病机制中起作用。
说起代谢产物，不得不说的是短链脂肪酸（SCFA）。它是由大量共生微生物产生的，并在宿主细胞中起着至关重要的信号分子的作用。
肠道中缺乏短链脂肪酸的小鼠容易受更多的细菌负荷，如金黄色葡萄球菌，这可能受肺Th17免疫力调节。饮食中添加短链脂肪酸（SCFA）可以通过调节小鼠T细胞和树突状细胞的活性来改善哮喘易感性。
临床前模型中肠道微生物组的调节可以改变宿主的免疫反应和对肺部感染因子的敏感性。
肠-骨髓-肺轴
短链脂肪酸可调节骨髓细胞的分化并维持宿主免疫稳态。在某些情况下，SCFA可以调节肠道微生物组的组成并诱导骨髓生成，从而在呼吸道中产生抗炎环境。
微生物组通过介导宿主对各种致病因素和治疗结果的敏感性，直接或间接调节宿主的免疫活性。微生物组与免疫系统之间的动态相互作用，让宿主能够识别并预防细菌或真菌的入侵和感染。
在临床前研究中，缺乏肠道微生物组的无菌（GF）小鼠表现出严重的免疫发育不良，具有不完整的粘液层，免疫球蛋白分泌障碍以及淋巴结大小和数量减少。
特殊亚群CD4+ Th17细胞在微生物相互作用、粘膜免疫功能和宿主对肠道、肺和皮肤炎症性疾病的反应中起重要作用。
肠道菌群可以刺激Th17反应并调节IL-17的产生，这与某些病原体的消除有关。IL-17途径还参与了多种肺部疾病的发病机制，包括哮喘，结节病，闭塞性细支气管炎和与骨髓移植有关的肺炎。
驻留在肺中的细菌调节某些先天免疫基因的表达，包括IL-5，IL-10和IFN，而CD11bC 树突状细胞和FoxP3+CD25+Treg细胞上PD-L1的表达水平较高。 微生物相关的代谢产物脱氨基酪氨酸（DAT）通过增强I型IFN刺激和降低肺癌的免疫病理学来保护宿主免于流行性感冒。
共生菌群可以通过炎症小体调节呼吸道粘膜的免疫力，并提供稳定的免疫激活信号。
可发酵纤维菊粉能改变肠道菌群结构和相关代谢产物
例如短链脂肪酸，最终通过抑制中性粒细胞诱导的损伤和增强抗病毒CD8+ T细胞反应来改善小鼠对流感病毒感染的反应。
发现口腔分类群中肺微生物群的富集与Th17炎症相关，其中TLR4反应受肺微生物群组成的影响。 此外，共生菌被证明可促进肺癌中Vg6 +Vd1 + T细胞的增殖和活化。 然而，对于健康或有益的肺部微生物菌群并没有一致的定义，部分原因是由于对肺部微生物群与宿主免疫之间的关联了解有限。
在人体内有越来越多的共生微生物和致病微生物被报道具有致癌特性，并且大多数微生物在流行病学上与癌变密切相关。
癌症通常是一个多因素的病理过程，正常细胞开始以非程序化的方式增殖，导致细胞凋亡、自噬、炎症和DNA损伤。
如何诱发癌症？
表面边界肿瘤的发生通常与宿主粘膜免疫屏障破坏有关。当粘膜表面受损时，如果无法及时修复损伤，将重建原始组织和共生微生物组的微环境。否则，这种损害将继续加剧并导致反复发作的炎症，最终可能诱发癌症。
位于表面结合的肿瘤或肿瘤内的微生物组有可能利用肿瘤来源的碳源和其他营养物质在长期共存的情况下与肿瘤免疫微环境相互作用。
发 病 机 制
肿瘤内微生物与癌症发展之间的联系，并已证明了三种主要机制是潜在的作用方式：
（1）直接通过增加诱变来促进肿瘤发生
（2）调节癌基因或致癌途径
（3）通过调节宿主免疫系统来降低或增强肿瘤进展
微生物与肿瘤细胞之间的相互作用
Wong-Rolle A,et al., Protein Cell.2020
许多微生物已经进化为产生可导致DNA损伤，细胞周期停滞和遗传不稳定的化合物。产生此类化合物的细菌的存在会直接增加所占组织的诱变作用。
肺微生物群可改变免疫微环境以促进肿瘤进展，慢性炎症与癌症息息相关。细胞因子，趋化因子和其他促炎因子可以促进肿瘤的生长和扩散。肺由于广泛暴露于外部环境，是免疫-微生物群落相互作用的关键部位。
先前的研究已经发现微生物组与肺部炎症和组织结构之间的某些相关性，包括COPD（慢性肺部疾病），IPF（特发性纤维化），哮喘，CF（囊性纤维化）和非CF支气管扩张等。
微生物失调可能会引起宿主生理机能失调，并加剧慢性肺部疾病的恶化。
在慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者的呼吸标本中鉴定出呼吸道病毒39–56％，而在临床基线为6–19％。
病情加重期间病原菌存在于51-70％的患者中，而最初的稳定临床基线中则存在25-48％。
一项大型队列研究称，CXCL8/IL-8与肺微生物组多样性和群落结构显著相关。在某些受试者中，COPD加重期间CXCL8/IL-8可以介导宿主炎症反应。
特发性纤维化（IPF），已证实其具有不同于健康肺部状况的微生物组，一项随机试验报告说抗生素治疗可能有益于IPF患者的生存。
此外，包括细菌或病毒感染在内的肺微生物组可能会侵入气道上皮细胞，从而诱导宿主免疫反应或触发慢性病原性刺激中伤口愈合的级联反应。
与肺癌相关的微生物群
从全球角度来看，假单胞菌、链球菌、葡萄球菌、韦荣球菌属和莫拉克斯氏菌属经常被报道为与肺癌最相关的微生物群。
Liu NN,et al., NPJ Precis Oncol.2020
在不同的条件下，肺微生物群在促进致癌和维持体内平衡方面起着双重作用。
Liu NN,et al., NPJ Precis Oncol.2020
肺部微生物群可以直接影响肺癌细胞的生长。在上一小节提到过微生物在癌症进展中作用的三个主要机制中，局部免疫环境的调节和致癌途径与肺癌有关。
肺微生物群落的失调可能通过特定的微生物成分促进致癌途径的改变。
研究人员在一个原位小鼠模型中证明了微生物群-免疫相互作用在促进炎症和肺癌发展中的重要性。发现与健康肺相比，某些细菌科如草螺菌属Herbaspirillum和鞘脂单胞菌科Sphingomonadaceae在含肿瘤的肺组织中富集，而其他分类群包括Aggregatibacter和乳杆菌属在健康肺中富集。
增加的局部细菌负担和改变的肺微生物群的组成刺激myd88依赖的IL-1β和IL-23从骨髓细胞产生。这些细胞因子诱导Vy6+Vδ1+γδT细胞的激活和增殖，产生IL-17，促进炎症和中性粒细胞浸润。此外，这些γδ T细胞产生白细胞介素-22和其他促进肿瘤细胞增殖的效应分子。
无菌(绿色荧光)小鼠或经抗生素处理的小鼠显著降低了肺部肿瘤的生长，证明共生细菌显著促进了肺癌的发展。
利用雾化抗生素证明，细菌生物量的减少与通过T细胞和NK细胞活化增强抗肿瘤免疫反应和减少免疫抑制调节性T细胞有关。
此外，发现益生菌鼠李糖乳杆菌能够克服免疫抑制并抑制肺肿瘤植入，并且在抗生素和益生菌条件下肿瘤转移减少。
总之，这些发现支持了微生物群通过调节局部免疫反应和靶向肿瘤相关微生物群在肺癌发展中起关键作用的观点，为肺癌的预防和治疗提供了潜在的新途径。
研究人员发现成年小鼠的过敏性气道炎症显著减弱，这是由于HDM(室内尘螨)治疗后，表面配体PD-L1、PD-L2和CD40的表达增加。
目前的知识不能详细说明伴随疾病进展的肺微生物群变化的因果关系，因为大多数研究是基于长期观察和队列研究。更有可能的是，肺微生物群可能在维持身体稳定性和促进癌症方面发挥双重作用。
当前，肺癌的传统疗法可分为手术切除，放射疗法，化学疗法和免疫疗法。 即使是现在，在诊断时（III / IV期），仍有近75％的肺癌患者已进入晚期。
因此，对肺癌的早期发现和改善的治疗变得越来越紧迫。目前对微生物临床应用的探索仍处于早期阶段，包括临床前模型中的益生菌，饮食干预和FMT（粪便微生物群移植）。
了解人类微生物群，尤其是肠道微生物群与肺癌之间的关系，可能会为肺癌的诊断和治疗开辟新的窗口。
微生物标志物
目前，临床上广泛使用和有效的肺癌诊断工具是胸部X光和CT。然而，由于CT的检查成本高且不便，因此仍不能完全普及。
肺癌筛查的最佳选择是检查具有高危疾病特征的人群，包括年龄，性别，长期吸烟和职业接触。更好地探索肠道菌群与肺癌之间的相互作用，并尝试找到与肺癌密切相关的微生物改变和特定微生物，从而可以提供更好的目标来选择高危人群，包括胸部X线和CT高危人群。
有许多长期观察和流行病学研究，根据各种样本来源检测出微生物群与肺癌之间的显著相关性。确定并建立了特定的肠道微生物特征来预测早期肺癌将具有重要意义。
肺癌患者唾液中的奈瑟氏球菌，链球菌和卟啉单胞菌明显更高，这可能是疾病检测/分类的潜在生物标志物。 肺组织中大量的拟杆菌科，毛螺菌科和瘤胃菌科与无复发（RFS）和无病生存（DFS）的风险降低显著相关。当然，进一步的临床研究是必要的，以建立用于预测未来肺癌的微生物标记。
放疗和化疗
晚期肺癌的放疗已成为临床实践中的常规治疗方法，虽然有副作用，例如免疫损伤和辐射诱发的毒性。
最近的一项研究表明，小鼠粪便微生物群移植可以减少辐射诱发的损害，而不会促进体内癌细胞的增殖和迁移。此外，在放疗后的小鼠模型组织中观察到与原始微生物相比，具有增强的IL-1β，IL-6和TNF-α表达的独特微生物特征。 将对辐射高度敏感的微生物鉴定为可改善治疗效果的预测性生物靶标是有希望的。
微生物群可能是减少放射线引起的毒性并改善放射治疗后肺癌患者预后的一种治疗策略。
肠道微生物组在yao物代谢，化疗诱导的毒性和宿主反应敏感性方面起着至关重要的作用。 肠道菌群可以通过微生物和微生物酶直接调节yao物的吸收和代谢。 此外，肠道菌群还可以通过调节基因表达，局部粘膜屏障反应和远处器官的生理状况来间接影响口服和全身给yao的代谢率。
体内和体外实验表明，化学治疗剂与人类微生物群之间存在复杂且多层次的干预关系。
目前，大多数微生物组和化学治疗的研究仍处于动物实验阶段，很少有研究直接探讨肺癌化疗后患者肠道菌群的改变和功能。 仍需要进行其他临床试验，以研究肠道菌群的调节模型是否可以成为一种有效的临床方法，以辅助化疗治肺癌并使yao物诱导的毒性降至最低。
免疫治疗
先前有报道称肠道菌群失调可能影响对癌症的免疫治疗效果。
例如，法国研究小组检查了接受PD-1免疫治疗的249名癌症患者的微生物组。 其中，有69名患者在治疗开始时因其他疾病而接受了抗生素治疗，这将破坏肠道菌群。 接受抗生素治疗的患者比未接受抗生素治疗的患者癌症复发时间和生存时间更短，这表明抗生素的使用会大大降低免疫疗法的有效性。
一项后续研究比较了两组患者的肠道菌群，并从康复患者的粪便中分离了阿克曼菌(Akkermansia muciniphila).[一种益生菌，曾被证明可以有效预防肥胖和糖尿病]
这项研究证明了其有助于癌症免疫疗法。此外，研究人员将恢复患者的粪便植入无菌小鼠中，接受“有效”粪便的人对PD-1抑制剂反应迅速。口服阿克曼菌也可以恢复相同的免疫治疗效果。
一个可能的原因是，更高的微生物群多样性可能与T细胞活性呈正相关，这反过来又导致癌细胞被更彻底地杀死。相反，患有“坏细菌”的患者具有更多的调节性T细胞，可以抑制宿主的免疫反应。
一项对晚期非小细胞肺癌患者进行免疫检查点抑制剂PD-1治疗的最新研究表明，肠道菌群多样性较高的患者对抗PD-1免疫检查点抑制剂的反应更好。
益生菌，益生元和靶向微生物
目前，益生菌，益生元和合生元，它们在不同的临床实践中普遍显示出安全性。
临床数据不断增加所揭示的一般效果包括促进胃肠道的稳态和完整性，通过产生短链脂肪酸（SCFA）和维生素或次级胆汁盐来调节代谢，参与消化活动以及中和炎症和致癌物。
益生菌、益生元作用：
但是，当前有关有益菌和分子机制的有限研究和知识尚不能提供剖析宿主微生物组的最佳方法。 微生物的变化是否会引起意想不到的局部稳态失调，炎症反应或什至是癌前病变尚不清楚。 最近，FDA就使用FMT发出安全警告，警告由于致病性生物的传播而造成严重不良事件的风险，需要注意和谨慎。
宿主，微生物组和环境之间的三重相互作用在健康功能中维持了肺稳态。
Liu NN,et al., NPJ Precis Oncol.2020
此外，微生物组在促进传统的肺癌治疗包括放射疗法，化学疗法，手术切除和免疫疗法方面可能具有不可估量的治疗策略。
尽管微生物组的巨大潜力为肺癌的预防和治疗画出了广阔的前景，但普遍认为，这一领域的发展需要更多的多学科和深入的探索。 更好地了解癌症发生过程中的微生物组以及对多种治疗方法的不同反应可能会为促进肺癌患者的诊断和预后提供巨大的机会。
肺癌的饮食建议
有胃口就吃饭。
如果胃口不大，请尝试全天少食。
如果需要增加体重，请补充低糖，高热量的食物和饮料。
如果胃很容易不适或有口疮，请避免食用香料并坚持清淡的食物。
如果出现便秘问题，可多吃高纤维食物。
虽然说没有明确哪种饮食可以治愈癌症，但均衡饮食有助于抵抗副作用，感觉舒适。
相关阅读：
参考文献：
Liu NN, Ma Q, Ge Y, Yi CX, Wei LQ, Tan JC, Chu Q, Li JQ, Zhang P, Wang H. Microbiome dysbiosis in lung cancer: from composition to therapy. NPJ Precis Oncol. 2020 Dec 10;4(1):33.
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Wong-Rolle A, Wei HK, Zhao C, Jin C. Unexpected guests in the tumor microenvironment: microbiome in cancer. Protein Cell. 2020 Dec 9. doi: 10.1007/s13238-020-00813-8. Epub ahead of print. PMID: 33296049.
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Peters, B. A. et al. The microbiome in lung cancer tissue and recurrence-free survival. Cancer Epidemiol. Biomark. Prev. 28, 731–740 (2019).
谷禾健康
过完今天，这个魔幻的2020就要过去了。面临工作、学习、出行等方方面面一而再地按下暂停键，很多人都希望这一年能够重启。
这一年发生了太多故事
每一个都足以让人痛惜
“活着”、“健康”这样的字眼在这一年显得尤为珍贵。简单的道理往往在经历重大的事件后才会尤为深刻。
古有求仙药，今有各种医疗技术的不断革新，大家对于长寿有着一致的追求。当基本的生活有了一定的保障后，人们不仅想要活得长久，还要健健康康地活着。
我们可以看到，人类的预期寿命已开始延长，并且仍在继续提高。“健康长寿”不再停留于一句祝福语，而是可行的人生目标。
长寿是多种变量复杂组合的结果。由于不同地区自然环境、社会制度、社会经济发展状况和人口构成等因素千差万别。
根据相关研究，影响人类寿命的因素至少包括：
遗传因素如线粒体状态、染色体稳定性、端粒长短、疾病、干细胞活性；
环境因素如肠道微生物、饮食、运动、空气质量以及生活环境；
其他因素如情绪压力、社交爱情、目标成就、投入预防等等。
人们在迈向健康长寿的过程中处于不同的阶段和水平。若干年后，也许有相当多的人进入百岁人生。
在2020年的最后一天，我们就来聊聊肠道菌群和长寿的故事。
伊卡里亚岛
伊卡里亚岛
该岛位于萨摩斯岛西南约10海里，这是爱琴海的一个小岛，是世界上寿命最长的地区之一。他们是90岁以上人群中世界上人口最多的国家，百岁老人在岛上已有400多年的历史了。科学家将那里长寿的机会与空气，水，社区精神，饮食习惯和遗传倾向等因素相关联。
意大利
提起意大利，你想到的是足球还是意大利面，其实这个国家还盛产长寿老人，根据欧盟统计，意大利为欧洲第一长寿国，女性平均寿命为84岁，男性平均寿命为78.3岁。
研究发现100岁意大利老人的肠道菌群种类分布与30岁意大利人相比，出现了较明显的变化，厚壁菌门中的拟杆菌XIVa明显减少，而芽孢杆菌上升，身体的炎症反应状况高，因此科学家得出长寿的关键因素：菌群种类的改变，更好的应对和调节炎症反应。
中国 新疆和田，广西巴马，四川都江堰青城山等
中国新疆和田，广西巴马以及四川都江堰市青城山等地区都很大比例的长寿健康老人。动物遗传育种研究所李英团队在《Current Biology》发表的一项关于寿老人和年轻人群肠道菌群研究发现长寿老人肠道菌群多样性和菌群丰度显著高于年轻组，这一结论在意大利相应人群中也得到了证实，提示更多有益菌群以及更丰富的菌群多样性可能是人类健康长寿的重要原因之一。
对长寿的研究可能有助于我们理解人类是如何延缓衰老，如何战胜与年龄相关的疾病。
肠道微生物群被认为是监测和可能支持健康衰老的变量之一。事实上，宿主-肠道微生物体内平衡的破坏与炎症和肠道通透性以及骨骼和认知健康的普遍下降有关。肠道微生物群作为健康衰老可能的介质，通过对抗炎症、肠道通透性以及认知和骨骼健康的恶化来保持宿主环境的稳态。
健康老年人的肠道菌群如何定义？
考虑到大多数老年人都患有肠道相关合并症，因此在该人群中定义健康的肠道微生物组极具挑战性。肠道环境的变化，例如炎症，肠道渗漏，活性氧的产生以及药物的使用，都可能影响肠道微生物组。在这方面，健康百岁老人一直被用作健康老龄化的典范，因为他们有能力推迟或避免慢性疾病。因此，该队列中的肠道微生物组可用于定义健康的肠道微生物组。
长寿者肠道菌群多样性水平高
一般认为，随着年龄增长时，肠道微生物多样性通常会降低。可能是由于生理，饮食，药物和生活方式的变化所致。
是不是所有老人的肠道菌群多样性都会降低？
研究人员检测了一群健康的长寿老人的肠道微生物组，来自中国四川都江堰市的长寿老人，包括“90-99岁”和“≥100岁”两个年龄段。
他们发现长寿人群的肠道菌群比年轻成年人的肠道菌群更多样化，这与传统观点相矛盾。
他们还发现了产短链脂肪酸菌在长寿老人中开始增加，例如梭状芽胞杆菌XIVa。
国内外研究结果一致
为了验证他们的发现，他们分析了来自一个意大利小组的独立数据集。
出现一致的结果：长寿的意大利人也比年轻的人群的肠道菌群多样化水平更高 。
庆幸的是，谷禾肠道菌群数据库中也有比较长寿的老人肠道菌群数据。
我们抽取其中一例相对较为健康的长寿老人的数据：
编号：083*****97 ，98岁（谷禾肠道菌群数据库）
谷禾健康数据库
可以看到肠道菌群多样性水平也是明显增高，与文献报道相符。大部分指标都处于正常水平。
长寿者产短链脂肪酸菌增多
结合意大利和中国的数据集，发现尽管肠道微生物群结构存在显著差异(可能是由于饮食、基因和环境的差异)，但区分长寿个体和年轻群体的前50种细菌特征中，有11种特征是相同的。同样，这些特征包括肠道菌群多样性水平更高和几个产短链脂肪酸菌丰度更高。
一项后续研究中，另外两个独立的队列中也观察到了长寿人群中更大的肠道微生物组多样性：一个来自中国江苏省，另一个来自日本。
以上这些研究都清楚地表明，健康长寿的人存在更多样化且平衡的肠道菌群，而在患有不同合并症的老年人中观察到肠道菌群紊乱。
因此，研究人员假设调节肠道微生物组(如通过饮食、益生菌)来维持健康的肠道微生物组将有利于健康地衰老。
进一步假设，在患有慢性疾病的老年人中，将紊乱的肠道菌群调节为健康的肠道菌群将减轻他们的症状，提高他们的生活质量。
肠道微生物组和健康衰老的有效假设
该假设背后的一个基本原理是慢性炎症，即老年人中慢性低度炎症的增加，这与不同的慢性疾病有关。
短链脂肪酸对维持肠道止血很重要。短链脂肪酸为结肠上皮细胞提供主要能量，并具有抗炎特性。这些产短链脂肪酸菌在长寿老人中的富集表明，这些细菌可能会减轻炎症及由此造成的损害，这可能是他们能够健康衰老的原因。
以上我们知道长寿老人的产短链脂肪酸菌增多，那么其他菌群会有什么样的变化？
在门类水平上，大多数研究都证明了变形菌丰度的增加。
长寿者菌群变化，潜在有益菌较多
· 不同地区比较：
一项研究分析并比较了长寿村庄中百岁老人与同一地区和城市化城镇中的老年人和成年人的肠道菌群。采集长寿村的百岁老人、老年人和年轻人的粪便样本，以及来自韩国城市城镇的老年人和年轻人的公共数据库获得肠道菌群数据。
与城镇化老年人相比，长寿村老人：
康复医院百岁老人的肠道菌群也不同于居家。这些差异可能是由于饮食方式和生活环境的差异。
· 不同年龄比较：
我们来看一项研究，对62个人的粪便微生物组进行宏基因组测序，年龄从22岁至109岁不等。
下图可以看到，随着年龄的增长，肠道微生物群发生了变化。
注：4个年龄组的肠道微生物组:
11个年轻人 (22 – 48岁,young);
中年13人 (65 – 75岁,elderly);
15名百岁老人 (99至104岁, centenarian);
23名半超百岁(105至109岁，semisupercentenarian)
研究人员发现与年轻人相比，长寿者菌群变化如下：
编号：083*****97 ，98岁（谷禾肠道菌群数据库）
我们发现同样，变形菌门增加，另外有益菌如阿克曼菌增多。
长寿者碳水化合物代谢相关基因减少
有趣的是，当研究人员将分析集中在功能规模上时，发现与碳水化合物代谢有关的基因减少。
这种功能重塑在百岁老人和半超百岁老人的肠道微生物组中更为明显，研究人员观察到淀粉和蔗糖（KEGG途径编号ko00500），磷酸戊糖（ko00030）以及氨基糖和核苷酸糖（ko00520）途径的贡献减少。
异种生物降解有关的基因数量增加
同时，研究人员发现了和甲苯（ko00623），乙苯（ko00642），己内酰胺（ko00930）以及氯环己烷和氯苯（ko00361）降解途径的随之增加。
乙苯，氯苯，氯环己烷，甲苯是主要来源于工业生产和城市排放的普遍化学物质，由于其毒性作用，是世界各地监测的主要环境污染物之一。这些分子的主要人造来源实际上是汽车和废气汽车的排放，以及香烟烟雾。
此外，众所周知，它们是在加工精制石油产品(如塑料)的过程中产生的，并包含在普通消费产品(如油漆和漆、稀释剂和橡胶产品)中。
己内酰胺是尼龙的原料，用于生产合成纤维、树脂、合成皮革、增塑剂等多种室内产品。先前的研究表明，这些分子在室内的负担比在室外环境中更高，并强调了室内暴露对人类健康的特殊重要性。
生活在强人为下的环境中，例如意大利的艾米利亚-罗马涅区（工业发达），导致持续不断地暴露于这些普遍的异生物质中，促进它们在身体组织（包括肠道）中的维持和累积。
研究人员认为，这可以为人类宿主创造合适的条件，以选择能够解毒此类化合物的肠道微生物组成分，就微生物组和宿主在人类环境中的适应性而言互惠互利。
百岁和半百岁的人都是长寿的人，他们接触异生生物刺激的时间更长，他们的微生物群更适合降解这些异生生物。
脂质代谢基因变化
除了异物降解基因和糖代谢相关基因外，我们还发现了其他代谢途径中与年龄相关的差异，包括与脂质代谢有关的差异。
百岁老人和半超百岁老人显示出更多的α-亚油酸（KEGG途径编号ko00592）和甘油脂(ko00561)代谢的信息。另一方面，年轻人显示鞘脂(ko00600)和甘油磷脂(ko00564)代谢相关基因的贡献更大。
鉴于已知甘油磷脂和鞘脂在动物源性食品中更为丰富，而α-亚油酸主要来自植物源食物，这些特征可能与饮食习惯有关，特别是长寿者的植物源性脂肪摄入量高于年轻人的动物脂肪摄入量。
氨基酸代谢基因变化
此外,涉及氨基酸代谢的功能途径：
色氨酸（ko00380），酪氨酸（ko00350），甘氨酸，丝氨酸和苏氨酸（ko00260）的代谢基因随着年龄的增长而逐渐增加。
另一方面，发现年轻人中丙氨酸，天冬氨酸和谷氨酸代谢的基因（ko00250）更为丰富。色氨酸和酪氨酸的代谢被认为是蛋白水解代谢增强的指标。
此外，血清中色氨酸的生物利用度降低，以及尿液中酪氨酸代谢引起的酚类代谢产物水平升高。
慢性炎症水平低
研究人员发现随着衰老，脂多糖生物合成基因(ko00540)逐渐增加，这可能与病原菌（即肠杆菌科的成员）的存在和慢性炎症的水平低有关。
然而，更长的寿命并不一定等于健康的衰老。随着年龄的增长，人们更有可能患上各种疾病，如心脏病、中风、高血压、认知障碍、癌症等。
前面章节有一项研究（长寿村老人与城镇化老人肠道菌群）提到，来自不同地区的老人，虽然都是长寿，但菌群情况不尽相同。
因此，我们想更具体地了解，同样是长寿老人，健康长寿和不健康长寿具体到个人，在哪些方面会有区别。我们抽取谷禾肠道菌群数据库中两例报告来进行直接比较分析。
以上只是数据库中的两个案例，在经过谷禾肠道菌群数据库筛查后，我们总结了一些关于长寿老人（90岁以上）的肠道菌群的趋势，分享关于报告中的一些指标判断，供大家参考。
健康总分
健康总分能很好的反映一个人的总体健康水平，有慢病或其他问题的老人一般低于55分。
菌群多样性
菌群多样性健康长寿老人的菌群多样性水平最好能高于50，菌种数量在1000~1800左右较好，超过2000则可能会伴有病原菌感染的情况。
慢病情况
主要是心脑血管及糖尿病和部分消化道疾病，涉及慢性炎症和代谢疾病。
病原菌
病原菌感染是老人中最常出现的问题，包括呼吸道和肠道病原菌，随着衰老，肠杆菌科的部分机会致病菌比例会上升，需要注意饮食健康，以及呼吸道健康和口腔健康。
肠道屏障及炎症水平
长寿老年人中Akk菌水平普遍较中年人群较高，Akk菌有助于降低肥胖等代谢疾病，但是Akk菌丰度过高会导致肠粘膜黏蛋白降解，破坏肠道屏障，也是需要注意的指标。
短链脂肪酸水平
短链脂肪酸生成的菌的水平与短链脂肪酸和炎症水平密切相关，短链脂肪酸缺乏通常是慢性炎症的推手。
益生菌水平
在谷禾检测的90岁以上人群中，益生菌水平普遍较高，基本超过人群平均水平。
06 长寿者避雷专区——谣言粉碎机
信息爆炸的时代，我们可以轻易获得大量关于营养保健的信息，然而其中大多数可能是不正确或者过时的观念。
1. 减肥仅靠控制热量？
我们都知道，减肥需要燃烧比摄入更多的能量，但这不是唯一。那些遵循“卡路里摄入，卡路里消耗”方法的人通常只专注于食物的卡路里值，而不是其营养价值。这对于整体健康而言，并非最佳选择。
如果出现体内激素失调，甲状腺功能低下，代谢状况，药物使用等健康问题，可能即使在严格饮食下也难以减轻体重。
2. 高脂食物不健康？
许多人仍然担心高脂肪的食物并遵循低脂肪的饮食习惯，认为减少脂肪的摄入有益于整体健康。
膳食脂肪对于保持最佳健康至关重要。另外，低脂饮食与包括代谢综合征在内的健康风险更高有关，并且可能导致胰岛素抵抗和甘油三酸酯水平升高，这是已知的心脏病危险因素。
而且，在鼓励减肥方面，高脂肪饮食已被证明比低脂肪饮食有效（甚至更高）。
当然，无论是低脂还是高脂饮食，任何一种极端情况都可能危害健康。尽可能遵循“中庸之道”。
3.非营养性甜味剂是健康的？
市场上出现越来越多的非营养性甜味剂（NNS）的产品有所增加。显然，高糖饮食会大大增加疾病的风险，但摄入NNS也会导致不良的健康后果。
例如，摄入NNS可能会引起肠道菌群产生负面变化并促进血糖失调，从而增加2型糖尿病的发病率。
该领域的研究仍正在进行中，未来需要高质量研究来确认这些潜在的联系。
4. 你必须很瘦才能健康？
我们知道，肥胖与许多健康状况相关，包括2型糖尿病，心脏病，抑郁症，某些癌症等。
尽管如此，降低疾病风险并不是说要你必须要达到模特身材。最重要的是营养饮食并保持积极的生活方式，因为这些行为通常会改善体重和体内脂肪百分比。
5. 所有食物都用低脂和减肥食品来代替？
去超市你会发现各种标有“清淡”，“低脂”，“无脂”的产品。虽然这些产品对那些想要减少体内多余脂肪的人来说很诱人，但它们通常是不健康的选择。
研究表明，许多低脂和减肥食品所含的糖和盐要比普通脂肪食品多得多。最好不要经常食用这些产品，有时候也可以享受一下正常食物，例如全脂酸奶，奶酪和坚果黄油。
6. 钙补充剂对骨骼健康必不可少？
很多人听说添加钙补充剂以保持骨骼系统健康。但是，目前的研究表明，补充钙可能弊大于利。
例如，一些研究已将钙补充剂与心脏病风险增加联系起来。此外，研究表明，它们不会降低骨折或骨质疏松症的风险。
当然，如果你担心缺钙，最好注意下钙的饮食来源，例如全脂酸奶，沙丁鱼，豆类和种子食物等。
7.所有果汁和果汁都是健康的 ？
某些果汁营养丰富。例如，主要由非淀粉类蔬菜制成的新鲜果汁可以是增加维生素，矿物质和抗氧化剂摄入量的好方法。
然而，要知道外面买到的大多数果汁中都含有糖和卡路里。如果过量食用，会促进体重增加和其他健康问题，例如蛀牙和血糖失调。
8. 每个人都需要补充益生菌？
益生菌的概念现在越来越火。但是，研究表明，不是所有人补充益生菌都有用，搞不好有副作用。
某些人的消化系统对益生菌的定殖有抵抗力，而且通过补充剂引入益生菌可能会导致肠道细菌产生负面变化。另外，与益生菌使用相关的小肠细菌过度生长会导致腹胀，气体和其他不良副作用。
益生菌不应作为千篇一律的补充剂，而应更加个性化，最好在做完肠道菌群检测之后再确定是否需要补充益生菌，补充哪一类益生菌，这样才能真正让身体恢复健康。
9. 减肥很容易？
你可能看过很多生动的减肥前后的图片，甚至还有传奇的故事，几乎不费吹灰之力就可以迅速减肥的故事，不要随意相信。
减肥其实并不容易。它需要坚持不懈，自律，努力和耐心。另外，由于遗传或其他药物因素使某些人的减肥困难很大，我们需要正视这一切，面对它，慢慢来，给自己多一点耐心，找到一种对你有效的可持续的模式最重要。
10. 纤维补充剂是高纤维食品的良好替代品？
许多人缺乏足够的膳食纤维，这就是为什么纤维补充剂如此受欢迎的原因。尽管纤维补充剂可以改善肠蠕动和血糖控制，从而有益于健康，但它们不应代替真正的食物。
高纤维全食（例如蔬菜，豆类和水果）包含营养物质和植物化合物，它们可以协同工作以促进您的健康，并且不能完全由纤维补充剂替代。
LONGEVITY
随着时代的不断发展，旧的观念也在不断更新。曾经的认知也许是“七十古来稀”，而现如今更多的是百岁人生。
我们的追求也会越来越高，不仅是长寿，更是健康的长寿。可以预见，长寿时代将促使健康产业结构升级。
是的，微生物产业作为健康领域的其中一块，发展迅速。值得庆幸的是，在应对突如其来的疫情下，肠道微生态也在被应用于治疗，技术的革新为提高健康水平提供有力支撑，各个制度完善也在为健康领域的可持续发展构建强大保障，人类命运共同体正彰显其感召力。
而谷禾健康作为微生物产业的一员，自2012年创立起，对于科研事业一直贡献着自己的力量，与此同时，这么多年来，谷禾一直希望将科研真正服务于大众，将科研成果带给每一个人，这是我们的使命。
现如今，我们也已经看到阶段性硕果。曾经，“肠道菌群”还只是一个概念，谷禾健康从肠道菌群的研究构思，到取样专利的落地，肠道菌群检测报告逐步完善，再到样品运输的细节管理，我们都在经历从0到1的过程，勇于创新，不断摸索，在微生物产业的道路上，迈着坚定的步伐。
令我们感到欣慰的是，“肠道菌群”现已逐渐从研究过渡到临床甚至普通人群，并且从模糊的健康概念走向精准检测甚至个性化辅助治疗。
2021寄语
愿你所有努力都有回报
所有的美好都如期而至
参考文献：
Kong F, Deng F, Li Y, Zhao J. Identification of gut microbiome signatures associated with longevity provides a promising modulation target for healthy aging. Gut Microbes.
2019;10(2):210-215. doi: 10.1080/19490976.2018.1494102. Epub 2018 Aug 24. PMID: 30142010; PMCID: PMC6546316.
Rampelli S, Soverini M, D’Amico F, Barone M, Tavella T, Monti D, Capri M, Astolfi A, Brigidi P, Biagi E, Franceschi C, Turroni S, Candela M. Shotgun Metagenomics of Gut Microbiota in Humans with up to Extreme Longevity and the Increasing Role of Xenobiotic Degradation. mSystems. 2020 Mar 24;5(2):e00124-20. doi: 10.1128/mSystems.00124-20. PMID: 32209716; PMCID: PMC7093822.
Deng F, Li Y, Zhao J. The gut microbiome of healthy long-living people. Aging (Albany NY). 2019 Jan 15;11(2):289-290. doi: 10.18632/aging.101771. PMID: 30648974; PMCID: PMC6366966.
Kim BS, Choi CW, Shin H, Jin SP, Bae JS, Han M, Seo EY, Chun J, Chung JH. Comparison of the Gut Microbiota of Centenarians in Longevity Villages of South Korea with Those of Other Age Groups. J Microbiol Biotechnol. 2019 Mar 28;29(3):429-440. doi: 10.4014/jmb.1811.11023. PMID: 30661321.
谷禾健康
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谷禾健康
生物系统——组成
生物系统很复杂，具有许多调节功能，例如DNA，mRNA，蛋白质，代谢物，以及表观遗传功能（例如DNA甲基化和组蛋白翻译后修饰（PTM））。 这些特征中的每一个都可能受到疾病的影响，并引起细胞信号传导级联和表型的改变。 除了宿主对疾病的反应调节机制外，微生物组还可以改变宿主特征的表达，例如它们的基因，蛋白质和/或PTM。
生物系统——疾病
为了深入了解疾病的机制，我们需要研究这些特征及其相互作用。例如，黑色素瘤、肺癌和甲状腺癌等癌症是由BRAF癌基因驱动的。然而，当患者接受抑制BRAF的治疗时，往往会产生耐药性。最近的多组学研究揭示了肿瘤特征的异质性和复杂性，如基因突变、转录组、蛋白质和信号通路。现在人们认识到肿瘤可以绕开治疗而产生耐药性。
生物系统——技术
随着下一代测序和质谱技术的发展，人们越来越需要融合生物特征的能力来研究整个系统。转录组、甲基组、蛋白质组、组蛋白翻译后修饰和微生物组等特征都影响宿主对各种疾病和癌症的反应。由于样品制备步骤、测序所需的材料量和测序深度要求，每个平台都有技术限制。近年来，数据集成方法的发展受到了推动。每种方法都使用诸如概念整合、统计整合、基于模型的整合、网络和路径数据整合等方法来具体整合组学数据的子集。
生物系统——多组学
多组学方法的整合使得对疾病病因学有了更深入的了解，例如：揭示微生物组在减轻或增加疾病风险方面发挥作用的各种方式。双酚A（BPA）是一种大规模生产的化学品，广泛应用于食品包装、塑料和树脂中，双酚A的不完全分解就是一个例子。由于双酚a是一种内分泌干扰物，双酚A已成为日益增长的公共卫生问题。因此，利用微生物手段快速、完全降解双酚A等化合物的研究具有重要意义。
本文讨论每个数据特征的研究设计考虑，基因和蛋白质丰度及其表达率的限制，当前的数据整合方法，以及微生物对基因和蛋白质表达的影响。在开发整合多组学数据的新算法时应考虑的因素。
不同生物基因数量
生物系统是具有多种调控功能的复杂生物。 例如，人类基因组由大约32亿个核苷酸组成，可产生20 000至25 000个蛋白质编码基因，并且通过选择性剪接事件可产生超过100万种蛋白质（下图）。
不同的生物有不同数量的基因和蛋白质。例如，在大肠杆菌、酿酒酵母和智人基因组中分别有大约4300、6000和25 000个基因。这导致大肠杆菌、酿酒酵母和智人的每个细胞中分别有大约2400到7800、15 000和300 000个mRNA分子。线粒体转录物约占多聚腺苷酸化RNA的20%。其他高丰度的转录物包括编码核糖体蛋白质和参与能量代谢的蛋白质的转录物。下图概述了人类DNA、DNA甲基化、组蛋白翻译后修饰、mRNA和蛋白质的复杂性。
Graw et al., 2020 Molecular Omics
染色质结构和基因/蛋白质调控的概述。 DNA通路受DNA甲基化和组蛋白翻译后修饰（PTM）的调控。调节的每一层也可以通过环境和宿主生物中存在的微生物进行修饰。 可以通过使用各种核苷酸和蛋白质/肽测序技术对生物调节的每个水平进行测序。
细胞中蛋白质含量
一个细胞中蛋白质的估计数量约为2.36×106（在大肠杆菌中），约为2.3×109（在晚期智人细胞中）。在一个细胞的全部蛋白质总数中，最丰富的蛋白质可占蛋白质含量的5-10%，由核糖体蛋白、酰基载体蛋白（ACP）（在脂肪酸生物合成中的功能）组成，分子伴侣和折叠催化剂、糖酵解蛋白质（能量和碳代谢的主干）和肌动蛋白等结构蛋白质。
转录因子是一种低丰度的蛋白质，在细菌中每个细胞的拷贝数为1-103，在哺乳动物细胞中为103-106。
最丰富的蛋白质通常在细菌中有数千个拷贝，在哺乳动物细胞中有数百万个拷贝。由转录因子调控的基因数量取决于其浓度。蛋白质含量取决于生长条件和基因诱导。最后，考虑到微生物与宿主细胞数量的比例（取决于宿主细胞类型）和其他因素，这可能会变得更加复杂
mRNA 和蛋白质寿命以及差异
由于仪器检测，动态范围和分子寿命表达的限制，用于各种组学平台的测序技术只能捕获某一时刻某个细胞群体中发生的情况的快照。 例如，mRNA转录本和蛋白质的终生表达差异很大。 在大肠杆菌中，mRNA的中位寿命为5分钟，在发芽酵母中为20分钟，而对于人参则为600分钟。然而，蛋白质的寿命约为1-2天。
转录和翻译的速率因生物体的不同而不同（大肠杆菌：每秒10-100个核苷酸（nt）和10-20个氨基酸（aa）/ s。智人：6-70 nt / s和2 aa per s；分别为转录和翻译速率）。
对于大肠杆菌来说，一个单一的mRNA转录本在被降解之前可以产生10-100个蛋白质。鉴于这一信息，我们可以看到，将我们对组学平台的选择和由此产生的对细胞过程的解释相结合，检测具有更长寿命的蛋白质的机会将增加。
在考虑数据整合研究设计、开发新算法和解释结果时，认识生物体的生物复杂性、分子的动态范围、测序限制以及这些分子的表达寿命非常重要。
近年来，微生物组学在宿主健康中的重要性已得到公认。全生物和全基因组的概念对我们如何看待微生物组有着深远的影响，尤其是在治疗方面。这种微生物-宿主相互作用的密切关系可以更明确地称为“微生物群-营养代谢-宿主表观遗传轴”。微生物与宿主相互作用的紧密关系可以更明确地称为“微生物群-营养代谢-宿主表观遗传轴”。
微生物群及其代谢产物可以通过直接修饰组蛋白，改变DNA甲基化谱图和影响而影响宿主表观遗传。 非编码RNA的性质（上图）。 例如，可以通过改变组蛋白修饰酶的活性和酶底物的水平，通过微生物群来修饰组蛋白。
微生物影响药效
微生物群也可以影响药物的治疗性质。 许多前药，即必须进行代谢转化才能在药理上有用的药物，可能会保持无活性（即不存在介导前药向其活性形式转化的微生物群），或者该药物/前药可能无法生物利用。此外，服用NSAIDs（非甾体类抗炎药）的患者可能会促进抗生素耐药菌的优势，因为24％的非处方非处方NSAIDs被抑制。
这些代谢组学效应引起人们对旨在用于人类和农业系统的治疗药物或其他饮食和治疗方案的潜在副作用的担忧。 例如，抗生素可以消除产生组蛋白脱乙酰基酶（HDAC）抑制剂的微生物。 这些微生物（如果存在）可以增强调节性T（Treg）细胞，从而有助于抗炎过程。
微生物代谢途径的多样性及其对药物药代动力学和药效学的影响可能部分解释了个体和人群之间药物反应的变化。 因此，涉及微生物组的治疗方法可能必须因地制宜。组蛋白可以同时进行变体置换和翻译后修饰（PTM），这些共同构成了“组蛋白密码”。 这些局部排列可以影响染色质结构，从而导致转录活性的激活或抑制。
通过饮食，微生物有能力改变宿主的甲基化和PTM谱，并且还可以通过膳食碳水化合物的发酵影响短链脂肪酸（SCFA）的生成。丁酸盐和乙酸盐等SCFAs可抑制脱乙酰酶水平。这意味着由于乙酰化促进转录活性的增加，染色质结构变得越来越松弛。事实上，已经证明微生物可以以位点特异性和组合方式影响宿主组织乙酰化和甲基化染色质状态，甚至影响宿主发育和代谢表型。
微生物参与干预
未来关注健康医疗策略时，越来越多地考虑对微生物组的发展及其相应的宿主个体发育变化进行建模。考虑到宿主免疫系统不仅必须能够识别“自身”抗原，而且还必须能够识别共生微生物的抗原，这些变化可以通过宿主免疫成熟来证明。
微生物如何影响主要组织相容性复合体（MHC）的表达，或者宿主杂合度如何通过MHC影响微生物群的多样性，这在很大程度上是未知的，也是一个活跃的研究领域。微生物在癌症和免疫治疗中的作用正日益成为治疗策略发展的目标。蛋白质组学与其他组学策略相结合已被用于研究疾病过程。如果我们不考虑微生物群的影响，那么我们可能会错过开发潜在治疗方法的有意义的见解。尤其是那些与代谢紊乱（如肥胖）或代谢物（如胆汁酸）对器官系统的全身影响有关的疾病。
微生物生态学的历史围绕着适当的系统发生标记基因的测序和比对。 WoSes and Fox（1977）首先将16S rRNA基因用作标记基因，是迄今为止最常用的标记基因，其大规模数据库包含从环境和培养来源（例如SILVA，RDP，Greengenes）获得的全长基因分离株 ）（表1）。 新的微生物分类数据库，例如基因组分类数据库（GTDB），不仅建立了16S rRNA基因参考数据库，而且还利用系统基因组学信息提供了一个一致的框架，用于确定从元基因组获得的系统发育背景部分或完整基因组 。
大数据集的可用资源列表
选择合适的引物和平台
除了选择标记基因和合适的数据库外，研究人员还可以在测序方法和平台之间进行选择。 由于Illumina和Ion Torrent等短读平台的局限性，研究人员必须在〜1500 bp的16S rRNA基因的可变区之间进行选择。 取决于微生物群落组成，每个可变区提供不同水平的敏感性和特异性。 然后选择在研究中最能区分普通分类群的引物组和扩增子区域的组合。
目前针对扩增子测序可选择的测序平台和方案很多，不同平台的读长和适用的测序区段以及优势各有不同。16s测序主要的测序区段包括v4、v3v4，v1v2，v6，此外还有全长等不同的区段选择，不同可变区或全长由于引物的不同以及不同种属相应区段内的变异多样性差异，对菌属的丰度评估会有一定的差异。
从长度来看，全长16s长度为1.5kb左右，单菌落的16s全长sanger一代测序仍然是菌种鉴定的主要手段，纳米孔和pacbio的三代测序可以高通量的获得全长序列，对于希望更高分辨率的分析菌种的研究有一定优势。三代的测序准确度目前逐渐改进，直接测序准确度可以在90%以上，纠错后可以提高到97~99%以上，已足够提供高精度的分类。三代目前主要问题在于建库成本相对较高，通过使用barcode可以降低部分但仍然偏高，此外普遍测序深度相对于二代测序要低许多。
目前最主要的可变区选择是v4区和v3v4区，v4区长度为256bp左右，加上两侧引物长度为290bp左右，使用双端2x250bp或2x150bp可以测通，此外如454、life、illumina的测序平台读长也可以主要涵盖该区段读长。例如采用illumina Novaseq测序平台对该项目进行双端测序(paired-end)，测序得到了fastq格式的原始数据（样本对应一对序列s_1.fastq和s_2.fastq）。再配对拼接成单条序列。其引物通用性相对是所有可变区中最高的，大量的大规模菌群调查研究都采用v4区作为检测区域，包括人体菌群研究如：hmp，肠道菌群如美国肠道计划agp，欧洲的fgfp等，以及全球土壤菌群调查，目前仍然是国际研究中使用最广泛和认可的检测区域。
illumina的miseq提供了长达2x300bp以及hiseq2500和最近的novoseq提供有2x250bp的测序方案，为进一步利用读长，目前有相当一部分研究选择v3v4区，该区段长度在460bp左右，相较于v4度多出了v3区段约100bp左右的片段，在少部分菌属中可以增加一定分辨率。经过对比，v3v4区的检测结果和v4区在绝大部分菌属中的丰度一致，但由于引物不同，在少量菌属中丰度会有不同偏向，v3v4从otu层面上并未发现较v4区有明显增加。引物的选择和提取、储存方法是影响菌群检测丰度构成的主要因素，不同研究之间的比较需要考虑到实验方案的一致，相同的方案可以直接比较。
当前的宏基因组分析技术已使研究人员能够从环境/宿主来源的样品中获得足够的序列覆盖率，从而获得部分和完整的基因组草图。 该覆盖因子高度取决于物种的均匀度和丰富度。 还可以通过拼接组装元基因组组。 但是，由于难以组装和正确分装高度保守的基因（如核糖体亚基基因），因此它们通常必须使用浓缩的通用蛋白将这些基因组置于系统发育背景中。
组合的通用标记基因被用来构建由环境和寄主衍生序列组成的基因组以及来自培养物收集的少数常见微生物基因组的系统发育。微生物基因组测序的热潮使得有必要构建易于使用的软件包以及分析工具，以帮助生物学家学习如何对其全部或部分的元基因组数据进行分析。这类工具的例子如，QIIME 2、metaWRAP、 Sunbeam、SqueezeMeta、metAMOS、 mg RAST、IMG/M、 Anvi’o、MicrobiomeAnalyst、以及biobakery集合中的各种工具（例如MetaPhlan2、PhyloPhlan、HUMAnN、LEfSe）等。
此外，如果深入研究，还需要望整合疾病指标、宿主蛋白质组学和微生物多样性多组学的联合分析。
根据生物学问题的不同，有许多类型的组学技术，针对DNA、总RNA、mRNA、miRNA、DNA甲基化、蛋白质、蛋白质修饰、组蛋白翻译后修饰、宏基因组学、宏蛋白质组学，测序平台经过多年的改进，现在可以在几天内从少量材料中对大型复杂人体样本进行测序（表2）。已经开发了几种工作流程来对整个基因组、整个外显子组（DNA的蛋白质编码部分）和转录组（mRNA）进行排序，并对特定的癌症或免疫相关基因进行排列。此外，还可以利用亚硫酸氢盐全基因组测序或Illumina的甲基化珠芯片阵列分析修饰，如DNA甲基化。 还可以通过牛津纳米孔技术（ONT）MinION平台和PacBio仪器对长读的DNA和RNA进行直接测序来确定此类修饰的检测。
推荐覆盖率和读数
基因组测序
DNA测序技术的错误率和读取长度各不相同。Illumina短读测序（即Hiseq、Miniseq等）通常具有非常低的错误率，约为每碱基0.25%，但对低多样性文库敏感，如16S宏基因组学和靶向基因方法等应用。长读取技术的错误率较高，PacBio为13–15%，Oxford Nanopore instruments为5–20%。Illumina平台的读取长度最大为600个碱基，但长读取技术通常一次读取可达到10–30 kb。最佳读取长度也取决于应用程序。
大多数测序实验可以收集150-300碱基对读取长度的合适信息，但也有例外。对于全基因组测序（WGS），最长的读取可能是最佳的，但是对于长读取技术，错误率随着长度的增加而增加。有许多研究者把“短读”和“长读”结合起来。由于最近长读取排序技术的出现，关于WGS以外应用程序的最佳长读取长度的信息非常缺乏，但Illumina short read sequencing提供了丰富的最佳读取长度建议。
蛋白质测序
在过去5-10年中，质谱仪通过增加测序深度能力也得到了改进。这项技术已经从使用旧的LTQ质谱仪在细胞系实验中对大约3000个蛋白质进行测序，发展到使用新的Orbitrap Lumos和Orbitrap Eclipse质谱仪对8000-10000个蛋白质进行常规测序。大多数蛋白质组学实验都是采用数据相关采集（DDA）模式进行的。在该方法中，选择从液相色谱（LC）柱洗脱的MS1扫描中最丰富的前20个肽在orbitrap中进行裂解，以产生肽序列MS2扫描。样品混合物的复杂性极大地影响了测序深度和将鉴定多少蛋白质。了解样品的蛋白质丰度和组成是至关重要的。如果转录因子是目标分子，那么在质谱分析之前去除高丰度蛋白质的方法可能是必要的。这对于含有大量分子（如白蛋白和血红蛋白）的血清和血浆样品尤其重要。否则，质谱仪将测序数千个白蛋白分子，并错过最有趣的低丰度蛋白质。
最新的质谱技术利用数据独立采集（DIA）来对MS1扫描中所有肽从LC色谱柱洗脱时的序列进行测序，这与仅对最丰富的峰进行测序的DDA方法相反。
对于复杂的混合物，例如上面的血清示例，DIA方法优于DDA。 这种方法有助于克服受高丰度蛋白质高度影响的复杂混合物。
除了对宿主基因和/或蛋白质进行鸟枪法测序外，我们还可以对微生物组利用鸟枪法测序。
当测序深度很浅时，弹枪宏基因组学/元代谢组学只能采样优势菌群。shot弹枪对微生物组测序的主要挑战是由于采样不足而难以组装基因组片段，将肽组装在一起以进行可靠的蛋白质和生物分类鉴定也同样困难。
尽管存在这些潜在问题，但从各种人体部位和疾病（如唾液、肠道/粪便、颈阴道疾病或慢性肾脏疾病）中对微生物蛋白质组进行深度取样是可能的。然而，每个研究必须考虑的研究/取样设计和分析方法可能有很大差异。
从差速离心到双过滤差速分离，几种样品制备方法已被证明能富集微生物生物量。这些方法通常遵循各种优化的微生物裂解方案，通常涉及机械破坏（如打珠、超声波），辅以酶（如胰蛋白酶）和洗涤剂。在成功溶解后，同样重要的是去除残留的酶、洗涤剂和盐。
元蛋白质组学实验的另一个复杂性是由于同一生物体内的蛋白质具有共享的肽序列这一事实。 为了对蛋白质鉴定有信心，应以高可信度鉴定蛋白质的独特肽段匹配。 当将肽序列映射到数百个具有保守蛋白序列的不同物种时，这变得更加复杂。 质谱法不对蛋白质进行测序，而是测量肽的电荷，并依靠与蛋白质序列数据库匹配的质谱进行蛋白质鉴定。
精心挑选的数据库对于正确分析从这些各种测序平台生成的核苷酸和蛋白质测序数据至关重要。 使读数与参考基因组比对的能力仅与参考基因组中存在的序列和注释信息一样好。 有几种资源可以不断地整理和更新核苷酸序列信息和注释，包括加利福尼亚大学圣克鲁斯分校（UCSC）基因组学研究所基因组，美国国家生物技术信息中心（NCBI）GenBank和RefSeq，DNA元素百科全书（ENCODE）和Ensembl 仅举几例。 通用蛋白质资源（UniProt）包含Swiss-Prot（手动注释和审阅）和TrEMBL（自动注释且未审阅）数据库，以获取蛋白质序列信息。
已经开发了几种数据集成方法来集成某些类型的组学数据。 另外，已经创建了大数据存储库来存储来自各种疾病的测序实验的数据。 这些资源提供了有价值的构建基块和大量生物样本，可用于推动数据集成方法的发展。 当前，数据集成工具实现了多种方法，但通常分为两类：多阶段分析和元维度分析。
多阶段集成模型仅使用数据的两个数字或分类特征构建。 例如，将来自RNA-seq实验的基因计数与来自质谱运行的蛋白质信息相结合。元维度分析试图通过级联或转换将所有感兴趣的数据类型合并到可以同时分析的同时矩阵或“元数据”集中。
后一种方法具有更大的统计能力，但在尝试合并来自不同类型数据集的数据时可能会具有挑战性。 但是，研究人员如何确定最合适的工具或方法？
如上所述，生物学问题是选择的分析方法类型的驱动力，诸如采样，平台类型和数据质量等因素很重要。 样品如何收集和准备？
如果测序深度或质量较低，是否可以有效分析数据？ 数据类型兼容吗？
归一化和滤波后损失了多少信号？
这些都是在选择适当工具之前应考虑的所有问题。
不幸的是，数据集成和分析非常复杂，并且对于具有有限生物信息学背景的研究人员而言，目前还没有许多用户友好的工具。 许多工具使用统计语言R，除了强大的生物统计知识外，它还需要专业编程知识。 例如，将蛋白质组学，转录组学和途径分析结合到两个数据集上的R包积分学使用了相关分析和偏最小二乘回归。R包mixOmics使用多元分析进行数据探索，降维和可视化。 通过途径分析，iClusterplus和LRACluster进行的miRNA和基因表达使用聚类来整合甲基化和基因表达数据。
多组学数据集成工具
对于多状态和多维方法，都使用了许多不同的算法，但最常见的算法是聚类，网络分析，数据约简（PCA）和贝叶斯分析。Ray等2014年使用贝叶斯分析，使用从癌症基因组图谱项目收集的数据分析卵巢癌中的基因表达和甲基化数据，并检测到一个基因SPON1，该基因似乎受其CpG位点的甲基化调控。当缺乏生化相互作用的先验知识时，基于相关性的分析是有用的。无论采用何种方法，适当的规范化和数据过滤是非常重要的，因为数据来自多个来源。
还有一些基于网络的工具，如Paintomics，试图使数据分析更容易，但对于缺乏经验的用户来说仍然很困难，研究人员必须对他们的数据有很好的工作知识。此外，还有一些数据库常用于综合组学分析，如癌症细胞系百科全书（CCLE）、癌症基因组图谱计划（TCGA）、与基因组学驱动治疗相关的肿瘤改变（TARGET）和组学发现指数（OmicsDI）。CCLE和TCGA已经描述了数以千计的癌症数据集，可以用于数据挖掘和可视化。TARGET利用临床信息并在其网站上提供分析工具的资源。omicdi提供了一个平台，用于搜索各种生物的公共和受保护数据。
对于任何高质量的研究，进行多组学研究应该首先确定研究的范围和限制。仔细的计划和执行将提高研究的稳健性和可重复性，在多组学研究中尤其重要，因为它们涉及大量的比较、定制的统计分析、大量的财力，时间和精力。一旦研究假设被明确定义，选择一个合适的研究设计，最好地解决研究假设。因此，有几个问题需要评估，
例如：是否有一个或多个干预组与对照组（或其自身）进行比较，或者是否在干预前后对同一样本的效果进行评估？
干预效应是在一段时间内产生的，还是在几个不同的时间点测量样本？
生物样本是否会被单独收集或分析？它的科学依据是什么？
哪些类型的组学平台将提供最有价值的以及如何整合多组学数据？
来自同一生物来源的样本是否可用于所有感兴趣的多组学平台？
理想情况下，所有omic平台的样本将从同一来源收集。
然而，由于样品的特殊限制或材料的可及性和数量，这并不总是可能的，从福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）组织生成多组学数据对于某些组学平台可能是不可能的。虽然在选择实验设计时有许多问题需要考虑，但选择研究设计的决定因素通常是其可行性和经费限制。
样品和数据的收集应以数据分析为指导，以减少混淆和技术因素，例如批量效应。这些效应可以在样品收集，制备和存储的步骤中引入。
由于与多组学研究相关的数据的复杂性和大量数据，因此针对特定的研究项目量身定制统计分析至关重要。已提出了多种集成多组学数据的方法，并将其归类为受监督的， 半监督或非监督; 以及基于概念，统计，相关性，网络和模型的集成。
一项研究的统计能力取决于几个因素（下图），其中一些因素可以控制，而另一些因素由于研究及其设计而固定。首先，选择了用于分析的统计方法。虽然有些测试比其他测试更强大，但重要的是验证和满足他们的假设。
影响研究统计能力的另一个因素是单个组学平台测量的变量数量，通常由组学平台决定。例如，基因组学通常测量数百万个变体，转录组学量化了成千上万个分子，和蛋白质组学和代谢组学分析了数千个分子。此外，统计效力受表型或处理效应的大小和差异程度（效应大小）的影响。效果有多明显？组间的信号差异有多大？有多少被测变量受到影响？关于效应大小的信息可以从以前的文献或专家知识中获得，但通常是未知的。
这种情况下，初步研究可以帮助估计效应大小，但由于不稳定，这些估计需要谨慎处理。另一个效力影响因素是测量值的均匀性，描述了样品的自然方差、测量仪器的精度和检测限。随着方差的增大，统计效力将减小。样本的方差可能是多方面的结果，例如样本群体的选择、组织类型的选择或混杂因素。
除了样本方差膨胀外，混杂因素也会在数据中引入偏差，因此，收集样本元数据以减轻某些混淆的影响是很重要的。由于影响研究统计能力的大多数因素是固定的或由研究设计决定的，因此最常用于调整研究统计能力的因素是样本量。
多组学研究中影响统计功效的因素
Graw et al., 2020 Molecular Omics
研究的首要考虑正在调查的疾病或研究问题的背景，以及整合在一起时，什么类型的数据将提供有价值的见解。根据生物学问题、材料类型（新鲜组织、FFPE组织、血清/血浆和细胞系）、DNA/RNA/蛋白质的数量、生物复制的数量以及研究中混杂效应的数量，这些因素将决定数据采集所需的最佳样品制备和测序方法。
样品制备方法，包括每个样品制备的日期、提取的DNA、RNA和/或蛋白质的类型、基因组学的文库生成、质谱分析的蛋白质消化和肽标记方法以及测序平台/仪器，都是研究设计和最终结果解释的关键因素结果。
如果一个样本是在不同的日期制备的，而不是其他生物复制品，这将引入方差和/或偏差，并降低分析的统计能力。如果蛋白质组样品使用多个TMT-10plex批次进行复合，这将在整个测序过程中引入批次效应。这些因素应在样品制备前进行讨论。
同样重要的是要知道什么样的调控特征被捕获用于测序和整合。例如，如果在进行质谱分析之前在样品制备过程中膜蛋白没有溶解，那么膜结合蛋白就不能与基因表达数据整合。质谱数据的一个警告是，缺失值并不一定意味着蛋白质没有表达，只是蛋白质低于质谱仪的检测限。生物学问题应该成为多组学数据整合方法的驱动力。
在大多数情况下，当前的工具利用聚类、网络、数据简化和贝叶斯分析。随着数据获取量的不断增加，产生了大量的数据集，使得机器学习对于有效的分析和数据挖掘变得越来越必要。有必要使用易于获取和记录良好的方法、工具和算法。
机器学习在允许科学家集成多组学数据集方面发挥了越来越重要的作用。通过利用机器在大量生物数据中比较和识别模式的能力，可以用更加准确和有效的方法来阐明复杂的细胞机制，在某些情况下还可以预测临床结果。这是通过计算机独特的能力来实现的，它可以同时观察多个层次的组学数据，从而提供一个更全面的系统视图。
尽管多组学数据集可以为个体提供更深入的理解，但这并非没有成本。组学研究通常依赖于大量的比较、正确的数据类型、适当的统计分析以及大量的时间、技术人员和金钱投入。在构建一个实验时，人们必须清楚什么类型的组学数据可以而且应该被整合以获得对所研究系统的最大理解。
高通量的组学平台并不总是回答研究问题所必需的。传统技术：如酶联免疫吸附试验（ELISA）、免疫组织化学（IHC）和定量聚合酶链反应（qPCR），也是验证特定生物学机制所必需的。事实上，为了验证从组学数据中鉴定出的重要分子是一个真正的阳性结果，通常需要这些技术来验证一个更大的组学研究的结果。
但是每种方法都受到其统计能力、样本量、技术变量、批次效应、测序深度、样本制备和许多其他因素的限制。在设计、进行和分析研究以及解释研究结果时，必须牢记这些因素。因此，如果允许，建议研究设计一开始就让生物统计学家/生物信息学家参与进来。
参考文献：
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谷禾健康
感到疲惫？乏力？食欲不振？容易流血？皮肤发痒？腿肿？体重减轻？…这些有可能是慢性肝病的信号，慢性肝病是一个主要的健康问题，它可以发展为肝硬化和肝癌。
肝病按照病因划分，常见的有如下几大类：
无论病因如何，肝病如果没有得到有效管理控制，进展的常见终末阶段是肝硬化。
肝硬化可导致失代偿和肝细胞癌的发展。
发病率
目前由于疫苗接种计划和有效抗病毒治疗不断发展，乙肝和丙肝肝硬化的发病率正在下降，但由于以下两个原因导致另两种肝病发病率不断上升：
1、肥胖，导致非酒精性脂肪肝的发病率增加
2、饮酒，导致酒精性肝病的发病率增加。
本文带你详细了解肝病与肠道菌群：
肝脏也是胆汁产生的场所，在肠肝循环中具有重要作用。
肝脏，作为第一个接触微生物产物进入门静脉循环的器官，可能受到肠道微生物群及其变化的多种影响。肠道微生物群的成分或代谢物通过各种机制与肝脏相互作用。
肝脏中产生的胆汁酸（如胆酸和鹅去氧胆酸）与葡萄糖醛酸酶结合。一旦分泌到十二指肠肠腔，肠道菌群代谢和解共轭，产生尿胆原（排泄）和初级胆汁酸被吸收和循环。胆汁酸还通过内在的微生物调节活动来控制和影响菌群。
Jones R M,et al.,Annual Review,2020
注：MAMPs——微生物相关分子模式；PRR——模式识别受体
肝脏位于体循环和来自肠道吸收活动的大量外源性分子和微生物相关分子模式(MAMPs)之间的界面。
微生物产生的代谢物会随着微生物群的组成而变化；它们沿着门静脉分流并引发多种信号通路的激活。MAMP暴露过多会导致炎症。
肝硬化前期肠道菌群总体变化：
整体多样性减少，厚壁菌门减少，拟杆菌门和变形菌门增加。
在三种类型的肝炎中，肝硬化前期微生物参与非酒精性脂肪肝病和酒精相关性肝病的证据相对更为有力。
—— 非酒精性脂肪肝病
非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）和非酒精性脂肪性肝炎（NASH）是一种以肝细胞内脂质（主要是甘油三酯）的微泡或大泡状积聚为特征的肝病，并伴有不同程度的炎症浸润。
在非酒精性脂肪性肝病中，研究人员发现粪便、血液和肝活检中的致病菌（如肠杆菌科和大肠杆菌）的相对丰度增加。随着病原菌数量的增加和厚壁菌门数量的减少，菌群失调。
—— 酒精性肝病
长期摄入酒精可导致人类和动物模型中菌群结构的变化，肠道通透性增加，随着持续的酒精滥用，致病菌的多样性进一步减少，相对丰度增加，如肠杆菌科和肠球菌科。
在小鼠中，乙醇可以降低肠道屏障功能，并允许增加局部炎症。从机理上讲，乙醇也能抑制抗微生物凝集素的表达，在慢性乙醇消耗模型中，无Reg3β和Reg3γ的小鼠表现出增加的细菌移位和NASH的发生。这些发现表明乙醇可能介导了肝脏潜在的促炎性刺激，有多个长期后遗症。
尽管肝硬化的病因可能有所不同，但在肝病的末期，微生物群与肝脏的相互作用在很大程度上与病因无关。也就是说无论哪种都可能发展为肝硬化。
前面我们知道，肝炎如果不能得到有效控制，久而久之会对肝造成永久性损伤，也就是肝硬化。肝硬化又分为两种，一种是代偿性肝硬化，一种是失代偿肝硬化。
代偿性肝硬化虽然肝功能减退，但机体仍能正常运行。
失代偿性肝硬化指肝硬化发展到一定程度，出现肝功能衰竭，可能出现严重并发症，如肾功能衰竭、静脉曲张出血和肝性脑病等。
肝硬化患者最初没有症状，等到了肝硬化失代偿（定义为腹水、肝性脑病、黄疸和/或胃肠道出血），就是肝硬化过程中的转折点。
——肝硬化失代偿期会发生什么？
代偿性肝硬化患者可能会保持多年稳定，死亡率非常低，每年< 1%。然而，在第一次住院治疗后，35%的患者将在28天内出现后续的失代偿，需要频繁入院。肝硬化急性失代偿可导致慢加急性肝衰竭(ACLF)。
注：慢加急性肝衰竭是一种综合征，以一个或多个主要器官或系统（肝、肾、脑、凝血、循环或呼吸）衰竭为特征。
慢加急性肝衰竭是失代偿性肝硬化的主要死亡原因。他们的慢加急性肝衰竭(ACLF)的中位时间为2-3年，死亡率每年约为10%。
Trebicka Jonelet al, Nat Rev Gastroenterol Hepatol,2020
每次失代偿后，慢加急性肝衰竭在28天内的发展约为30%，在此阶段死亡率在28天内攀升至40%。这些器官衰竭患者通常在重症监护室接受治疗，肝移植是唯一的治疗方法。
肠道菌群如何影响肝硬化失代偿？
肝硬化中微生物群-肠道-肝脏相互作用
Trebicka Jonelet al, Nat Rev Gastroenterol Hepatol,2020
肝硬化发展过程中肠道微生物群的变化在很大程度上归因于肠道微生物群组成及其产物，产物可能具有致病作用。短链脂肪酸(SCFAs)、次级胆汁酸和色氨酸衍生物增加，而粘液蛋白的变化、功能失调的紧密连接和抗菌肽的减少促进了微生物组成分和/或其代谢物(病原体相关分子模式(PAMPs))跨肠屏障的移位。
接下来，就肠道菌群与肠道屏障，病变肝脏的相互作用，菌群代谢产物与转运，门静脉高压和酒精的作用这4个方面展开讨论。
1. 与肠道屏障相互作用
肠漏：
一个不正常的微生物群可以影响肠道上皮屏障，并导致内容物从肠道到肝脏和其他地方难以控制的转移。这种肠上皮屏障的损伤被称为漏肠。
在肝脏疾病期间，由于肝肠循环、肠道炎症和门脉高压的改变，宿主生理和肠道完整性发生重大变化。与此同时，肠道微生物组和肝脏之间的串扰也发生了重大变化：
肠道中的宿主粘膜蛋白和通路(例如FXR信号)被肠道微生物群代谢物(例如短链脂肪酸)改变，并可能导致肝脏损伤;
肝脏疾病进展引起的肠道内化变化可能会影响肠道屏障，促进肠道炎症，降低抑菌肽；
而肠道相关淋巴组织可能通过驱动肠道炎症，从而增加肠屏障的通透性参与肠屏障的功能障碍
由于穿过肠道上皮屏障的细菌成分会引发免疫反应，因此肠道渗漏被认为会增加慢性全身炎症。例如，在肝病患者，尤其是肝硬化患者中，细菌细胞壁脂多糖（LPS）水平升高，也被称为内毒素血症。
2018年的一项研究表明，从失代偿期肝硬化患者的循环血和其他“无菌”隔室中分离出的细菌是可行的，这表明即使是活的细菌也可以在失代偿期肝硬化期间通过肠屏障转位。
2. 与病变肝脏的相互作用
从失代偿到慢加急性肝衰竭的进展与全身炎症的广泛激活有关，影响许多细胞因子和炎症系统。
释放危险相关的分子模式来促进失代偿和炎症
慢加急性肝衰竭的发展，不同衰竭器官的死亡细胞和细胞外基质的重塑，特别是在肝脏，都通过释放危险相关的分子模式来促进失代偿和炎症，最终可能是慢加急性肝衰竭发展的先决条件。
这种联系在乙肝病毒引起的肝硬化和/或慢加急性肝衰竭患者中尤其常见。慢性乙肝病毒的再激活可能导致肝损伤，从而释放危险相关的分子模式，进而导致器官衰竭和慢加急性肝衰竭。
在慢性肝病和肝硬化患者中，甲肝病毒和戊肝病毒重叠感染也可能诱发慢加急性肝衰竭。
对病原体相关分子模式的免疫反应导致器官功能障碍
另一方面，这种炎症的爆发是由微生物或其成分的转移引起的，也称为病原体相关分子模式。对病原体相关分子模式的免疫反应可能在免疫病理学过程中导致器官功能障碍，在这种过程中，免疫反应会导致感染造成损害。
炎症标志物水平升高
血浆中全身性炎症标志物(如IL-8或IL-6)水平升高，无论是否有明显的细菌感染，都与肝硬化和慢加急性肝衰竭的急性失代偿有关。新的数据强化了改变后的肠道微生物群和慢加急性肝衰竭之间的联系。
血浆代谢物特征
除了肠道菌群衍生代谢物与慢加急性肝衰竭发展之间的关联之外，血浆代谢物特征(可能也来自肠道菌群)也与全身炎症和慢加急性肝衰竭密切相关。
这些发现可能解释了为什么肠道微生物群的改变和细菌易位的增加可能为不同器官的免疫病理发展为器官衰竭，加重全身炎症和诱导ACLF的环境。
酒精性肝病
2019年研究表明，乙肝病毒相关ACLF患者的循环细菌DNA显著增加，并与炎症标记物（如CXCL10，一种已知的趋化因子）相关，在非乙肝病毒病因中也与ACLF相关，尤其是酒精性肝硬化。
另外，在急性酒精性肝炎（ACLF的一个亚型）中，研究表明，与没有这种特殊菌株的患者相比，具有一种产生细胞溶血素的肠球菌菌株的患者具有极高的死亡率（180天内的死亡率分别为89%和3.8%）。
我们知道，急性酒精性肝炎与微生物变化密切相关，这可能决定患者的临床特征及其结果。在几乎一半的急性酒精性肝炎患者中，失代偿和慢加急性肝衰竭都会发生，但没有任何可识别的促发事件，这表明这与内源性机制有关（例如，门静脉高压症或细菌易位）。
3. 门静脉高压症和酒精的作用
即使肝硬化的门静脉高压症得到有效治疗，例如通过放置经颈静脉肝内门体分流术（TIPS）支架，许多患者仍出现进一步失代偿和ACLF（2年内约47%），尤其是由于全身炎症和随后的器官衰竭。
此外，与肝静脉、右心房和外周静脉血相比，腹水的存在决定了门静脉循环微生物群的组成（腹水：一种失代偿的指标），以及与炎症标记物和ACLF的发生相关的特定循环微生物群。
然而，应该指出的是，TIPS支架本身可能会加重高动力循环，从而导致内毒素水平的增加。从长远来看，TIPS支架降低了失代偿率，可能主要是由于这些肝硬化患者腹水的发生率降低。
失代偿性肝硬化和ACLF先于酒精性肝硬化发生。这一发现可能很重要，不仅因为酒精是失代偿期肝硬化最常见的病因，而且可能是由于酒精本身对肠道微生物群和肠屏障功能的直接影响。
在健康个体和动物模型中，已经证明急性酗酒会增加循环中的内毒素和细菌DNA水平。
酒精显著改变肠道微生物群的组成，降低拟杆菌的相对丰度，增加变形菌。
它的代谢物，特别是乙醛，可以破坏肠道上皮细胞的紧密连接，导致肠道渗漏，促进细菌和真菌的易位，这两者都可能与肝硬化的进展有关。
在不同病因的肝硬化（例如，非酒精性脂肪性肝炎或乙型肝炎引起的肝硬化）中也观察到微生物群组成的改变以及肠道的渗漏。
4. 微生物代谢产物和转运
肝硬化发展过程中肠道微生物群的变化在很大程度上不仅归因于肠道微生物群的组成，还归因于其产物，这些产物可能具有致病作用。
一项研究表明，在肝硬化向失代偿和ACLF发展的过程中，血液代谢物特征明显改变。
针对903人的大规模研究为某些强预测代谢物模式的微生物起源带来了重要的见解，但很难对这些发现作出有力的陈述。
另一项对602名患者进行的研究表明，微生物群衍生代谢物与ACLF的存在有关。其他微生物成分，如次级胆汁酸、短链脂肪酸和色氨酸代谢物也在肝硬化中发生较大变化，与疾病的进展有关。尤其是，胆汁酸通过下调FXR受体来改变肠道屏障功能，这为临床FXR激动剂已经可用提供了新的治疗机会。
间接证据表明肠道微生物群可能会影响肝硬化的预后。
首先，研究表明，使用非选择性β受体阻滞剂（一种预防肝硬化失代偿的常用方法）治疗可改善肠道屏障，减少肠道转运时间，从而降低肝硬化患者细菌转移的可能性。
第二，在静脉曲张破裂出血期间或作为失代偿期肝硬化的长期预防措施，抗生素治疗是一种推荐的治疗方法，因为它可以改善结果，其机制可能与减少细菌移位有关。
尽管这一观点尚未得到确凿的证实，但我们知道，一种特定的微生物组表型（所谓的肠型）会导致肝功能的病理改变，并且考虑到微生物群中存在着广泛的成员，如真菌或病毒，微生物组标志物可能是非常有用的临床工具，以确定有失代偿和ACLF风险的患者。
肠道微生物群可以作为疾病进展、严重程度和治疗反应的生物标志物。
不同肝病的菌群特征
肝硬化：
瘤胃菌科、毛螺菌科与其他菌（包括肠杆菌科和拟杆菌科）进行比较，菌群比率失调。随着ACLF的发展，肝硬化菌群失调比率恶化。
该研究表明，肝硬化患者的菌群比率失调
对129名患者的研究显示，毛螺菌科减少，巴斯德氏菌科(Pasteurellaceae)的丰度可以预测死亡率。
其他研究也提供了证据，表明特定的微生物组群特征可以区分肝硬化和健康对照组，并且微生物组的变化可能能够监测病情的严重程度和进展情况。
一组45例肝移植受者中，肝移植改变了肠道菌群，使微生物多样性增加，原生细菌增加(如毛螺菌科)，潜在致病菌减少(如肠杆菌科)。
该研究强调了患病的肝脏会影响肠道菌群。
肝硬化和慢加急性肝衰竭：
慢加急性肝衰竭和肝硬化的肠道微生物群特征
Trebicka Jonelet al, Nat Rev Gastroenterol Hepatol,2020
中国肝硬化患者宏基因组全关联研究(MWAS)显示，与健康个体相比，肝硬化肠道菌群组成有大于34个显著差异的菌群。肝硬化患者中韦荣球菌属和链球菌增多，而产丁酸共生菌包括Faecalibacterium prausnitzii 和Coprococcus comes减少。（下表）
Trebicka Jonelet al, Nat Rev Gastroenterol Hepatol,2020
肝细胞癌（HCC）
持续的肝损伤和再生促进了肝细胞癌的发生，它是全球癌症死亡的第三大原因。
肝细胞癌HCC与肠道大肠杆菌过度生长有关，患者微生物群多样性增加，与产丁酸菌属(如Alistipes)减少有关，而致病性产脂多糖菌(如克雷伯氏菌)增加。
在与非酒精性脂肪性肝病相关的HCC，一项来自意大利的研究注意到拟杆菌和瘤胃球菌科增加，双歧杆菌减少。
不同部位菌群功能
肠道菌群：
从门诊病人的角度来看，肠道菌群可以证明是预测入院，MHE和晚期纤维化患者的有用工具。
一项针对NAFLD肝硬化的研究发现，粪便微生物分析中的27种细菌特征以及年龄，性别和体重指数（BMI）可预测NAFLD肝硬化。
晚期纤维化是NAFLD死亡率的重要预测指标，可以从粪便菌群中推断出纤维化，以帮助识别高危人群。
鉴于失代偿性肝硬化中存在预测的失调模式，因此将CDR（肝硬化失调率-毛螺菌科+瘤胃菌科+韦荣氏菌科/肠杆菌科+拟杆菌科）视为预测失代偿风险的工具（适用于所有常见的CLD病因）较低的分数预示结果较差，并且具有较强的预测价值。
粪便菌群也可以用来预测谁会在90天内再次入院和急性肝性脑病复发，因为急性肝性脑病和其他失代偿的粪便菌群有所不同。
唾液菌群：
唾液菌群失调比率是一种简单实用的临床工具(Lachnospiraceae + Ruminococcaceae + Veillonellaceae/ Streptococcaceae)，可以预测有和无肝性脑病的失代谢性肝硬化患者90天的入院情况。
其他部位菌群：
一些研究表明，粪便微生物群和结肠黏膜相关微生物群是不同的。事实上，回肠、空肠和十二指肠粘膜样本或抽吸物的微生物群是不同的，它们可能对肝硬化具有重要的预后能力，主要表现为肝性脑病。然而，这些样本并不容易获得，而且很难将其作为生物标志物进行常规的护理点采集。
微生物工具的潜力
需要进一步的研究才能使人信服结论：患者在不同的条件和疾病下，它们的肠道微生物群既表现出疾病特异性的变化，也表现出非特异性的共同反应。因此，在其作为生物标志物的潜力得以实现之前，确定强有力的疾病特异性肠道菌群特征至关重要。
生物标志物和基于微生物的工具的潜力
Trebicka Jonelet al, Nat Rev Gastroenterol Hepatol,2020
要更准确地估计疾病对肠道微生物群的影响程度，就需要从世界各地获得强有力的大规模纵向数据，同时考虑各种混杂因素。理解和解释其他相关的混杂因素将使我们更接近以微生物组为基础的肝硬化生物标志物。
微生物组的整体观点，包括微生物基因表达和微生物衍生的代谢物或蛋白质，可能导致更准确和全面的生物标志物，类似于整合宿主遗传学与基因表达和表观遗传学时的强大疾病关联。这种包含宿主-微生物全生物的整体观点也可能支持诊断、分层和治疗的个体化，并可能开创全生物群关联研究的新时代，扩大宏基因组全关联研究领域。
我们知道，即使在没有肝病的情况下，微生物组也在调节情绪和潜在的认知中发挥作用。慢性肝病患者的脑功能改变是肠-肝-脑轴的结果，甚至在肝硬化之前就可以影响病程。
酒精使用障碍（AUD）
一项关于酒精使用障碍（AUD）患者肠-肝-脑轴的重要研究发现，抑郁、焦虑和酒精渴求与肠通透性增加相关，即使在戒酒后，肠通透性高的患者仍然存在抑郁、焦虑和酗酒。
最近发表的一篇关于AUD中这一轴的操纵的文章显示，对于AUD患者，在粪菌移植后，这些渴望、消费和长期的与AUD相关的住院治疗可能会降低。
肝性脑病
肝硬化中普遍存在的认知功能障碍是一种记忆障碍型，称为轻度或隐性肝性脑病。这可以发展为明显的肝性脑病，表现为嗜睡，迷失方向，晕眩和昏迷。
肝性脑病是肠肝轴中与微生物组相关的经典并发症，是全身性内毒素血症和炎症的结果，最终加重了神经炎症，而神经炎症是支撑肝性脑病发病机理的重要因素。
多年来，氨被认为是肝性脑病发病的关键，但后来发现全身炎症对于氨发挥其神经毒性作用是必不可少的。越来越多地描述了特定微生物群在肝性脑病和全身性炎症（包括性别影响）进程中的作用。在小鼠中，发现肠道微生物组是肝性脑病所特有的全身性炎症和神经炎症所必需的。
轻度肝性脑病和PTSD
在临床上，轻度肝性脑病需要专门的认知测试，例如心理计量学肝性脑病评分（PHES），抑制性对照测试，脑卒中诊断等。但这些测试最好在专门的环境中进行，并且需要专业知识。
轻度肝性脑病（MHE）和创伤后应激障碍（PTSD）肠道菌群之间也存在协同作用，与其他人相比，PTSD患者的菌群失调更为严重。PTSD，酒精滥用和肝硬化常常并存。微生物变化可能有助于将MHE与PTSD区别开来，并且可以帮助我们定义较新的疗法。
老年肠道-肝-脑轴改变
利用肠脑轴的主要挑战是老年人群（慢性肝病患者）。老年人患者的致病菌往往更具致病性，随着合并症，住院和抗生素暴露于更大的革兰氏阴性病原体中，病情恶化。
与类似的老年非肝硬化对照组相比，年龄较大（> 65岁）的肝硬化患者往往会改变肠道-肝-脑轴，从而增加炎症并损害记忆的认知能力。在相关网络分析的研究中，更重要的是，在老年肝硬化和非肝硬化组中也发现了类似的模式，这表明老年患者已经具有潜在的肠脑轴改变。
这对肝移植具有重要意义，因为尽管进行了肝移植，但与年龄相关的肠脑轴变化仍可能持续。人口老龄化往往会导致多种其他合并症和精神疾病，需要额外的照顾以确保最佳的移植后效果。
针对肝硬化肠道微生物群的策略
Trebicka Jonelet al, Nat Rev Gastroenterol Hepatol,2020
通过治疗（部分成立和部分试验）调节肠道微生物群可能改善肝硬化患者的预后，而微生物组生物标志物可能反映对这些治疗的反应。下表显示了不同的策略。
针对肠道微生物群的肝硬化干预措施
Trebicka Jonelet al, Nat Rev Gastroenterol Hepatol,2020
接下来主要介绍一些具体疗法：饮食、益生菌、抗生素、白蛋白、牙周、粪菌移植等，有些目前正在临床试验中。
饮 食
除其他因素外，饮食对肠道微生物群有重要影响，这一点已在各种疾病和条件下得到研究。一项针对国际肝硬化人群的研究报告称，咖啡、茶、蔬菜和酸奶的摄入都与微生物群落多样性的增加和住院率的降低有关，这为调节肠道微生物群落以促进肝脏健康提供了前景广阔的途径。（具体的饮食方面建议见文末附录部分）
益 生 菌
益生菌已经成为肝硬化临床研究的主题，特别是它们对脑功能的影响和肝性脑病的风险。
益生菌在肝硬化前可以改善NAFLD的组织学，在肝硬化中可以减少失调，对逆转OHE的二级预防有效，减少失代偿事件的住院率，但可能或不能改善认知能力（MHE）。
大多数制剂都含有乳酸菌，可产生短链脂肪酸，有利于结肠健康。一项短期(5天)口服两歧双歧杆菌和植物乳杆菌8PA3的小型试点研究表明，与单独标准治疗相比，口服两歧双歧杆菌和植物乳杆菌8PA3能恢复肠道菌群，并能更好地改善酒精性肝损伤。
以上是关于益生菌的前沿研究，如果想要尝试的话，最好是经过肠道菌群检测或者在医生的指导下服用更可靠。
抗 生 素
抗生素，也被用作失代偿期肝硬化的预防性治疗。
腹水患者发生自发性细菌性腹膜炎(SBP)的风险增加，接受抗生素预防来预防自发性细菌性腹膜炎的发展。这种SBP的一级预防已经被证明可以提高某些患者的生存率。
在一项多中心、随机对照试验中，对严重肝硬化患者使用抗生素，总体生存率没有任何益处，但是，同样，腹水中白蛋白浓度低的患者在接受抗生素治疗时，生存率得到了提高。
预防性抗生素治疗也同样有效建议用于其他临床情况，如静脉曲张破裂出血、既往SBP和复发性显性肝性脑病。然而，尽管对最脆弱的患者的短期效果可能是有益的，但在其他许多患者中，这些治疗不能阻止进一步的失代偿和ACLF。也许这种情况的部分原因是抗生素引起的微生物群落多样性减少。
因此，需要开发一种更具针对性的肠道微生物群来改善肝脏健康。
牙周卫生
也许你不知道，牙周卫生也会与肝硬化有关。已发表的人类MWAS表明，在肝硬化期间，肠道微生物组向口腔微生物组转变。
减少胃部充当天然屏障的酸性环境可能促成口腔微生物群转移到肠道，在肠道上皮屏障适应不同的微生物组分。如前所述，这些变化可能促进肠道微生物群通过肠道屏障的转移，进而导致并发症。因此，防止口腔微生物不必要的转移到肠道，可以成为未来肝硬化治疗的基础。
一项研究表明，与20名非肝硬化对照组相比，30名肝硬化患者的牙周卫生干预措施改变了肠道微生物群，改善了肝性脑病。
白蛋白作为潜在疗法
当肠道屏障被削弱时，它会双向泄漏，这也会导致重要的宿主分子从血液室泄漏到肠腔。例如，在酒精性肝病动物模型中，肠道通透性增加导致粪便白蛋白浓度升高。
随着肝硬化的进展，肝脏中的白蛋白合成受到损害：一方面，肝损伤导致肝细胞功能质量的丧失；
另一方面，肝脏僵硬程度的增加，白蛋白合成减少。不仅白蛋白减少，而且它能结合毒素和其他有害物质。这些观察结果将白蛋白水平定位为肝病严重程度的关键参数。
白蛋白还可通过前列腺素E2改善免疫B细胞功能，减少肝硬化患者的免疫反应，从而阻止与ACLF和死亡密切相关的全身炎症爆发。
长期白蛋白治疗肝损害和非自发性细菌性腹膜炎感染患者分别通过提高生存率和解决ACLF改善了临床结果。因此，白蛋白泄漏到肠腔可能会影响肠道微生物群并被其代谢，从而可能改变微生物组分，间接改变宿主。
粪菌移植（FMT）
失代偿期肝硬化中菌群移植的初步研究正在出现，其安全性也很高，为更大规模的研究铺平了道路。
菌群移植后变形菌减少，放线杆菌增多，肝脏疾病严重程度改善，严重酒精性肝炎患者3个月时的死亡率降低，1年生存率提高。
慢性乙型肝炎FMT组出现微生物改变，HBeAg降低。FMT减少了短期酒精渴求和消费，以及AUD相关的住院治疗。
一项包括20名复发性肝性脑病患者在内的开放性随机试验观察到，使用FMT灌肠剂减少了住院人数，改善了认知和菌群失调。
另一项研究也证明了这一点。使用口服胶囊制剂的FMT的新应用也显示出类似的安全性和对肝硬化和肝性脑病的治疗效果。然而，由于报告了一些由耐yao菌转移导致的FMT相关死亡病例，包括一些肝硬化患者，因此需要谨慎。因此，更好地理解和全面描述这些研究可能带来明确的微生物调节干预治疗失代偿期肝硬化。
加深菌群影响机制的理解
未来的研究应该探索和加深对肠道微生物组变化影响肝硬化进展和失代偿发展的动力学和机制的理解。
诊断、治疗
由于肝硬化表现为肠道微生物群与宿主的大量重要相互作用，微生物组诊断和治疗几乎是治疗疾病进展和失代偿发展的必经之路。需要进一步倡导基于微生物组检测和靶向疗法。
改善预后
针对不同水平微生物群与宿主相互作用的策略改善患者的预后。
产学研合作
使之更容易获得和更具成本效益，微生物检测需要更广泛地适应，因为它相对容易收集且信息量较大。可以帮助诊断，预测和潜在地个性化治疗。
多学科综合
多学科例如微生物学，宿主遗传学，基因组学，表观遗传学，代谢组学，营养学等相结合，更好地利用微生物帮助我们有效的进行慢病管理，预防为主，将指导落实到饮食、生活方式等具体应用上，用全新的视角帮助我们认识健康，保持健康。
饮 食 方 式
尽可能选择对肝脏友好的食物，帮你保护肝脏。以下是一些饮食技巧：
选择全麦谷物，面包和谷物。
多吃各种颜色的水果和蔬菜。
选择低脂乳制品。
选择瘦肉蛋白质。
选择植物油，例如橄榄油，而不是黄油。
零食坚果和种子食物。
减少钠摄入量。
每天喝8-10杯水。
避免含有反式脂肪的加工食品。
避免添加糖。
选择可以长期生活并遵循的饮食计划。
吃八分饱腹感
少吃多餐，每三到四个小时吃一顿小餐或吃零食，以补充精力。
限 制 饮 酒 量
肝脏是负责代谢营养物质和其他摄入物质的主要器官。如果体内酒精过多，肝酶可能没有足够的能力对其进行处理。过量的酒精会在身体的其余部分循环，产生负面影响。
定期减少饮酒量很重要。医生甚至可能建议你完全戒酒。
增 加 运 动 量
运动的好处不仅限于减肥和控制体重，还可以帮助减少肝脏周围的脂肪。定期运动也可以改善你的情绪，助你维持在最佳的健康状态。
开始时要循序渐进，比如可以每周进行150分钟运动开始，尽量选择你喜欢的运动，例如，跑步和步行的组合，多人参与的活动增加趣味性（如各种球类运动），健身房的器械训练等。
睡 觉
充足的睡眠对于保持健康状态非常重要（包括慢性肝病治疗期间睡眠很重要）。如果你觉得入睡困难，开始慢慢尝试练习良好的睡眠习惯，例如：
每天都在同一时间上床睡觉和起床，作息规律。
避免咖啡因，烟草和其他刺激物。
尽量保持卧室环境清爽舒适。
运动尽量安排在清晨或午后，不要在睡前剧烈运动。
相关阅读：
膳食胆固醇通过调节肠道微生物群和代谢产物驱动脂肪肝相关的肝癌
参考文献：
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谷禾健康
随着研究微生物组的需求越来越旺盛，用于微生物组数据分析的平台也越来越多。分享两款最新的微生物组数据分析平台。
能够处理来自NGS平台的数据，包括Illumina MiSeq，Illumina HiSeq或Illumina NovaSeq，还可以处理以前的454焦磷酸测序技术。CoMA着重于短读而非长读的数据处理。
处理过程包括数据预处理、质量检查、对操作分类单元(OTUs)的聚类、分类、数据后续处理、数据可视化和统计评估。输出结果包含可供发表的图形和标准化格式的文件(例如，制表符分隔的OTU表、biom、Newick tree)。
比起qiime，它的下载安装没那么复杂，兼容linux、mac、windows系统，并且交互式的用户界面更方便小白上手。
性能评估方面，使用了模拟数据和真实的土壤数据与现流行的Mothur、QIIME和QIIME2软件进行了比较，其结果是一致的。
Coma的交互界面
$ coma
如同回答问题般的操作
“Do you want to start a new project?” → Yes
“Do you want to assign your files and choose the number of CPUs?” → Yes
“Are you using paired-end reads?” → Yes
工作流程
使用了各种开源的第三方工具，并以Bash脚本的形式将它们组合到了线性分析工作流程中，从原始输入文件（以FASTQ格式）开始。
不同的颜色代表CoMA工作流程的四个子部分：数据预处理和质量检查（橙色），OTU的聚类和物种分类（绿色），数据后处理（蓝色）以及数据可视化和统计分析（黄色）。
箭头指示发生的顺序，并指定了每个步骤的输入所需的文件类型。通过BLAST、LAMBDA或RDP使用任一可用数据库完成物种分类（例如Sliva或用户自定义数据库）。
数字表示用于特定CoMA步骤的第三方工具：1 = PANDAseq，2 = PRINSEQ，3 = LotuS / sdm，4 = QIIME，5 = Mothur。TDOT =制表符分隔的OTU表
模拟社区群落数据测试
来自公共模拟微生物库。选择了3个数据集分别为MOCK-13、MOCK-16、MOCK-26.。Mock-13包含21个细菌菌株（18个属；三个重复），MOCK-16包括古细菌，共59个菌株（46属；三个重复），Mock-26包含来自11个真菌菌株（11属）的ITS数据。
表1展示了四个不同分析平台的基准测试结果：使用CoMA进行的数据分析揭示了18个属中的16个，与Mothur和QIIME数量一致。
综合所有模拟社区，CoMA表现出总体最高的准确性，每个分类单元的平均偏差为1.89％（表1），而Mothur（1.99％），QIIME（2.17％）和QIIME2（2.41％）。从层次聚类分析来看，CoMA和QIIME2显示最小的余弦距离（0.08）。Mothur的距离为0.11，QIIME的距离为0.12。所有四个管线之间的相互关系比估计值更紧密（总余弦距离：0.18）。
土壤微生物数据集测试
（森林F、草地GR、沼泽S）
Shannon-Wiener多样性。字母表示不同栖息地使用的分析工具之间的显著差异。三种分析工具都显示出了不同水平的Shannon-Wiener多样性，Mothur>QIIME>CoMA
主成分分析结果表示CoMA和QIIME分析得到的微生物群落具有更高的相似性。
韦恩图也显示出相似的结论，无论是哪个分类水平，Mothur分类得到的OTU数目都是最少的，CoMA和QIIME分类得到的一样的OTU的数目最高。
分析了三个土壤类型的关键科水平物种（即丰度>5％的序列）。在表格中被列举出来的关键科水平物种中，无论土壤类型为哪个，三种分析工具都确定了6个关键科。
另一方面，Mothur确定了在CoMA和QIIME中都找不到的4个关键科，CoMA和QIIME再次确定了相同的分类单元（18个中的14个）
在森林、草原和土壤中的每个分类水平的未分类读数。CoMA和QIIME在所有分类水平上的表现都相似。但是，在分析草地时，CoMA会发现更多的Order和Family（分别为5％和+ 3％； p <0.001）。
总体而言，CoMA的表现与Mothur和QIIME相当，在微生物多样性分析和分类学分类上导致的差异，文章中也做出了相应解释，这通常与算法、参考数据库、参数选择有关。
CoMA的主要优点是图形用户界面支持的直观且用户友好的操作。它使入门级用户无需进行费时费力的培训即可执行扩增子测序数据分析并获得可靠的结果。CoMA还提供了随时停止未完成的分析以稍后再继续或重新计算部分工作流的可能性。通过简单地调整决定性的输入参数，而无需进行完整的重新计算。未来，CoMA将会支持ASV结果输出。
一款用于研究微生物群与宿主表型数据关系的分析软件，可以本地安装也可在线使用。可以是16SrRNA测序数据，也可以是宏基因组数据。
软件自建了一个微生物组合表型数据的综合数据库，用户能够共享或存储自己的数据，通过数据库和相关分析脚本该可以清楚地展示微生物组和表型数据（例如生活方式等）之间的相关性。依旧是交互式界面，但这个更直观，可以本地安装也可以在线使用。
用户界面
详细手册：https://mizuguchilab.org/manta/manta-tutorial.html
操作类似于MicrobiomeAnalyst这种平台，非常好上手。具体怎么操作就不赘述了，主要看看这款软件在表型数据的分析中表现怎么样。
案例研究
脂肪摄入量与微生物群之间的相关性
数据来源于NIBIOHN队列数据，20名健康成年志愿者(21-41岁，男性)
首先，使用基于OTU的Bray-Curtis距离进行PCoA分析，以评估志愿者之间的相似性。可以通过勾选感兴趣的表型数据进行分组分析，比如图中的abc分别勾选了“食用油”、“脂肪”和“ω-6多不饱和脂肪酸”，然后计算Spearman相关系数，搜索与“脂肪”相关的肠道菌群。
这项分析表明，Lachnospiraceae与脂肪摄入量呈正相关。Lachnospiraceae由丁酸产生菌组成，据研究，低碳水化合物摄入量的高脂肪饮食与Lachnospiraceae和Ruminococcacea的丰度比有关。根据这些结果，推测Lachnospiraceae和Ruminococcacea的比例主要受饮食，特别是脂肪摄入量的影响。
然后反过来，探讨与Lachnospiraceae菌相关的其它表型数据。观察到：
（a）与单不饱和脂肪酸或饱和脂肪酸摄入量呈正相关；
（b）与体育活动时间相关的参数呈负相关；
与Ruminococcaceae菌相关的其它表型数据，观察到：
（c）与ω-6多不饱和脂肪酸摄入量呈正相关;
（d）与体重、总能量消耗、碳水化合物摄入(如煮熟的大米和谷物)等身体成分相关的参数呈负相关。
使用MANTA分析出的结果与案例中的结果一致，不同类型的脂肪酸会分别影响Lachnospiraceae和Ruminococcacea。这表示MANTA成功的假设了微生物群和生活方式之间可能存在的联系。
基于以上，我认为MANTA是一个不错的辅助分析工具， MANTA还提供了一个更加简易的版本MANTA BASIC, 输入的文件也比较简单，OUT表和含表型数据的制表符格式文件。
延 伸
软件开发拥有一套复杂的流程。从提出问题，编写方法、开发，然后是一系列的测试，通常包含基准测试、模拟数据的测试、真实的生物数据的测试。每一步都需要经过严格的控制，包括要使用哪些数据，要应用哪种性能指标以及要采用哪种基准。最后整理成文档，将方法放置在软件包或插件中，开放存取，持续的测试更新和版本控制等。复杂但也有逻辑可寻。如果你在开发方面感兴趣，可以阅读这篇文章“Measuring the microbiome: Best practices for developing and benchmarking microbiomics methods”，它详细的介绍了开发用于微生物研究的软件或方法的一套流程，可以说是一篇指南。
工具的选择应该基于解决什么样的问题。对于CoMA,如果你觉得用qiime太困难了，可以试试CoMA,这种非命令式的交互界面还是很好理解的，从案例研究的结果来看，与qiime的结果几乎一致。虽然是新开发的软件，但较为内核的算法借鉴或直接使用了老牌的工具。
MANTA是个研究表型数据与微生物相关性的方便好用的软件，比起自己写代码和调试，这个可以直接上手，很方便。
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谷禾健康
感觉疲惫？沮丧？容易出汗？经常感冒？免疫力下降？骨痛？脱发？…
这些都可能与维生素D缺乏有关。
维生素D对人体健康很重要。然而流行病学研究表明，全世界近十亿人口受维生素D缺乏症的影响。
一项针对北京和上海50-70岁人群调查显示：
注：VD水平缺乏(低于20ng/ml)；VD水平不足(低于30ng/ml)
首先我们来看下维生素D在人体中扮演怎样的角色。
维生素D
· 维生素D是脂溶性维生素
· 参与钙和磷的吸收，骨骼健康以及肌肉的生长和发育（生理过程）
· 刺激肌肉细胞的增殖和分化（影响肌肉系统）
· 其充足的供应可预防呼吸道感染，间接参与具有抗生素特性的化合物的生产（免疫系统）
· 其最佳含量对皮肤的状况和健康以及男性和女性生殖过程的调节都有积极的作用（皮肤）
为什么会有这么多人出现维生素D缺乏？
1. 饮食摄入和/或吸收减少
某些吸收不良综合症，如腹腔疾病，短肠综合症，胃搭桥，炎性肠病，慢性胰腺功能不全和囊性纤维化，可能导致维生素D缺乏。老年人中口服维生素D摄入量较低的情况更为普遍。
2. 减少阳光照射
大约50％-90％的维生素D通过阳光通过皮肤吸收，其余的来自饮食。为了防止维生素D缺乏，每天需要20分钟的阳光照射，皮肤暴露在40％以上。维生素D的皮肤合成随着年龄的增长而下降。黑皮肤的人皮肤维生素D的合成较少。在住院或长期住院的患者中减少的日光照射也会导致维生素D缺乏。持续使用防晒霜的人的有效日晒量降低。
3.内源性合成减少
患有慢性肝病（例如肝硬化）的个体可能具有缺陷的25-羟化作用，导致活性维生素D缺乏。1-α25-羟化作用的缺陷可见于甲状旁腺功能亢进，肾衰竭和1-α羟化酶缺乏症。
4.肝分解代谢增加
某些yao物会诱导肝p450酶，从而激活维生素D的降解。
5.维生素D 抵抗
在遗传性抗维生素D佝偻病中可以看到维生素D受体抵抗。
维生素D缺乏症的大多数患者无症状。
轻度的慢性维生素D缺乏症，也可能会导致慢性低钙血症和甲状旁腺功能亢进，特别是在老年人群中，可能导致骨质疏松，跌倒和骨折的风险。
长期严重维生素D缺乏症患者会出现与继发性甲状旁腺功能亢进有关的症状，包括骨痛，关节痛，肌痛，疲劳，肌肉抽搐（束缚）和无力。脆性骨折可能是由于长期缺乏维生素D导致骨质疏松所致。
在儿童中可能产生的症状：烦躁，嗜睡，发育迟缓，骨骼变化或骨折等。
其他一些症状可能会被忽视，其实也与维生素D缺乏有关，例如：
感到疲惫，免疫力下降，反复感染，容易出汗，脱发，伤口愈合慢，头晕，心脏问题，超重或肥胖，情绪低落，认知功能障碍等。
25(OH)D是血中维生素D的主要存在形式, 而且血清或血浆中25(OH)D受机体调节的影响较小, 可以在较长时间内维持稳定，可以体现膳食摄入维生素D和阳光维生素D的总量，这是评估维生素D水平是否正常的首选临床措施。
临床上，血清25(OH)D水平标准如下：
足够： 大于20–30 ng/ml 或50–75 nmol/L
安全上限： 不超过60 ng / ml 或 150 nmol/L
有毒： 高于150 ng/mL 或 375 nmol/L
毒 副 作 用
高维生素D水平是由于过量摄入而不是由于过度日光照射引起的。
急性中毒可导致急性高钙血症，可引起混乱，厌食，呕吐，多尿，多饮和肌肉无力。
慢性中毒可导致肾钙化和骨痛。
维生素D缺乏与许多非传染性疾病的发生有关，如结肠癌，乳腺癌，卵巢癌，肾癌，胰腺癌，精神分裂症，阿尔茨海默，多发性硬化，骨软化症，佝偻病，骨质疏松，糖尿病等。
4.1 呼吸道疾病
一些研究表明，维生素D补充剂可以增强免疫反应并预防呼吸道感染。
一项来自14个国家/地区的11,321人的研究表明，补充维生素D可以使维生素D缺乏和适当水平的人降低急性呼吸道感染（ARI）的风险。
来自三项随机对照试验的Meta分析研究中，发现补充维生素D可以降低维生素D水平低于25 nmol / L的患者慢性阻塞性肺疾病恶化率。
4.2 新 冠 肺 炎
与呼吸道疾病相关的，例如COVID-19。
最近的一项研究表明，血液中25(OH)D的浓度至少为30 ng / mL有助于住院的COVID-19患者减少临床预后不良和死亡的可能性。
研究分析了235例COVID-19患者的住院资料。与维生素D缺乏症患者相比，在40岁以上的患者中，维生素D含量适当的患者发生不良后果（包括失去知觉，缺氧和死亡）的可能性降低51.5％。
在疫情期间，我们可能常听到这样的词：“细胞因子风暴”。而维生素D缺乏会增强细胞因子风暴的过程。
注：细胞因子是蛋白质，是免疫系统不可或缺的一部分。它们可以同时具有促炎和抗炎作用，并发挥重要作用，有助于预防感染和疾病。但是，在某些情况下，细胞因子也会引起组织损伤。
细胞因子风暴是指响应感染或其他因素而发生的促炎性细胞因子的失控释放。细胞因子的这种失调和过度释放会导致严重的组织损伤，并增强疾病的进展和严重程度。
细胞因子风暴是导致多器官功能衰竭和急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的主要原因，也是导致COVID-19进程和严重程度的重要因素。例如，已显示严重病例COVID-19的患者释放大量细胞因子，尤其是IL-1和IL-6。
维生素D缺乏与免疫功能降低有关，并可能增强细胞因子风暴。当然该领域还在研究中。
需要特别注意，单独服用补充维生素D并不能让你免受COVID-19的侵害。不过，缺乏维生素D可能会损害免疫功能，从而增加感染风险和对疾病的敏感性。
4.3 自 闭 症
自闭症是遗传和环境因素共同作用导致的神经发育异常，自闭症人群中维生素D的缺乏较常见，而维生素D能够促进儿童的大脑神经发育，因此可能在自闭症的病因学上起着重要作用。
采用随机双盲对照临床试验（RCT）设计，纳入109名自闭症儿童（85名男孩和24名女孩；年龄为3-10岁）。将自闭症患儿随机分组，分别接受维生素D3或安慰剂治疗4个月。结果发现，自闭症儿童可很好地耐受高剂量的维生素D3，且临床疗效较好。
这项研究是第一个证明维生素D3补充剂有益于自闭症患者的随机双盲对照试验，但是仍需更大规模的随机对照试验来严格验证维生素D对自闭症患者的疗效。
4.4 癌 症
对包括57,000多名受试者的18项随机对照试验（RCT）进行的荟萃分析发现，每天摄入维生素D补充剂可降低总死亡率。补充钙和维生素D降低了罹患总癌症，乳腺癌和结直肠癌的风险。
一项RCT显示，钙和维生素D可以大大降低绝经后妇女的所有癌症风险。
近几年来的人群研究还发现，机体维生素D水平与肠道菌群之间也存在密切联系。
生命早期生长发育与维生素D有关
我们知道，婴儿在出生6 个月内身体生长发育迅速，所以需要充足的营养。维生素D 缺乏是婴儿早期营养不足的主要原因之一，维生素D 补充不足会严重影响婴儿的骨骼发育。
有研究显示，婴儿体重与维生素D 缺乏具有明显关联性。婴幼儿缺乏维生素D 也会影响肠道菌群的定植能力和数量平衡，导致消化系统功能失调造成吸收功能障碍。
婴儿期肠道菌群数量的改变受多种因素影响。研究显示，维生素D可通过信号传导来增强肠道结构屏障的完整性和提高肠道免疫反应能力，进而稳定菌群在肠道的定植和数量平衡。
婴儿在1 岁以内是肠道内菌群定植、演替和达到平衡的主要阶段，特别是肠道内双歧杆菌、大肠杆菌、乳杆菌等主要菌体在婴儿出生半年内完成定植、演替和数量的平衡，对增强机体免疫力和促进消化吸收起到了重要作用。
在最近对3-6 个月大的婴儿肠道微生物群的研究中，研究人员发现脐带血维生素D 水平与乳球菌减少有关。
正常成年人补充维生素D 后，普氏菌属(Prevotella)的丰度随维生素D 的摄入量增加而增加，嗜血杆菌(Haemophilus)和韦荣氏球菌(Veillonella)的丰度随维生素D 的摄入量增加而降低，粪球菌属(Coprococcus)和双歧杆菌属(Bifdobacterium)的丰度与血清25-OH-D 水平呈负相关。
上述资料表明从婴儿期到成人期，维生素D 对肠道菌群的组成具有调节作用。
维生素D减少与肥胖有关
有研究显示，饮食中类固醇类物质的缺乏会影响肠道菌群的定植和平衡状态，使菌群数量明显增加，可能与肥胖的发生均有一定关系，但仍需进一步研究证实。
维生素D 还可促进脂肪细胞内Ca2 + 的吸收，使脂肪酸合成酶的活性增强进而减少脂肪的分解，增强脂肪细胞的储脂能力。所以体内维生素D 含量减少时，体内脂质代谢会明显增强和细胞内储脂能力降低，导致肥胖发生。
国内学者发现，超重和肥胖患者血清中维生素D 水平明显低于正常水平，且维生素D 与BMI 和腰围指标呈独立负相关性。
维生素D 缺乏的婴儿体重和BMI 指标明显高于维生素补充充足的婴儿。肠道菌群数量的增加与肥胖具有密切联系，特别是乳酸杆菌和双歧杆菌以及肠球菌能增加体重和引起肥胖。
该研究发现，观察组婴儿补充维生素D 后乳酸杆菌、双歧杆菌、肠球菌含量明显低于对照组。
活性维生素D代谢产物
多项研究表明，肠道菌群会改变肠道维生素D的代谢，而益生菌补充剂会影响循环中的维生素D水平。维生素D缺乏会降低防御素的生成，防御素是一种对于维持健康肠道菌群非常重要的抗菌分子。正如研究人员期待的那样，口服合成防御素分子能够恢复肠道菌群平衡，降低血糖水平，并改善脂肪肝症状。
最近Nature Communications上发表的一项横断面研究，对567名老年男性的血清维生素D代谢产物及粪便菌群进行深入分析后发现，8种特定肠道细菌分类群与维生素D活性形式——1,25(OH)2D的水平相关，而更高的1,25(OH)2D水平与更健康的肠道菌群（更多的丁酸盐产生菌）相关。同时，1,25(OH)2D水平较高的男性具有更大的多样性。
这些结果提供了强有力的证据，表明宿主维生素D信号和老年人肠道菌群健康之间存在重要的相互作用。肠道中CYP27B1-和CYP24A1-24-羟化酶的共定位表达可能会被存在的微生物群增强或抑制。
无论是通过饮食干预和/或在临床上给合适的人群补充维生素D，发现与更有利的肠道微生物多样性相关的活性维生素D代谢产物（包括已知的丁酸盐生产者的特定微生物）可能会为临床提供潜在的干预目标。
自闭症儿童维生素D水平较低现象
大量研究证实，自闭症儿童的维生素D 水平低于同龄健康人群，并且足量、规范地补充维生素D 可改善其自闭症核心症。
动物实验研究表明，发育早期维生素D 缺乏会导致永久性的大脑发育异常，如神经生长因子(NGF)表达减少、侧脑室增大、神经结构或神经递质相关基因(如MAP2, NF-L，GABA-Aa4)表达降低、脑组织氨酰胺水平普遍降低、去甲肾上腺素和丝氨酸水平升高、多巴胺水平升高、5-HT 水平下降等。
维生素D——神经保护剂
而维生素 D的存在，可以改善由于脑部炎症和神经毒性引起的脑损伤，促进NGF表达，延缓神经元细胞死亡。因此，维生素D 可以作为一种神经保护剂保护大脑皮层神经元避免兴奋性毒性。
自闭症儿童肠道患病率更高
自闭症儿童存在免疫系统功能紊乱，胃肠道紊乱患病率高于正常发育儿童。一项超过14,000 例自闭症患者的多中心研究显示，自闭症患者炎症性肠道疾病患病率为0.83%，而全院患者患病率为0.54%；自闭症患者其他胃肠道紊乱疾病患病率为11.74%，而全院患者患病率为4.5%，表明自闭症肠道患病率更高。
Wang L 等研究发现，在自闭症患者和正常人群中发现鲍氏梭状芽孢杆菌存在明显差异。自闭症患者肠道中的脱硫菌属比正常人群明显增多，且普通拟杆菌属含量丰富，自闭症患者与对照组正常人群肠道中的放线菌及变形菌属含量也有差异。
还有研究观察到自闭症患者肠道中有更高水平的萨特菌和瘤胃球菌属。国外通过自闭症小鼠模型肠道菌群宏基因组的研究发现，其脆弱拟杆菌属、梭菌属比例较对照组明显异常，口服脆弱拟杆菌可改善自闭症样行为症状。
维生素D通过影响Th17/Treg细胞平衡改善菌群紊乱
维生素D 可调节Th 细胞以及Treg 细胞功能，可抑制Th17 细胞，并促进Treg 细胞的增殖。Th17/Treg细胞平衡可能是维持正常的机体整体免疫功能和肠道免疫屏障功能中关键的因素。
维生素D 通过影响Th17/Treg细胞平衡调节自闭症肠道的菌群紊乱，进而通过脑肠轴作用改善神经系统的发育。
这些研究提示，自闭症存在肠道微生物生态失衡，肠道微生物失衡的改善很有可能作为自闭症治疗新的发展方向。
VD与肠道菌群相互影响，从而影响肠道疾病
结直肠癌
2009 年Volker Mai 团队研究了非裔美国人结直肠癌高于白种美国人，研究发现非裔美国人饮食中的环杂胺明显增高，维生素D 摄入量明显减少，两组人群的粪便微生物群组成也存在差异，推测环杂胺、维生素D 与肠道菌群的组成有相互影响，从而影响肠道环境促进结直肠癌的发生。
克罗恩病
维生素D 缺乏与克罗恩病（Crohn’s disease，CD)的发病有关，研究表明补充维生素D3 会改变CD 患者肠道细菌组成，参与者口服维生素D3，从第1 天至第3天每天服用20000 IU，然后每隔一天服用一次，共4 周，CD 患者口服一周后，Alistipes 菌、Barnesiella 菌、紫单胞菌科(Porphyromonadaceae)、Roseburia 菌、Anaerotruncus 菌、Subdoligranulum 菌和Ruminococaceae(均为厚壁菌门)的丰度显著增加。
炎症性肠病
1,25-OH2-D3 治疗还可在炎症性肠病中改变肠道菌群的组成，从而对小鼠有保护作用。
在肠道性疾病中肠道细菌组成多发生改变，补充维生素D 则可调节已经发生改变的肠道菌群组成。通过补充维生素D可以改变肠道内不同菌种的含量，调节肠道菌群的组成，增加双歧杆菌，拟杆菌，降低大肠杆菌和肠球菌的含量和比例。
肠炎
此外，益生菌治疗沙门氏菌肠炎的研究显示益生菌在维生素D 受体（VDR）缺陷小鼠中没有显示出保护作用，而在野生型小鼠中可抑制沙门氏菌诱导的炎症和损伤。
VDR基因消融降低肠道中DEFA5和MMP7表达，肠道通透性增加，肠道内环境紊乱，维生素D参与ß-防御素-2的表达，通过ß-防御素-2的表达与肠道菌群相互作用，改善肠道环境以及影响肠道炎症，并且存在剂量关系。溃疡性结肠炎急性期用维生素D能够缓解急性期症状，改善肠道粘膜和肠道菌群。此外，推测益生菌对个体起效可能依赖于VDR 基因。
以上，我们看到在各种肠道疾病的条件下，补充维生素D在一定程度上能改善肠道菌群。那么在缺乏维生素D的健康个体中，补充维生素D对肠道菌群是否有益？
近日，一项研究对80位健康维生素D缺乏的女性进行补充维生素D的治疗。
该研究主要是解决两个问题。
1. 补充维生素D对受试者的肠道菌群的影响
补充维生素D可显着增加肠道微生物多样性。具体而言，拟杆菌/厚壁菌的比例增加，益生菌类Akkermansia和双歧杆菌的丰度增加。拟杆菌属和普氏杆菌属显著变化，表明补充后肠型发生了变化。
2. 评估受试者菌群是否与他们的无反应状态有关。
注：无反应状态指一部分人群口服高剂量的维生素D也无效。
已有研究表明，Bacteroides acidifaciens可以预防肥胖和提高胰岛素敏感性，也是大肠中促进IgA抗体产生的主要共生菌之一。在该研究中，无反应者中较低的Bacteroides acidifaciens以及补充维生素D后的额外消耗表明，这种细菌可能与补充维生素D的反应有关。
因此，研究人员有这样一个设想，维生素D的补充促进有益菌生长，以维持免疫微生物的体内平衡。当然，需要开展更大队列的实验研究，以充分代表有反应者/无反应者，来证实该研究的发现。
6.1 鱼 类
鲑鱼
鲑鱼是一种受欢迎的脂肪鱼，也是维生素D的重要来源。
根据USDA食物成分数据库显示，一份3.5盎司（100克）大西洋鲑鱼每份含526 IU维生素D。
一些研究发现野生鲑鱼的含量更高，每份高达1300 IU。而鲑鱼养殖平均含量为250 IU。
鲱鱼
鲱鱼也是维生素D的最佳来源之一。每100克新鲜大西洋鲱鱼可提供216 IU，如果不是新鲜的鱼，腌鲱鱼也是维生素D的良好来源，每100克提供112 IU。
其他鱼类包括沙丁鱼，大比目鱼和鲭鱼等，都是维生素D的良好来源。
金枪鱼罐头
每包100克可含多达268 IU的维生素D，然而金枪鱼罐头中一般含有甲基汞（甲基汞是许多鱼类中发现的一种毒素）。可以选择淡金枪鱼（通常比白金枪鱼更好），每周不超过170克，可以防止甲基汞过多。
鱼肝油
鱼肝油每匙（4.9毫升）含维生素D约448 IU。同时也富含维生素A，omega-3脂肪酸等，但是不要服用过量。
6.2 蛋 黄
不吃鱼的人应该知道，海鲜不是维生素D的唯一来源。全蛋是另一种良好的来源，也是一种营养丰富的食品。
鸡蛋中的蛋白质大多在蛋清中，而脂肪、维生素和矿物质主要在蛋黄中。一颗标准的蛋黄含有37 IU的维生素D。
蛋黄中的维生素D含量取决于阳光照射和鸡饲料中维生素D的含量。当使用相同的饲料时，在阳光下漫游的牧场饲养的鸡所产卵的水平要高3-4倍。
从饲养的鸡中选择鸡蛋，或者从市场上购买富含维生素D的鸡蛋，可以满足日常需求。
6.3 蘑 菇
蘑菇是维生素D的唯一良好植物来源。蘑菇有点像人类，蘑菇在暴露于紫外线时也可以合成维生素D。不同的是，蘑菇产生维生素D2，而动物产生维生素D3。
某些野生蘑菇每100克包装含维生素D高达2300 IU。总的来说，只有野生蘑菇或经紫外线照射的蘑菇才是维生素D的良好来源。
6.4 强化食品
注：强化食品指向食品中添加一定量的食品营养强化剂，以提高其营养价值。
牛奶
有些牛奶中富含维生素D。每杯牛奶（237毫升）通常含有115-130 IU。
豆浆
通常会含维生素D以及牛奶中常见的其他维生素和矿物质。一杯（237毫升）通常含有107-117 IU的维生素D。
橙汁
一杯（237毫升）强化橙汁，包括高达100 IU的维生素D，当作早餐开启一天的活力。
燕麦片
半杯（78克）可提供维生素D量为54–136 IU。
注意以上食物中维生素D计算是强化食品中的含量。
最后，要提醒大家的是，“过犹不及”。维生素D虽然好，但不能补充过量。一旦维生素D过量，就会对身体带来伤害。
大剂量的维生素D服用一开始没有症状，但过几个月或几年就开始显现了，严重的情况下甚至可能导致肾脏衰竭和动脉钙化。
每天摄入1000-4000IU（25-100微克）的维生素D应该足以确保大多数人的最佳血液水平。
附 录 ： 特殊人群维生素D补充剂量
维生素D缺乏引起的骨软化需要起始每日使用3000-40000IU的维生素D，随后使用每日400IU的维持剂量。
肠道吸收不良或肝脏疾病引起的维生素D缺乏通常需要每日使用40000IU（成人）治疗，每日10000-25000IU（儿童）。
甲状旁腺功能减退引起的低钙血症需要使用每日最多100000IU维生素D
——参考自：《DK家庭用药指南》
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