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谷禾健康
心力衰竭 Heart Failure（HF）
心力衰竭是一种严重的心血管疾病，其特点是较高的发病率和死亡率，同时也会带来高昂的医疗成本。
一般都认为心力衰竭是老年人的疾病，但其实心力衰竭已经呈现年轻化趋势。
以上症状都有可能与早期心力衰竭相关。发生心力衰竭时，血液通常会回流并导致液体在肺部积聚，从而引发气短。
长期熬夜睡眠不足，不健康饮食，吸烟酗酒，压力大，过度劳累等各种因素日积月累都有可能导致心律失常，诱发突发性心衰。
越来越多的证据表明，心力衰竭与肠道微生物群变化相关。
肠道微生物群失调会导致肠道屏障功能受损，从而使肠道中的有害物质和细菌进入血液循环系统，引发炎症反应。这些炎症因子会进一步损害心脏功能，导致心力衰竭的发生和发展。
肠道微生物群还可以通过产生代谢产物，如短链脂肪酸、TMAO等，影响心血管系统的功能。
本文主要介绍有关肠道微生物群及其代谢物对心力衰竭的影响，以便更好地理解这种多层次的复杂关系。
更深入地了解人体肠道微生物组、心力衰竭和相关风险因素之间的相互作用，对于优化基于微生物群调节的治疗策略和提供个体化治疗非常重要。
本文主要内容：
01 了解心力衰竭
心力衰竭的类型
心力衰竭的症状
心力衰竭的形成
心力衰竭的发病率
心力衰竭的风险因素
02心力衰竭&肠道屏障功能受损和炎症
03心力衰竭的肠道菌群变化
04心力衰竭的风险因素和肠道菌群
西方饮食
肥胖
2型糖尿病
高血压
05与心力衰竭相关的肠道菌群代谢产物
苯丙氨酸
TMAO
短链脂肪酸
胆汁酸
06 肠道菌群与心血管药物的相互作用
强心甙类药物
血液稀释剂
β-阻断剂、ACEi和ARBs
他汀类药物
07 基于肠道菌群的干预措施
饮食方式
特定食物
益生菌
益生元
抗生素
粪菌移植
生活方式
08 结语
心力衰竭是一种心脏疾病，指心脏无法泵出足够的血液来满足身体需要，导致身体器官缺氧和水肿等症状。
图源：American Heart Association / watchlearnlive.heart
根据急缓程度区分：
两者可以互相转变。
根据部位区分：
左侧和右侧心力衰竭不同，左侧心力衰竭比右侧心力衰竭更常见。
左侧心力衰竭可能出现的症状有：
呼吸困难；咳嗽；疲劳（即使休息后也极度疲倦）；手指和嘴唇呈蓝色；嗜睡；注意力不集中；平躺无法入睡。
右侧心力衰竭可能出现的症状有：
恶心（胃部不适）和食欲不振、腹部疼痛（胃周围区域）；脚踝、脚、腿、腹部和颈部静脉肿胀；需要经常小便；体重增加。
根据射血分数区分：
注：射血分数是心脏强度的指标。在临床常用于判断心功能的基本情况以及心力衰竭的诊断，射血分数越低，心脏的泵血功能就越弱。
收缩性心力衰竭：心脏无法将足够的血液泵出，导致心脏收缩功能下降。
舒张性心力衰竭：心脏在舒张时无法完全放松和扩张，导致心脏无法充分填充血液，从而降低了心脏泵血的效率。
大多数情况下，心力衰竭是由另一种损害心脏的疾病引起的，比如冠心病、心脏炎症、高血压、心肌病、心律不齐等。
我们知道，心力衰竭是心肌无法泵出足够的血液来满足身体的需求，那么在心力衰竭的初始阶段，心脏会通过一些方式来弥补：
身体还会通过其他方式进行补偿：
以上是身体的补偿机制，这就可以解释为什么有些人在心脏开始衰退多年后才意识到自己的病情。
根据 Framingham 心脏研究的数据，心力衰竭的患病率随着年龄的增长而增加，该研究估计：
50 – 59 岁：
心力衰竭患病率为 8 / 1000；
80 – 89岁：
男性为66/1000，女性患病率为79/1000。
发病率随着年龄的增长而急剧增加：
在 65 岁后，男性心力衰竭的发病率每增加10岁就会翻一倍，而在同年龄段的女性中，发病率会翻三倍。
所有年龄段的血压和BMI越高，终身风险越高。
以下人群更容易患心力衰竭：
心力衰竭中的“肠道假说”表明，肠道微生物群、其代谢物与心力衰竭发病机制之间存在密切关系。
这种细菌易位出现在心力衰竭中，是导致胃肠道结构和功能改变的各种机制的结果，从内脏充血到宿主的免疫防御系统。
心力衰竭的肠-心轴
doi.org/10.3390/cells12081158
心力衰竭患者 ⇒ 肠道屏障功能受损
肠道结构和功能的改变是心力衰竭患者微循环紊乱的结果。在这些患者中，尤其是在疾病失代偿的形式中，肠道微生物群落的正常组成被打破，这是由于肠道灌注不足导致的，从而导致局部pH和肠腔缺氧。
肠壁水肿
有证据表明，与心力衰竭相关的肠道上皮功能受损：这种改变似乎是肠道灌注减少和缺血的结果。心输出量降低导致全身循环向多个终末器官的适应性再分配。因此，肠壁水肿增加，肠壁增厚与肠道通透性标志物、血液白细胞和循环C-反应蛋白水平的增加呈正相关。
肠道吸收能力降低，上皮通透性增加
除了肠壁水肿外，心力衰竭还表现为肠道吸收能力降低和上皮通透性增加，促进了多种肠道细菌和/或内毒素（如脂多糖）的通过，从肠道进入全身循环。
脂多糖黏膜屏障功能恶化
脂多糖是革兰氏阴性菌壁的生物活性成分，具有潜在的免疫刺激活性，通过使用Toll样受体4（TLR4）模式识别受体。
在心力衰竭患者中，在肝静脉中发现高浓度的脂多糖，支持肠道菌群的肠道易位过程的假设。此外，据推测，脂多糖本身可以加剧黏膜屏障功能恶化，导致心力衰竭进展。
心力衰竭患者 ⇒ 炎症
内毒素易位导致炎症因子水平升高
内毒素肠吸收刺激系统炎症因子水平的增加。根据目前的数据，心力衰竭与慢性炎症状态相关，这种微生物易位可以诱导或加速炎症，间接影响心肌细胞的正常功能。
循环细胞因子水平升高，心力衰竭患者预后不良，与脂多糖相关
循环细胞因子水平的升高对应于心力衰竭患者生存中更严重的临床症状和更差的预后。心力衰竭患者的血清TNF-α、IL-1和IL-6水平直接受到现有脂多糖数量的影响，目前认为脂多糖是高炎症性疾病的主要因素。
而在失代偿的心力衰竭患者中，脂多糖水平似乎与全身炎症标志物直接相关，并且在心力衰竭代偿后降低。治疗后血浆细胞因子水平并不一定会下降，这表明随着疾病的进展，其影响是持续的。根据两项大型随机安慰剂对照试验，使用TNF- α拮抗剂均不能降低心力衰竭患者的住院或死亡风险。
所有的心力衰竭患者炎症水平上升
另一项针对心力衰竭伴射血分数降低(HFrEF)患者的研究，该患者具有不同的疾病严重程度，或采用了先进的干预措施，如心脏移植(HT)或左心室辅助装置(LVAD)，评估了他们的血液和粪便标本。从纽约心脏协会(NYHA)的I级到IV级的所有受试者，炎症标志物水平都有所增加。
治疗后水平下降，但未到正常，脂多糖仍处高位
在左心室辅助装置和心脏移植治疗后，他们的水平下降，但未能达到正常值。然而，所有NYHA级别的脂多糖水平均有所增加，并且在心脏移植和左心室辅助装置干预的患者中仍保持升高。
与脂多糖类似，血清中IL-6、IL-1β和TNF-α水平的升高也诱导肠通透性，促进炎症细胞因子增加和内毒素易位的恶性前馈循环。
肠道微生物群已被证明对心力衰竭有很大影响。心力衰竭患者有更多的致病菌和更少的有益菌。
心力衰竭肠道菌群变化
在心力衰竭中，由于射血分数降低，肠道血流量减少，氧气输送减少。这使肠道容易滋生致病性厌氧菌。
综合目前的研究来看，与对照相比，心力衰竭患者肠道菌群主要变化如下：
下列菌群丰度增加：
↑↑ Escherichia Shigella
↑↑ Streptococcus 链球菌
↑↑ Pseudomonadota 假单胞菌门
↑↑ Klebsiella 克雷伯菌
↑↑ Candida 念珠菌
↑↑ Enterococcus 肠球菌属
下列菌群丰度减少：
↓↓ Faecalibacterium 粪杆菌属
↓↓ Faecalibacterium prausnitzii 普拉梭菌
↓↓ SMB53
↓↓ Dorea longicatena
↓↓ Roseburia intestinalis
↓↓ Collinsella 柯林斯氏菌
α多样性随着疾病严重程度的增加而降低
尽管接受了LVAD或HT等治疗，但仍保持较低水平，这可能是由于持续的炎症。随着心力衰竭发展到晚期，内毒素血症和全身炎症水平增加，细菌群落的肠道多样性降低。
几项关于急性失代偿或稳定型HFrEF患者肠道细菌谱的研究报告称，与健康个体相比，心力衰竭患者的α和β多样性显著降低。
心力衰竭相关的肠道菌群失调因患者年龄而异
与已知患有心力衰竭的年轻患者相比，老年患者表现出拟杆菌门水平下降，变形菌门、假单胞菌门数量增加。
在所有已知的心力衰竭患者中，毛螺菌科的Dorea longicatena和Eubacterium rectale的数量都有所减少，而与年轻患者相比，Clostridium clostridioforme和普拉梭菌（Faecalibacterium prausnitzii）在老年心力衰竭患者中的数量更少。
下表中总结了关于心力衰竭患者肠道微生物群的研究。
doi.org/10.3390/cells12081158
患有心力衰竭的人有各种危险因素，但他们中的大多数人患有高血压、肥胖、血脂异常、糖尿病、遗传易患心力衰竭、吸烟、久坐不动的生活方式或不健康的饮食。新证据表明，肠道微生物群及其代谢物也可能对心力衰竭危险因素产生影响。
西方饮食的特点是摄入高糖和精制碳水化合物，血糖指数高；抑制一氧化氮合酶的含量，导致心肌氧化功能障碍、心肌肥大和心肌细胞重塑，所有这些都是心力衰竭的诱发因素。
西方饮食：通过菌群代谢增加TMAO，胆固醇积累，动脉粥样硬化，心力衰竭风险增加
这种饮食富含快餐食品会导致微生态失调，其菌群特征是假单胞菌（Pseudomonadota）和Bacillota水平升高，从而增加TMAO和神经酰胺的水平，促进巨噬细胞中的胆固醇积累，并加剧动脉粥样硬化的发展。
西方饮食诱发心力衰竭
doi.org/10.3389/fmicb.2022.956516
西方饮食通过肠道微生物群代谢为 TMA，然后 TMA 在肝组织中转化为 TMAO。TMAO 积累在许多病理过程中触发胆固醇，包括运输和泡沫细胞形成，从而诱发心力衰竭。
西方饮食还会导致心肌中的脂质积聚、慢性炎症和肥胖。快餐食品加工中使用的盐和食品添加剂（包括亚硝酸盐和磷酸盐）水平的增加与心力衰竭风险的增加有关。它们改变了厚壁菌与拟杆菌的比例。
西方饮食：构建肠道屏障菌群减少，屏障破坏
西方饮食还改变了肠道屏障的通透性，其特征是拟杆菌属、双歧杆菌属、梭状芽孢杆菌属、乳酸杆菌属和Akkermansia muciniphila以及所有促进肠道屏障细菌的水平降低。此外，肠壁完整性似乎被脱硫弧菌属和Oscillibacter的增加所破坏。
扩展阅读：AKK菌——下一代有益菌
研究表明，肥胖及其相关的代谢障碍，包括高脂血症、高血糖和胰岛素抵抗，与心力衰竭密切相关。
肥胖 ⇒ 促炎
肥胖及其相关的心脏代谢因子（胰岛素抵抗、血脂异常和腹部肥胖）加剧促炎环境，也就是促炎细胞因子水平升高。
肥胖 ⇒ 血容量改变
内皮功能障碍和一氧化氮不可用，可能导致HFpEF的左心室肥大以及收缩和舒张功能障碍。此外，肥胖会导致血管系统和血容量的改变，这与氧气消耗的增加有关，导致心室肥大、平均肺动脉压增加和左心室舒张压升高。
肥胖 ⇌ 肠道菌群变化
在动物和人类研究中，在大多数研究中，肥胖似乎与厚壁菌门和拟杆菌门之间的比例改变有关，拟杆菌门减少，厚壁菌增加。肠道拟杆菌数量与肥胖有关。
限制热量饮食并减肥的肥胖者肠道微生物群中拟杆菌类的比例似乎较高。具体而言，所有产短链脂肪酸菌Clostridium bartlettii、Akkermansia muciniphila和双歧杆菌都与高脂肪饮食诱导的肥胖及其代谢并发症呈负相关。
扩展阅读：肠道菌群与肥胖
2型糖尿病是心力衰竭和其他心血管疾病的强相关危险因素。
已知2型糖尿病患者粪杆菌、双歧杆菌、Akkermansia、拟杆菌和Roseburia降低。Roseburia、拟杆菌和Akkermansia具有抗炎作用。拟杆菌和Akkermansia水平下降导致紧密连接基因表达不足，“肠漏”加剧，从而导致内毒素血症。
扩展阅读：肠道重要基石菌属——罗氏菌属(Roseburia)
此外，产丁酸菌普拉梭菌和Roseburia nestiinalis的丰度降低，会导致脂肪酸代谢失调，导致氧化应激及其相关的心脏代谢不良表现。
另一方面，2型糖尿病与梭杆菌属、瘤胃球菌属和厚壁菌门的细菌呈正相关，这些细菌都具有促炎活性。
与血压正常的对照组相比，持续升高的血压患者的厚壁菌与拟杆菌比例更高（高达5倍）。此外，高血压时，肠道菌群以产乳酸菌属（如Turicibacter、Streptococcus）为主，而产短链脂肪酸菌属(如Clostridiaceae、Bacteroides、Akkermansia）似乎减少。其中一些相关的肠道菌群稳态扰动部分与心力衰竭发病有关，并增加心衰进展的风险。
扩展阅读：认识肠道微生物及其与高血压的关系
经典的心力衰竭的生物标志物：利钠肽（NP）、脑型钠尿肽（BNP）、BNP的N-末端原激素和肌钙蛋白测量，已被欧洲心脏病学会和美国心脏协会纳入心力衰竭的诊断和治疗指南。
肠道微生物衍生的代谢物也可以在心力衰竭的发病机制中发挥重要作用。通过产生包括短链脂肪酸、三甲胺(TMA) / 三甲胺 N-氧化物 (TMAO) 和胆汁酸在内的活性生物代谢物，肠道微生物群会影响宿主生理。
影响心力衰竭的微生物代谢产物及相关治疗策略
doi.org/10.3389/fmicb.2022.956516
苯丙氨酸：与炎症细胞因子呈正相关，是心力衰竭的独立预测因子
这些代谢物可被视为肠道微生态失调的生物标志物，并且可以预测已知患有心力衰竭的患者的炎症。血浆苯丙氨酸水平升高的患者表现出炎症细胞因子（IL-8、IL-10）、C反应蛋白 (CRP) 水平升高，并伴有更高的死亡率。而甘氨酸表现出抗炎作用，似乎提供保护细胞和心脏。对从 FINRISK 和 PROSPER 队列收集的数据进行的分析中，苯丙氨酸是心力衰竭的独立预测因子。
升高的TMAO水平与心力衰竭的风险相关
TMAO 是一种由包括厚壁菌和假单胞菌属在内的肠道细菌产生的代谢产物，从胆碱、磷脂酰胆碱和左旋肉碱发酵中获得。
高饱和脂肪和高糖饮食导致的 TMAO 水平升高，可导致纤维化、心肌炎症和舒张功能受损。瘤胃球菌、普雷沃氏菌和梭状芽孢杆菌属和毛螺菌科丰度增加，以及拟杆菌门水平降低，表明其血浆中的 TMAO 水平较高。
心力衰竭相关生态失调的特点是循环中高水平的TMAO，能够通过促进心肌纤维化和促炎作用来刺激心脏重塑。现有证据表明，TMAO 水平升高会刺激具有促炎作用的细胞因子（包括 IL-1β 和 TNF-α）的过度表达，以及 IL-10 和其他具有抗炎特性的细胞因子的减弱。
TMAO水平升高可作为急性和慢性心力衰竭的预后生物标志物
与健康人相比，心力衰竭患者的血浆TMAO水平升高。TMAO水平升高可作为急性和慢性心力衰竭的预后生物标志物，独立于B型钠尿肽（BNP）和传统风险因素，因为TMAO水平可预测这些患者的死亡率。
TMAO血浆值升高对应于左心室舒张功能障碍的晚期。TMAO也可被视为HFeEF的预后预测因子和这一特定类别患者的风险分层标志物。
对于住院的心力衰竭急性失代偿患者，TMAO水平升高与肾功能下降相关，可作为心力衰竭恶化死亡或再次入院风险升高的预测指标。
TMAO水平还与血红蛋白、肌酐、BUN和NT-proBNP相关。
肉碱相关代谢产物与不良预后有关
特别是L-肉碱和乙酰-L-肉碱与短期预后（急性事件后30天）有关，而TMAO与长期预后（急性事件后1年）有关。
短链脂肪酸属于胃肠道中肠道微生物产生的代谢产物。短链脂肪酸对心力衰竭具有保护作用，并在维持肠道屏障的完整性方面发挥主要作用：在粘液产生中，它们在抗炎保护中具有活性。
肠道菌群产生的短链脂肪酸对心血管系统的下游影响
doi: 10.1038/s41569-018-0108-7.
肠道微生物群产生的短链脂肪酸通过以下方式发挥其心血管作用：
胆汁酸（BA）是由肠道微生物合成的胆汁代谢物，在脂质代谢中起着关键作用。饮食习惯、禁食和昼夜节律对胆汁酸的产生和重吸收有影响。
胆汁酸信号传导的受体，如法尼醇-X受体（FXR），在几乎所有的心血管细胞中表达，与心脏组织中的电传导和细胞力学密切相关。因此，胆汁酸信号在调节宿主的生理过程和许多心脏疾病方面非常重要。
一项前瞻性队列研究评估了慢性心力衰竭患者的原发性和继发性胆汁酸水平，然后显示原发性胆汁酸水平显着降低，继发性胆汁酸水平增加。研究人员这些发现归因于微生物群的功能，因为微生物代谢对胆汁酸合成的影响很大，尤其是次级胆汁酸。
这项工作揭示了胆汁酸和肠道菌群在调节心肌功能方面的密切相关性，但潜在的机制仍然未知。法尼类 X 受体（FXR）和 G 蛋白偶联受体 5 （TGR5）是 胆汁酸信号通路中的两个重要分子。
FXR是心力衰竭患者的潜在治疗靶点，因为FXR可以通过增加脂联素来改善心功能障碍并促进心肌重塑。此外，FXR的敲除通过抑制心脏病细胞的凋亡和纤维化促进了衰竭心脏的恢复。
年龄、性别、营养状况、疾病状态以及遗传和环境暴露是可以解释个体对药物治疗反应的因素。我们知道，微生物群参与药物代谢和药理作用，同时也存在双向交流，药物也会影响微生物群的组成。
药物吸收是一个复杂的过程，取决于许多因素，如它们在胃肠液中的溶解度和稳定性、pH值、胃肠道转运期、通过上皮膜的渗透性以及药物与宿主和微生物酶的相互作用。
人类肠道微生物群能够产生参与口服药物代谢的酶，促进其在肠道和血液中的吸收。肠道细菌群落的失调可以进一步改变药物的药代动力学；前药的激活可能加剧产生不需要的毒性代谢产物和药物的失活。
由于肠道细菌种类的个体间差异，“健康”肠道中也可能存在药物反应的变化。
心力衰竭患者粪便样本的宏基因组测序显示，他汀类药物、β受体阻滞剂、血管紧张素转换酶抑制剂、血小板聚集抑制剂等几种药物的使用对肠道微生物组成有重要影响。下表列出了微生物生物转化的例子。
肠道菌群可能影响心血管药物疗效的已知和提出的机制
doi.org/10.3390/cells12081158
地高辛，一种经常被推荐用于心力衰竭的药物，是微生物群影响药物生物利用度的一个很好的例子。
一些迟缓埃格特菌（Eggerthella lenta）菌株负责将地高辛转化为一种无活性的微生物代谢产物，限制了10%的患者吸收到系统血流中的活性药物的数量。
最近的研究证明，地高辛与抗生素或富含精氨酸的饮食共同给药，都会导致全身地高辛水平升高和药物水平的临床相关波动。
阿司匹林是一种非甾体抗炎药，通常用于降低脑血管和心血管疾病的风险。
阿司匹林破坏肠道微生物群的组成
与未使用或未使用其他类型非甾体抗炎药的患者相比，使用阿司匹林的患者的瘤胃球菌科、普雷沃氏菌、Barnesiella和拟杆菌的细菌水平存在差异。
肠道菌群的组成对阿司匹林的代谢产生影响
口服抗生素可以通过减缓肠道微生物群的降解、提高其生物利用度和延长其抗血栓作用来降低其代谢活性。
含有短双歧杆菌Bif195的益生菌可以预防阿司匹林摄入的不良反应，如肠壁损伤和阿司匹林诱导的胃溃疡。
抗生素通过改变肠道菌群影响华法林的药效
华法林是一种常用的抗凝剂，通过抑制维生素K依赖性的凝血因子II、VII、IX和X的激活来表达其作用。当与抗生素一起服用时，与华法林使用相关的出血事件增加。
两种机制：抗生素可以通过抑制或诱导CYP酶来干扰华法林的使用；还可以改变肠道细菌组成，消除产生维生素K的细菌，如拟杆菌属。
抗高血压药物的作用已经在动物和人类研究中进行了多次研究。
β受体阻滞剂、血管紧张素受体阻滞剂（ARBs）和血管紧张素转换酶抑制剂（ACE抑制剂）的使用之间的关联可以改变肠道微生物群的组成。
一项大型宏基因组学研究报告了，钙通道阻滞剂、ACE抑制剂和肠道细菌组成之间的正相关。对高血压大鼠研究发现，包括卡托普利在内的血管紧张素转换酶抑制剂带来的有益作用，是通过减轻肠道微生态失调、改善肠壁通透性和增加绒毛长度来实现。
他汀类药物是用于降低低密度脂蛋白-C（LDL-C）和胆固醇水平的药物。
他汀类药物治疗反应的存在个体间差异，与特定的他汀类药物或剂量无关。
他汀类药物在调节肠道菌群方面的作用
接受阿托伐他汀治疗的个体表现出抗炎肠道细菌水平的增加，如普拉梭菌(Faecalibacterium prausnitzii)和AKK菌（Akkermansia muciniphila）
已知患有高胆固醇血症的未经治疗的患者表现出具有促炎作用的细菌种类的增加，例如柯林斯氏菌(collinsella)和链球菌。
与LDL-C水平相关的菌群
LDL-C水平似乎与厚壁菌门和梭杆菌门呈负相关，而黏胶球形菌(Lentisphaerae)和蓝细菌门与LDL-C呈正相关。现有证据表明，LDL-C对他汀类药物治疗的反应可能受到含有胆汁盐水解酶（bsh）的细菌的影响。路氏乳杆菌是一种bsh活性升高的肠道细菌，给药后LDL-C水平显著降低。
同一项研究报告称，低密度脂蛋白胆固醇水平的个体变化与循环胆汁酸呈负相关。以前与LDL-C水平呈负相关的厚壁菌门也与bsh活性有关。几种动物模型维持了他汀类药物治疗对肠道微生物群落的有益作用。
使用瑞舒伐他汀有一种罕见的副作用
由于瑞舒伐他汀中含有一种叔胺，在肝脏水平上与TMA竞争代谢，血清TMA水平及其在尿液中的排泄量增加，导致鱼腥味综合征。
考虑到微生态失调是心力衰竭发病机制和疾病进展的关键因素，靶向破坏的肠道微生物群是一个有效的治疗目标。
表征每个患者的肠道微生物群及其与疾病相关的肠道微生态失调的可能性，需要个性化的、有针对性的治疗计划。
有各种方法可以管理和调节失调的肠道微生物群，如饮食干预（也包括使用益生元、后生元）和粪便移植，但现有文献中的几份研究将饮食调节和使用益生菌作为调节微生物群的主要干预措施。
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饮食方式
饮食一直被认为是塑造肠道相关微生物群结构和功能的关键因素。
地中海饮食
医学文献中经常引用的地中海饮食包括高水平的多不饱和脂肪酸、膳食纤维、多酚和少量红肉。
在其对人类健康的益处中，地中海饮食提供了更丰富的益生菌、更大的生物多样性、增加的短链脂肪酸和减少的TMAO。坚持地中海饮食与心力衰竭发病率下降相关，最高可达74%。
此外，地中海饮食的高依从性似乎与心力衰竭呈负相关，并改善了HFpEF患者的长期预后，因为这是10年随访的结果。地中海饮食可能具有抗炎作用，因为有益作用与CRP水平相关。
扩展阅读：深度解析 | 炎症，肠道菌群以及抗炎饮食
得舒饮食（DASH饮食）
控制高血压的饮食方法（DASH饮食）饮食计划代表了一种摄入多不饱和脂肪、富含全谷物营养、蔬菜、水果和低脂乳制品的饮食，在降低心力衰竭发病率方面具有重要潜力。
饱和脂肪和胆固醇会导致其他心血管问题，请避免使用黄油、起酥油和人造黄油，避免奶酪、熏肉等，并食用有限量的橄榄油、亚麻籽油、山茶油等。
高纤维饮食
最近，在高血压诱导的心力衰竭实验模型中，高纤维饮食被证明可以改善肠道微生态失调（厚壁菌和拟杆菌的比例）、降低血压、改善心脏功能和使心脏肥大正常化。此外，纤维的发酵会增加短链脂肪酸的产量，对人类健康具有有益作用。
避免高钠饮食
通常建议心力衰竭患者限制饮食中的钠含量。美国心脏协会建议个人将钠摄入量限制在每天 2300 毫克以下。
管理液体量
心脏无法将血液泵送到身体其他部位时，体液就会积聚，喝太多液体可能会导致肿胀、体重增加和呼吸急促。
因此要控制饮水量，其他液体也要限制一定的量，比如说咖啡、果汁、牛奶、茶、苏打水等，还有酸奶、布丁、冰淇淋、果汁，少喝汤。
总体而言，饮食中尽可能将各种新鲜水果和蔬菜比例调大，适量食用全谷物、去皮家禽、鱼、坚果和豆类以及非热带植物油。
尽量少吃饱和脂肪、反式脂肪、胆固醇、钠、红肉、糖果、油腻甜点、含糖饮料等。
山楂
山楂有助于将心率和血压水平提高到正常水平。它还含有抗氧化剂，可以保护心脏免受自由基的侵害，山楂是心脏营养的绝佳来源，因为它含有生物类黄酮、单宁、维生素A、B族维生素、维生素C，以及铁、钙和钾等必需矿物质。
大蒜
大蒜可以降低心脏病的风险因素，包括高血压和胆固醇。它还降低了冠心病（CAD）心力衰竭患者的心率和心脏收缩力（心脏泵血的强度），冠心病是心力衰竭最常见的原因。
银杏叶
与安慰剂相比，银杏叶通过增加摄氧量、产生能量以及改善局部左心室功能，对心力衰竭有帮助。它还可以预防肾损伤。
人参
人参长期以来一直被用于中医治疗心脏病和心血管疾病。可以帮助降低血压，并降低因压力而导致的体内皮质醇水平。人参可以通过改善动脉和静脉的血液流动、增加心肌的氧合和防止动脉硬化来改善心脏功能。
生姜
生姜含有有益心脏健康的营养物质，如抗氧化剂和抗炎剂。它可以通过预防心脏病发作或心肌损伤、降低胆固醇水平和调节血压来帮助治疗心力衰竭。
水飞蓟补充剂
水飞蓟补充剂已被用于心力衰竭患者，水飞蓟含有一组黄酮类抗氧化剂水飞蓟素，可减少心力衰竭时的氧化应激。
辣椒
辣椒能增加血液循环，这意味着心力衰竭患者可以从中受益匪浅。此外，辣椒中含有辣椒素，辣椒素可以使心脏动脉放松和扩张，从而减少心脏病发作。它还可以防止血栓形成或扩大。
大多数关于益生菌治疗心力衰竭疗效的研究都是在动物模型中进行的。
大鼠模型中：益生菌促进产短链脂肪酸
口服植物乳杆菌299v和鼠李糖乳杆菌GR-1可产生有益的心脏作用。补充乳杆菌属似乎可以促进产短链脂肪酸菌，如真细菌、罗氏菌属（Roseburia）和瘤胃球菌，以促进膳食纤维发酵的副产物短链脂肪酸，在维持健康的心血管活动中发挥关键作用。
临床改善：益生菌改善心脏收缩功能
在一项针对心力衰竭患者（NYHA II级或III级，LVEF<50%）的小型双盲、安慰剂对照试点研究中，随机接受益生菌治疗，接受布拉酵母菌（Saccharomyces boulardii）（每天1000mg，持续3个月）或安慰剂。与安慰剂组相比，接受益生菌治疗的心力衰竭患者总胆固醇水平和尿酸水平降低，心脏收缩功能改善。
在人类中，一项初步研究报告称，在慢性心力衰竭患者中使用益生菌布拉酵母菌进行干预后，不仅减少了全身炎症，而且改善了左心室射血分数。不过参与者人数较少（n = 20），应谨慎解释结果。
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最近的一项研究报告称，益生元低聚果糖可减少大鼠炎症细胞的浸润。益生元可以促进有益细菌的发生长，包括双歧杆菌和乳杆菌，减轻体重和炎症，改善葡萄糖和胰岛素耐受，所有这些都与更好的心力衰竭结果有关。
关于肠道微生物群对有害代谢产物产生的调节，临床前研究报告了DMB给药，饮食中TMAO的去除，胆碱TMA裂解酶抑制剂碘甲基胆碱的给药在降低血清TMAO水平、改善心脏重塑和减少促炎细胞因子表达方面的有益作用。
白藜芦醇还可以通过重建肠道菌群来刺激肠道中有益细菌的生长，从而减少TMAO的产生。
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与抗生素在心力衰竭患者肠道微生物群调节中的应用有关，研究结果存在争议。
万古霉素
在动物模型中，与未经治疗的大鼠相比，口服万古霉素可诱导较小的左心室梗死面积，并改善缺血/再灌注实验后的心功能恢复。
利福昔明
利福昔明除了具有杀菌和抑菌作用外，还具有减少细菌移位和毒性的能力，具有抗炎作用，可以积极调节肠道微生物群的组成，促进乳酸杆菌和双歧杆菌的生长。至于人体临床试验，结果是矛盾的。
妥布霉素和多粘菌素B
在心力衰竭患者中使用妥布[拉]霉素和多粘菌素B的混合物，使肠道革兰氏阴性杆菌水平正常化，显著降低促炎细胞因子，血流介导的舒张改善：内皮功能障碍的证据。然而，结果仅限于给药治疗期间。
此外，在开具抗生素治疗处方时，必须考虑副作用，如多粘菌素B毒性和大环内酯类药物增加心肌梗死风险。
最近一项评估共生给药对慢性心衰患者左心室肥大的影响及其对血压和hsCRP作为炎症生物标志物的影响的研究报告称，与安慰剂组相比，共生给药10周后，作为左心室肥大标志物的NT-proBNP水平显著下降。hsCRP水平或血压值没有显著差异。
最近的一项研究报告称，在饮食诱导的HFpEF前啮齿动物模型中，FMT和三丁酸治疗改善了早期心脏功能障碍，并增加了支链氨基酸的分解代谢。
在人类受试者中，FMT使患有代谢综合征的肥胖个体的胰岛素敏感性正常化，但其影响是短期的。目前，还没有可用的临床研究来评估心力衰竭患者的FMT结果，但FMT具有巨大的治疗潜力，并代表了未来研究的一个有希望的方向。
戒烟
烟草烟雾中的尼古丁会暂时增加心率和血压，吸烟还会导致血管结块或粘稠。戒烟的人更有可能改善心力衰竭症状。
适当运动，维持体重稳定
体重突然增加或减少可能是正在发展为心力衰竭的迹象。适当运动，维持体重，高强度间歇训练 (HIIT)、低强度有氧运动或阻力训练等运动训练方法均能有效改善心肌功能。研究表明，高强度间歇训练在提高患者的活动水平和心脏性能方面最为有效。
注意：具体合适的运动量请根据个人情况咨询医生。
限制饮酒
如果需要饮酒，请适度。男性每天不要超过一到两杯，女性每天不超过一杯。
管理压力
每天花 15 到 20 分钟静静地坐着，深呼吸，想象一个宁静的场景，或者尝试瑜伽或冥想等方式。
涉及深横膈膜呼吸的呼吸练习，可以帮助心力衰竭患者缓解焦虑、增加血液中的氧气水平和降低压力水平，从而改善心脏功能。
充分休息
为了改善晚上的睡眠，请使用枕头支撑头部。避免睡前小睡和大餐。试着在午饭后打个盹，或者每隔几个小时把脚抬起来几分钟。
选择合适的衣服
避免穿紧身袜或袜子，例如大腿或膝盖高的袜子，它们会减慢腿部的血液流动并导致血栓。也尽可能避免极端温度。分层穿着，以便根据需要添加或脱掉衣服。
肠道相关微生物群的组成和功能及其在人类健康中的病理生理作用一直是活跃的研究领域。现代技术的不断进步进一步推动了心力衰竭研究的前沿，探索了心力衰竭的新方面。
本文总结了有关肠道菌群及其代谢产物对心力衰竭及其相关风险因素的影响。心力衰竭与肠道微生态失调、细菌多样性低、肠道潜在致病菌过度生长和产短链脂肪酸菌减少有关。肠道通透性增加，允许微生物移位和细菌衍生的代谢产物进入血液，这与心力衰竭的进展有关。
靶向被破坏的肠道微生物群可以被认为是一个有效的治疗目标。有许多方法可以用来调节失调的肠道微生物群，如饮食干预（包括益生元、益生菌）、生活方式调整、补充剂、粪菌移植等。
然而这些方式带来的效果可能各不相同，因为这在很大程度上取决于每个个体的肠道菌群特征，也包括遗传背景、肠道屏障功能等。因此，通过肠道菌群健康检测，以及基于菌群特征开发个性化的微生物组疗法，或为心力衰竭临床治疗带来新的途径。
注：本账号内容仅作交流参考，不作为诊断及医疗依据。
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谷禾健康
微生物组经由二代测序分析得到庞大数据结果，其中包括OTU/ASV表，物种丰度表，alpha多样性、beta多样性指数，代谢功能预测丰度表等，这些数据构成了微生物组的变量，大量数据构成了高纬度数据信息。
针对不同的微生物数据，和研究目的的不同，数据分析时需要用到不同的统计分析方法，例如降维、聚类、机器学习等。
本文将介绍和比较微生物测序数据统计方法和分析工具，以及微生物组数据分析结果展示原则。旨在帮助谷禾合作方或客户更好地理解和解读微生物组数据分析结果。
假设检验是根据一定的假设条件，由样本推断总体的一种方法。
假设检验的基本思想是小概率反证法思想，小概率思想认为小概率事件在一次试验中基本上不可能发生，在这个方法下，我们首先对总体作出一个假设，这个假设大概率会成立，如果在一次试验中，试验结果和原假设相背离，也就是小概率事件竟然发生了，那我们就有理由怀疑原假设的真实性，从而拒绝这一假设。
根据微生物组研究目的的不同，可以将数据检验方法分为：
1）组间差异检验
2）微生物组与临床或实验数据之间的相关性检验
组间差异分析或者叫组间差异显著性检验，差异显著性检验是微生物数据分析时用到的最多的统计学方法。
通常我们需要比较两组或多组数据之间是否有显著差异性，同时还要根据显著性检验识别出不同分组之间的差异变量。这需要用到统计学上的假设检验方法，检验分组之间是否有差异性，并且计算其差异程度。
注：所有的差异检验都基于一个假设：组间没有差异，及变量之间没有关系（即原假设，H0）。
在统计学上，假设检验方法可分为两大类，参数检验和非参数检验。
参数检验（Parameter test）是基于样本的观测数据对总体参数（比如总体均值、方差）及总体参数差异性的检验。
•参数检验需要具备一定的条件
参数检验要求总体具备一定条件才能适用，例如总体需呈正态分布、涉及两个总体时两总体必须满足方差同质性（即方差相等）。t检验、F检验（方差分析），都属于参数检验方法。
在实际分析过程中，数据会经常遇到不满足参数检验前提条件的情况，比如总体不服从正态分布，或者总体分布未知，这时就不能使用参数检验方法，不然得到的检验结果会不准确。在参数检验方法不适用的情况，就需要采用非参数检验方法进行统计检验。
•总体分布情况未知可使用非参数检验
非参数检验（Non-parametric test）是在总体分布未知或者知之甚少的情况下，通过样本数据对总体分布形态等特征进行推断的统计检验方法。
由于此种检验方法在由样本数据推断总体的过程中不涉及总体分布的参数，不要求总体分布满足某些条件，使用条件较为宽松，因此被称为非参数检验。
参数检验与非参数检验的一些区别
微生物组数据具有以下特点：
1.多样性高：微生物组数据通常包含大量的微生物种类，且种类之间的相对丰度差异较大。
2.维度高：微生物组数据通常包含大量的特征，例如16S rRNA基因序列或基因组序列，每个特征都可以看作是一个维度。
3.数据稀疏：微生物组数据通常是稀疏的，即大部分微生物种类的相对丰度很低，只有少数微生物种类的相对丰度较高。
4.非正态分布：微生物组数据通常不满足正态分布假设，且方差通常与均值相关。
5.数据复杂性高：微生物组数据中存在许多复杂的相互作用和关系，例如共生、拮抗和协同作用等。
考虑到微生物数据的以上特点，我们更推荐采用非参数假设检验的算法，在报告中我们大部分也采用的是非参数检验方法对组间差异进行检验。
差异显著性检验的方法有很多种，需要根据不同的情况，选择适合自身实验情况的方法进行分析。接下来对几种常见的统计检验方法进行介绍。
1
T 检验
Student t检验（Student’s t test），亦称T检验，是用t分布理论来推论差异发生的概率，从而比较小样本量两组间的差异是否显著，主要用于样本含量较小（例如n<30），总体标准差σ未知的正态分布数据。
注：Welch T检验（Welch’s t test）在两组数目方差不相等时可选择该检验。
•T检验的步骤：
第一步：建立虚无假设H0:μ1=μ2，即先假定两个总体平均数之间没有显著差异；
第二步：计算统计量T值，对于不同类型的问题选用不同的统计量计算方法。
2
U 检验
U检验又称Z检验，一般用于大样本(即样本容量大于30)平均值差异性检验的方法（总体的方差已知）。
它是用标准正态分布的理论来推断差异发生的概率，从而比较打样板量两组间的差异是否显著。
•U检验的步骤：
第一步：建立虚无假设H0:μ1=μ2，即先假定两个平均数之间没有显著差异；
第二步：计算统计量Z值，对于不同类型的问题选用不同的统计量计算方法。
3
方差检验
方差分析（ANOVA）又称“变异数分析”或“F检验”。用于正态分布、方差齐性的多组间（两个及两个以上样本均数）差别的显著性检验。
当自变项的因子中包含等于或超过三个类别情况下，检定其各类别间平均数是否相等的统计模式。方差分析首先是比较的多组间整体是否有差异性。再进行组间两两比较。
•方差检验的步骤：
第一步：建立检验假设；
H0：多个样本总体均值相等；
H1：多个样本总体均值不相等或不全等。
注：检验水准为0.05。
第二步：计算检验统计量F值；
第三步：确定P值并作出推断结果。
4
Tukey检验
Tukey检验也称为Tukey HSD（Honestly Significant Difference）检验，用于比较多个样本均值的两组之间的差异性。
Tukey检验的假设条件是各组数据的方差相等且服从正态分布。Tukey检验的原理是计算每两组之间的平均差异，然后根据方差和样本量的大小来计算显著性水平。Tukey检验通常用于方差分析的后续多重比较。
1
Wilcoxon秩和检验
Wilcoxon秩和检验又叫Mann-Whitney U 检验，Wilcoxon秩和检验,是两组独立样本非参数检验的一种方法。
其原假设为两组独立样本来自的两总体分布无显著差异，通过对两组样本平均秩的研究来实现判断两总体的分布是否存在差异，该分析可以对两组样品的物种进行显著性差异分析，并对p值计算假发现率（FDR）q值。
2
Kruskal-Wallis H检验
K-W检验的全称为，Kruskal-Wallis检验，它是用于正态分布条件不满足情况下，多组独立样本方差分析的替代。我们可以把它理解为“非参数检验的方差分析”。
微生物高纬度数据的多个变量根据不同的距离算法求取距离矩阵，然后根据距离矩阵进行相应的检验。所谓基于距离也就是检验的是群落差异而不是具体的某个物种。
以上这些检验方法，可以得到分组之间是否有显著差异（即简单的理解为差异的有无），如果想进一步知道这些差异的程度（可以理解为多少），就需要用到Anosim检验和Adonis检验。
这些方法不但可以输出检验显著性结果（p值），还有程度结果（R值），R值可以用来判断分组贡献度大小。Anosim、Adonis这些可用于多元统计检验的模型就非常适合了。
例如肠道微生物受到A、B等多种因素影响，如果一个项目里有3个分组分别是A处理、B处理和对照组，如果A处理和B处理相对于对照组都显著差异（P<0.05）,想知道A处理、B处理哪个更为重要，就需要比较R值的大小了。
1
Anosim检验
Anosim（Analysis of similarities）是一种非参数检验方法。它首先通过变量计算样本间关系（或者说相似性），然后计算关系排名，最后通过排名进行置换检验判断组间差异是否显著不同于组内差异。
相似性分析ANOSIM检验用来检验组间（两组或多组）的差异是否显著大于组内差异，从而判断分组是否有意义。
这个检验有两个重要的数值，一个是p值，可以判断这种组间与组内的比较是否显著；一个是R值，可以得出组间与组内比较的差异程度。
R值范围实际范围是（-1，1），但一般介于（0，1）之间，R>0，说明组间存在差异，一般R>0.75：大差异；R>0.5：中等差异，R>0.25：小差异。R等于0或在0附近，说明组间没有差异。R偶尔也会<0，这种情况是组内差异显著大于组间差异，这就说明我们的采样或者分组出现大问题，可以认为是无效数据。
2
Adonis检验
Adonis，其实就是PERMANOVA。它与Anosim的用途其实差不多，也能够给出不同分组因素对样品差异的解释度（R值）与分组显著性（P值）。
Adonis又称置换多因素方差分析（permutationalMANOSVA）或非参数多因素方差分析（nonparametricMANOVA）。它利用半度量(如Bray-Curtis)或度量距离矩阵(如Euclidean)对总方差进行分解，分析不同分组因素对样品差异的解释度，并使用置换检验对划分的统计学意义进行显著性分析。
不同点是应用的检验模型不同，ADONIS本质是基于F统计量的方差分析，所以很多细节与上述方差分析类似。
图表解释
Group：表示分组；
Df：表示自由度；
SumsOfSqs：总方差，又称离差平方和；
MeanSqs：平均方差，即SumsOfSqs/Df；
F.Model：F检验值；
R2：表示不同分组对样品差异的解释度，即分组方差与总方差的比值，即分组所能解释的原始数据中差异的比例，R2越大表示分组对差异的解释度越高；
Pr(>F)：通过置换检验获得的P值，P值越小，表明组间差异显著性越强。
LEfSe（LDA EffectSize）是用于发现生物标识和揭示基因组特征的软件。以上分析我们找出了分组的差异显著性。
而Lefse的作用就是找出各分组的微生物标记物，即biomarker的筛选，以及这些特征对组间差异的影响程度，用于发现不同分组样本中最能解释组间差异的特征。
√ 分析步骤
A）软件首先使用Kruskal-Wallis (KW) （非参数因子克鲁斯卡尔—沃利斯秩和验检）检测多分组间具有显著丰度差异特征。
B）找出与丰度有显著性差异的物种后进一步使用Wilcoxon 秩和检验进行组间差异分析。
C）最后Lefse采用线性判别分析（LDA）估计每个分组的差异特征对差异效果的影响大小（即LDA score值）。
LEfSe结果包含两张图一张表，即（LDA值分布柱状图、 进化分支图及特征表）。
✦ LDA值分布柱状图
LDA值分布柱状图中展示了LDA Score大于设定值（默认设置为2）的差异物种，即组间具有统计学差异的Biomarker。
展示了不同组中丰度差异显著的物种，柱状图的颜色代表各自的组别，柱状图的长度代表差异物种的影响大小（即为 LDA Score），即不同组间显著差异物种的影响程度。
✦ 进化分支图
进化分支图中，由内至外辐射的圆圈代表了由门至属的分类级别。在不同分类级别上的每一个小圆圈代表该水平下的一个分类，小圆圈直径大小与相对丰度大小呈正比。
着色原则：无显著差异的物种统一着色为黄色，差异物种Biomarker跟随组进行着色，红色节点表示在红色组别中起到重要作用的微生物类群，绿色节点表示在绿色组别中起到重要作用的微生物类群。
注：图中英文字母表示的物种名称在右侧图例中进行展示。（为了美观，右侧默认只显示门到科的差异物种）。
✦ 特征表解读：
第一列：Biomarker名称；
第二列：各组分丰度平均值中最大值的log10，如果平均丰度小于10的按照10来计算；
第三列：差异基因或物种富集的组名；
第四列：LDA值；
第五列：P值，若不是Biomarker用“-”表示。
基于微生物组数据的高维度、稀疏性，传统的统计方法不一定能很好的适用于微生物数据统计分析，机器学习面对复杂的数据结构逐渐成为更优的选择。
机器学习(machine learning，ML)就是计算机能够自主“学习” (拟合训练数据)，通过神经网络、决策树等算法，从数据中自动分析寻找规律，从而生成经验模型，用于新数据的预测或分类。
随机森林（Random Forest）是一种基于决策树（Decisiontree）的机器学习算法。属于非线性分类器。
通过对对象和变量进行抽样构建预测模型，即生成多个决策树，并依次对对象进行分类。最后将各决策树的分类结果汇总，得出随机森林最终预测的分类结果。
•随机森林可以对样本进行分类和预测
随机森林可以对样本进行分类和预测。16S测序数据通过RandomForest随机森林可以找出与分组有关的关键物种/功能。
微生物数据通过RandomForest随机森林可以找出与分组有关的关键物种/功能。
图中展示了分类器中对分类效果起主要作用的特征，按重要性从大到小排列。Error rate :表示使用下方的特征进行随机森林方法预测分类的错误率，数值越高表示基于特征分类准确度不高，可能分组之间特征不明显。分值越低证明分组效果比较好。
根据随机森林方法筛选出的最佳模型，绘制ROC曲线，ROC是一种常用的统计学分析方法，在医学研究中主要用于评价诊断试验的效能，用来评判分类、检测结果的好坏。
根据曲线位置，把整个图划分成了两部分，曲线下方部分的面积被称为AUC，用来表示预测准确性。
AUC值越高，也就是曲线下方面积越大，说明预测准确率越高。曲线越接近左上角（X越小，Y越大），预测准确率越高。
ROC曲线下的面积值在1.0和0.5之间。在 AUC>0.5 的情况下，AUC越接近于1，说明诊断效果越好。
•AUC值不同时的准确性：
AUC在0.5~0.7时有较低准确性，AUC在0.7~0.9时有一定准确性，AUC 在0.9以上时有较高准确性。AUC=0.5 时，说明诊断方法完全不起作用，无诊断价值。AUC<0.5 不符合真实情况，在实际中极少出现。
微生物高维度数据信息进过统计检验得到庞大的检验结果。如何将这些结果进行可视化展示，也是微生物数据分析过程中的重要组成部分，常见的可视化方法有箱型图、柱状图、散点图等。接下来是对这些图的详细介绍。
▷箱型图
箱型图（boxplot）又叫盒图，箱型图由5点组成：最小值(min)，下四分位数(Q1)，中位数(median)，上四分位数(Q3)，最大值(max)。
•便于多组间形态比较
箱型图可以直观的识别出异常数据，判断数据的侧重方法，方便多组间比较形态比较。其他类似变形的还有柱状图，小提琴图等就不做详细赘述。
▷散点图
散点图（Scatter plot）是数据点在直角坐标系平面上的分布图，散点图表示因变量随自变量而变化的大致趋势，据此可以选择合适的函数对数据点进行拟合。比如PCA、PCoA、NMDS、回归分析、火山图等。
相关性是两个变量之间统计学相关关系的度量，可以预测变量间的相关关系。相关性的原始之间存在一定的联系或者相关性。
用相关系数来描述两个变量之间的相关程度。相关性分析常用的分析方法：
（1）pearson相关系数
（2）spearman相关系数
• pearson相关系数
皮尔逊相关系数(r)，是衡量两个变量之间线性相关性的统计量。皮尔逊相关性只能评估两个连续变量之间的线性相关（仅当一个变量的变化与另一个变量的比例变化相关时，关系才是线性的）。
当两个变量都是正态连续变量，且两者之间呈线性关系时，则可以用Pearson来计算相关系数。取值范围[-1,1]。
• spearman相关系数
Spearman相关系数是排序相关性（ranked values)的非参数度量。
使用单调函数描述两个变量之间的关系的程度。Spearman相关性可以评估两个变量之间的单调关系。
接下来是对微生物统计检验分析中经常会遇到的一些问题进行汇总和解答。
➤ 参数检验和非参数检验有什么区别？
参数检验是对参数做假设检验，非参数检验是对总体分布情况做的假设。
•是否利于总体的信息
参数检验利用总体的信息（总体分布、总体的参数特征如方差等），以总体分布和样本信息对总体参数作出推断；非参数检验不需要利用总体的信息（总体分布、总体的一些参数特征如方差），以样本信息对总体分布作出推断。
➤ T检验和U检验有什么区别？
T检验和U检验都是常用的参数检验方法，都是用于检验两个样本的均值是否存在显著差异。
•样本量的大小不同
它们的区别在于，T检验主要用于小样本量（例如n<30）的正态分布数据，而U检验主要用于大样本量(即样本容量大于30)平均值差异性检验的方法。T检验的检验统计量是t值，U检验的检验统计量是U值。
➤ 什么是T值，什么是F值？为什么在报告中没有找到？
T值和F值都是统计学中常用的指标，用于检验假设是否成立。T值是T检验的统计量，用于检验两个样本均值是否有显著差异的指标。
•T值的计算公式
它的计算公式为：T = (x1 – x2) / (s * sqrt(1/n1 + 1/n2))，其中x1和x2分别是两个样本的均值，s是两个样本的标准差的合并估计值，n1和n2分别是两个样本的样本量。
T值越大，说明两个样本的均值差异越显著。
•F值的计算公式
F值F检验，即方差分析的检验量。是用于检验多个样本均值是否有显著差异的指标。
它的计算公式为：F = (SSB / (k – 1)) / (SSE / (n – k))，其中SSB是组间平方和，SSE是组内平方和，k是组数，n是总样本量。F值越大，说明组间差异越显著，即均值之间的差异不是由于随机误差造成的。在方差分析中，F值用于检验多组间平均数是否相等。
这两个指标均来自参数检验的统计量，由于微生物数据具有高纬度，多样性高，数据稀释复杂等特点，而参数检验对数据分布要求比较严格，微生物数据一般都呈现非正态分布，报告中大部分都采用非参数的检验方法进行检验计算。所以报告中没有直接给出T值和F值。
➤ Pearson相关系数和Spearman 相关系数有什么区别？
Pearson适用于两个变量之间呈线性关系，而Spearman适用于单调关系。
Pearson分析要求数据符合正态分布；线性相关；并且数据为连续值。如果不满足，则使用Spearman相关系数。
Pearson 处理变量的数据原始值，而Spearman处理数据排序值（需要先做变换，transform）。
➤ 报告中给出了几种检验方法得出的差异结果，该如何选择？
报告中分别使用了非参数检验、Tukey检验、Lefse分析、metagenomeSeq 差异分析。
•不同统计方法的结果略有不同
不同的统计方法对数据的处理方式和假设条件不同，所以不同的统计方法可能给出的差异结果略有不同。
•统计方法可能存在一定的偏差和误差
此外，不同的统计方法还可能存在偏差和误差，例如样本量不足、数据分布不符合假设条件、测量误差等因素都可能影响统计结果的准确性。
因此，在进行统计分析时，需要根据实际情况选择合适的统计方法，并结合实际情况进行综合分析和判断。这里建议选择其他一种方法的检验结果就可以。或者用到不同的检验方法的时候，在文章中加以说明。
➤ 报告中给出的多组间差异的P值只有一个吗？是哪两组之间的P值呢？
非参数检验多组间差异分析时就用到的是Kruskal-Wallis H检验，检验多组间是否有差异，所以只有1个P值。
例如该图是属水平多组间非参数检验的差异结果：
路径：
Groups\diff_analysis\UnivarTestGenus\figure\barplot
对应P值：
Groups\diff_analysis\UnivarTestGenus\ UnivarTest_sign.txt
如果想看在多个分组的统计检验过程中，具体哪两组间之间有差异，可以看：
Groups\diff_analysis\UnivarTestGenus\figure\single_plot
图上方的P值0.006是多组间非参数检验的P值，图中展示的是任意两组间差异显著的结果，例如P=0.017是M组和CA组之间的结果。P=0.017是CA组和N组之间的P值。如果任意两组间有差异，则在图中显示对应P值。
PCoa基于Bray距离的Adonis检验得到的P值=0.001右下角，也是多组间统计检验的结果。
想看任意两组间Adonis检验是否差异显著，可以看下表：
Groups\betadiv\pcoa_bray_analysis\ PERMANOVA_paired_result.csv
表中展示了任意两组间Adonis检验的P值和R值。
编辑
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附 录
1
热 图
热图是一种常用的展示方法，可以将微生物组数据转化为颜色矩阵，从而直观地显示不同样本或物种之间的相似性和差异性。可以使用热图来展示微生物组数据的OTU/ASV表、物种丰度表等。
2
柱 状 图
柱状图是一种常用的展示方法，可以将微生物组数据转化为柱状图，从而直观地显示不同样本或物种的相对丰度。可以使用柱状图来展示微生物组数据的物种丰度表等。
3
散 点 图
散点图是一种常用的展示方法，可以将微生物组数据转化为散点图，从而直观地显示不同样本或OTU/ASV之间的关系。可以使用散点图来展示微生物组数据的beta多样性、代谢功能预测丰度表等。
4
网 络 图
网络图是一种常用的展示方法，可以将微生物组数据转化为网络图，从而直观地显示不同微生物组物种之间的相互作用关系。可以使用网络图来展示微生物组数据的共生关系、代谢通路等。
5
生 态 图
生态图是一种常用的展示方法，可以将微生物组数据转化为生态图，从而直观地显示不同微生物组物种之间的生态关系和生态功能。可以使用生态图来展示微生物组数据的生态功能、物种丰度表等。
6
积 柱 状 图
积柱状图是一种常用的展示方法，可以将微生物组数据转化为堆积柱状图，从而直观地显示不同样本或物种的相对丰度，并且可以分别显示不同分类水平的物种。可以使用堆积柱状图来展示微生物组数据的物种丰度表等。
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饼 图
饼图是一种常用的展示方法，可以将微生物组数据转化为饼图，从而直观地显示不同物种的相对丰度。可以使用饼图来展示微生物组数据的物种丰度表等。
8
箱 线 图
箱线图是一种常用的展示方法，可以将微生物组数据转化为箱线图，从而直观地显示不同样本或物种的分布情况。可以使用箱线图来展示微生物组数据的alpha多样性、代谢物浓度等。
9
简 单 线 图
简单线图是一种常用的展示方法，可以将微生物组数据转化为简单线图，从而直观地显示不同样本或物种的变化趋势。可以使用简单线图来展示微生物组数据的时间序列数据、代谢物浓度等。
总的来说，展示微生物组数据分析结果需要选择合适的展示方法，并且需要根据研究目的和数据类型进行选择。以上展示方法是常见的方法，并不是唯一的方法，实际应用中需要根据具体情况选择合适的方法。
谷禾健康
衰老通常伴随着心血管、神经和免疫系统等一系列疾病的风险增加。
虽然在理解微生物组导致与衰老相关的个别疾病的细胞和分子机制方面取得了显著进展，我们在之前的文章也有这方面的阐述：
但微生物组对衰老过程的实际影响或操纵微生物组促进健康衰老的潜力仍不清楚。
这方面的研究因许多导致衰老和年龄相关表型的人口统计学因素而变得更加复杂。在世界各地几乎所有的人口中，女性的寿命都显著高于男性，世界卫生组织的大多数常见的与年龄相关的死亡原因都是性二型的，导致这些性二型表型的机制仍然知之甚少。
研究表明，人类微生物组在衰老个体中发生了改变，微生物组影响了模式生物的寿命。
本文重点介绍了最近在人类和模式生物中进行的研究，这些研究表明微生物组与多种年龄相关疾病有关，重点关注癌症、肥胖、2型糖尿病和帕金森氏病。同时解释了为什么性别是理解微生物组如何塑造衰老的关键差距。这些讨论共同强调了微生物组在整个生命周期中的广泛影响，以及在这一跨学科领域快速展开新发现的潜力。
通过微生物组预测年龄
人类微生物组与年龄之间的总体关联足够强，因此可以通过微生物组精确预测生物年龄。
在生命早期就证明了这一概念，在营养不良的情况下，在健康个体中建立的“微生物群成熟度指数”被推迟了。
最近，机器学习工具能够根据远端肠道宏基因组数据准确预测成年人的年龄，平均绝对误差为6至8岁。
其他部位菌群也与年龄相关
在其他身体部位发现的微生物群的组成也与年龄有关，包括皮肤和口腔在内。皮肤微生物群甚至在尸体解剖后被用于确定尸体的年龄，强调与人类微生物群的时间关系涵盖了整个生命周期以及生命周期结束后。
在法医学中有应用前景
这一领域的持续进展对法医学有着明确的影响，有助于采用新的方法来识别嫌疑人，甚至可能识别他们的年龄。微生物组特征也与老年人的生存有关，这进一步强调了了解微生物组如何在衰老中改变的重要性。
对百岁老人的研究促进健康衰老
对百岁老人（100岁以上的人）的研究为可能促进健康衰老的微生物组成分提供了有价值的见解。
健康的百岁老人和虚弱的老人
doi.org/10.1371/journal.pbio.3002087
百岁老人比年轻人表现出更高的细菌多样性，且Alistipes、Parabacteroides、Clostridium等丰度较高。
与这些分类变化一致的是，百岁老人体内也富含多种微生物代谢产物，包括肠道细菌产生的抗炎胆汁酸。
需要进行后续研究，测试特定细菌种类、基因和代谢产物在促进健康衰老中的因果作用；然而，这些数据清楚地表明，处于寿命极端的个体拥有独特的微生物类群和代谢最终产物。
虚弱老年人：肠道菌群多样性低，皮肤菌群中多种潜在的致病菌
虚弱也与人类肠道微生物组的个体间差异有关（图1）。经过年龄调整后，与不太虚弱的个体相比，虚弱的老年个体肠道细菌多样性降低。
对居住在社区和护理机构的老年人的纵向分析揭示了与虚弱相关的皮肤、口腔和肠道微生物群的差异。
在虚弱的老年人的皮肤上观察到多种潜在致病细菌，以及大量抗生素耐药性基因。与百岁老人一样，微生物群在导致虚弱中的因果作用仍有待确定，特别是考虑到许多可能解释人类微生物群中这些与虚弱相关的差异的混杂因素。
什么因素影响老年微生物组变化？
年龄与生活方式的多个方面和宿主生物学的变化有关，这些变化可以解释人类微生物群中观察到的许多或所有差异。
衰老伴随着宿主免疫受损，这可能导致以前被免疫系统控制的微生物的扩张，这可能解释了虚弱的老年人中潜在细菌病原体的富集。
饮食也是一个明显的混淆因素，因为疗养院居民更受限制的饮食可能是一些老年人肠道微生物群变化的关键驱动因素。
肠道运动通常也会随着年龄的增长而减慢，这可能会对肠道微生物群产生下游影响。
最后，老龄化健康的社会决定因素，如独居、住院护理的可能性增加、行动不便和人际关系的丧失，都可能影响微生物组。
考虑到可能起作用的众多因素，最近的一项研究采取了一种更为综合的方法，证明了肠道微生物组与整体生活史之间的联系，其中包括有关药物、体育活动、饮食和血液标志物的信息。因此，微生物组随年龄的变化似乎是由许多宿主和环境因素的净影响驱动的。
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这些结果强调，人类微生物组是衰老过程中一个重要但研究不足的方面。鉴于这种微生物生态系统的复杂性，解开因果关系在人类中是难以解决的，这推动了我们在下一节中讨论的模式生物的新兴工作。
对无菌模式生物的研究，为微生物组在决定宿主寿命方面的因果作用提供了有力的支持，包括对蠕虫、苍蝇、鱼和小鼠的研究。
综合考虑，以下讨论的研究结果表明，人类微生物组在寿命中也起着因果作用；然而，将与衰老相关的人类微生物组的特定方面直接“反向翻译”为这些模式生物仍有待探索。
生命早期接触微生物组有利于延长寿命
跨多个模型系统的研究表明，在早期接触微生物组有利于延长寿命。这在斑马鱼中最为显著，由于表皮退化表型，可能是由于营养不足，斑马鱼在无菌条件下无法成熟。同样，胚胎发育过程中的细菌定植延长了黑腹果蝇的寿命。
然而，以上结果与来自无菌秀丽隐杆线虫、无菌小鼠和无菌大鼠的数据相冲突，这些动物的寿命都比传统饲养的对照动物更长。因此，微生物在生命早期定植的潜在好处可能会被生命后期的有害影响所抵消。
微生物组可能缩短老年动物的寿命
在秀丽隐杆线虫中，大肠杆菌的胃肠道积累会导致与年龄相关的死亡。将无菌条件下的无菌果蝇去除后，成年果蝇的寿命会缩短。
最近，人们用非洲绿松石溪鱼研究了微生物组对衰老动物的有害影响。使用抗生素治疗的中年鱼（9.5周龄）比未经治疗的鱼活得更长，这表明微生物群会损害老年鱼的寿命。
值得注意的是，6周大的溪鱼的胃肠道微生物群显著延长了中年溪鱼群体的寿命。
基于微生物组的干预措施延长寿命
这些发现也与哺乳动物有关。在2种早衰症小鼠模型中的研究，支持了基于微生物组的干预措施延长寿命的潜力。
早衰小鼠的肠道微生物群发生了改变，包括了LmnaG609G/G609G模型中的Akkermansia muciniphila的显著减少，该模型含有导致最常见的人类早衰综合征的核膜层粘连蛋白A/C点突变。
正如在鳉鱼中一样，野生型小鼠的粪便微生物群移植（FMT）显著增加了转基因过早衰老受体小鼠的寿命。
人类肠道微生物群的常见菌群疣微菌属(Verrucomicrobium) A.muciniphila足以延长小鼠的寿命。
这些结果为确定微生物群依赖性寿命变化的细胞和分子机制迈出了重要一步，也是将这些结果潜在地转化为人类的重要一步。
微生物增加膳食营养素的消化吸收
多种模式生物的研究结果支持的一种机制是，微生物组可能通过增加膳食营养素的可利用性来缩短寿命。因此，微生物组的差异可能会抵消甚至加剧热量限制的影响，从而延长多种物种的寿命。
简言之，微生物组对植物多糖的消化、脂质的吸收和氨基酸的吸收至关重要。关于肠道微生物组在营养中作用的我们也有多篇文章提及：
微生物定植激活多种被抑制途径，从而延长寿命
微生物定植还可以激活被热量限制抑制的多种途径（延长寿命），包括胰岛素样生长因子1和AMP活化蛋白激酶。值得注意的是，与传统饲养的对照动物小鼠相比，当热量受到限制时，无菌小鼠失去了寿命优势。
此外，最近对人类和小鼠模型的研究表明，热量限制会以促进减肥的方式扰乱人类肠道微生物组。大量数据也表明微生物组与营养不良有关。
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需要做更多的工作来解开饮食和微生物组之间的这些复杂相互作用，以及它们对宿主健康和寿命的长期影响。
从前面了解的内容我们可以看到，微生物组可以通过影响疾病的风险和治疗来影响寿命。
最近的研究支持宿主年龄导致疾病相关微生物组和健康个体微生物组之间的差异。
鉴于涵盖多个疾病领域的大量文献，我们选择将以下部分重点放在3个年龄相关疾病领域：
这里讨论的研究强调了将机制和转化微生物组研究配对的潜力，以及这些方法对其他年龄相关疾病的可推广性。
研究人员认为，所有这些途径的净效应通过决定疾病的风险和治疗来决定寿命。
微生物组与3种不同的年龄相关疾病有关的一些机制
doi.org/10.1371/journal.pbio.3002087
癌症与年龄有关：
20岁以下：每10万人中有25例以下
45至49岁：每10万人为350例
60岁及以上：每10万人中有1000例以上
大多数癌症类型，包括乳腺癌、前列腺癌和结肠直肠癌，都遵循这一趋势。
单个物种的影响：具核梭杆菌
最近，将结直肠癌肿瘤与邻近的非恶性粘膜进行比较，发现具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum)显著富集。
具核梭杆菌在结肠癌中因果作用的证据来自小鼠，在小鼠中，这种细菌激活信号通路，促进髓样细胞浸润，并表达促炎和致癌基因。
整体微生物组：评估疾病状态
除了具核梭杆菌等单个物种外，整个微生物组都可以作为疾病状态的有价值的生物标志物。使用肠道微生物组数据作为筛查工具可将结直肠腺瘤预测成功率提高50倍以上。
肠道微生物组也与其他器官中发现的癌症有关，包括肝脏、前列腺和乳腺。
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此外，全身发现的肿瘤通常含有可检测的微生物，包括细菌和真菌，这表明微生物组可能对肿瘤进展具有局部和全身影响。
改变免疫力
癌症化疗和免疫治疗工作强调了微生物组在塑造癌症治疗结果中的广泛作用。从对免疫疗法反应良好的黑色素瘤患者通过粪菌移植到其他患者之后，一部分受试者的肿瘤大小减小。这些研究强调了肠道微生物组的变化如何改变宿主免疫力，从而改变对免疫检查点阻断的反应性。
代谢抗癌药物
除了免疫相互作用外，微生物组还可以通过将抗癌药物代谢为下游代谢产物，使其活性增加或降低，从而直接影响抗癌药物。
选择性抑制重新激活抗癌药物伊立替康（β-葡萄糖醛酸酶）的细菌酶可以挽救胃肠道毒性，而细菌前TA操纵子的高水平表达会干扰卡培他滨（抗癌药物5-氟尿嘧啶的口服形式）的疗效。
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在了解微生物组如何影响癌症风险、治疗和生存方面取得的持续进展，对解决这一影响全球人口老龄化的毁灭性疾病具有深远的意义。
代谢性疾病的常见医疗干预措施对肠道菌群有深远的影响
肥胖和2型糖尿病都与年龄有关，并且与微生物组有着广泛的联系。在人类中，由于糖尿病药物二甲双胍、胃旁路手术和减肥饮食的混杂影响，与这些疾病的一致微生物组相关性一直难以实现。
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种族之间的差异也可能起到一定作用，例如，在美国的一个队列中，在东亚个体中没有检测到与肥胖相关的白人肠道微生物群差异。
总之，这些结果强调，旨在改善代谢性疾病的常见医疗干预措施对肠道微生物组有着深远的影响，而肠道微生物组也可能与衰老过程有关。此外，所涉及的特定微生物物种、基因和途径可能因个体和队列而异，这促使人们努力实现基于微生物组的精准营养和医学。
微生物组可以通过多种途径影响与肥胖和2型糖尿病相关的表型
如上所述，微生物组可以通过帮助消化饮食中其他无法获得的成分来促进热量摄入，这与最近在人类中的数据一致。该数据显示，抗生素万古霉素治疗后，饮食能量收获显著减少。
反过来，微生物组也会影响宿主的能量消耗，部分是通过改变宿主基因表达和酶活性。
最近，对A.muciniphila的研究已经鉴定出一种细菌蛋白，该蛋白足以改善小鼠的糖耐量并挽救代谢性疾病表型。
额外的研究已经确定了一种单独的粘蛋白原蛋白，该蛋白足以改善小鼠的糖耐量并挽救代谢性疾病表型。这些发现与来自人类的数据一致，这些数据支持灭菌的A. muciniphila的安全性和益处。
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未来重要的是，要了解微生物组对衰老个体宿主能量学的影响是如何变化的，特别是考虑到饮食摄入和药物使用的伴随变化。
微生物组也可能在多种神经系统疾病的病因和治疗中发挥因果作用，这些疾病的风险和/或严重程度随着年龄的增长而增加，包括阿尔茨海默病、多发性硬化症和帕金森病。
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在这里，我们重点关注帕金森病，因为最近在理解其与肠道微生物组的关系以及与衰老的明确联系方面取得了进展。
95%以上的帕金森病病例发生在50岁以上的人群中；然而，人口老龄化不足以解释帕金森病发病率的上升，这涉及到微生物组等因素。
胃肠道与帕金森症有关
便秘是一种早期症状；淀粉样蛋白α-突触核蛋白在到达中枢神经系统之前在迷走神经（连接大脑和肠道）中发现；迷走神经干切断术（切除胃食管交界处的迷走神经）可降低近50%的帕金森病风险。
然而，尽管胃肠道和帕金森氏症之间有许多联系，但微生物组的作用直到最近才成为焦点。
肠道菌群与大脑沟通影响帕金森病的发病机制
帕金森病小鼠模型中的微生物群发生了改变，其中α-突触核蛋白过表达（ASO模型）。与对照组相比，ASO-无菌小鼠以及帕金森病的替代小鼠模型与受影响小鼠或人类的肠道微生物群的定殖会加剧大脑病理和运动功能障碍。
细菌淀粉样蛋白也可能引发疾病，如大肠杆菌制造的细胞表面淀粉样curli蛋白。
最近研究表明，肠道细菌也会影响宿主淀粉样蛋白的产生，因为细菌硝酸盐的减少会刺激α-突触核蛋白的肠道聚集。
再加上来自帕金森病患者和健康个体的越来越多的宏基因组数据，表明多种不同的微生物组依赖性细胞和分子机制可能共同驱动帕金森病患者的疾病。
肠道菌群也可能导致帕金森病治疗结果的个体间差异
帕金森病的治疗通常从小分子药物左旋多巴（L-多巴）开始，左旋多巴在中枢神经系统中转化为多巴胺，从而缓解神经元多巴胺耗竭引起的帕金森病症状。
左旋多巴通常与卡比多巴（一种脱羟基酶抑制剂）配对使用，可降低药物的外周代谢。然而，卡比多巴不会抑制肠道细菌酶酪氨酸脱羧酶（TyrDC），该酶催化肠道细菌在胃肠道内将左旋多巴代谢为间酪胺的第一步。相反，化合物(S)-α-氟甲基酪氨酸可用于特异性抑制细菌TyrDC，导致小鼠血清L-多巴增加。
值得注意的是，帕金森病患者的TyrDC水平随着时间的推移而增加，并与多种帕金森病药物治疗的胃肠道不良反应有关。
TyrDC可能只是肠道细菌代谢的多种途径之一；产孢梭菌也可以使左旋多巴脱氨化。
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需要更多研究来了解这些和其他途径在模型生物和帕金森病患者中的相对贡献，以及它们对药物疗效和不良反应的下游影响。
这一概念也可以更广泛地应用于其他用于治疗神经疾病的药物；例如，阿尔茨海默病药物加兰他敏和美金刚，在体外生长过程中被人体肠道细菌分离株耗尽。
扩展阅读：
衰老在男性和女性中有着根本的区别，在寿命、虚弱和与年龄相关的疾病方面有着广泛的差异。女性的虚弱贯穿一生，晚年达到残疾高峰。然而，在世界上几乎所有的人口中，女性的寿命都比男性长。即使根据社会经济地位、种族和教育程度进行调整，这些数据仍然有效。
多种分子机制导致衰老过程中的两性异形，包括内分泌和宿主遗传差异。例如，尽管存在相互矛盾的发现，报告存在更温和甚至相反的影响，但一些报告表明，在人类和小鼠中，卵巢切除术会降低健康寿命。
男性性腺和激素会对寿命产生负面影响
一些证据支持男性性腺和激素会对寿命产生负面影响，虽然也是一个争论的话题。例如，对太监的研究表明，阉割可以延长男性的寿命，对啮齿动物的研究表明某些外源性雄激素会缩短寿命。此外，在小鼠身上进行的性腺交换实验支持了卵巢（以及可能的激素）可以显著延长寿命的结论。
大多数与衰老相关的疾病也是性二型的，包括上面强调的3个疾病领域。
癌症：
女人和女孩的癌症发病率和生存率较高，许多非生产性癌症在发病率上具有强烈的性别偏见，尤其是内分泌癌（女性偏见）和卡波西肉瘤（男性偏见）。
代谢性疾病：
与男性相比，女性肥胖的风险增加，但患2型糖尿病的风险相当。
神经退行性疾病：
神经退行性疾病的严重程度和风险与性别有关：例如，男性患帕金森病的风险更高，但女性表现出更严重的疾病。
初步数据表明，性激素是这种关系的重要介质。在人类中，从青春期到更年期的平均年龄，性别与肠道微生物群的差异有关，这与性激素是差异的重要驱动因素的假设一致。反过来，微生物组也可能在控制性激素水平方面发挥重要作用。
相对于CONV-R动物，无菌小鼠的性激素水平发生了变化：无菌雄性的睾酮和β-雌二醇较低，而无菌雌性的孕酮和β-雄二醇较低。
肠道细菌β-葡糖苷酸酶可以重新激活雌激素葡糖苷酸，这与人类的数据一致，这些数据将抗生素与血清性激素浓度降低和性激素偶联物粪便排泄增加联系起来。此外，循环性激素水平与肠道微生物群的多样性和组成有关。
虽然关于性别、微生物组和衰老交叉的文献仍然很少，但一些初步观察结果突出了这一研究方向的价值。
对无菌小鼠的研究表明，雌性的长寿优势需要微生物群。
一项针对1型糖尿病非肥胖糖尿病模型的开创性研究表明，微生物组的性别差异会影响自身免疫性疾病。雄性CONV-R小鼠免受糖尿病的影响，但由于睾酮水平下降，无菌雄性小鼠的这种差异消失了。
值得注意的是，将雄性相关肠道微生物群移植到雌性受体中足以预防疾病。这些影响可能与睾酮有关：最近一项关于小鼠饮食诱导肥胖的研究表明，雌激素诱导的肠道微生物组差异可能会保护其免受代谢疾病的影响。
微生物组与衰老研究中生物性别的考虑
编辑
doi.org/10.1371/journal.pbio.3002087
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今后，至关重要的是要确定性别改变微生物组的机制，以及年龄相关疾病和整体寿命的下游后果。在这样做的过程中，研究人员应该考虑重要因素，以了解生物性别如何影响微生物组对衰老表型的影响。
本文讨论了新出现的证据支持微生物组在衰老和年龄相关疾病中的作用。这些发现对生物医学和其他生物学领域具有广泛的意义。
从事微生物组的研究人员最好在研究中控制或考虑年龄、性别和其他人口统计变量。反过来，衰老和许多年龄相关疾病领域的研究人员应该考虑微生物组在研究中的潜在作用；例如，收集用于微生物组分析的探索性样本；控制与微生物组相关的变量，如饮食起居；或使用无菌模型。
通过合作，这一跨学科研究领域有望迅速发展，并可能解决长期存在的问题，即控制微生物群落结构和功能的因素，以及年龄相关疾病风险和治疗结果个体间差异的驱动因素。
当然，我们需要的并不是在微生物组和衰老领域大肆宣传，而是优先考虑旨在理解基本生物过程的严谨、机制性和实验可处理的工作，这一点至关重要。
虽然说长生不老这个目标可能还有很长的路要走，但也许这条结合微生物组的研究路线，可以帮助我们实现活得更长，生命质量更高。
主要参考文献：
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谷禾健康
乳杆菌属（Lactobacillus）是厚壁菌门乳杆菌科下的一类革兰氏阳性菌，最早于19世纪在酸奶中发现。
乳杆菌在自然界中分布很广，在植物体表、乳制品、肉制品、葡萄酒、发酵面团、污水以及人畜粪便中，均可分离到。在人类中，乳杆菌属成员定植于胃肠道、口腔和女性泌尿生殖道。
★ 乳杆菌的特性
• 消化和代谢蛋白质和碳水化合物
• 合成B族维生素和维生素K
• 分解代谢胆汁盐
• 增强先天性和获得性免疫力
• 抑制促炎介质
• 对一系列病原体具有抗菌活性
✦乳杆菌的应用
乳杆菌被广泛应用于各种领域中：
•食品工业
乳杆菌被广泛应用于食品工业中，如酸奶、奶酪的制作中。乳杆菌能够发酵乳糖产生乳酸，使得食品呈现出酸味和口感。
•医药领域
乳杆菌被用于制作口服制剂、肠内营养制剂、抗生素辅助治疗等药物。能够调节肠道微生物群落的平衡，促进食物消化和营养吸收，缓解肠道炎症和感染。
•保健品领域
乳杆菌被应用于保健品领域，如乳酸菌饮料、乳酸菌片等。乳杆菌能够改善肠道菌群平衡，增强免疫力，促进身体健康。
•环境领域
乳杆菌被应用于环境领域，如土壤修复、废水处理等。乳杆菌能够分解有机物质，促进土壤肥力和水质净化。
★ 乳杆菌对人体健康非常重要
随着对微生物群落的研究逐渐深入，乳杆菌的作用也逐渐被人们所认识。
乳杆菌对人体有着重要的作用，在肠道健康及女性阴道健康中扮演不可或缺的角色。具有多种生理功能，能够维护菌群平衡、改善消化功能、提高免疫力，除此之外还会影响一些疾病的进展。
本文主要讨论和介绍乳杆菌的菌属特性，生态代谢特征，对人体肠道健康、阴道健康以及一些疾病的影响，在最后还介绍了一些补充乳杆菌的方法。
目录/contents
Part1：认识乳杆菌
Part2：乳杆菌与肠道健康
Part3：乳杆菌与阴道健康
Part4：乳杆菌与其他疾病
Part5：如何补充乳杆菌
Part6：结语
▸ 乳杆菌、乳酸杆菌和乳酸菌
乳杆菌属（Lactobacillus），有时也会翻译成乳酸杆菌，是革兰氏阳性兼性厌氧或微需氧的棒状细菌，通常是乳酸菌的一种。
乳杆菌属包括多种菌种，如乳酸杆菌、嗜酸乳杆菌、肠道乳杆菌等。它们通常是革兰氏阳性、非芽孢杆菌，能够在无氧或微氧条件下进行发酵，产生乳酸等有益物质。
乳酸菌包括多种菌属，如乳杆菌属、双歧杆菌属、嗜酸乳球菌属等。它们能够在无氧或微氧条件下进行发酵，产生乳酸等有益物质。乳酸菌在人体内具有多种功能，如维护肠道菌群平衡、增强免疫力、促进营养物质吸收等。
因此，乳杆菌属（乳酸杆菌）是乳酸菌的一种，而乳酸菌则是一个更广泛的概念，包括多种菌属。
▸ 形态特征
乳杆菌属于革兰氏阳性菌，呈细长的杆状，但无分枝，无芽孢，一般大小约为0.5-1.5μm×2-10μm（某些大杆菌如保加利亚乳杆菌可能更大）。菌落呈圆形、白色（有时黄色）、半透明。
细胞壁：乳杆菌的细胞壁主要由肽聚糖和多糖组成，具有较强的抗菌作用。
运动性：乳杆菌通常是非运动性的，即不具有鞭毛或纤毛。菌毛首先在鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus GG）中观察到，它从细菌细胞中突出，在粘附到上皮细胞中起主要作用。
乳杆菌菌落
Talib N,et al.Molecules.2019
注：a是在MRS培养基上从开菲尔样品中分离的乳酸杆菌菌落; b是在MRS培养基上从开菲尔样品中单筛选分离的乳酸杆菌
▸ 分类及主要种群
乳杆菌属是乳杆菌科中最大的一个属。该属的成员已经有超过200种。具体见附录一。
主要有德氏乳杆菌保加利亚亚种(保加利亚乳杆菌)、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、惰性乳杆菌等。
此外卫生部公布可用于生产普通食品的乳杆菌还有卷曲乳杆菌、德氏乳杆菌乳亚种、发酵乳杆菌、格氏乳杆菌、瑞士乳杆菌、约氏乳杆菌、副干酪乳杆菌、植物乳杆菌、唾液乳杆菌等。
乳杆菌属中最具代表性的物种以其在食品发酵中的应用而闻名，并且特定菌株已被认为具有益生菌特性。乳酸杆菌的健康方面促使许多研究人员积极筛选这些细菌的许多潜在来源。因此，在过去 15 年中观察到新物种的爆炸式增长。
尽管许多早期描述的物种被转移到新创建的属（Atopobium、Carnobacterium、Eggerthia、 Weissella 、Fructobacillus等）该属在系统发育和表型标记方面仍然存在异质性。Pediococcus属、Paralactobacillus 属与Lactobacillus 混合在一起，表明对该属进行进一步的分类学细分很可能甚至是必要的。
▸ 生长环境和条件
乳杆菌广泛存在于自然界中，包括土壤、水体、植物、动物等环境中。乳杆菌作为一种常见的益生菌，也存在于人体的口腔、肠道、阴道等部位。
乳杆菌的生长环境主要包括以下几个方面：
pH值：乳杆菌适宜生长的pH范围一般在4.5-6.5之间（某些耐酸种群可能在3.8仍能生长），其中以5.5-6.0最为适宜。
温度：乳杆菌的生长温度一般在20-45℃之间，其中以30-40℃最为适宜。
氧气需求：乳杆菌是一种厌氧菌，不需要氧气就能生长。
营养物质：乳杆菌需要一定的营养物质才能生长，主要包括碳源、氮源、矿物质、维生素等。
注：不同种类的乳杆菌对营养物质的需求可能会有所不同
▸ 乳杆菌的代谢
乳杆菌是过氧化氢酶阴性革兰氏阳性微生物，主要产生乳酸作为碳水化合物发酵的主要代谢终产物。
参与的KEGG途径具体见附录二。
▸ 乳杆菌的作用
乳杆菌是一种益生菌，对人体健康有着重要的作用。以下是乳杆菌的主要作用：
维护肠道菌群平衡：乳杆菌能够抑制有害菌的生长，维护肠道菌群平衡，防止肠道感染和炎症。
改善消化功能：乳杆菌能够分解食物中的纤维素和其他难以消化的物质，促进食物消化和营养吸收。
提高免疫力：乳杆菌能够增强肠道黏膜屏障的功能，防止有害物质进入血液循环，提高免疫力。
缓解过敏反应：乳杆菌能够调节免疫系统的反应，减轻过敏反应的症状。
降低胆固醇：乳杆菌能够降低血液中的胆固醇水平，预防心血管疾病。
改善口腔健康：乳杆菌能够抑制口腔中有害菌的生长，预防龋齿和口臭。
总之，乳杆菌对人体健康有着多方面的益处，是一种非常重要的益生菌。
• 乳杆菌也有可能是机会性病原体
乳杆菌中主要的病原菌或致病菌包括：
它们也有可能是机会性病原体，可引起脓肿、菌血症、心内膜炎、肺部感染和新生儿脑膜炎等多种感染。
注：大多数由乳酸杆菌引起的疾病都发生在免疫功能低下的人或那些有糖尿病等易感病症的人身上。
乳杆菌在人体的位置及与人体的关系
Zafar H,et al.Genes (Basel).2020
▸ 乳杆菌的表面活性分子
乳杆菌的益生菌特性被认为是由乳杆菌表面活性分子 (SAM) 贡献的。据报道，支持益生菌作用的表面活性分子包括肽聚糖、细菌多糖和磷壁酸等。
乳杆菌细胞表面结构
Dempsey E,et al.Front Immunol.2022
通常，乳杆菌的细胞质膜被肽聚糖和其他生物聚合物包围，即磷壁酸、S层蛋白和多糖。
• 肽聚糖
肽聚糖(PG)是一种生物聚合物，包含由N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)和N-乙酰胞壁酸(MurNAc)侧链连接的聚糖链，形成革兰氏阳性菌（如乳杆菌和双歧杆菌）的细胞表面。
改善宿主先天免疫
乳杆菌肽聚糖在改善宿主先天免疫反应方面表现出出色的免疫调节活性。例如，干酪乳杆菌(L．casei)肽聚糖能够通过toll样受体2和核苷酸结合寡聚化结构域2(NOD2)诱导小鼠腹腔巨噬细胞产生白细胞介素12。
此外，植物乳杆菌（L. plantarum CAU1055）肽聚糖通过抑制一氧化氮合酶、环氧合酶-2（COX-2）和细胞因子（TNF-α和白细胞介素-6），显示出改善小鼠巨噬细胞中一氧化氮诱导的炎症的能力。
• 脂磷壁酸
乳杆菌肽聚糖通常用磷壁酸或脂磷壁酸修饰。脂磷壁酸由磷酸甘油的聚合产生，并与细胞质膜结合。
调节宿主的信号通路
脂磷壁酸与其他表面活性分子一起调节宿主模式识别受体和宿主的几种信号通路，这些信号通路是乳杆菌的益生菌和抗病原体作用的原因。
植物乳杆菌脂磷壁酸显著抑制粪便大肠杆菌生物膜的形成，并在人类牙本质切片上形成生物膜，这表明脂磷壁酸可以作为粪便大肠杆菌感染的预防和治疗措施。
• 细菌多糖
细菌在细胞表面形成紧密连接的聚合物，并将其作为胞外多糖（EPS）（松散未附着的黏液）释放到环境中。
细菌分泌的胞外多糖对于宿主-微生物相互作用过程中的粘附和细胞识别至关重要。乳杆菌的胞外多糖还能抑制蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）产生的细菌毒素。
▸ 影响乳杆菌的因素
乳杆菌对人体健康有着重要的作用。然而乳杆菌的数量和种类受到多种因素的影响，包括以下几方面：
饮食因素：饮食中富含益生元的食物，如蔬菜、水果、全麦面包等，可以促进乳杆菌的生长。相反，高脂肪、高糖、高盐等不健康的饮食习惯会抑制乳杆菌的生长。
药物因素：长期使用抗生素、非甾体抗炎药等药物会破坏肠道菌群平衡，抑制乳杆菌的生长。
生活方式因素：缺乏运动、长期处于压力状态等生活方式因素也会影响肠道菌群的平衡，抑制乳杆菌的生长。
年龄因素：婴幼儿期肠道菌群构成不稳定，乳杆菌数量较少，随着年龄的增长，乳杆菌数量逐渐增加。
综上所述，保持健康的饮食习惯、合理使用药物、积极的生活方式等都有助于促进乳杆菌的生长。
乳杆菌已被证明对改善胃肠道健康具有重要作用，本章节将具体展开讲述。
胃肠道粘膜是机体最大也是最关键的屏障部位之一，外来抗原、微生物和潜在病原体都在这里与宿主的免疫系统密切接触。
它是一种半透性屏障，允许吸收营养和免疫感应，同时限制潜在有害抗原或微生物的流入。
胃肠道屏障由四个主要元素组成：共生微生物群、粘液层——含有分泌型免疫球蛋白A(sIgA)和抗微生物肽、肠上皮细胞单层和肠道相关淋巴组织(GALT)构成胃肠道隔室中的各种免疫细胞群。
肠道屏障破坏与多种疾病相关
肠道屏障功能的丧失被认为是各种胃肠道疾病发病机制的早期事件，例如乳糜泻和炎症性肠病，以及包括I型糖尿病、肥胖症和多发性硬化症在内的全身性疾病。所以肠道屏障的完整性对于健康至关重要。
★ 乳杆菌可以增强肠道屏障
肠道屏障功能可以通过摄入非致病微生物来增强，这些微生物可以增强粘液层的物理屏障，增强对病原体的先天防御并降低肠上皮细胞的细胞旁通透性。
作为益生菌食用的乳杆菌被认为可以通过多种作用机制调节天然肠道微生物群并改善健康。如图所，益生菌通过增加粘液的产生、刺激抗微生物肽的释放和分泌性免疫球蛋白A的产生来增强肠道屏障功能，增加肠上皮细胞的紧密连接完整性并提供对病原体的抵抗力。
乳杆菌增强肠道屏障的机制
Dempsey E,et al.Front Immunol.2022
1 粘液分泌
胃肠道的杯状细胞表达杆状粘蛋白，这些粘蛋白要么粘附在上皮细胞上，要么释放到胃肠道腔中。这些粘蛋白高度糖基化并通过二硫键连接在一起形成糖蛋白基质，保护肠上皮免受肠腔内容物（含有消化酶）的影响，防止致病抗原/细菌与上皮单层之间的相互作用，并有助于胃肠道运动。
粘液层的厚度通常在50-800µm之间，在健康个体中，最靠近上皮表面的前30µm应该没有微生物。
乳杆菌通过促进粘液分泌增强胃肠道屏障
乳酸菌种被认为通过促进粘液分泌来增强肠道屏障防御。体外研究表明，来自干酪乳杆菌（L.casei T21）的条件培养基可以上调受到艰难梭菌攻击的结肠上皮细胞中的粘膜保护性基因。
在体内研究方面， L. rhamnosus CNCM I-3690 最近被证明可以保护或恢复杯状细胞种群并保护小鼠在低度结肠炎症后的粘液层厚度。
类似地，施用两种罗伊氏乳杆菌（L. reuteri R2LC 或4659）菌株之一并暴露于结肠炎的小鼠表现出降低的结肠炎严重程度，归因于给予益生菌的小鼠粘液厚度增加。
2 抗菌肽、抗菌因子
宿主产生的胃肠道抗菌肽通常分为导管素和防御素。抗菌肽可以被丁酸盐激活。
丁酸盐由肠道微生物群产生，但很少有研究检查益生菌对导管素表达的影响。
防御素进一步分为β-防御素，由整个肠道的上皮细胞产生，以及α-防御素，在小肠中表达。防御素在胃肠道中组成型表达，对许多细菌、真菌和一些病毒显示出抗微生物活性。
乳杆菌诱导抗菌肽表达
嗜酸乳杆菌（L. acidophilus PZ1138）和发酵乳杆菌（L. fermentum PZ1162）显示可通过促炎机制在细胞中诱导人β-防御素-2基因的表达。除了上调促炎介质外，给肉鸡施用罗伊氏乳杆菌（L.reuteri）还与盲肠和回肠中的抗菌肽调节相关。
除了宿主衍生的抗菌肽刺激外，共生细菌还产生抗菌因子以帮助宿主屏障防御。这些因素包括短链脂肪酸、过氧化氢和细菌素。
短链脂肪酸刺激紧密连接的形成
乳杆菌产生包括乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐在内的短链脂肪酸，这些短链脂肪酸已被证明在体外通过抑制NLRP3炎症小体和自噬来增加跨上皮电阻并刺激肠上皮细胞中紧密连接的形成。
细菌素抑制或杀死其他细菌
细菌素是由多种细菌产生的核糖体合成的热稳定肽，其功能是抑制或杀死其他细菌的生长。
革兰氏阳性菌产生的细菌素通常通过破坏膜功能发挥其抗生素作用，通常针对其他革兰氏阳性菌，但一些革兰氏阴性菌也可能易感。
植物乳杆菌产生多种细菌素，这些细菌素对食源性病原体（如李斯特菌）和食品腐败菌具有抗微生物活性，可用于食品生产以减少化学防腐剂的使用。
3 免疫球蛋白A
免疫球蛋白A的产生是胃肠道在非炎症模式下产生免疫保护的重要方式。IgA二聚体（由位于淋巴结或固有层的肠道B细胞分泌）与上皮细胞基底外侧表面的受体相互作用，转移到上皮细胞表面并作为分泌型免疫球蛋白A（sIgA）释放。
分泌型免疫球蛋白A（sIgA）是一种非常重要的抗体分子，在人体抵抗疾病的第一道防线起决定性作用。
sIgA主要通过结合饮食抗原和粘液中的潜在病原体并下调共生细菌上促炎细菌表位的表达来促进肠道中合适的共生细菌群落的维持。
此外，sIgA通过阻断参与上皮粘附的微生物成分增强肠道屏障，促进上皮内防御病原体和微生物产物。
乳杆菌可以增加小肠中slgA水平
已知包括副干酪乳杆菌（L.paracasei MCC1849）、加氏乳杆菌（L.gasseri SBT2055）和植物乳杆菌在内的各种乳杆菌菌株可增加小肠中的sIgA水平。
在一项针对12至24个月大儿童的临床试验中，补充植物乳杆菌增加了sIgA粪便滴度，并且观察到这与TGF-β1/TNF-α比率之间存在显著正相关。
4 上皮细胞屏障
如前所述，肠上皮细胞形成单层细胞，充当肠腔外部环境和宿主免疫系统之间的物理屏障。该屏障的完整性由紧密连接确保，紧密连接是将细胞紧密结合在一起的多蛋白复合物以及粘附连接、间隙连接和桥粒。
紧密连接位于上皮细胞的顶端侧。它们由跨膜蛋白组成，这些蛋白在细胞外与邻近细胞中紧密连接的类似蛋白质相互作用，在细胞内通过封闭小带蛋白和丝状肌动蛋白与细胞自身的细胞骨架相互作用。
病原菌感染会破坏紧密紧密连接蛋白
在慢性炎症性疾病中观察到紧密连接完整性的丧失，在肠道病原体如艰难梭菌、大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、霍乱弧菌等的感染中观察到破坏紧密连接蛋白以突破胃肠道屏障的机制。
乳杆菌增强紧密连接蛋白和闭合蛋白表达
已证明鼠李糖乳杆菌上调Caco-2细胞中的紧密连接蛋白1(ZO-1)的表达。这种益生菌菌株可提高ZO-1的表达水平并增强闭合蛋白（claudin-1）的分布，作为对抗肠出血性大肠杆菌感染的保护机制。
使用各种植物乳杆菌菌株（L. plantarum WCSF1、L. plantarum CGMCC 1258和L. plantarum MB 452）也观察到紧密连接蛋白和闭合蛋白的表达增加。
乳杆菌增强肠上皮屏障保护作用
Hou Q,et al.Cell Death Differ.2018
增加E-钙粘蛋白表达，稳定粘附连接
乳杆菌还可以通过增加E-钙粘蛋白的表达，以及通过增强β-连环蛋白的磷酸化来加强E-钙粘蛋白/β-连环蛋白复合物（将粘附连接到细胞骨架）来稳定粘附连接。
钙黏蛋白E——又名上皮细胞钙粘素和CD324，是一种钙依赖性的细胞粘附分子。
在小肠屏障功能的临床研究中，活检样本表明植物乳杆菌（L. plantarum strain TIFN101）和较小程度上L. plantarum WCFS1和CIP104448调节紧密连接和粘附连接蛋白基因表达的增加。
5 竞争结合位点抵抗病原体
乳杆菌还通过竞争肠上皮细胞、粘液层中的糖蛋白或细胞外基质的纤溶酶原上的结合位点来帮助肠道屏障抵抗入侵病原体。
为了促进与宿主细胞的相互作用，乳杆菌属物种在其外表面展示各种不同的成分。这些可能包括细胞壁蛋白、S层蛋白、菌毛蛋白和月光蛋白。
这些表面蛋白促进乳杆菌与宿主的粘附，例如在几种乳杆菌菌株中发现的LPXTG蛋白是与肽聚糖层共价结合的细胞表面蛋白，可以结合粘液和上皮细胞。
通过阻断病原体与位点结合显示抗病毒活性
嗜酸乳杆菌（L. acidophilus ATCC）的S层蛋白通过阻断病原体与C型凝集素受体（DC-SIGN）的粘附而显示出抗病毒活性
C型凝集素受体（DC-SIGN）是一种强烈促进病毒感染的附着因子
如前文所述，乳杆菌通过促进粘液产生和屏障相关蛋白，分泌抗微生物物质（如短链脂肪酸、细菌素）抑制病原体的生长或杀死病原体，来保护肠道屏障免受感染，并通过调节宿主对病原体的免疫反应，防止病原体粘附和竞争结合位点。
★ 乳杆菌可以抑制病原菌感染
因此，乳杆菌能够预防某些细菌感染引起的肠道损伤。乳杆菌已被证明可以抑制病原菌感染的发展，例如艰难梭菌和产气荚膜梭菌、空肠弯曲杆菌、肠炎沙门氏菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和耶尔森氏菌等。
由感染引起的两种主要胃肠道疾病，幽门螺杆菌感染和抗生素相关性腹泻，已被证明可以极大地受益于乳杆菌，概述如下。
幽门螺杆菌感染与乳杆菌
幽门螺杆菌感染是世界上最常见的细菌感染之一，全球一半以上的人口受到感染。幽门螺杆菌感染胃的上皮细胞内壁，导致消化性溃疡病、慢性胃炎和胃癌等疾病。
许多感染者没有症状，20%的感染患者会出现胃炎症状、胃或十二指肠溃疡或非霍奇金胃淋巴瘤。
目前推荐的幽门螺杆菌感染治疗方法包括多种抗生素药物和质子泵抑制剂，但随着幽门螺杆菌抗生素耐药性的上升，这种治疗的有效性正在下降。
在各种随机对照试验中，添加乳杆菌（分别为干酪乳杆菌DN-114 001和干酪乳杆菌Shirota）和嗜酸乳杆菌后生元已被证明可以提高该疗法的疗效。
√使幽门螺杆菌活力丧失
来源于干酪乳杆菌(Lactobacillus caseistrain Shirota)的无细胞废培养上清液在体外表现出对幽门螺杆菌的杀菌活性。约氏乳杆菌（L. johnsonii NCC533）和嗜酸乳杆菌均导致幽门螺杆菌活力丧失。
此外，来自这三种乳杆菌菌株的培养物上清液导致幽门螺杆菌的形态改变为U形或球形体，这是细菌的休眠形式，而球形体定植和诱导炎症的能力较低。
已知约氏乳杆菌NCC 533和干酪乳杆菌Shirota也能产生对幽门螺杆菌有活性的细菌素。
√影响幽门螺杆菌运动
幽门螺杆菌是一种螺旋形细菌，具有多个鞭毛，使其能够在胃粘液层中游动并与上皮细胞相互作用，这是在胃中定植所需的能力。
干酪乳杆菌已被证明会导致幽门螺杆菌失去鞭毛运动，这是由于其转化为没有鞭毛的休眠形式，以及通过分泌抑制游泳能力的小型抗微生物化合物。
类似地，约氏乳杆菌（L. johnsonii NCC533）也分泌抑制幽门螺杆菌游泳能力的化合物。
√阻止幽门螺杆菌粘附
为了在胃的低pH中生存，幽门螺杆菌将脲酶表达为一种表面蛋白，以中和周围的酸性环境。嗜酸乳杆菌和约氏乳杆菌的培养物上清液已被证明可降低幽门螺杆菌的脲酶活性。
就粘附性而言，嗜酸乳杆菌阻止了幽门螺杆菌粘附到人HT-29细胞上，导致粘附细胞死亡，并降低了导致其裂解的剩余粘附细胞的脲酶活性。
HT-29细胞——人结直肠腺癌细胞
抗生素相关性腹泻与乳杆菌
抗生素相关性腹泻 (AAD) 是由抗生素破坏肠道正常微生物群引起的，其症状从轻度腹泻到更严重的疾病，如伪膜性结肠炎 (PMC) 。
抗生素相关性腹泻发生在5-30%接受抗生素治疗的患者中，无论是在抗生素治疗期间还是在治疗停止后长达2个月内。
与抗生素相关性腹泻相关的主要病原体之一是艰难梭菌，它导致10-30%的轻症病例和90-100%的重症病例。
注：尽管产气荚膜梭菌、金黄色葡萄球菌和催产克雷伯氏菌等其他微生物与这种疾病有关，但它们并不常见。
√乳杆菌治疗是预防抗生素相关性腹泻的有效措施
虽然在这种情况下益生菌的作用机制尚不清楚，但它们的功效似乎是维持肠道菌群、战胜病原菌、保护肠道屏障功能和潜在的免疫调节。用包括鼠李糖乳杆菌和格氏乳杆菌（L. gasseri）在内的几种乳杆菌菌株治疗已被证明是治疗抗生素相关性腹泻的有效预防措施。
一项分析总结了51项随机对照试验，发现鼠李糖乳杆菌比其他益生菌更有效，但干酪乳杆菌对艰难梭菌感染最有效。另一项研究显示了类似的结果，得出结论认为安全地给予鼠李糖乳杆菌以预防抗生素相关性腹泻并另外控制急性胃肠炎的症状。
前文中有提到乳杆菌在宿主的胃肠道中发挥免疫作用，可增强肠道屏障并保护免受潜在病原体的侵害。
✦乳杆菌的免疫调节作用
乳杆菌的免疫调节作用是通过释放细胞因子实现的，包括白介素、肿瘤坏死因子、干扰素、转化生长因子和来自免疫细胞的趋化因子。
炎症过程取决于促炎细胞因子与抗炎细胞因子，益生菌可以通过这种方式以免疫调节或免疫刺激的方式发挥作用。
降低炎症反应
免疫调节益生菌可降低炎症反应，保护宿主免受自身免疫性疾病、炎症性肠病和过敏的侵害，其特点是产生白细胞介素-10和调节性T细胞。
白细胞介素-10是由单核细胞、T细胞、B细胞、巨噬细胞、NK细胞产生的抗炎细胞因子，可抑制促炎细胞因子、趋化因子和趋化因子受体，从而防止肠道炎症。
免疫刺激性益生菌通过产生白细胞介素-12来激活NK细胞和发育Th1细胞，保护宿主免受感染和癌症发展，并通过平衡Th1和Th2的产生来保护宿主免受过敏。
越来越多的证据表明，乳杆菌有可能预防或治疗某些炎症性疾病：
下调白细胞介素12的产生
L.casei Shirota、L.johnsonii JCM 2012 和L.plantarum ATCC 14917的肽聚糖已被证明可通过Toll样受体2下调白细胞介素-12的产生。
增强了免疫反应
来自鼠李糖乳杆菌（L.rhamnosus CRL1505）的肽聚糖在小鼠鼻腔给药时表现出先天性和适应性免疫反应的增强，改善了Th2型免疫反应。
引发抗炎反应
植物乳杆菌的脂磷壁酸已被显示通过抑制 白细胞介素-8在人和猪肠上皮细胞中引发抗炎反应。
鼠李糖乳杆菌的菌毛的敲除突变体表明，这些菌毛不仅对粘附至关重要，而且具有免疫调节作用。
在小鼠中，源自德氏乳杆菌保加利亚亚种发酵酸奶的胞外多糖具有免疫刺激作用，激活自然杀伤细胞并诱导脾脏产生γ干扰素。
✦乳杆菌代谢物的免疫调剂作用
短链脂肪酸的抗炎作用
一些免疫调节作用是由乳杆菌的代谢物介导的，例如短链脂肪酸，特别是丙酸盐、乙酸盐和丁酸盐。这些后生元与肠上皮细胞上的特定受体结合，以抑制嗜中性粒细胞和巨噬细胞的促炎活性和Treg抑制作用。
丁酸盐灌肠剂已被证明有效并成为转移性结肠炎的公认治疗方法，尽管这被认为是由于对平滑肌的松弛作用。
减少氧化应激作用
乳酸杆菌还能够产生抗氧化剂，如谷胱甘肽 (GSH)，并能减少氧化应激。在结肠炎大鼠模型中，保加利亚乳杆菌的两个菌株已被证明可以减少脂质过氧化，增加抗氧化酶的测量值，并减少氧化应激。
在胃损伤小鼠模型中，发酵乳杆菌（L.fermentum Suo）显著降低了丙二醛（一种氧化损伤的量度）浓度和IL-6、IL-12、TNF-α 和IFN-γ的血清浓度。
在健康的人类受试者中，干酪乳杆菌与益生元菊粉一起服用，显著降低了丙二醛和谷胱甘肽二硫化物（另一种氧化测量）的浓度，并增加了抗氧化指标的浓度。
✦分泌蛋白化合物调节免疫
乳杆菌还可以通过分泌蛋白质化合物来调节免疫系统。从鼠李糖乳杆菌（L. rhamnosus GG ATCC 53103）释放的蛋白质p40和p75都激活了Akt信号通路，抑制了肿瘤坏死因子诱导的人和小鼠结肠上皮细胞和小鼠结肠外植体细胞凋亡。
减少炎症损伤
在诱导小鼠结肠炎之前用鼠李糖乳杆菌进行预处理可显著减少结肠炎症和损伤，抑制细胞因子诱导的细胞凋亡并减少过氧化氢诱导的紧密连接破坏。
在鼠李糖乳中发现的两种可溶性蛋白质p40和p75的消耗消除了这些抗炎作用。鼠李糖乳杆菌通过分泌可溶性肽增加小鼠结肠细胞中热休克蛋白HSP25和 HSP72 的产生，这些肽通过激活MAPK信号转导途径发挥作用。
乳杆菌属不仅在人体肠道健康中起着重要作用，在女性阴道健康与相关疾病中的作用也不容忽视。
阴道微生物组在人类阴道健康方面起着重要作用。使用高通量宏基因组和16S rRNA测序，已在人类阴道中鉴定出超过250种细菌。
其中，乳杆菌是健康阴道中最常检测到的微生物，包括卷曲乳杆菌、惰性乳杆菌、詹氏乳杆菌和格氏乳杆菌。
几十年来，乳杆菌通过产生有机酸、细菌素和其他抗菌化合物来防止病原体入侵，被认为对阴道生态有益。
健康阴道中主要乳杆菌的相对丰度决定了细菌群落群的类型，称为群落状态类型（CST）。群落状态类型分为CST I、II、III、IV、V五种。
每个群落均由卷曲乳杆菌（L. crispatus）、加氏乳杆菌（L. gasseri）、惰性乳杆菌（L. iners）、包括乳杆菌和细菌性阴道病相关细菌（BVAB）在内的多种微生物群落占主导地位。
✦阴道微生物群会随时间和外因变化
人类阴道微生物群组成在不同的生命阶段会发生变化，包括婴儿、青春期、怀孕和更年期。
荷尔蒙的变化、抗生素的不受控制的使用、月经和阴道冲洗是导致人类阴道微生物群暂时变化的常见因素。
阴道生态系统破坏的特征是乳杆菌种类的枯竭和非乳杆菌微生物的过度生长。通常，厌氧菌的过度生长会导致异常情况，例如细菌性阴道病以及妊娠相关并发症。
与肠道菌群相比，健康个体阴道微生物环境的一个典型特征是较低的细菌多样性。阴道生态失调的定义是细菌多样性高和厌氧菌混合，通常与多种妇科疾病有关。
惰性乳杆菌（L. iners）存在于健康女性的阴道中，或者存在于阴道生态失调的女性中，例如细菌性阴道病，甚至在接受抗菌治疗的女性中。
▷乳杆菌的丰度与阴道健康有关
许多研究报告说，卷曲乳杆菌（L. crispatus）在阴道中的存在与身体健康有关，而以惰性乳杆菌（L. iners）为主的群落无法提供足够的保护以防止阴道生态失调。
惰性乳杆菌与炎症反应有关
惰性乳杆菌的存在与较高水平的促炎因子有关，例如白细胞介素-1α、白细胞介素-18、巨噬细胞迁移抑制因子和肿瘤坏死因子，它们负责激活阴道中的炎症反应。
惰性乳杆菌甚至被认为在阴道生态失调中起作用，尽管惰性乳杆菌的确切作用仍有争议。然而，惰性乳杆菌的丰度似乎保持相对恒定，惰性乳杆菌不易被病原体或感染条件取代。
惰性乳杆菌在各种条件下的卓越生存能力表明该物种可能是宿主防御的重要成员，并且可能是一种持久的共生乳杆菌可以维持和恢复阴道微生物组的物种。
细菌性阴道病是育龄妇女最常见的阴道炎类型。它的特点是乳杆菌种类显著减少或消失，伴随着以厌氧和兼性厌氧细菌为主的更多样化的微生物群的出现，例如加德纳菌属、普雷沃氏菌属和阴道曲霉。
注：惰性乳杆菌通常是唯一可以在细菌性阴道病期间检测到的与细菌性阴道病相关细菌共存的阴道乳杆菌。由于其能够响应和调节其基因组功能，它可以在细菌性阴道病急剧变化的阴道环境下持续存在。
▷惰性乳杆菌作为微生物指标
由于惰性乳杆菌在细菌性阴道病中共存，惰性乳杆菌的流行可以作为预测细菌性阴道病发病或中期状态的微生物指标。
此外，惰性乳杆菌对甲硝唑具有抗性，即使在用甲硝唑处理后也是阴道中主要的乳杆菌属物种。惰性乳杆菌显示出更强的竞争优势并共存于被破坏的微生物组中。
因此，惰性乳杆菌的持久性可能会导致长期的阴道生态失调，尤其是在重复治疗周期后。需要进一步的研究来阐明该物种是否只是阴道微生物群转变的生物标志物或细菌性阴道病的促成因素。
尽管如此，最近的一项研究发现了一种名为副格氏乳杆菌（Lactobacillus paragasseri）的人类肠道菌株产生的三种细菌素活性肽。
这些细菌素对惰性乳杆菌具有很强的选择性抑制活性，而卷曲乳杆菌(L. crispatus)、加氏乳杆菌(L. gasseri)和詹氏乳杆菌(L. jensenii)仅受到轻微抑制，表明这些乳杆菌衍生的惰性乳杆菌有效抑制剂可以与甲硝唑联合使用，以改善目前的治疗
▷抗生素和乳杆菌组合可显著降低复发率
传统的治疗方法是使用甲硝唑等抗生素。事实上，口服甲硝唑治疗后的复发率非常高，全身使用抗生素有很大的副作用。在这种情况下，急需新的治疗策略。
益生菌的使用可以改善阴道菌群，增加有益菌，减少有害菌的数量，进一步维持阴道菌群环境的稳定。如今，越来越多的证据表明益生菌可有效治疗 细菌性阴道病。
在对30项研究的荟萃分析中，发现益生菌干预降低了复发率，提高了治愈率。
在另一项荟萃分析中，发现与单独使用抗生素相比，抗生素和益生菌的组合使用可显著降低细菌性阴道病的复发率。
乳杆菌在治疗细菌性阴道病的临床研究
Mei Z,et al.Front Cell Infect Microbiol.2022
生物膜是紧密附着在细菌表面的结构，已知它们比一般细胞对宿主免疫反应和抗生素治疗更具抵抗力。
▷生物膜与阴道感染相关
已经表明，阴道上皮细胞上的生物膜形成与阴道感染密切相关。有足够的证据表明细菌性阴道病与多种微生物生物膜的存在有关。
据推测，加德纳菌属（Gardnerella spp.）启动了生物膜的形成，这支持其他细菌性阴道病相关细菌（BVAB）附着在阴道上皮上，进一步增强了生物膜厚度。
此外，加德纳菌生物膜是抗生素的屏障，通过阻止抗生素的渗透来保护其他其他细菌性阴道病相关细菌。人们普遍认为，细菌性阴道病的高复发率是由于生物膜的形成，生物膜可以保护细菌免受抗生素治疗。
▷乳杆菌可以在一定程度上清除生物膜
先前的研究使用了乳杆菌，试图清除多微生物生物膜，并抑制人类阴道中的感染。
据报道，植物乳杆菌可显著降低HT-29细胞系中大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的粘附，这使其成为治疗细菌性阴道病的潜在抗生物膜剂。
卷曲乳杆菌（L.crispatus）大大降低了来自健康女性和患有细菌性阴道病女性的阴道加特纳菌（G.vaginalis）对宫颈上皮细胞的粘附。
需要注意的是，惰性乳酸杆菌(L. iners)显著降低了健康女性阴道加特纳菌的粘附力，但增强了致病性阴道加特纳菌的粘附。表明惰性乳酸杆菌可以与细菌性阴道病相关的加特纳菌共存，并可能有助于阴道加特纳菌主导的生物膜形成。
进一步了解阴道共生乳杆菌与生物膜的结构和功能之间的相互作用，对于确定生物膜相关感染的新治疗方法至关重要。
宫颈癌是女性生殖道的恶性肿瘤，每年约有30万人死于宫颈癌。
▷感染人乳头瘤病毒后破坏阴道微生态
感染人乳头瘤病毒（HPV）后，可破坏阴道微生态平衡，使乳杆菌数量减少，增加异常菌群的粘附定植。这进一步导致人乳头瘤病毒蛋白表达上调，促进宫颈上皮内瘤变（CIN）的发展，甚至导致宫颈癌的发生。
研究发现HPV阳性女性的阴道细菌多样性更为复杂，阴道微生物群的组成也不同。持续的高危型HPV感染和宫颈微环境的改变加快了宫颈癌前病变的发生发展。
▷乳杆菌对抵抗宫颈癌具有抵抗作用
一项研究首次证明口服卷曲乳杆菌（Lactobacillus curlicus）可以改变阴道群落状态类型并增加HPV清除率。
乳杆菌作为一种阴道益生菌，不仅可以酸化阴道环境，稳定阴道菌群，增强阴道上皮细胞功能，还可以杀灭宫颈癌细胞。增加益生菌摄入量与减缓癌症进展之间存在重要联系。
乳酸菌激活免疫系统，通过分泌多种抗肿瘤代谢物，包括磷酸化多糖和细胞外多糖，抑制恶性肿瘤的增殖。
抑制癌细胞增殖
乳杆菌吸附并占据阴道上皮，防止引起恶性肿瘤的侵袭性病原菌的粘附。乳酸菌可以通过分泌肽聚糖和胞外多糖来抑制癌细胞增殖。
促进细胞因子产生
乳杆菌主要是增强机体的免疫过程，促进细胞因子的产生，抑制单核细胞的增殖。最近的研究表明，乳杆菌如干酪乳杆菌和鼠李糖乳杆菌通过激活自然杀伤细胞和树突状细胞的成熟发挥抗癌作用。
影响体液免疫和细胞免疫
乳杆菌还能影响细胞免疫和体液免疫，促进胸腺源性细胞的增殖和分化，进一步促进骨髓源性细胞的免疫识别和增殖。
对宫颈癌细胞具有细胞毒性
此外，乳杆菌代谢物对宫颈癌细胞也有细胞毒作用。乳酸杆菌的增加属与高危亚型HPV感染、宫颈上皮内瘤变和癌检出率下降有关。
微生物群在癌症的治疗中发挥着越来越重要的作用。乳酸菌作为一种很有前途的非化疗替代疗法，在恢复和维持正常阴道菌群和治疗宫颈癌方面引起了广泛关注。下面总结了一些乳杆菌对宫颈癌细胞的作用：
乳杆菌在宫颈癌中的作用研究
编辑
Mei Z,et al.Front Cell Infect Microbiol.2022
月经周期是扰乱阴道微生物组多样性的最重要因素之一。卷曲乳杆菌(L.crispatus)通常在育龄妇女的阴道中占据主导地位，而惰性乳杆菌（L.iners）在月经周期期间过度生长并取代卷曲乳杆菌。
▷月经期间阴道微生物变化显著
最近的一项研究报告说，惰性乳杆菌（L.iners）是卵泡期最常见的微生物；惰性乳杆菌和CST IV类型（微生物多样性）在排卵期占主导地位；在黄体期，最常见的类型也是CST IV。
事实上，惰性乳杆菌的丰度在月经期间显著增加，通常与阴道加特纳菌或阴道阿托波氏菌(Atopobium vaginae)的增加有关；然而，在没有干预的情况下，它们随后会在月经后减少。
▷感染人乳头瘤病毒后破坏阴道微生态
由于阴道微生物的动态变化，在同一个体月经周期的不同时间具有不同特征，因此月经周期的采样时刻对于阴道群落分析非常重要。
在怀孕期间保持阴道微生物群中乳杆菌的自然和健康平衡尤为重要。早期的研究证实，怀孕期间阴道中的高雌二醇水平和随之而来的高糖原水平会导致阴道酸化更强，从而随着妊娠的进展促进乳杆菌属的流行。
▷怀孕期间阴道微生物可能存在失调
许多研究表明，以惰性乳杆菌（L.iners）为主的阴道微生物组在怀孕期间更有可能转向生态失调。研究发现，在健康孕妇的孕中期和孕晚期，惰性乳杆菌的丰度显著下降，而卷曲乳杆菌（L.crispatus）的丰度在孕中期与孕早期相比有所增加。
▷乳杆菌丰度与早产直接存在关联
越来越多的证据表明细菌性阴道病是导致不良妊娠结局的主要原因之一，尤其是早产。惰性乳杆菌占主导地位的阴道微生物组，被推测是早产的危险因素。
怀孕早期健康女性的阴道涂片中检测到的惰性乳杆菌可能与早产有关。一项研究报告称，在妊娠16周时，由惰性乳杆菌主导的阴道微生物组是短宫颈和早产（<34周）的一个风险因素。
在更具种族多样性的队列中，卷曲乳杆菌的主导地位对早产具有保护作用。来自不同国家的最新研究也表明，乳杆菌与早产发病率增加之间存在显著关联。
先前的研究报告称，在体外受精辅助生殖失败的患者中，高达40%的患者有异常的生殖道微生物组。
阴道生态失调，包括pH值升高、菌群多样性增加、细菌性阴道病、外阴阴道念珠菌病和滴虫性阴道炎，被认为是不孕的危险因素。
▷惰性乳杆菌丰度与不孕相关
一项研究报告称，惰性乳杆菌的丰度与不孕率的增加有关。最近还报道了以惰性乳杆菌为主的阴道微生物组与输卵管性不孕症和沙眼衣原体感染有关。人们认为，以惰性乳杆菌（L. iners）为主的阴道微生物组是怀孕的不利因素。
乳杆菌属作为人体数量最多的细菌之一，不仅仅只是影响了肠道和阴道健康，在全身其他疾病中也有一定作用。
特应性皮炎(AD)是一种慢性炎症性皮肤病，患者经常会因并发过敏性疾病而出现并发症。
尽管特应性皮炎的发病机制尚不清楚，但数十年的研究表明，特应性皮炎的发病机制可能与遗传因素、环境暴露、皮肤屏障受损、免疫功能异常和微生物失衡有关。
•乳杆菌在预防和治疗特应性皮炎中发挥作用
肠道在免疫反应中起着重要作用。乳杆菌是应用最广泛的益生菌。已经研究了几种乳杆菌用特应性皮炎预防和治疗。
乳杆菌通过对致病菌的竞争性排斥和抗菌活性，刺激先天免疫，促进微生物群落平衡。
据报道，这些乳杆菌可以产生多种物质，如有机酸、过氧化氢、低分子量抗菌剂、细菌素和粘附抑制剂。
乳杆菌的给药降低了免疫球蛋白E（IgE）的血清水平，并实现了Th1/Th2的平衡。乳杆菌加速免疫系统的成熟，维持肠道稳态，改善肠道微生物群，最终改善特应性皮炎症状。
用于治疗和预防特应性皮炎的乳杆菌
Xie A,et al.Front Cell Infect Microbiol.2023
肠道屏障、免疫功能和皮肤屏障在给予乳杆菌后得到了改善。下面列出了一些乳杆菌的作用机制。乳杆菌对患有特应性皮炎的动物和人类都显示出一定的作用。
乳杆菌治疗特应性皮炎的作用
编辑
Xie A,et al.Front Cell Infect Microbiol.2023
肠道微生物群在调节影响全身健康的宿主代谢中起着关键作用。迄今为止，多项研究证实了微生物群与宿主相互作用、调节免疫、控制稳态环境和维持全身状况。
据报道，植物乳杆菌（L. plantarum）具有将亚油酸转化为共轭亚油酸的潜力。根据分子和化学结构，乳杆菌通过多不饱和脂肪酸过程产生的代谢物为10-羟基-顺式-12-十八烯酸（HYA）、10-羟基-十八烯酸（HYB）、10-羟基-反式-11-十八烯酸 (HYC)、10-氧代-顺式-12-十八碳烯酸(KetoA)、10-氧代-十八烷酸(KetoB)和10-氧代-反式 -11-十八碳烯酸 KetoC )。
•乳杆菌代谢物有益于牙周稳态
乳杆菌衍生的生物活性代谢物能带来牙周稳态。HYA和KetoC具有抗氧化、抗炎、抗菌和上皮屏障连接改善剂的作用。
乳杆菌的生物活性代谢物有助于牙周稳态
Sulijaya B,et al.Molecules.2020
• 乳杆菌也可能引起龋齿
虽然链球菌家族细菌（例如变形链球菌）是蛀牙的最常见原因，其他种类的微生物也会引起龋齿。例如，一些乳杆菌属物种与龋齿病例有关。乳酸具有腐蚀牙齿的能力，唾液中的乳杆菌数多年来一直被用作“龋齿测试”。
这是支持在牙膏中使用氟化物的论据之一。乳杆菌的特征是导致现有的龋齿病变进展，尤其是那些在冠状龋齿中的病变。
然而，这个问题很复杂，因为最近的研究表明益生菌可以让有益的乳酸杆菌在牙齿上生长，防止链球菌病原体占据并导致蛀牙。
乳酸菌与口腔健康相关的科学研究是一个新领域，目前发表的研究和结果还很少，需要更多研究。
呼吸道感染是世界上发病率和死亡率最高的疾病之一。尽管许多呼吸道感染具有轻微和自限性，但它们每年在全世界造成400万人死亡。
最近几年严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2(也称新型冠状病毒) 在全球肆虐。许多呼吸道病原体没有有效的疫苗，耐药微生物的增加使得呼吸道感染的有效治疗极具挑战性。因此，找到一种安全有效的方法来降低呼吸道感染的风险是很重要的。
•乳杆菌通过肠肺轴影响呼吸系统健康
近年来，许多研究报道肠和肺之间存在串扰，这种被描述为肠-肺轴的联系似乎是双向的 。口服一些益生菌，尤其是乳杆菌，可以通过肠肺轴促进呼吸系统健康。
乳酸杆菌通过肠肺轴调节呼吸免疫的潜在机制
Du T,et al.Front Immunol.2022
最近，乳杆菌已被用于对抗各种呼吸道感染，包括病毒和细菌感染。许多乳杆菌显示可以预防流感病毒感染，包括以下菌株：
L. rhamnosus GG、
L.casei Shirota、
L. plantarum DK119、
L. paracasei MCC1849、
L. gasseri SBT2055、
L. fermentum CJl-112、
L. kunkeei YB38。
此外，乳酸菌由于其安全性和生物技术优势，作为疫苗或佐剂在预防流感病毒感染方面也具有出色的作用。
值得注意的是，补充相同乳杆菌菌株（如鼠李糖乳杆菌CRL1505）的活菌和灭活菌通常具有相似的效果, 表明活力对于乳酸菌达到保护性免疫调节作用不是必需的。
下面是一些通过施用乳杆菌来预防细菌或病毒性呼吸道感染的研究：
乳杆菌预防细菌和病毒性呼吸道感染的研究
Du T,et al.Front Immunol.2022
系统性红斑狼疮是一种慢性自身免疫性疾病，影响大约一半患者的肾脏。狼疮性肾炎(LN)是系统性红斑狼疮发病和死亡的重要危险因素。
狼疮性肾炎与肠壁充血、代谢性酸中毒、频繁使用抗生素有关，所有这些都会对肠道紧密连接产生影响，并导致穿过肠道屏障的细菌代谢产物增加。此外，胃肠道尿素输出增加导致肠道微生物失调。
•乳杆菌混合物有助于恢复黏膜屏障减少肾脏病变
研究发现，5种乳杆菌的混合物（Lactobacillus oris、Lactobacillus rhamnosus、Lactobacillus reuteri、Lactobacillus johnsonii和Lactobacillus gasseri) 通过增加调节性T细胞和抑制致病性Th17细胞来恢复粘膜屏障功能并减少肾脏病变。
表明乳杆菌和乳杆菌衍生的生物活性代谢物在治疗系统性红斑狼疮中具有潜在有益功能。
乳杆菌及其代谢物在系统性红斑狼疮中的有益作用
Wang W,et al.Front Immunol.2022
doi.org/10.1016/j.foodres.2022.111809
乳杆菌在人体健康以及一些疾病中起着重要的作用，作为人体不可缺少的一种细菌，我们应该如何补充呢？以下是一些补充乳杆菌的方法：
常见水果
水果中的生物活性物质，包括如胡萝卜素、多酚化合物、维生素和纤维素等，富含这些生物活性物质的水果如香蕉、木莓（树莓）、苹果、芒果、柠檬、石榴、木瓜、猕猴桃等，可以促进乳杆菌属的生长。
食用发酵食品
酸奶、奶酪、酸菜、泡菜、开菲尔、味噌、豆豉等发酵食品中含有丰富的乳杆菌，可以通过食用这些食品来补充乳杆菌。
益生菌
市面上有很多乳杆菌制剂，如乳杆菌素、乳酸菌片等，可以通过口服来补充乳杆菌。
由于补充剂含有不同数量的细菌，因此请阅读包装上的说明。根据补充剂中微生物的数量适量补充。
如果正在服用抗生素，请在抗生素服用2小时之前或者2小时之后服用乳杆菌制剂。
益生元
益生元是一种可以促进肠道内有益菌生长的物质，可以通过食用含有益生元的食品来促进乳杆菌的生长。例如低聚半乳糖（GOS）、低聚果糖（FOS）和母乳低聚糖（HMO）等。
从牛蒡中提取的菊粉促进了有益细菌的生长。菊粉显着增加了小鼠中的乳酸杆菌和双歧杆菌。
将龙舌兰中菊粉等果聚糖添加到正常小鼠饮食中，发现小鼠体内乳酸菌、双歧杆菌数量增加。
全麦谷物可以增加双歧杆菌和乳酸杆菌的相对数量。
一项临床试验（NCT02227602），10名参与者连续8周每天服用200-400克芒果果肉，显著增加乳杆菌、植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌和乳酸乳杆菌的丰度。
还包括其他一些常见食物，例如大蒜、洋葱、韭菜、芦笋、全谷物等，都有助于促进肠道中乳杆菌的生长。
合生元
一项临床试验（NCT 编号：03123510），20 名受试者在接受合生元3个月后，乳杆菌和双歧杆菌显著增加。
注：该研究中的合生元：益生菌成分含有嗜酸乳杆菌DDS-1、乳酸双歧杆菌UABla-12、长双歧杆菌UABl-14和两歧双歧杆菌UABb-10的专利菌株的混合物，益生元成分是一种反式低聚半乳糖混合物。
其他补充剂
乳清和豌豆蛋白的摄入可以增加双歧杆菌和乳酸杆菌的丰度。
灵芝孢子油具有很强的免疫增强活性，有助于肠乳杆菌丰度升高。
绿茶与异麦芽低聚糖联合使用，通过预防小鼠肠道生态失调来对抗高脂肪饮食诱导的代谢改变，双歧杆菌、乳杆菌、罗氏菌属丰度升高。
补充维生素A、维生素C都可以使乳酸杆菌增加。
姜黄素、白藜芦醇、杏仁/杏仁皮可以增加乳酸杆菌。
膳食褐藻糖胶可以增加乳酸杆菌和瘤胃球菌科的丰度。
补充2周葡萄多酚显著提高了断奶后小鼠的乳酸杆菌和Akkermansia的丰度。
中医
对溃疡性结肠炎的患者应用益阳愈溃汤结合针刺治疗，对照组仅给予益阳愈溃汤，治疗后实验组双歧杆菌、乳酸杆菌等均高于对照组。
在连续给药3周后，黄芩促进大鼠结肠的乳酸菌的生长。栀子对乳酸菌双向调节。
黄柏对大鼠肠道乳酸菌的影响：整体表现为促进。
黄连提取物显著促进乳酸菌、双歧杆菌的生长。
吴茱萸碱（EVO）是从吴茱萸中分离出的喹诺酮类生物碱，通过增加嗜酸乳杆菌水平和乙酸盐产生对溃疡性结肠炎具有治疗效果。
山药多糖灌胃健康小鼠一段时间后，发现小鼠盲结肠内的双歧杆菌、乳酸菌均增殖。
马齿苋多糖可使衰老小鼠肠道双歧杆菌及乳酸杆菌数量增加。
蒲公英多糖、黄芪多糖能改善小鼠菌群失调，显著增加双歧杆菌和乳酸杆菌数量。
麦冬多糖 MDG-1 对膳食诱导型肥胖小鼠肠道益生菌群有增殖作用，尤其是一些鼠乳杆菌和台湾乳杆菌。
魔芋低聚糖对三硝基苯磺酸 (TNBS) 诱导溃疡性结肠炎大鼠有保护机制，结肠内乳酸杆菌和双歧杆菌数量增多。
泰山蛹虫草多糖对环磷酰胺 (CY) 免疫抑制小鼠的作用，发现多糖组双歧杆菌、乳酸菌数量均较 CY 模型组增加。
七味白术散能促进小鼠肠道乳酸菌和双歧杆菌的增殖(P<0.05)，恢复肠道菌群平衡。
肺癌患者放射治疗后服用养阴清肺汤，治疗12周后，乳酸菌和双歧杆菌含量较对照组均上升(P<0.05)。
辣椒素可降低2型糖尿病小鼠体内乳酸杆菌的丰度。
高盐饮食会使乳酸杆菌的丰度降低。
一些疾病的存在可能与乳杆菌降低相关：
包括阿尔茨海默症、自闭症、炎症性肠病、慢性肝病、过敏疾病、肿瘤、肥胖、牙周病、免疫缺陷病、干燥综合征、系统性红斑狼疮、类风湿关节炎、肾脏疾病等。
注意
虽然乳杆菌在大部分情况下对人体都是有益的，但是过量补充也是不可取的。那么我们如何知道自己体内的乳杆菌含量以及补充是否足够呢？
✔肠道菌群检测可以直观地反映体内乳杆菌丰度
肠道菌群检测是目前较为直观地反映补充剂和食物对肠道乳杆菌影响的方法，通过使用高通量测序技术评估肠道中乳杆菌的菌群丰度。
如果通过检测发现乳杆菌处于正常水平，则不需要额外补充，过高的乳杆菌水平并不一定代表更健康；如果发现乳杆菌缺乏，那么可以通过前文所讲的方法进行补充，有助于营造更健康的身体。
补充乳杆菌并不是一劳永逸的事情，需要长期坚持。同时，对于某些人群，如免疫力低下、肠道疾病患者等，应在医生的指导下进行补充。
总之，乳杆菌是一类非常重要的益生菌，它们能够帮助我们维护肠道和阴道的健康、提高免疫力、改善消化功能，并且可有效治疗各种疾病，包括细菌性阴道病、特应性皮炎和呼吸道感染，对人体健康有着重要的作用。
我们可以通过食用富含乳杆菌的食物或者补充乳杆菌制剂来增加体内乳杆菌的数量，从而更好地保护我们的健康。
此外，乳杆菌对于食品、化工业、保健品和医药行业也都具有重要价值。有必要进一步研究乳杆菌，在未来发掘它更深层的价值。
附录一：乳杆菌种类
· Lactobacillus acetotolerans
· Lactobacillus acidifarinae
· Lactobacillus acidipiscis
· Lactobacillus acidophilus
· Lactobacillus agilis
· Lactobacillus algidus
· Lactobacillus alimentarius
· Lactobacillus alvei
· Lactobacillus alvi
· Lactobacillus amylolyticus
· Lactobacillus amylophilus
· Lactobacillus amylotrophicus
· Lactobacillus amylovorus
· Lactobacillus animalis
· Lactobacillus animata
· Lactobacillus antri
· Lactobacillus apinorum
· Lactobacillus apis
· Lactobacillus apodemi
· Lactobacillus aquaticus
· Lactobacillus aviarius
· Lactobacillus backii
· Lactobacillus bifermentans
· Lactobacillus bombi
· Lactobacillus bombicola
· Lactobacillus brantae
· Lactobacillus brevis
· Lactobacillus brevisimilis
· Lactobacillus buchneri
· Lactobacillus cacaonum
· Lactobacillus camelliae
· Lactobacillus capillatus
· Lactobacillus casei group
· Lactobacillus catenefornis
· Lactobacillus ceti
· Lactobacillus coleohominis
· Lactobacillus collinoides
· Lactobacillus composti
· Lactobacillus concavus
· Lactobacillus coryniformis
· Lactobacillus crispatus
· Lactobacillus crustorum
· Lactobacillus curieae
· Lactobacillus curvatus
· Lactobacillus delbrueckii
· Lactobacillus dextrinicus
· Lactobacillus diolivorans
· Lactobacillus equi
· Lactobacillus equicursoris
· Lactobacillus equigenerosi
· Lactobacillus fabifermentans
· Lactobacillus faecis
· Lactobacillus faeni
· Lactobacillus farciminis
· Lactobacillus farraginis
· Lactobacillus fermentum
· Lactobacillus floricola
· Lactobacillus florum
· Lactobacillus formosensis
· Lactobacillus fornicalis
· Lactobacillus fructivorans
· Lactobacillus frumenti
· Lactobacillus fuchuensis
· Lactobacillus furfuricola
· Lactobacillus futsaii
· Lactobacillus gallinarum
· Lactobacillus gasseri
· Lactobacillus gastricus
· Lactobacillus ghanensis
· Lactobacillus gigeriorum
· Lactobacillus ginsenosidimutans
· Lactobacillus gorillae
· Lactobacillus graminis
· Lactobacillus guizhouensis
· Lactobacillus halophilus
· Lactobacillus hammesii
· Lactobacillus hamsteri
· Lactobacillus harbinensis
· Lactobacillus hayakitensis
· Lactobacillus heilongjiangensis
· Lactobacillus helsingborgensis
· Lactobacillus helveticus
· Lactobacillus herbarum
· Lactobacillus heterohiochii
· Lactobacillus hilgardii
· Lactobacillus hokkaidonensis
· Lactobacillus hominis
· Lactobacillus homohiochii
· Lactobacillus hordei
· Lactobacillus iatae
· Lactobacillus iners
· Lactobacillus ingluviei
· Lactobacillus insectis
· Lactobacillus insicii
· Lactobacillus intermedius
· Lactobacillus intestinalis
· Lactobacillus iwatensis
· Lactobacillus japonicus
· Lactobacillus jensenii
· Lactobacillus johnsonii
· Lactobacillus kalixensis
· Lactobacillus kefiranofaciens
· Lactobacillus kefiri
· Lactobacillus kimbladii
· Lactobacillus kimchicus
· Lactobacillus kimchiensis
· Lactobacillus kisonensis
· Lactobacillus kitasatonis
· Lactobacillus koreensis
· Lactobacillus kullabergensis
· Lactobacillus kunkeei
· Lactobacillus larvae
· Lactobacillus leichmannii
· Lactobacillus letivazi
· Lactobacillus lindneri
· Lactobacillus malefermentans
· Lactobacillus mali
· Lactobacillus manihotivorans
· Lactobacillus mellifer
· Lactobacillus mellis
· Lactobacillus melliventris
· Lactobacillus mindensis
· Lactobacillus mixtipabuli
· Lactobacillus mobilis
· Lactobacillus mucosae
· Lactobacillus mudanjiangensis
· Lactobacillus murinus
· Lactobacillus nagelii
· Lactobacillus namurensis
· Lactobacillus nantensis
· Lactobacillus nasuensis
· Lactobacillus nenjiangensis
· Lactobacillus nodensis
· Lactobacillus odoratitofui
· Lactobacillus oeni
· Lactobacillus oligofermentans
· Lactobacillus oris
· Lactobacillus oryzae
· Lactobacillus otakiensis
· Lactobacillus ozensis
· Lactobacillus panis
· Lactobacillus pantheris
· Lactobacillus parabrevis
· Lactobacillus parabuchneri
· Lactobacillus paracasei
· Lactobacillus paracollinoides
· Lactobacillus parafarraginis
· Lactobacillus parakefiri
· Lactobacillus paralimentarius
· Lactobacillus paraplantarum
· Lactobacillus pasteurii
· Lactobacillus paucivorans
· Lactobacillus pentosus
· Lactobacillus perolens
· Lactobacillus plantarum
· Lactobacillus pobuzihii
· Lactobacillus pontis
· Lactobacillus porcinae
· Lactobacillus psittaci
· Lactobacillus rapi
· Lactobacillus rennanquilfy
· Lactobacillus rennini
· Lactobacillus reuteri
· Lactobacillus reuterii
· Lactobacillus rhamnosus
· Lactobacillus rodentium
· Lactobacillus rogosae
· Lactobacillus rossiae
· Lactobacillus ruminis
· Lactobacillus saerimneri
· Lactobacillus sakei
· Lactobacillus salivarius
· Lactobacillus sanfranciscensis
· Lactobacillus saniviri
· Lactobacillus satsumensis
· Lactobacillus secaliphilus
· Lactobacillus selangorensis
· Lactobacillus senioris
· Lactobacillus senmaizukei
· Lactobacillus sharpeae
· Lactobacillus shenzhenensis
· Lactobacillus sicerae
· Lactobacillus silagei
· Lactobacillus siliginis
· Lactobacillus similis
· Lactobacillus songhuajiangensis
· Lactobacillus sp.
· Lactobacillus sp. 66c
· Lactobacillus sp. 7_1_47FAA
· Lactobacillus sp. Akhmro1
· Lactobacillus sp. BL302
· Lactobacillus sp. C30An8
· Lactobacillus sp. C4I18
· Lactobacillus sp. C4I5
· Lactobacillus sp. CR-609S
· Lactobacillus sp. NRCT-KU 1
· Lactobacillus sp. S16
· Lactobacillus sp. TAB-22
· Lactobacillus sp. TAB-26
· Lactobacillus sp. TAB-30
· Lactobacillus sp. Thmro2
· Lactobacillus sp. oral taxon 052
· Lactobacillus sp. oral taxon 461
· Lactobacillus sp.A A18
· Lactobacillus sp.A A21
· Lactobacillus sp.A A25
· Lactobacillus sp.A A29
· Lactobacillus sp.A A35
· Lactobacillus sp.A A44
· Lactobacillus sp.A A45
· Lactobacillus sp.A A48
· Lactobacillus sp.A A49
· Lactobacillus sp.A A85
· Lactobacillus sp.A A96
· Lactobacillus sp.B A100
· Lactobacillus sp.B A101
· Lactobacillus sp.B A102
· Lactobacillus sp.B A103
· Lactobacillus sp.B A12
· Lactobacillus sp.B A13
· Lactobacillus sp.B A14
· Lactobacillus sp.B A16
· Lactobacillus sp.B A19
· Lactobacillus sp.B A20
· Lactobacillus sp.B A23
· Lactobacillus sp.B A31
· Lactobacillus sp.B A33
· Lactobacillus sp.B A34
· Lactobacillus sp.B A36
· Lactobacillus sp.B A37
· Lactobacillus sp.B A41
· Lactobacillus sp.B A42
· Lactobacillus sp.B A52
· Lactobacillus sp.B A53
· Lactobacillus sp.B A64
· Lactobacillus sp.B A65
· Lactobacillus sp.B A76
· Lactobacillus sp.B A78
· Lactobacillus sp.B A81
· Lactobacillus sp.B A86
· Lactobacillus sp.B A87
· Lactobacillus sp.B A89
· Lactobacillus sp.B A90
· Lactobacillus sp.B A91
· Lactobacillus sp.B A95
· Lactobacillus sp.B A97
· Lactobacillus sp.B A98
· Lactobacillus sp.B AB1
· Lactobacillus sp.B CG1
· Lactobacillus sp.B CG3
· Lactobacillus sp.B CG53
· Lactobacillus sp.B CG63
· Lactobacillus sp.B CG71
· Lactobacillus sp.B CG76
· Lactobacillus spicheri
· Lactobacillus sucicola
· Lactobacillus suebicus
· Lactobacillus sunkii
· Lactobacillus taiwanensis
· Lactobacillus thailandensis
· Lactobacillus tucceti
· Lactobacillus ultunensis
· Lactobacillus uvarum
· Lactobacillus vaccinostercus
· Lactobacillus vaginalis
· Lactobacillus vermiforme
· Lactobacillus versmoldensis
· Lactobacillus vini
· Lactobacillus wasatchensis
· Lactobacillus xiangfangensis
· Lactobacillus yonginensis
· Lactobacillus zymae
附录二：参与的KEGG途径
主要参考文献
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谷禾健康
健康的肠道微生物群特点是氧气含量低，并且存在大型专性厌氧菌细菌群落，这些共生菌通过限制肠道病原体的扩张为宿主提供益处。
那么是什么导致肠道健康走下坡路，是什么原因引起肠道菌群失调，在科学界一直有2种观点：
■ 一种是“营养生态位假说”
大肠内多种微生物的共存要求群落中的每个成员，都能够比所有其他成员在少数有限资源条件下，能更快地生长。
■ 另外一种是“氧气假说”
氧气增加将中断或抑制厌氧菌群的生长繁殖，同时导致将赋予兼性厌氧菌甚至需氧菌生态选择优势，使它们变得更具竞争力并可能过度生长。相反，对氧气敏感并因其存在而受到伤害的专性厌氧菌将处于不利地位。
当我们有肠道炎症时会发生什么？
上皮细胞，即肠道内的细胞，开始发炎，它们开始将氧气泄漏到肠道中。当这种情况发生时，许多机会性病原体如大肠杆菌、沙门氏菌和肠球菌属（Enterococcus）等喜欢氧气的菌，可以在有氧条件下利用氧气作为电子受体代替其他代谢途径，从而获得更多的能量和生长优势。
在不同的慢性疾病中，常常观察到兼性厌氧菌的过度生长，这些微生物可以在氧气存在时使用它们，并且会“竞争”，消耗其他有益微生物所需的营养物质，包括一些对维持肠道屏障非常重要的产丁酸菌，如毛螺菌科、梭状芽孢杆菌、真杆菌属、罗氏菌属、普拉梭菌等，导致肠道菌群失衡，从而引起多种消化系统问题和慢性疾病。
人体需要氧气才能生存。几乎人体内的每个细胞都需要氧气。
然而地球上大部分微生物却不能很好地耐受氧气，例如肠道的大多数微生物细胞在缺氧的环境中才可以茁壮成长。在健康状态下，结肠是一个低氧环境。如果肠道状态受到干扰，比如使用抗生素，发炎，氧气泄漏到肠道中，它会加剧细菌失衡和炎症，从而开始肠道生态失调、细胞处理能量饥饿和炎症的恶性循环中。
本文我们将重点讨论氧气与肠道菌群失调之间的联系，并分享总结氧气对肠道治疗的潜在影响。
# 1
健康的人类结肠含有估计超过30万亿个细菌细胞，这些细菌很重要，可以分解复杂的碳水化合物，蛋白质等，产生重要的肠道代谢物（如短链脂肪酸）等。然而这些细菌中大部分只能在缺氧的环境中生长和繁殖，属于专性厌氧菌。
婴儿时期，低氧环境利于专性厌氧菌定植
在婴儿的“经典”定植模式中，第一步涉及兼性厌氧菌，例如大肠杆菌（Escherichia coli）和肠球菌（Enterococcus）。
兼性厌氧菌在胃肠道的定植发生在，出生后立即发生氧化还原电位 (简称Eh) 高或呈阳性的肠道环境中。兼性厌氧菌的增加导致可用氧的消耗，从而产生一个氧气减少的环境，有利于出生后几天内专性厌氧菌的到来。然后，与氧气浓度相关的 Eh 降低到一个低水平，类似健康成人的肠道那样。
氧化还原状态通过创造抑制竞争者和潜在肠道病原体的生理环境来参与抵抗肠道定植。未经处理的小鼠大肠中的 Eh 约为 -200 mV。用链霉素处理后，脂肪酸水平下降，氧化还原态变为 +200 mV，同时沙门氏菌数量增加。
健康成人的肠道内：大量专性厌氧菌
在健康成人中，胃肠道远端的特点是低氧张力，通常含有大量专性厌氧菌群落：
大部分胃肠道的细菌在体外很难或还没有被培养出来，部分原因是它们的厌氧或对氧气的敏感性，及时培养出来的也需要长时间和费力的技术。
在过去的几十年中，健康人肠道微生物群的组成已经通过独立于培养的技术进行了探索，并通过测序分析进一步描述，在大人群水平的微生物群中鉴定出超过 20个门。两个主要的门，厚壁菌门和拟杆菌门，占肠道细菌的 90%，主要是专性厌氧菌。
在较低的分类学水平上，一个个体通常存在多达一千种。在个体间变异中，个体间共享的物种少于 60 种。这些物种代表了核心肠道微生物群。
肠道核心菌属
人体肠道菌群中的核心菌属是指在不同人群中普遍存在、数量相对较高、对人体健康具有重要作用的菌属。
目前对于核心菌属的定义还没有统一标准，但一般认为核心菌属应该具备以下特征：
1. 在不同人群中普遍存在：核心菌属应该在不同人群中都能够被检测到，而不是仅存在于某些特定人群中。
2. 数量相对较高：核心菌属应该在肠道菌群中占据较高的比例，而不是仅占据极小的比例。
3. 对人体健康具有重要作用：核心菌属应该对人体健康具有重要作用，如参与食物消化、维持肠道屏障功能、调节免疫系统等。
谷禾健康基于庞大的60万人肠道菌群检测样本数据，给出了人体肠道菌群核心菌属的标准：
在90%人群检出，人群平均丰度1%以上的菌属为核心菌属（双歧杆菌和乳杆菌作为益生菌相对丰度低于1%但是重要性很高）。
核心菌属及有益菌累加占总肠道菌群比例低于60%就可能出现肠道菌群紊乱。
# 2
现在，“肠道菌群失调”通常是指肠道微生物群的状态改变，一般与疾病有关。在肠道生态失调期间观察到的最一致和最强大的生态模式可能是属于变形菌门的兼性厌氧细菌的扩张。
变形菌门是人类肠道中常见的五种主要细菌门之一。它包括多种属，包括埃希氏菌属、志贺氏菌属、沙门氏菌属、螺杆菌属、弧菌属、耶尔森氏菌属、假单胞菌属、弯曲杆菌属和脱硫弧菌属，其中大多数被认为是机会性病原体。
关于变形菌门详见：
氧气的存在使变形菌门有了生存优势
在平衡的生态系统中，低丰度时无害的微生物，但当环境变得特别适合它们的生长时，它们会迅速扩散并引起问题。
导致变形杆菌快速扩张的一个环境因素是——氧气。大多数变形菌是兼性厌氧菌，这意味着它们可以在氧气存在的情况下生存和繁殖。这使它们在含氧环境中比有益的专性厌氧菌具有显着的竞争优势。
变形菌扩张的同时，产丁酸菌减少
值得注意的是，变形杆菌的扩张几乎总是伴随着产丁酸盐细菌丰度的减少。高变形菌和低产丁酸菌这种组合，是微生物群失调特征，并与许多慢性疾病有关，包括：炎症性肠病、肠易激综合症、结直肠癌、憩室炎、组胺不耐受、2 型糖尿病、肥胖等。
这个特征还表明，存在潜在的上皮功能障碍，这个后面会讲到。
# 3
专性厌氧菌产生的一种代谢物是丁酸盐。丁酸盐是这些细菌在结肠中代谢膳食纤维时产生的短链脂肪酸之一。我们之前写过丁酸盐对健康的好处，包括它能够减轻神经炎症、预防结肠癌和帮助维持肠道屏障功能。
丁酸盐给结肠细胞提供能量，该过程耗氧量大，由此导致的低氧对维持肠道稳态很重要
在健康的肠道中，丁酸盐提供结肠细胞所需能量的大约 70%。这些结肠细胞排列在结肠上，形成肠道屏障。被结肠细胞摄取后，丁酸盐和其他短链脂肪酸通过β 氧化途径在线粒体中分解。该过程使用大量氧气。事实证明，这种结肠细胞耗氧量对于维持肠道稳态非常重要。
2015 年，科罗拉多大学研究小组证明，丁酸盐的肠道代谢是维持结肠“生理性缺氧”所必需的。通过一系列实验，他们证明了丁酸盐以及较小程度上的短链脂肪酸丙酸盐和乙酸盐会耗尽结肠细胞中的氧气水平。低氧导致缺氧诱导因子 (HIF)的蛋白质稳定，它在细胞中充当一种“氧传感器”。
氧气含量高低如何影响HIF？
当氧气水平低时，HIF 会促进有助于协调肠道屏障保护的基因的表达。如果氧气水平升高，HIF 将不再稳定，这些肠道保护基因将不再表达。
抗生素是否会影响缺氧，从而影响肠道屏障？
研究人员仅使用三天广谱抗生素后，丁酸盐水平急剧下降，肠道含氧量上升，上皮缺氧状态消失。氧气传感器 HIF 不再稳定，肠道保护基因不再表达，导致肠道屏障功能丧失。
这不仅仅是因为缺乏纤维（纤维是生产丁酸盐的基质），抗生素治疗小鼠的肠道菌群，完全丧失了从膳食可发酵纤维中产生丁酸盐或其他短链脂肪酸的能力。不过好在他们又发现，补充丁酸盐能够挽救“生理性缺氧”，修复肠道屏障功能。
# 1
上皮细胞是排列在肠道壁上的细胞，是宿主与微生物通讯的主要界面。
正常代谢过程，正反馈循环维持稳态
当肠道健康且处于体内平衡状态时，结肠细胞主要通过利用大量氧气的过程代谢丁酸等脂肪酸。由此导致的肠道粘膜缺氧有助于维持以专性厌氧菌为主的肠道微生物群。
这些专性厌氧菌反过来通过将纤维发酵成短链脂肪酸（如丁酸盐）来促进健康，短链脂肪酸被结肠上皮细胞吸收。这种正反馈循环可维持肠道健康状态。
异常：结肠细胞从其他途径获取能量带来的问题
然而，当干扰使结肠上皮细胞的代谢远离脂肪酸的 β 氧化时，系统就会崩溃。能量匮乏的结肠细胞必须寻找其他能量来源，最终从血液中提取葡萄糖并将其发酵成乳酸，这个过程不使用氧气。由此产生的炎症也会导致硝酸盐的产生增加。由于没有其他地方可去，氧气、乳酸盐和硝酸盐会“泄漏”到肠道粘膜中。
那么氧气泄露到肠道粘膜后会发生什么呢？
这种变化有利于变形杆菌门中的病原体茁壮成长。例如沙门氏菌、克雷伯氏菌、柠檬酸杆菌和大肠杆菌，它们可以耐受氧气并依靠乳酸和硝酸盐。
同时，结肠的氧合作用抑制了专性厌氧菌的生长，包括非常重要的产丁酸菌。换句话说，“结肠细胞的新陈代谢充当肠道微生物群的控制开关，调节群落在稳态和失调之间的转变。”
兼性厌氧菌：有氧也可以生长，包含许多肠道病原体，引发炎症
健康的结肠还可能含有少量兼性厌氧菌，它们能够在有氧或无氧环境中生长和繁殖。兼性厌氧菌包括许多肠道病原体。健康肠道的低氧浓度和丰富的专性厌氧菌都会抑制这些兼性厌氧菌的生长。
所以一般来说，兼性厌氧菌往往更容易发炎，所以它们往往会给肠道带来压力，引起炎症、结肠上皮细胞缺氧，肠道通透性增加，并且还会直接使肠道上皮细胞发炎，然后导致肠道产生更多的氧气。
病原菌破坏肠道菌群，继续扩张，形成恶性循环
因此，这些病原体几乎可以破坏肠道新陈代谢，为自己提供生存所需的底物，开始扩张，然后形成了一个恶性循环。兼性厌氧菌大多数都属于变形菌门，特别是肠杆菌科在这种氧气泄漏增加的情况下最常见，如在IBD中那样，潜在有害的变形菌，尤其是肠杆菌科的大量繁殖，也就是增强炎症反应。一些粘附侵入性大肠杆菌 (AIEC) 在 IBD 发病机制中发挥重要作用（关于IBD中肠道菌群变化与氧气相关在后面章节有详细介绍）。
这些观察结果表明变形杆菌的生态失调扩张是肠道菌群失调和上皮功能障碍的潜在诊断微生物特征。
# 2
抗生素介导的肠道微生物群破坏，会增加感染沙门氏菌引起的胃肠炎的风险，它会增加患者肠道携带沙门氏菌血清型的持续时间，并且偶尔会导致复发。
使用一种特殊的染色技术，有研究人员证明，抗生素治疗增加了结肠细胞的氧合作用并导致肠道粘膜缺氧的丧失（也就是说进去了些氧气）。这种缺氧丧失导致沙门氏菌和其他兼性厌氧菌在氧气驱动下扩张。
链霉素 -> 肠道菌群破坏 -> 兼性厌氧菌扩张
链霉素介导的小鼠肠道菌群破坏，与兼性厌氧肠杆菌科（例如共生大肠杆菌）或致病性肠沙门氏菌不受控制的扩张有关。
注：实验室特别选择了链霉素，因为它在消除梭状芽孢杆菌方面特别有效，这样他们就可以研究丁酸盐消耗对结肠代谢的影响。链霉素通常不用于人体口服；然而，已知许多其他广谱抗生素会影响产生丁酸盐的细菌，因此 1-2 周的其他抗生素疗程可能也会通过相同的机制促使氧气泄漏到肠道中。
链霉素治疗 -> 耗尽产短链脂肪酸菌 -> 短链脂肪酸降低
链霉素治疗，优先耗尽肠道相关微生物群落中属于梭状芽胞杆菌纲（Clostridia）的细菌。链霉素处理后恢复定植抗性的尝试表明，转移梭状芽胞杆菌（Clostridia）在防止小鼠肠道内共生大肠杆菌扩张方面最有效。
梭状芽胞杆菌是肠道相关微生物群落中短链脂肪酸的重要生产菌。链霉素治疗与大肠中短链脂肪酸浓度的显着降低有关。由于短链脂肪酸可在体外阻碍大肠杆菌或肠道沙门氏菌(S. enterica)的生长，因此有人提出短链脂肪酸这些代谢物的存在，通过代谢排斥限制了大肠中肠杆菌科的生长。
也有人认为，短链脂肪酸的代谢排斥不足以解释问题
然而，有的研究者认为，短链脂肪酸的代谢排除，无法解释共生肠杆菌科在健康个体中保持低丰度，因为过多的抑制物会导致它们被消除，而过少的抑制物会导致它们的扩张，直到另一种资源变得有限。将肠杆菌（Enterobactericeae）维持在恒定的低水平需要持续保持一种精确的抑制剂浓度，这与体内发生的短链脂肪酸浓度波动不相容。
一个更强大的抗定植概念框架：营养生态位假说
它提出大肠内多种微生物物种的共存，要求群落中的每个成员都能够比所有其他成员在少数有限资源上更快地生长。
为了解释抗生素治疗后肠杆菌科不受控制的扩张，营养生态位假说预测，抗生素介导的肠道微生物群破坏，增加了通常限制肠杆菌科生长的关键资源的可用性。
因此，要了解定殖抗性，揭示此类有限资源的特性，并阐明抗生素处理后它们的丰度升高的原因至关重要。
抗生素介导的肠道菌群消耗，增加了唾液酸和岩藻糖的可用性
肠道相关微生物群落中的糖分解细菌可以从复杂的碳水化合物中释放出这些糖分，并随后消耗它们。链霉素治疗提高了唾液酸和岩藻糖的可用性，这有助于链霉素治疗小鼠肠腔扩张。
链霉素处理后在小鼠盲肠粘膜中观察到的另一个变化是，诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的合成增加，一种宿主酶，可催化l-精氨酸产生一氧化氮 (NO)。
源自一氧化氮的活性氮物种可以氧化单糖，例如半乳糖和葡萄糖，分别产生葡糖二酸和半乳糖二酸，这在链霉素处理的小鼠的生长过程中赋予大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌的管腔适应性优势。
总的来说，这些数据表明糖是肠道中的关键资源，但目前尚不清楚为什么肠杆菌科在这些有限资源上，比肠道微生物群的所有其他成员生长得更快。
最近的数据表明，肠杆菌科可以在可用碳源上生长得更快，因为抗生素介导的微生物群落破坏，通过改变宿主生理学提高了呼吸电子受体的可用性。
在这方面特别重要的一种微生物代谢物是短链脂肪酸丁酸盐。肠道微生物群通过乙酰辅酶 A 途径、戊二酸途径、4-氨基丁酸途径或赖氨酸途径产生丁酸，编码这些途径的大多数细菌都是梭状芽胞杆菌纲的成员。
丁酸盐是结肠细胞的重要能量来源。结肠的主要功能是通过吸收钠 (Na + )产生渗透梯度来吸收水分。Na +通过位于表面结肠细胞顶膜中的通道沿着电化学梯度扩散，然后被位于其基底外侧膜中的 Na +泵（Na + K + ATP 酶）主动挤出。
DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2016.09.022
表面结肠细胞激活 Na+ 所需的 ATP运输来自微生物群衍生的丁酸盐氧化成二氧化碳 (CO2)。这种新陈代谢消耗大量氧气，从而使表面结肠细胞缺氧，这对应于小于 7.6 mmHg（<1% 氧气）的氧分压 (pO2)。相比之下，含氧量正常的宿主组织的 pO2在 23 和 70 mmHg 之间（即含氧量在 3% 和 10% 之间）。
# 3
某些病原体也可能利用这种结肠细胞转换在肠道中获得竞争优势。如果你曾经因急性食物中毒而倒下，之后又出现肠道健康问题，这可以解释原因。
在前面中提到的某些沙门氏菌菌株（特别是肠沙门氏菌血清型鼠伤寒沙门氏菌，以下缩写为S. Tm）可以操纵宿主上皮细胞以促进肠道菌群失调。
S. Tm 是一种特别有毒的细菌，它会侵入宿主粘膜，引起严重的炎症。这种炎症导致产生丁酸盐的梭状芽胞杆菌耗尽，进一步增强了S. Tm 在肠道中增殖的能力。换句话说，这表明某些病原体可能会“破坏”肠道新陈代谢以增加自身健康，从而损害健康细菌。
值得注意的是，丁酸盐生产者的消耗似乎比抗生素治疗更缓慢，大约需要 1-3 周，但恢复速度也慢得多。感染后 4 周，梭菌的丰度仍比基线水平低两个半数量级。
由S. Tm 引起的炎症还导致活性氧和氮物质释放到肠道中，它们与单糖反应形成底物，选择性地喂养S. Tm 和肠杆菌科（变形杆菌门）内的其他微生物。
这不仅适用于S. Tm。在小鼠模型中证明，柠檬酸杆菌（Citrobacter）和空肠弯曲杆菌（Campylobacter jejuni）感染也能够引起宿主肠道炎症并驱动肠杆菌科过度生长。
空肠弯曲杆菌详见：细菌大盘点（二） | 葡萄球菌、沙门氏菌、弯曲杆菌
总的来说，这表明肠道感染可能有助于结肠的氧合作用并促进肠道生态失调的长期状态。因此，清除现有感染可能是恢复肠道上皮细胞正常代谢和健康肠道微生物群的关键步骤。
DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2016.09.022
(A) 专性厌氧菌降解复合碳水化合物产生发酵产物，如甲酸盐和丁酸盐。成熟的结肠细胞通过将丁酸氧化成二氧化碳 (CO2 ) 来产生能量 (ATP)，这会导致粘膜表面缺氧。相反，位于隐窝中的未分化结肠细胞通过将葡萄糖发酵成乳酸来获取能量。
(B) 病原体C. rodentium ( Citrobacter ) 利用其毒力因子紧密附着在结肠细胞表面（AE 损伤）。树突状细胞 (DC) 和巨噬细胞 (MΦ) 引起的宿主反应导致产生作用于结肠细胞和淋巴细胞（T 细胞和 ILC）的细胞因子（IL-6、IL-23 和 IL-1β），从而诱导合成嗜中性粒细胞趋化因子(CXCL1, 2) 和 IL-22，可激活上皮增殖。
过度的上皮增殖导致隐窝伸长和粘膜表面未分化的含氧量正常的结肠细胞的积累。由此产生的氧气扩散到肠腔的增加，使用cydAB基因驱动C. rodentium的有氧扩张，编码高亲和力细胞色素bd氧化酶。由fdoGHI基因编码的氧依赖性甲酸脱氢酶使病原体能够消耗微生物群衍生的甲酸。
右下角显示的色标表示原理图着色方案表示的氧浓度。
#4
到目前为止，我们已经看到两个例子，其中丁酸盐耗尽导致肠道氧合和生态失调。鉴于丁酸盐的第一大来源来自膳食纤维，从理论上讲，低纤维饮食很可能可以通过相同的机制促进变形菌的扩张。
如果膳食纤维摄入量低，丁酸盐和其他短链脂肪酸的产生水平将无法满足结肠细胞的能量需求。结肠细胞将转向厌氧葡萄糖代谢。无氧代谢会消耗更少的氧气，并导致更多的氧气泄漏到肠道中。
虽然这种机制中的所有步骤并没有像低纤维饮食对抗生素和肠道感染的影响那样有序地得到证明，但一些研究确实将低纤维摄入量与较高水平的变形杆菌联系起来：
那么低纤维生酮饮食是否也如此？
正如之前讨论的，酮体乙酰乙酸和 β-羟基丁酸可以补充丁酸作为肠道上皮细胞的燃料来源。因此，低纤维生酮饮食不太可能激活这种机制来驱动肠道菌群失调。事实上，酮可能有助于恢复上皮缺氧。
#5
有趣的是，所有这些肠道菌群失调的驱动因素，包括抗生素、肠道感染和低纤维加工饮食，都与肠道炎症有关。
肠道炎症
2007 年，在动物模型中证明，肠道炎症本身足以破坏肠道微生物群并促进肠杆菌科的过度生长。通过敲除 IL-10，无论是接触葡聚糖硫酸钠（一种破坏肠道屏障完整性的化学物质），还是严重的遗传易感性，都能够导致肠道菌群失调。
其他更温和的炎症因子也可以促进这些炎症细菌的扩张。2015的一项研究表明，给小鼠喂食羧甲基纤维素和聚山梨醇酯 80（加工食品中常用的两种乳化剂），12 周会降低微生物多样性并导致粘膜相关变形菌增加。同样，发现给小鼠喂食无热量甜味剂阿斯巴甜 8 周会导致肠杆菌科细菌增多。
关于食品添加剂与肠道菌群详见：
你的焦虑可能与食品添加剂有关，警惕食品添加剂引起的微生物群变化
心理压力
压力还会促进炎症和肠道菌群失调。研究报道了在慢性社会心理压力的小鼠模型中变形杆菌的扩张。
食物不耐受
未被识别的食物不耐受也可能导致肠道炎症、结肠细胞代谢改变和肠道生态失调，尽管需要更多的研究来证实这一点。
以上，我们已经回顾了一些可能导致肠道缺氧和导致肠道菌群失调的因素。
在患有 IBD 的患者中观察到微生态失调。反复观察表明专性厌氧菌（F. prausnitzii）减少，兼性厌氧菌（肠杆菌科）增加，甚至出现需氧菌。加上远端肠道的正常厌氧肠道生理学，这些观察结果支持了细菌群落变化的假设，该变化是由氧气增加引起的，从而改变了胃肠道中的 Eh。
F. prausnitzii对氧气极其敏感，但仍可以看到粘附在氧气从上皮细胞扩散的肠道粘膜上。为了解释这个悖论，2012有研究报道说F. prausnitzii可以在低氧环境下生长。他们表明F. prausnitzii 利用黄素和硫醇的细胞外电子穿梭将电子转移到氧气。然而，存在于健康人体肠道中 的黄素和硫醇是普拉梭菌在氧气存在下存活所必需的，而在IBD患者的受损组织中可能并非如此。
IBD 患者中的肠道微生态失调
doi: 10.1038/ismej.2013.80
肠道微生物在肠道中的氧依赖性变化
研究在小肠移植和回肠造口术后监测微生物成分，肠道细菌群落从专性厌氧菌转变为以兼性厌氧菌为主的群落，并且肠杆菌科增加，就像 IBD 患者的微生物群一样。
在回肠造口关闭后，假设它提供了氧气入口，转变被逆转，专性厌氧菌再次占主导地位。
这些研究作者提出，氧气是菌群从专性厌氧菌转变为兼性厌氧菌或需氧菌的原因。
虽然肠杆菌科增加，但在大多数患者中未观察到炎症。与 IBD 菌群失调形成鲜明对比的是，乳酸杆菌也大量繁殖，后者很少见乳酸菌增加的报道。研究表明，乳酸杆菌及其细胞壁成分具有抗炎特性，这表明调节或补充乳酸杆菌可能会限制 IBD 患者的炎症反应。
菌群失调与炎症和氧气增加相关
在 IBD 中，氧气浓度的增加可能是由于血液进入胃肠道引起的，这种情况在慢性炎症期间经常观察到，这会促使携带氧气的血红蛋白在肠道细菌所在的肠粘膜和内腔中释放。小鼠模型表明，炎症可能导致微生物群失调，并促进肠杆菌科的过度生长。
一项初步研究评估了克罗恩病中抗肿瘤坏死因子-α 抗体治疗对粪便微生物群的组成和活性的影响，并报告了Faecalibacterium的适度增加, 这表明阻断炎症反应可能会促进这些菌增加。
氧气条件的变化也可能是由于炎症反应本身，导致肠道组织氧化爆发，例如，通过中性粒细胞释放活性氧。有趣的是，活性氧可以与内源性腔内硫化合物反应，形成肠道沙门氏菌使用的呼吸电子受体血清型 Typhimurium（一种好氧物种和属于肠杆菌科的肠道病原体），赋予沙门氏菌相对于专性厌氧菌的竞争性肠道微生物群的生长优势。
“
——丁酸盐有助于恢复肠道菌群
第一步只是确保有基本的健康。我们可以讨论各种先进的肠道干预措施，但最基础的永远都是要从源头上开始，比如说健康的饮食、锻炼、睡眠和压力管理等方式，如果饮食等很糟糕，那么再多肠道治疗，先进的疗法改变肠道和健康状况都不会持久。所以这是第一步。
健康的饮食对于不同人有不同的定义
是的。我们并不完全知道对肠道微生物组最好的饮食是什么，而且并没有一种所谓对肠道微生物组最好的饮食。每个人的微生物组都不同，大家知道，有些人可能对生酮饮食反应非常好，而有些人可能对包含更多植物性食物的饮食效果更好。
建议大家可以从自己身上进行健康探索，比如某一阶段进行某种健康的饮食或生活方式，坚持一段时间后进行肠道菌群检测，配合自身感受，更多角度更细微层次地去了解自己的身体状况。
假如说肠道真的发炎了，做一个短期的低过敏性饮食（比如自身免疫方案）可能是有益的，去除一些更容易引起炎症的食物，至少在一段时间内促进康复。减少炎症将从根本上阻止导致菌群失调的氧气泄漏。
如果变形菌过多和氧气失调的情况发生怎么办？它的典型症状是什么？
通过我们多年研究发现这个可以以很多不同的方式表现出来。基本上这种高变形杆菌和低产丁酸盐的微生物特征存在于各种不同的疾病中：炎症性肠病、肠易激综合症、结直肠癌，也可能是2型糖尿病、肥胖症、过敏以及牛皮癣等。
像这样情况的人通常倾向于腹泻或大便不成形？
不一定。在持续腹胀和胀气的患者身上看到了很多。这是看到的一个非常常见的问题，但它也可能因谷禾目前客户群体而有所偏差。
扩展阅读：“肚子像气球？”“好像怀孕？”——可能是腹胀惹的祸
建议补充丁酸盐可能会扭转这种生态失调状态？
是的，当然并不是单靠补充丁酸盐就一定能够解决这种生态失调。因此，本文概述了一些不同的因素，包括饮食和生活方式因素，以及可能有助于防止氧气泄漏到肠道并恢复体内平衡状态的补充因素，丁酸盐是其中的重要方式之一。
如果没有丁酸盐，氧气没有得到利用，就会溢出肠腔喂养病原体
基本上发生的氧气泄漏的部分原因是肠道内的上皮细胞缺乏能量。当极度缺乏能量时，如果它们没有丁酸盐，就不会代谢丁酸盐。所以从血液中提取葡萄糖，基本上发酵成乳酸，然后乳酸渗入肠道，除了通常通过丁酸代谢使用的氧气。所以实际上如没有丁酸盐存在，就意味着从血液流入上皮细胞的氧气没有得到利用。那就是它最终溢出到肠腔并喂养病原体的时候。
因此，从本质上讲，提供补充丁酸盐就是提供的是上皮细胞喜欢的能量。它们将使用更多的氧气作为丁酸代谢的一部分，并且基本上不需要进行厌氧葡萄糖发酵。这会产生乳酸，最终不会耗尽氧气，这意味着氧气和乳酸会渗入肠道，并喂养沙门氏菌、肠杆菌科和许多不同的变形菌。
抗生素治疗期间补充丁酸盐——雪中送碳
2019 年，在小鼠模型中证明，同时给予丁酸盐和抗生素可以减轻艰难梭菌引起的结肠炎。艰难梭菌是一种革兰氏阳性、形成孢子的细菌，是使用抗生素后肠道感染的常见原因。
在使用抗生素前一天开始补充丁酸盐，并在整个抗生素疗程和 5 天感染挑战期间持续使用。有趣的是，丁酸盐对艰难梭菌定植或毒素产生没有影响，但通过稳定 HIF-1 和增加肠道屏障的完整性，丁酸盐减少了肠道炎症和细菌穿过肠道屏障的运动。
研究人员继续测试另外两种提供丁酸盐的策略。在感染前后的三天内给予高剂量三丁酸甘油酯与丁酸盐具有同样的保护作用，就像在感染前服用抗生素后喂食高纤维饮食（含有高达25%的菊粉）一样。
显然，丁酸盐可以防止抗生素后病原体的扩张。但丁酸盐能否通过支持结肠细胞代谢来预防与抗生素相关的所有生态失调，这仍有待在对照研究中确定。
1
在分子生物学领域，过氧化物酶体增殖物激活受体 (PPAR) 是一组核受体蛋白，作为转录因子调节基因的表达。PPAR 在调节细胞分化、发育和代谢（碳水化合物、脂质、蛋白质）以及肿瘤发生中起着重要作用。
PPAR-γ：一个具体的结肠细胞代谢“开关”
如果说前面一直在抽象地谈论导致肠道菌群失调的结肠细胞代谢“开关”，那么这里来个具体的。研究人员已经确定了一种特殊的基因 PPAR-γ，它似乎可以调节这种转换。PPAR（过氧化物酶体增殖物激活受体的缩写）是一组与 DNA 结合以直接影响基因表达的蛋白质。PPAR-γ 在许多细胞中表达，但在脂肪（脂肪）组织和结肠中表达最高。
健康肠道：
丁酸盐 ⇔ PPAR-γ：互相促进，正向循环
在健康的肠道中，丁酸盐不仅可以为结肠细胞提供能量，还可以增强 PPAR-γ 的激活。这起到了一个正反馈循环的作用：PPAR-γ 激活了增加丁酸盐和其他脂肪酸代谢的基因。这会降低上皮细胞和肠粘膜中的氧气浓度，从而抑制致病性变形菌的生长，并促进有益的、产生丁酸盐的细菌的生长。
失调肠道：没有足够丁酸盐→ 较低的 PPAR-γ 表达→ 致病菌生长
然而，在失调的肠道中，没有足够的丁酸盐或其他底物来激活 PPAR-γ。较低的 PPAR-γ 表达导致 Nos2 的表达增加，Nos2 是编码诱导型一氧化氮合酶 (iNOS) 的基因，并且增加了硝酸盐释放到肠道中。这与厌氧糖酵解产生的乳酸和氧气一起促进了致病菌的生长。
PPAR-γ 激活对于维持肠道先天免疫也至关重要
2010 年发表在PNAS杂志上的一项研究通过一系列实验证明，PPAR-γ 有助于维持抗菌肽β-防御素的持续表达，后者调节结肠的微生物定植。缺乏 PPAR-γ 的小鼠表现出对白色念珠菌、脆弱拟杆菌、粪肠球菌和大肠杆菌的免疫防御缺陷。
分泌型 IgA 的产生也需要 PPAR-γ 。
IgA 详见：对抗病原菌，帮助共生菌定植的“重要开关”
2
多项研究表明，PPAR-γ 激活可能会预防或逆转与免疫激活相关的肠道菌群失调和组织损伤。例如，PPAR-γ 表达在炎症性肠病 (IBD) 中显着降低。
药物激活PPAR-γ ：罗格列酮（不适合长期使用）
罗格列酮是一种与 PPAR-γ 结合并增加其活性的药物，在动物模型中已被证明在急性给药时可预防生态失调并减轻结肠炎的症状。虽然这种药物有时仍被用作抗糖尿病药物，但它有一些不良副作用，不适合长期使用。尽管如此，它证明了该途径对肠道微生物群产生重大变化的能力。
药物激活PPAR-γ ：美沙拉嗪 （目前使用较多）
研究人员一直在寻找其他方法来刺激这一途径。另一种药物美沙拉嗪也可以激活 PPAR-γ，但程度适中。它在肠道中具有更多的局部作用，因此相对具有更少的全身副作用。这种药物现在被用作 IBD 的一线治疗药物。这种药物的抗炎作用是通过其上调 PPAR-γ 的能力介导的。此外，对照研究表明，美沙拉嗪处理可降低变形杆菌的丰度并增加粪杆菌和双歧杆菌的丰度。
药物激活PPAR-γ ：丹参素冰片酯（激活程度小，但仍然提供显著保护作用）
北京的一组研究人员还发现丹参素冰片酯(DBZ)是一种 PPAR-γ 激动剂，具有预防或逆转肠道菌群失调的潜力。DBZ 是传统中药复方丹参中天然存在的两种化合物的合成版本。与罗格列酮和其他经典噻唑烷二酮类药物相比，DBZ 被发现对 PPAR-γ 的激活程度更小，但仍然能够在小鼠饮食模型中提供显着的保护作用，防止肠道菌群失调、肠屏障功能障碍、胰岛素抵抗和体重增加-诱发肥胖。
丁酸盐补充剂也可能参与激活
丁酸盐补充剂也被证明可以改变人类的肠道生态系统。一项针对 49 名 IBD 患者的前瞻性、随机、安慰剂对照研究发现，每天 1800 毫克的丁酸盐不仅可以减轻炎症并改善生活质量，而且还会增加产丁酸菌的数量。
经过两个月的补充，患有克罗恩氏病的人的丁酸球菌和Subdoligranulum丰度增加，而患有溃疡性结肠炎的人的毛螺菌科则大量增加。虽然研究人员没有直接测量 PPAR-γ，但考虑到产丁酸菌和炎症标志物的丰度发生了如此巨大的变化，这一途径可能参与其中。
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总而言之，这是一个非常有趣的研究领域，在未来几年无疑会受到更多关注。
《科学》杂志上的评论中写道：“结肠细胞的代谢重编程以恢复上皮细胞缺氧，代表了一种有前途的新治疗方法，可以在广泛的人类疾病中重新平衡结肠微生物群”。
换句话说，如果能够靶向结肠细胞的新陈代谢，我们就可以恢复肠道中的低氧环境，并有可能逆转肠道微生态失调。
谷禾也正积极开展研究合作，以确定丁酸盐和其他 PPAR-γ 激动剂是否可以预防抗生素引起的各种菌群失调。
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以下是可能增加肠道 PPAR-γ 活性以支持肠道缺氧的干预措施的总结。可能有助于解决对其他治疗没有反应的肠道菌群失调疑难病例，尤其是那些以高变形杆菌和低丰度产丁酸菌为特征的肠道菌群失调。
首先应该关注的地方依然是日常能做到的，比如说健康的饮食，定期锻炼，充足的睡眠、阳光和健康的社交互动。
其他疗法包括：
美沙拉嗪 (5-ASA)：该药物通常用作 IBD 的一线治疗药物。它的抗炎作用已被证明是通过其上调 PPAR-γ 的能力介导的。
丹参素冰片酯(DBZ)：这种化合物来源于丹参酚和冰片，存在于中药复方丹参中。它上调 PPAR-γ，并已证明具有减轻微生态失调的潜力。注意：草药的来源和剂量应谨慎，最好是在草药方面经验丰富的医生的指导下。
丁酸盐：一种短链脂肪酸和 PPAR-γ 的有效刺激剂。即使是低浓度的丁酸盐也能将 PPAR-γ 蛋白表达增加 7 倍。
酮类： β-羟基丁酸和乙酰乙酸会激活肠上皮细胞中的 PPAR-γ，就像丁酸一样。生酮饮食已被证明可以在许多组织中上调 PPAR-γ，还可以为 β 氧化和上皮能量产生提供底物。希望能有更多支持这方面的研究。
禁食/热量限制：一项研究发现，在热量限制期间，交感神经系统激活需要肠道 PPAR-γ。然而，禁食或热量限制在多大程度上在肠道中诱导该通路仍不清楚。
运动：一个研究小组发现，在结肠炎模型和饮食诱导的肥胖模型中，自愿运动对肠道的保护作用是由运动增加肠道内源性糖皮质激素和上调 PPAR-γ 的能力介导的。
压力管理：压力会降低肠道中 PPAR-γ 的表达。
大麻素：大麻二酚 (CBD) 降低了溃疡性结肠炎患者直肠活检中的 iNOS 活性，这种作用是通过激活 PPAR-γ 介导的。
萝卜硫素：2008 年发现这种来自十字花科蔬菜的植物化学物质通过激活 PPAR-γ 增强先天免疫成分。
姜黄素：一项研究发现姜黄素通过激活 PPAR-γ 抑制小鼠化学诱导的结肠炎。达到这些效果所需的口服剂量尚不清楚。
其他草药：洋甘菊、当归、水飞蓟素、甘草根和柠檬香脂都是 PPAR-γ 的部分激活剂。
脂肪酸：共轭亚油酸 (CLA) 和 omega-3 脂肪酸 (DHA) 均可增强 PPAR-γ 的表达。
益生菌：对结肠细胞的体外研究表明，布拉酵母菌(Saccharomyces boulardii）具有增加 PPAR-γ 表达的能力。
益生元：对结肠细胞的体外研究表明，低聚糖 alpha3-唾液酸乳糖和 FOS 的抗炎作用是通过它们诱导 PPAR-γ 的能力介导的。
维生素 A：视黄酸是维生素 A 的一种形式，是 PPAR-γ 的激活和功能所必需的。维生素 A也称为“抗感染素”。
注：本账号内容仅作交流参考，不应将以上信息视为医疗建议。采取干预措施前请咨询医生，了解治疗是否适合。
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谷禾健康
消化是人体生命活动的重要组成部分，分解食物提供能量、促进生长发育、参与免疫功能，然而越来越多的人出现了消化不良。
★ 消化不良在人群中很常见
消化不良在全球范围内都是一种常见的疾病，其发病率在不同地区和人群中有所不同。在中国，消化不良的发病率较高，尤其是城市人群中更为常见。据统计，中国城市居民中消化不良的发病率约为20%-30%。
消化不良主要分为器质性消化不良和功能性消化不良（本文主要讲述功能性消化不良）。功能性消化不良其广义上是一种胃肠道多种症状的综合征，主要包括上腹痛或灼热感，餐后饱胀感及早期饱腹感。
随着对功能性消化不良了解的深入，目前研究发现，消化不良病理生理与脑–肠–微生物群轴紊乱、内脏高敏感性、局部低度炎症、胃肠道感染等因素相关。
肠道菌群可以帮助人体消化吸收，同时还可以合成一些对人体有益的物质，在消化过程中扮演着重要角色。肠道菌群作为新的研究切入点，将有助于探索新的改善功能性消化不良的方法。
在了解消化不良前，我们先来看看人体消化的生理过程：
膳食摄入的消化反应
Livovsky DM,et al.Nutrients.2020
在禁食期间，胃肠道会进行周期性的运动，这种运动被称为迁移运动复合体（MMCs）。迁移运动复合体的功能是将残留物从小肠推进到结肠，以便在新的食物进入之前清空肠道。迁移运动复合体包括静止期和强烈的运动和分泌活动期之间的交替，这种刻板模式有助于保持肠道的健康和功能正常。
在进食开始之前，消化系统已经开始做准备工作，例如，预期即将进食的膳食会刺激唾液和胃液的分泌。当食物进入口腔并被吞咽后，消化系统会进入消化间期运动模式。
食物进入胃后，胃壁会收缩并几乎塌陷，这种主动放松被称为胃适应。固体颗粒通过蠕动活动激活胃窦，启动研磨过程，将食物转化为食糜。
餐后阶段胃会逐渐重新收缩，将食糜推入小肠。胃和小肠的活动会适应消化过程的要求，从口腔开始并延伸到末端回肠，食物被消化并随后被吸收。未被吸收的残留物最终到达结肠，成为肠道微生物群的底物，这些微生物会影响宿主的生理和消化功能。
因此，消化系统的正常活动对于人体的健康和营养摄入非常重要。如果消化系统不正常，可能会导致消化问题和其他健康问题。
消化不良是一种常见的临床症状，主要分为器质性消化不良和功能性消化不良。
器质性消化不良是指由某种器官疾病引起的消化不良。一般通过检查，可以明确诊断是由某个器官的病变引起的消化不良症状，例如肝病、胆道疾病、胰腺疾病、糖尿病等。
✦疾病影响消化
这些疾病会影响到消化道内部的消化酶分泌、肠道蠕动、食物吸收等消化过程，导致消化不良症状的出现，如腹胀、腹泻、便秘、恶心、呕吐、胃痛等。
功能性消化不良是最常见的消化系统疾病，大部分消化不良患者都是属于功能性消化不良。功能性消化不良没有明显的器质性病变，但出现了消化不良症状。
由于功能性消化不良患者病情的反复性与迁延不愈，其生活质量明显降低，同时，所带来的社会医疗成本的增加和生产力的下降也不容忽视。
▸ 发病率
在全球范围内，功能性消化不良女性发病率普遍高于男性。不同地区功能性消化不良的患病率也存在明显差异 ：西方国家总体较高，约为10%~40%，亚洲国家较低约为5%~30%。
▸高发人群
•饮食不规律的人群：饮食不规律、暴饮暴食、偏食等不良饮食习惯容易导致消化不良。
•长期服用药物的人群：长期服用某些药物，如抗生素、非甾体抗炎药等，可能破坏肠道菌群平衡，导致消化不良。
•精神压力大的人群：精神压力大、情绪波动较大的人群容易出现消化不良症状。
•高龄人群：随着年龄的增长，人体消化功能逐渐下降，高龄人群容易出现消化不良症状。
•婴幼儿：婴幼儿是消化不良的高发人群之一。由于婴幼儿的消化系统尚未完全发育成熟，消化酶的分泌不足，肠道菌群的构成不稳定等因素，使得婴幼儿容易出现消化不良的症状。
▸ 诊断标准与症状
功能性消化不良的诊断标准：
•餐后饱胀感：即在正常量的膳食后感到不舒服；
•早饱：进食后不久即有饱感，以致摄入食物明显减少，无法完成正常量的膳食；
•上腹疼痛或灼痛：上腹胀多发生于餐后，或呈持续性进餐后加重。
注：满足以上一项或多项，并且没有可以解释这些症状的任何结构性疾病（包括上消化道内窥镜检查）的证据；则可以判断为功能性消化不良
根据主要临床症状可大致分为上腹痛综合征和餐后不适综合征两种亚型。
✦持续时间长，并伴有精神症状
在病程中症状也可发生变化，起病多缓慢，经年累月，持续性或反复发作，不少患者有饮食，精神等症状。
早饱和上腹胀常伴有嗳气。恶心、呕吐并不常见，往往发生在胃排空明显延迟的患者，呕吐多为当餐胃内容物。
不少患者同时伴有失眠、焦虑、抑郁、头痛、注意力不集中等精神症状。这些症状在部分患者中与“恐癌”心理有关。
▸ 功能性消化不良和其他胃肠道疾病的关系
伴有肠易激综合征
许多功能性消化不良患者报告伴有肠易激综合征症状，并且这两种症状经常一同出现在更严重的患者中。
注：虽然这两种情况或多或少都与特定的胃肠道症状有关，但没有结构或生化异常可以解释这些症状。
胰腺功能异常
少数但一定人群的功能性消化不良患者存在胰酶异常或胰腺外分泌功能障碍。胰酶异常和胰腺外分泌功能障碍是否直接影响功能性消化不良症状尚不清楚。
肝脏疾病与消化不良直接存在关联
肝脏疾病如肝硬化、肝炎等也可能导致功能性消化不良症状，如腹胀、食欲不振等。这些疾病可能会影响肠道菌群的平衡，导致消化不良。
功能性消化不良的发病机制尚未完全阐明，可能与胃肠运动异常、内脏超敏反应、肠道菌群紊乱、病原微生物感染、遗传因素、社会心理和神经因素、环境因素等多方面调控异常有关。
需要注意的是，肠道菌群数量和紊乱是功能性消化不良的重要病因之一，将在下文中重点讲述。
➤ 1
√功能性消化不良患者胃排空受损
功能性消化不良的发病机制涉及胃调节、胃排空和十二指肠运动的紊乱。
胃排空——食物由胃排入十二指肠的过程称为胃排空。
一项随机、双盲对照研究发现，功能性消化不良患者的症状与胃调节受损之间存在密切关系 。几份报告表明，一些功能性消化不良患者胃排空受损，一项荟萃分析表明，几乎35%的功能性消化不良患者胃排空明显延迟。
√内脏高敏感性影响功能性消化不良
内脏高敏感性是导致功能性消化不良发展的关键病理生理机制。内脏超敏反应可以通过对肠道机械化学刺激的感知增加，这通常表现为疼痛和灼痛感加重。
辣椒素受体（Trpv1）的激活由神经生长因子 (NGF)、热刺激、辣椒素、前列腺素、酸性pH值和炎症介质触发，进一步释放加剧内脏痛觉的神经肽。
那么一般哪些因素会引起或导致人体胃排空受损或内脏高敏感性，常见的原因如下：
1.神经调节失衡：人体内部的神经系统对内脏的感知和调节非常重要。如果神经系统出现失衡，会导致内脏高敏感性，从而引起胃排空受损以及消化不良等症状。
2.饮食不当：食物的种类、质量和摄入量都可能影响胃排空。比如，吃得太快、咀嚼不充分、进食过多或者过少都会导致胃排空受损。
饮食中过多的刺激性食物（如辛辣、油腻的食物）或者过多的咖啡因、酒精等刺激物质，都可能刺激内脏，导致内脏高敏感性。
3.精神压力：长期的精神紧张、焦虑、抑郁等情绪问题，也会影响人体内部神经系统的平衡，进而导致胃排空受损或内脏高敏感性。
4.慢性疾病：一些慢性疾病，如炎症性肠病、胃溃疡等，也会引起胃排空受损以及内脏高敏感性，从而导致消化不良等症状。
5.长期用药：某些药物，如非甾体类抗炎药、抗生素等，长期使用也可能导致内脏高敏感性。
➤ 2
社会心理因素会导致功能性消化不良症状。
√心理对功能性消化不良具有重要影响
一项针对瑞典人群的研究表明，在10年的随访后，焦虑会使患功能性消化不良的风险增加近8倍。在日本，儿童时期的被虐待与功能性消化不良和功能性消化不良症状的严重程度有关。
此外，病理生理学研究表明，社会心理因素和精神障碍可能通过调节大脑中的信号处理在功能性消化不良中发挥作用以及应激激素对痛觉的影响。
社会心理因素和应激激素也会影响胃肠道的其他方面，例如运动、免疫系统激活、渗透性和微生物群。
√功能性消化不良对精神疾病也有反作用
多项研究强调，与健康人相比，功能性消化不良患者的焦虑和抑郁患病率显著增加。这些观察结果表明，精神疾病在功能性消化不良的发病机制中起着重要作用。
另一方面，由于低度肠道炎症中的细胞因子反应，功能性消化不良症状被认为会诱发焦虑或抑郁，这在功能性消化不良患者心理困扰的发展中起着重要作用。
➤ 3
家族史和遗传多态性可能与功能性消化不良相关。许多研究报告了功能性消化不良风险与遗传多态性之间的关联。
遗传多态性是在同一群体中，某个基因座上存在两个或两个以上的等位基因，且等位基因的频率大于0.01的现象。
GNB3 825C>T、SCL6A4 5HTTLPR、CCK-1R 779T>C等基因多态性被认为与功能性消化不良相关。最近的一项荟萃分析发现，GNB3 825C>T中的次要等位基因 (T) 与上腹疼痛综合征亚型的易感性增加有关。
➤ 4
运动不足、睡眠障碍、高脂肪摄入和饮食不规律等生活方式因素与功能性消化不良的病理生理学有关。
√不健康生活方式导致功能性消化不良发病率高
研究发现，睡眠障碍和运动不足与功能性消化不良相关；脂肪摄入过多会加重功能性消化不良的临床症状，不规律的饮食模式也与功能性消化不良相关。
➤ 5
研究表明，沙门氏菌、幽门螺杆菌、空肠弯曲菌、蓝氏贾第鞭毛虫和诺如病毒等病原微生物导致的急性肠胃炎均与功能性消化不良症状有关。
其机制可能与导致胃肠道Cajal间质细胞（ICC）和肌间神经节受损有关，其发生率在功能性消化不良患者约为10%。
√病因微生物感染会加重消化不良症状
最近的一项荟萃分析证实，根除病原体后症状改善比未治疗的对照组效果更好。在持续时间超过4-12周且内镜检查已排除器质性原因的消化不良患者中，成功根除幽门螺杆菌可使症状缓解率提高10%至15%（或至少症状改善）。
➤ 6
来自动物和临床研究的证据表明，肠道菌群在功能性消化不良中起着重要的作用，影响许多致病机制，包括胃肠动力受损、内脏敏感性、免疫激活、粘膜通透性增加和肠脑轴功能改变等。
在人体中，微生物（包括细菌、古细菌、病毒和真菌）的数量远远超过宿主细胞的数量。
微生物组在调节生理功能（包括胃肠运动功能、上皮屏障保护以及肠道和中枢神经系统之间的相互作用）中发挥着重要作用。然而，微生物失调在功能性消化不良患者中非常常见。
•普雷沃氏菌丰度降低
一项研究将功能性消化不良患者的胃液成分与健康对照组进行了比较，报告称与对照组相比，功能性消化不良中普雷沃氏菌属（Prevotella）的频率显著降低。
这种生态失调的原因可能是胃排空延迟，这可能会改变胃的酸度、粘液稠度和部分氧合作用，从而改变胃的细菌定植。
扩展阅读：肠道重要基石菌属——普雷沃氏菌属 Prevotella
•拟杆菌与变形菌比例增加
功能性消化不良患者胃液的微生物群显示拟杆菌与变形菌的比例增加，而未检测到酸杆菌（Acidobacteria）。然而，健康人的胃液中含有酸杆菌，并且拟杆菌与变形菌的比例较低。
•细菌代谢物分泌出现异常
与对照组相比，功能性消化不良患者的胆汁酸阳性胃液样本比例增加更多。由于胆汁酸从十二指肠反流到胃中，生理上发生在胃运动期间，功能性消化不良患者可能会出现胃动力障碍。
物种丰富度的增加表明胃液微生物群的数量和多样性足以使细菌的代谢物和成分影响胃。因此，可能表明肠道的有毒细菌细胞成分，如脂多糖，刺激白细胞产生促炎细胞因子，引发胃部炎症，从而增加粘膜通透性，这可能导致胃肠神经系统功能障碍。
由于脂多糖和胆汁酸会增加粘膜的通透性，因此患者的炎症可能是由含有此类潜在毒性物质的液体回流引起的。
当比较功能性消化不良患者和健康对照组的上消化道微生物组时，功能性消化不良组口腔、食道、胃和十二指肠中的链球菌（Streptococcus）水平较高。
链球菌丰度与上消化道不适呈正相关，表明链球菌与功能性消化不良患者的胃肠道症状之间存在联系。此外，功能性消化不良组表现出更高水平的厚壁菌门。
• 厚壁菌、变形菌丰度增加
根据这些发现，在一项比较功能性消化不良患者和健康受试者十二指肠粘膜微生物群的不同研究中，十二指肠粘膜中最普遍菌属中也有链球菌。
此外，通过分析功能性消化不良和肝郁脾虚综合征大鼠的粪便样本的微生物组成，与对照组相比，该模型中厚壁菌门、变形菌门（Proteobacteria）和蓝藻门（Cyanobacteria）的水平升高，而拟杆菌门的丰度较低。
上述研究表明，功能性消化不良中的微生物改变并不局限于胃肠道中的一个部位，突出了稳态失衡在这些疾病的发病机制中的潜在重要性。
小肠细菌过度生长 (SIFO) 的定义是小肠中存在过量的细菌，并且与胃肠道症状有关。
最近的研究分析了功能性消化不良患者十二指肠的细菌属水平。
链球菌相对丰度增加
澳大利亚的一项研究报道，与对照组相比，功能性消化不良患者的链球菌（Streptococcus）相对丰度增加，尽管不显著（这可能是因为样本量小），并且链球菌的丰度与厌氧属普雷沃氏菌、韦荣球菌（Veillonella）和放线菌（Actinomyces）的丰度之间存在负相关，这些菌群功能性消化不良患者中显著减少。
β多样性发生显著变化
此外，报告的十二指肠的β多样性在患者和对照组之间存在显著差异，而α多样性保持不变，表明该疾病可能涉及更复杂的微生物群结构变化，而不是仅特定属的相对丰度变化。
奈瑟菌和卟啉单胞菌丰度降低
最近的一项研究表明，在使用质子泵抑制剂（PPI）治疗之前，功能性消化不良患者和对照组的十二指肠粘膜奈瑟菌（Neisseria）和卟啉单胞菌（Porphyromonas）丰度降低，但微生物负荷没有差异。
总体而言，研究证实功能性消化不良患者中确实发生了微生物数量和多样性方面的明显变化。
功能性消化不良患者的微生物变化
Brown G,et al.Neurogastroenterol Motil.2022
谷禾还检测了一些功能性消化不良人群的肠道菌群，虽然个体直接存在一定差异，但是共同之处是菌群紊乱，核心菌异常较多，多项病原菌超标。
案例一
基本信息和病症：
1岁3个月，食物过敏，厌食，功能性消化不良，生长发育不良
菌群构成：
重要菌群情况：
注：高亮部分是异常菌属。
总结：菌群失衡，核心菌属异常较多，普雷沃氏菌属（Prevotella）缺乏，多种致病菌超标。
案例二
基本信息和病症：
43岁，每天大便不成形；容易急性肠胃炎；消化不良
菌群构成：
重要菌群情况：
<来源：谷禾健康肠道菌群检测数据库>
总结：菌群失衡，菌群多样性低，核心菌属大量异常，致病菌和病原菌多项超标。
功能性消化不良是一种复杂的多因素导致的功能性胃肠疾病，目前其确切的发病机制尚不明确。
★ 肠道菌群在功能性消化不良中起重要作用
多个研究表明，肠道菌群紊乱在功能性消化不良的发生发展起着重要作用，是功能性消化不良的重要发病机制。影响包括胃肠动力受损、内脏高敏感性、免疫激活、粘膜通透性增加和中枢神经系统疾病。
肠道微生物群参与功能性消化不良发病机制
Tziatzios G,et al.Microorganisms.2020
胃肠运动异常是功能性消化不良的基本病理机制，包括胃排空延迟、胃容受性舒张受损及消化期间移行性复合运动（MMC）III期异常。
✦外来菌的增殖抑制胃肠道蠕动
消化期胃和小肠移行性复合运动可将胃肠内容物和致病菌机械性地迁移向远端肠道，而功能性消化不良患者经常出现非传播性和逆传性活动，这可能诱导或加重近端小肠细菌随反流十二指肠液迁移到胃。
而胃排空延迟又导致反流菌能较长时间保留在胃和十二指肠中，引起菌群分布失调的同时，外来菌的增殖可产生内毒素脂多糖刺激免疫应答，进而，抑制胃肠道蠕动，加重功能性消化不良症状。
✦细菌代谢物是胃肠动力的重要来源
短链脂肪酸是肠道共生菌发酵膳食纤维代谢物，除了作为胃肠动力的重要能量来源，也可直接激活肠神经系统以调控肠内分泌细胞合成和分泌某些胃肠激素，如肠激素肽、胆囊收缩素、胰高血糖素样肽等，进而调节胃肠道动力及胃排空。然而在代谢组学研究中发现功能性消化不良大鼠存在短链脂肪酸水平显著降低。
更准确地说，细菌产生的短链脂肪酸不仅调节功能性消化不良中十二指肠碳酸氢盐的分泌，同时它们在十二指肠的快速吸收也可能影响管腔细菌定植抑制。
5-羟色胺影响胃肠道动力
相关研究证实肠道微生物群在调节5-羟色胺（5-HT）合成中起着关键作用，而5-羟色胺水平是影响胃肠道动力的重要因素之一。
大肠杆菌产生的脂多糖延迟胃排空
此外，已发现大肠杆菌（Escherichia coli）产生的细菌脂多糖会导致胃排空显著延迟 ，而双歧杆菌当用作益生菌使用时时可显著增强小肠蠕动。
由上述研究可知，胃肠动力异常可能诱发菌群失调，而菌群失调可反过来进步一步影响胃肠动力，介导功能性消化不良发生发展，但菌群失调与功能性消化不良的因果关系仍需更深入的研究加以验证。
✦心理因素和肠道炎症相互影响
功能性消化不良患者处于十二指肠低度炎症状态。这种慢性低级别的炎症反应会引起疼痛和敏感性。
此外，焦虑或抑郁等心理学因素似乎与慢性炎症反应相互影响，心理压力和由此产生的皮质醇释放激素分泌也会增加十二指肠的局部炎症和全身炎症反应。
✦炎症状态下肠屏障功能发生改变
多项研究报道了功能性消化不良患者肠道中免疫细胞（如肥大细胞、巨噬细胞和嗜酸性粒细胞）数量的增加。
十二指肠活检切片中嗜酸性粒细胞增多
Hari S,et al.Front Allergy.2022
活化的肥大细胞释放细胞因子、组胺、前列腺素和类胰蛋白酶，它们与肠屏障功能障碍和伤害感受通路的改变有关。
嗜酸性粒细胞影响肠道通透性
在生理条件下，十二指肠屏障由粘液层、上皮和下面的固有层组成。在功能性消化不良中，屏障的功能障碍体现为粘膜完整性丧失和通透性增加。
此外，功能性消化不良中嗜酸性粒细胞的募集和激活也发生，这可能使组织损伤和屏障功能障碍持续存在。
正常与功能性消化不良的屏障功能对比
Hari S,et al.Front Allergy.2022
✦肠道菌群也会破坏肠道通透性
肠腔黏膜表面是毒性和免疫原性颗粒面对黏膜相关免疫系统的第一道屏障。肠道微生物菌群失调在功能性消化不良中非常常见。
有害菌破坏紧密连接增加肠道通透性
有研究表明，霍乱弧菌（V.cholera）、艰难梭菌（Clostridium difficile）和产毒素的大肠杆菌的各种菌株已显示可通过直接破坏紧密连接（TJ）、毒素或蛋白酶的产生以及炎症级联反应的活化来增强肠道通透性。
益生菌可以促进屏障完整性
相反，肠道益生菌可以通过增加闭合蛋白、紧密连接蛋白ZO-1和ZO-2的表达来促进屏障完整性。
另外，肠道菌群的某些代谢产物也能够破坏肠道通透性，例如，细菌细胞壁脂多糖易位可以诱导免疫反应和炎症反应，加剧肠道屏障损害并进一步增加肠道的通透性。
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除了影响黏膜屏障功能，微生物群也参与调节免疫系统的发育和功能，在先天免疫系统中起关键作用。
✦肠道菌群调节肠上皮免疫功能
研究发现，肠道微生物区系通过激活肠上皮细胞的模式识别受体和内质网应微信号促进免疫系统的发育，从而促进肠上皮细胞的增殖、抗菌肽和黏液的产生，调节与免疫功能相关细胞因子的分泌，如白细胞介素1β、白细胞介素18和白细胞介素25。
✦微生物代谢物也可促进免疫反应
肠道微生物群及其代谢物还通过Toll样受体（TLRs-TLR2、TLR4）干扰信号，并促进促炎细胞因子的产生和免疫反应。
此外，它们的代谢物也可能具有炎症特性或对T细胞分化产生直接影响。
小结
综上所述，肠道菌群失调在影响黏膜生物屏障的同时，可能也导致黏膜机械屏障、化学屏障及免疫屏障等多种屏障功能低下，并可能介导黏膜低度炎症和内脏高敏性的发生。
生物失调的影响
Kim SH.Korean J Gastroenterol.2022
脑-肠轴是连接胃肠道和中枢神经系统的传导通路，包括中枢神经系统、脑和脊髓、自主神经系统、肠神经系统和下丘脑垂体肾上腺轴。
肠道菌群与脑-肠轴存在双向交互作用：
肠道菌群通过神经、内分泌、免疫等至少三种途径与中枢神经系统相通；中枢神经系统调节肠道的运动、分泌及肠道黏膜通透性来影响肠道菌群，或通过肠腔分泌的激素直接调节菌群的基因表达而影响肠道菌群的组成和功能。
Brown G,et al.Neurogastroenterol Motil.2022
肠道菌群通过肠-脑轴影响5-羟色胺、脑源性神经营养生长因子（BNDF）等神经递质的合成、释放和下丘脑-垂体-肾上腺轴的发育，调节中枢神经系统的发育、功能和行为，影响焦虑、抑郁样情绪障碍和应激反应。
✦功能性消化不良患者伴有精神症状
功能性消化不良属于典型的身心疾病，常有焦虑、抑郁的表现。一项为期12年的前瞻性研究也说明功能性消化不良患者中有1/2～2/3先出现焦虑再有胃肠道症状，提示了功能性消化不良的中枢发病机制。
功能性消化不良患者的中枢神经系统改变
功能性神经影像学，如功能核磁共振，使我们能直接观察到中枢神经系统的改变，证明其与功能性消化不良症状的相关性。
结果显示功能性消化不良患者额叶皮层、感觉皮层、脑岛、前扣带皮层、丘脑、海马体和杏仁核的改变，与功能性消化不良内脏超敏反应、消化不良症状、生活质量及焦虑和抑郁有关。
精神心理应激影响内脏高敏感性
有研究认为功能性消化不良患者在精神心理应激的情况下可通过刺激中枢神经系统的情感活动系统参与患者内脏高敏感性的形成，从而对胃肠道产生影响。
因此，研究人员推测肠道菌群通过脑-肠轴对中枢神经系统的调节，导致消化不良伴焦虑抑郁的发生发展。
✦肠道菌群对肠脑轴具有重要作用
随着研究不断深入，越来越多证据证实肠道菌群与脑-肠-菌群轴功能密切相关。
菌群代谢物影响中枢神经系统信号
一方面，肠道微生物能通过合成和释放短链脂肪酸、次级胆汁酸和色氨酸等代谢物，与肠内分泌细胞，自下而上影响激活内源性中枢神经系统信号机制。
此外，肠道菌群失调会增加脂多糖的产生和分泌，而脂多糖不仅是影响中枢神经系统功能的一个强有力的因素，还会促进其他炎症因子的产生，如肿瘤坏死因子﹣α、白细胞介素﹣1β等，以上炎症因子可影响中枢神经系统的功能， 紊乱神经肽的合成和分泌。
激活肠神经系统信号
另一方面，肠道微生物也可独立完成或促进某些神经活性物质的合成和分泌，如5-羟色胺、γ－氨基丁酸、去甲肾上腺素、多巴胺等，这些小分子物质能通过与肠内分泌细胞相互作用，激活肠神经系统信号机制。
上述研究表明，肠道菌群失调可能诱导脑-肠-微生物群轴功能紊乱，其机制涉及神经、免疫和内分泌信号传导。
✦迷走神经的作用
在生态失调和胃肠道不适的精神状况的背景下，应该注意的一个重要方面是迷走神经的作用。
众所周知，压力会增加肠道通透性并通过各种神经调节剂改变胃肠道微生物组的组成，同时压力可以减少迷走神经活动，这可能会促进胃肠道炎症。
注：虽然目前还没有关于迷走神经刺激对胃肠道微生物组影响的数据，但可以推测迷走神经可能通过其对肠道通透性的影响对肠道微生物组产生影响。
迷走神经的传出可能在肠道中具有抗炎作用，同时降低肠道通透性——这两种作用都可能归因于通过迷走神经活动加强紧密连接。
心理治疗对功能性消化不良患者微生物群和胃肠道症状的影响，也可以用迷走神经的影响来解释。
心理疾病对功能性消化不良的表现有影响
现在人们可能想知道心理疾病的患病率是否在不同的功能性消化不良亚组中有所不同。
已经表明情绪和焦虑障碍在非疼痛主导型功能性消化不良患者中，比在疼痛主导型功能性消化不良患者中更常见。
另一项研究还表明上腹痛与神经质、虐待和躯体化之间存在相关性。
这些发现强调了未来重点关注功能性消化不良患者的心理合并症和特定症状之间的可能联系，研究心理治疗对功能性消化不良患者特别是微生物组的这些有趣影响。
未来随着研究深入，有望更好地理解脑-肠-微生物组轴，功能性消化不良的治疗方法也能更加个性化。
药物经口服途径进入人体，不可避免地与肠道菌群发生相互作用。
多项研究表明，肠道微生物能通过编码多种酶，影响口服药物在体内的吸收、代谢、转化等过程，进而影响药物活性成分的有效性和毒性。
改变微生物群的药物在治疗消化不良中得到了有效证实。
利福昔明是一种广谱抗生素，具有革兰氏阳性、革兰氏阴性、需氧和厌氧覆盖，在胃肠道腔内生物利用度高，全身不良反应极小。
•消化不良症状缓解
在一项随机试验中，利福昔明治疗优于安慰剂治疗，其中79%的患者在服用利福昔明后报告消化不良症状缓解，而安慰剂组在8周时这一比例为47%。
•利于有益细菌生长
在其他胃肠道疾病中，利福昔明治疗已被证明可以保护结肠菌群，增加乳酸杆菌和双歧杆菌（Bifidobacterium）的丰度，从而产生积极效应，利于有益细菌的生长，从而改变整体成分。
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•益生菌治疗后餐后腹胀改善
益生菌可能在功能性消化不良中发挥治疗作用，三项研究表明，在幽门螺杆菌阳性和阴性消化不良患者中服用益生菌加氏乳杆菌（Lactobacillus gasseri OLL2716）12周后，餐后饱腹感和腹胀症状得到改善。
35.5%的幽门螺杆菌阴性功能性消化不良患者的症状得到了缓解，而安慰剂患者的症状缓解率为17%。
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•恢复胃液微生物群
加氏乳杆菌还被证明可以“恢复”功能性消化不良患者异常的胃液微生物群。在服用益生菌12周之前，功能性消化不良患者的胃液显示拟杆菌比变形菌占优势，并且不存在酸杆菌（Acidobacteria），益生菌治疗后，这些比例发生了变化，以反映与健康志愿者相似的微生物群组成。
此外，虽然没有收集小肠细菌数据，但用凝结芽孢杆菌（Bacillus coagulans MY01）和枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis MY02）治疗8周后，功能性消化不良患者的有效率比安慰剂提高了28%。
这些发现提供了初步证据，表明患者症状与肠道微生物群中某些属的丰度有关，这些微生物群可以通过治疗性抗生素和益生菌制剂进行调节。
尽管有这些显著的具体变化，但仍需要对更多不同地理区域的患者群体进行进一步研究，以验证疾病中的微生物组变化。
15项观察性研究和一项随机对照试验的系统回顾发现，高脂肪、小麦、FODMAP（可发酵低聚糖、双糖、单糖和多元醇）和咖啡因等天然食品化学物质含量高的食物与功能性消化不良有关。
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饮酒与功能性消化不良症状的关联尚不明确，可能取决于酒精的类型。
以下是一些饮食调理建议：
•少食多餐：每天分成5-6餐，每餐食量适中，避免暴饮暴食。
•避免过度饮酒和吸烟：酒精和烟草会刺激胃肠道，加重消化不良症状。
•避免食用刺激性食物：如辛辣、油腻、烧烤等食物，容易引起胃肠道不适。
•增加膳食纤维摄入量：膳食纤维可以促进肠道蠕动，缓解便秘症状。建议多食用蔬菜、水果、全谷类食品等富含膳食纤维的食物。
•注意饮食卫生：避免食用过期食品、生冷食物等容易引起胃肠道感染的食物。
•喝足够的水：保持足够的水分摄入可以促进肠道蠕动，缓解便秘症状。
•食用易消化的食物：如米粥、面条、煮熟的蔬菜等，可以减轻胃肠道负担，缓解消化不良症状。
注意：饮食调理虽然可以缓解功能性消化不良症状，但如果症状持续或加重，建议及时就医进行诊断和治疗。
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胃酸抑制的主要药物包括两类药物：质子泵抑制剂（PPI）和组胺H2受体拮抗剂。
•上腹痛和反流症状缓解
一项荟萃分析发现，在两到八周内服用标准剂量的质子泵抑制剂，在减少功能性消化不良症状方面优于安慰剂。
注：治疗益处仅出现在有上腹灼痛和反流样疼痛的患者身上，而不出现在有运动障碍相关问题的患者身上。
•消化不良症状的风险降低
组胺H2受体拮抗剂也是功能性消化不良治疗的一种选择。十二项随机对照试验将H2拮抗剂与安慰剂进行了比较，显示消化不良症状的相对风险降低了23%。
对于以进餐相关症状为特征的功能性消化不良伴餐后窘迫综合征的患者，促胃肠动力药可以减轻症状。
对29项比较促动力药（主要是西沙必利）与安慰剂的试验的回顾发现，功能性消化不良的整体症状显著减少。
对功能性消化不良患者的12项随机对照试验的回顾发现，心理治疗（即认知行为治疗和其他形式的心理治疗）比对照组具有统计学上的显著益处。
认知行为疗法：是一种心理治疗方法，旨在通过调整患者的思维方式和行为习惯，来改善其身体和心理健康问题。在功能性消化不良患者治疗中，认知行为疗法可以帮助患者意识到自己不良的思维和行为习惯，如过度焦虑、负面情绪、饮食习惯不当等，从而通过改变这些不良习惯，减轻和预防消化不良症状的发生。
此外，认知行为疗法还可以帮助患者学会应对压力和情绪问题的技巧，提高其身心健康水平。
•症状严重程度、疼痛强度减弱
认知行为疗法 (CBT)导致症状严重程度、疼痛强度减弱，并进一步降低疾病对患者生活的影响。
•胃动力显著增加
此外，与对照组相比，干预组胃排空率显著增加，胃动力参数发生变化。基于这些结果，认知行为疗法可被视为功能性消化不良患者的有效治疗选择。
注：心理治疗不应作为功能性消化不良的一线治疗，因为数据质量低，缺乏盲法心理干预和主观症状评分导致偏倚风险高。如果药物治疗无效，可以考虑心理治疗。
中药具有多成分、多靶点和多途径的优势，目前中医对功能性消化不良肠道菌群的研究仍处于探索阶段。
中药在治疗功能性消化不良方面具有一定的疗效，可以缓解消化不良症状，改善消化功能，提高生活质量。研究证实，中药能逆转肠道菌群失调，维持肠道微生态平衡。
注：中药治疗功能性消化不良应根据患者的具体情况进行个体化治疗，避免不必要的药物过敏或不良反应。同时，中药治疗应在专业医生的指导下进行。
基于菌群干预后，原先消化不良患者的肠道菌群有了好转：
<来源：谷禾健康肠道菌群检测数据库>
从以上菌群评估报告显示，核心菌属和重要菌属没有异常，整体菌群平衡和多样性良好，健康评分显著提升，检测者反馈消化不良症状大幅减轻。
功能性消化不良是一种常见的消化系统疾病，其症状包括腹胀、腹泻、便秘等，给患者带来很大的困扰和痛苦。目前，传统的治疗方法主要是针对症状进行缓解，但效果并不理想。近年来的研究表明，肠道微生物与功能性消化不良密切相关，肠道菌群干预成为了治疗功能性消化不良的新途径。
谷禾的肠道菌群检测经验和研究表明肠道菌群的紊乱和异常特征可以对部分功能性消化不良患者症状背后的病理进行分类和解析，为针对性干预和改善提供了新的可能。对肠道微生物与功能性消化不良之间的关系的进一步深入研究和应用有望带来更有效的治疗方法。
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谷禾健康
编辑
癌症一直是全球人类关注的重点，近年来癌症的发病率迅速增加，例如乳腺癌、前列腺癌和肺癌非常普遍。胃肠道癌在发病率和死亡率方面位居首位，并造成重大的社会经济负担。
胃肠道癌症包括胃癌、肝癌、食道癌、胰腺癌和结直肠癌等，占所有癌症的四分之一以上。
▷生活行为影响胃肠道癌症
目前的证据表明，社会经济发展导致生活方式的一些改变。如吸烟和饮酒是癌症最常见的风险因素，越来越多的共识也将饮食习惯列为胃肠道癌症的相关风险因素。这些行为与各种慢性非传染性疾病和胃肠道癌症的出现直接或间接相关。
▷肠道微生物影响胃肠道癌症
肠道微生物群在人类的健康和疾病状态中都发挥着重要作用。大量研究证明肠道微生物群对胃肠道癌症（包括食管癌、胃癌、结直肠癌、肝癌和胰腺癌）具有一定的影响。
在本篇文章中，讲述了胃肠道癌症的一些基本特征，并探讨了在社会进步的背景下，不健康的行为、饮食，及其影响的肠道微生物群变化对胃肠道癌症的影响。希望在未来有助于胃肠道癌症的预防、诊断和治疗。
本文主要分三部分讲述
Part1：胃肠道癌症的一些基本特征
Part2：不良生活方式对胃肠道癌症的影响
Part3：肠道微生物与胃肠道癌症的关系
胃肠道 (GI) 癌症，包括胃癌、肝癌、食管癌、胰腺癌和结直肠癌，胃肠道癌症是全球最常见的癌症，也是导致死亡的主要原因之一，它们的患病率正在持续上升。
疫情前的数据统计，2018年，约有500万例新增胃肠道癌症病例，超过300万例相关死亡。
胃肠道癌症严重危害人们健康
从GLOBOCAN数据库获得的数据估计，2020年食管癌新发病例超过60万例，相关死亡超过50万例。
使用同一数据库，分析估计2020年全球有110万例胃癌新发病例和超过70万例相关死亡。
同样，结直肠癌的发病率一直在以惊人的速度上升，2020年全球估计有190万新病例和90万例相关死亡。
胃肠道癌症已经成为不容忽视的健康问题，下面先来了解一下这些癌症：
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食管癌是第四常见的胃肠道癌症。
鳞状细胞癌是食管癌最常见的组织学类型
食管癌有两种主要的组织学亚型：腺癌和鳞状细胞癌 (SCC)。鳞状细胞癌是世界范围内的主要亚型。
我国食管癌90%以上为鳞状细胞癌，少数为腺癌。大多数食管癌患者表现为疾病晚期；因此，平均5年内总生存率仅为18%。
注：腺癌在美国和北欧排名第一（约60%）。
✦食管癌的症状
早期无明显症状
食管癌在早期往往是无明显症状的，偶有表现为胸骨后隐痛不适。随着肿瘤增大，患者会出现进食时吞咽不适或异物感。常表现为进食速度减慢并常需汤水送饭。
病情加重导致肿瘤增大阻塞食管
数月后因肿瘤进一步增大并阻塞食管腔，患者只能进食流质，当肿瘤完全阻塞管腔时，病人表现为“滴水难通”。从症状出现至完全梗阻一般约一年时间。
因此，有可疑症状时应尽早到医院检查。
✦男性食管癌的发病率高于女性
食管癌的男女差异较大，男性患食管癌的比例明显高于女性。食管癌在男性患者中的发生率是女性患者的三倍。
鳞状细胞癌的主要危险因素是饮酒和吸烟，而腺癌的主要危险因素是胃食管反流（尤其是糜烂性食管炎和巴雷特食管）、吸烟和肥胖。
胃食管腔因过度接触（或暴露于）胃液而引起的临床胃食管反流症和食管黏膜损伤的疾病称为胃食管反流。
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胃癌是全球第五常见癌症，也是癌症相关死亡率的第三大原因。
✦胃癌的症状
根据癌组织浸润深度分为早期胃癌和进展期胃癌（中、晚期胃癌）。
胃癌早期较难诊断
胃癌及癌前病变的症状隐匿且无特异性，因此早期胃癌很难发现。事实上，中国只有5～10%的胃癌能被早期诊断。
如捉摸不定的上腹部不适、隐痛、泛酸、食欲减退、轻度贫血等部分类似胃十二指肠溃疡或慢性胃炎症状。
随着病情的进展，胃部症状渐转明显出现上腹部疼痛、食欲不振、消瘦、体重减轻和贫血等。后期常有癌肿转移、出现腹部肿块、左锁骨上淋巴结肿大、黑便、腹水及严重营养不良等。
✦胃癌在不同人群中差异很大
非贲门胃癌 (NCGC) 占胃癌病例的近75%。与其他胃肠道癌症类似，非贲门胃癌的流行病学在不同人群中差异很大。
非贲门胃癌在东亚的发病率（韩国每10万人中有34人；日本每10万人中有28人）明显高于欧洲或美国（每10万人中有6人）。
✦影响胃癌的风险因素
除了幽门螺杆菌感染外，胃癌的其他主要危险因素包括年龄增长、性别、种族、饮食摄入类型、社会经济地位、遗传和吸烟。
尽管在过去几十年美国胃癌的发病率有所下降，但50岁或以下人群的非贲门胃癌发病率却出现升高，并且经常出现诊断晚和预后不良的情况。
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结直肠癌是常见的消化道恶性肿瘤，也是导致癌症相关死亡的第二大原因，每年全世界约有180万新发病例。
发病多在40岁以后，好发部位为直肠及直肠与乙状结肠交界处，男女比约为2:1。
✦结直肠癌的症状
结直肠癌的临床表现随其病灶大小、所在部位及病理类型而有所不同。
早期症状：
腹部不适：可能表现为腹胀、腹部隐痛等不适症状，疼痛多出现在中下腹部，逐渐加重；
排便习惯的改变：可能出现便频、腹泻或便秘，腹泻和便秘可交替出现，还可能出现腹部隐痛、肛门坠胀感等。
中期症状：
腹部肿块：当肿瘤生长到一定大小后，可能在腹部触及肿块，初期可推动，待到侵袭周围组织后则不易推动；
恶心、呕吐：当肿瘤侵犯胃部时，患者可能出现恶心、呕吐等症状；
晚期症状：
肠梗阻：以左侧结肠多见，由肿瘤向肠壁四周侵袭浸润，导致肠腔狭窄引起肠梗阻，多为慢性不完全性肠梗阻。可先出现腹胀、腹痛、肠鸣音亢进、便秘、粪便变细等；
全身中毒症状：以右侧结肠多见，由于肿瘤消耗体内营养，并造成慢性长期出血，还可继发感染，因此可出现贫血、消瘦、发热、无力、水肿等全身中毒症状；
转移症状：结肠癌晚期时可出现多处转移，肝转移可造成肝大、黄疸、腹水；肺转移可出现咳嗽、气促、血痰或呼吸困难等症状；脑转移可出现偏瘫、昏迷；骨转移可出现骨痛、跛行等。发展到最后可出现恶病质表现，引起全身多器官功能衰竭。
✦影响结直肠癌的风险因素
超过90%的结直肠癌病例是偶发的，这突显了除了癌症相关基因之外，环境风险因素的重要性。例如不健康的饮食模式、超重、肥胖、2型糖尿病、久坐不动、吸烟和饮酒。
正如在其他胃肠道癌症流行病学研究中观察到的那样，不同国家和地理区域之间的结直肠癌发病率差异很大，澳大利亚和新西兰的发病率最高，中南亚的发病率最低。
工业化影响了结直肠癌的发病率
多项研究支持高人类发展指数与结直肠癌发病率和死亡率之间的关系；发达国家通常报告的发病率最高。尽管经济发展和随之而来的工业化有望改善医疗保健的可及性，但这极大地影响了生活方式和不健康习惯。
尽管如此，许多欠发达国家的发病率正在上升，加拿大和巴西等国家的结直肠癌发病率的巨大差异可能不仅与卫生政策有关，还与地区贫困有关。
扩展阅读：结直肠癌防治新策略——微生物群
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一般分为肝细胞癌和肝内胆管癌
原发性肝癌一般可分为肝细胞癌（HCC）和肝内胆管癌（ICC），这两种约占肝癌75-85%的病例。
预后不良是该疾病的标志；因此，肝癌的发病率和死亡率密切相关。肝癌在胃肠道癌症中的发病率与死亡率均排名第三。此外，肝癌是全球第六至第七常见的癌症，也是导致癌症相关死亡的第四大原因。
✦肝癌的症状
早期症状：肝癌从第一个癌细胞形成发展到有自觉症状，大约需要2年时间，在此期间，病人可无任何症状或体征，少数病人会出现食欲减退，上腹闷胀、乏力等，有些病人可能轻度肝肿大。
中、晚期症状：肝癌的典型症状和体征一般出现于中、晚期，主要有肝痛、乏力、消瘦、黄疸、腹水等。
转移症状：如果肝癌出现转移，可能出现相对应的症状。肺转移可能出现咳嗽、咳痰等症状，骨转移可能出现疼痛的症状。
✦肝癌的地区差异较大
肝癌的全球分布差异很大，近75%的病例发生在亚洲，其中中国占病例的50%以上，蒙古的发病率最高（93.7/100000）。
在过去的四十年里，一些国家，如美国、加拿大、新西兰和澳大利亚，出现了肝癌病例增加的趋势。
✦影响肝癌的风险因素
病毒性肝炎
乙型肝炎病毒（HBV）和丙型肝炎病毒（HCV）以及饮酒被认为是世界范围内肝细胞癌最重要的危险因素。
非酒精性脂肪肝
随着肥胖、糖尿病和相关代谢综合征的高度流行，非酒精性脂肪肝被认为是慢性肝病最常见的原因之一，也是肝细胞癌的相关原因。
工业化进程影响着社会经济环境，人们生活方式的改变，有利于高热量的西方化饮食，并增加了肥胖和糖尿病的发病率。
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胰腺癌是五种主要胃肠道癌症中最不常见的，累计5年生存率仅为5–15%。
胰腺癌的发病率近年来呈快速上升的趋势，死亡率排在首位，因此也被称为“癌中之王”。
✦胰腺癌的症状
胰腺癌是最致命的癌症之一，其特点是：难发现（发现多为晚期），病程短，发展恶化速度快，中位生存期为3-6个月，正所谓 “无声杀手”。
胰腺癌的早期临床表现往往是无特异性的，与许多其它常见疾病症状相似。中后期主要症状有：不明原因的厌食，消化不良及体重下降；腹部不适或疼痛；黄疸。
✦影响胰腺癌的风险因素
高人类发展指数国家胰腺癌的发病率和死亡率均高出3-4倍，其中北美、欧洲和澳大利亚/新西兰报告的发病率最高，男性患者的发病率略高于女性患者。
高体重指数（BMI）、2型糖尿病，以及酗酒和吸烟是胰腺癌的可变风险因素。关于胰腺癌的风险，发现吸烟者与非吸烟者的发病率比值约为1.74。大量饮酒似乎与胰腺癌有关，是胰腺炎的相关原因，胰腺炎也是胰腺癌的一个既定风险因素。
注：胰腺癌通常具有高度侵袭性，由于非特异性的临床表现而难以诊断。此外，同一国家的国家和地区的诊断准确性差异很大，主要与城市、大都市和高度发达的中心有关。
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中国是全球肝癌、食管癌、胃癌新发病例和死亡人数最多的国家，2020年新增确诊病例121万。中国结直肠癌发病率也在快速上升，占2020年全球发病率的40%以上。
中国胃肠道肿瘤负担沉重，发病率高于世界平均水平。
★ 胃肠道癌症与生活习惯有关
中国近几十年经历了饮食和营养、身体活动及吸烟等生活方式的快速变化。大量证据支持胃肠道癌症与饮食和其他生活行为风险因素有关。
统计与胃肠道癌症风险相关的饮食等生活因素的时间趋势，将有助于衡量由这些因素引起的胃肠道癌症发病的未来趋势，影响预防癌症的公共卫生政策，并优化健康促进的资源分配。
研究团队根据1991年至2011年中国健康与营养调查 (CHNS) 的数据描述和预测了中国饮食和生活方式因素以及相关胃肠道癌症负担的时间趋势。
Wu Y,et al.Gastroenterology.2021
下面来讲述一下这些生活方式与胃肠道癌症之间的具体关系：
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饮酒是全球疾病负担的主要风险因素，饮酒会增加患癌症的风险。1990年至今，全球成人人均酒精消费量增加，当前饮酒率从45%增加到47%，终生戒酒率从46%减少到43%，预计到2030年这两种趋势将持续。
✦大量饮酒会增加癌症风险
酒精饮料导致近4%的癌症，而最高风险与大量饮酒有关。考虑到不同的饮酒模式，研究表明癌症风险与饮酒频率、每天通常饮酒的量和偶尔大量饮酒之间存在不同的关联，所有这些都与风险增加有关。
教育状况、饮食、吸烟、个人偏好以及地区和宗教习惯是与饮酒或戒酒模式相关的多种生活方式因素中的一部分，可能会混淆当前的研究结果。
几种胃肠道癌症与饮酒有关：
鳞状细胞食管癌与饮酒有关，但与食管腺癌无关。
研究显示关于结直肠癌和胰腺癌的不同结果；胰腺癌的风险似乎与大量饮酒有关，而 结直肠癌的风险与中度或大量饮酒有关。
关于胃癌，世界癌症研究基金会/美国癌症研究所2018年的报告观察到，酒精摄入量 >45 克/天的人群患胃癌风险增加。
肝细胞癌与饮酒直接相关；该关联主要由酒精相关性肝硬化、乙型或丙型肝炎病毒携带者饮酒以及可能大量饮酒驱动。
✦酒精致癌的一些途径
酒精可能通过多种途径促进致癌作用，包括：乙醇及其代谢物乙醛会影响DNA甲基化，导致致癌基因的表达；乙醛形成DNA加合物，损害DNA合成和修复并导致突变。
除此之外，炎症、氧化应激的诱导、叶酸吸收的破坏、免疫系统功能下降、微生物群失调、肝硬化和雌激素调节的变化也可能在癌症发展中发挥作用。
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吸烟是多种疾病的主要危险因素，包括胃肠道癌症。
★ 烟草的危害非常大
尽管近几十年来吸烟率有所下降，但与吸烟相关的疾病和死亡仍然是一个令人严重关切的问题，也是一个全球健康问题。
《2019年全球疾病、伤害和风险因素负担研究》确定，就残疾调整寿命而言，吸烟是87个风险因素中的主导因素。
烟草烟雾含有不同的化学制剂，包括活性氧（ROS）和活性氮（RNS）。氧化损伤导致遗传和表观遗传改变、基因失调、调节元件破坏和炎症反应途径激活，在恶性循环中导致活性氧的进一步生成，并可能最终演变为癌症的发生和发展。
✦吸烟者患胃肠道癌症风险更高
食管鳞状细胞癌风险增加
过去几十年的研究支持吸烟与胃肠道癌症之间的关系。吸烟也与食管鳞状细胞癌风险增加20-30%有关，重要的是，注意到烟酒联合使用的具有协同作用。
吸烟人群患胃癌风险较高
数据还表明，吸烟是贲门型和非贲门型胃癌的危险因素。对于其他胃肠道癌症，吸烟率较高的吸烟者患胃癌的风险更高。
荟萃分析还支持吸烟在结直肠癌发展中的作用。 吸烟是肝癌和胰腺癌的公认危险因素。2014年美国卫生部长的报告显示，目前吸烟者因吸烟而患肝癌的风险增加了70%，以前吸烟者增加了40%。
在那些每天吸烟量最大的人中，患胰腺癌的风险最高。荟萃分析研究发现，与不吸烟者相比，当前吸烟者的胰腺癌患者比值升高，但重度吸烟者的比值更高，随着戒烟后的年数成比例下降。
戒烟的好处已经得到了很好的证实。戒烟者的死亡和癌症风险降低。
戒烟和控制烟草消费需要战略规划。成功的戒烟尝试与社会经济地位、教育水平、获得原烟草广告、反烟草运动以及与其他吸烟者一起生活有关。
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高脂饮食可显著促进胃肠道肿瘤的发生和发展，主要涉及代谢重编程和多种致癌分子的改变。
高脂饮食与胃肠道癌症的关联
Tong Y,et al.Theranostics.2021
✦高脂饮食下食管癌发病率较高
早在1994年，就发现喂食高脂饮食的小鼠食管癌发病率较高，提示高脂饮食与食管癌之间存在关联。
胆汁酸组成发生变化
高脂饮食可导致小鼠胆汁酸组成发生变化，尤其是牛磺胆酸和牛磺熊去氧胆酸，导致小鼠巴雷特食管和食管癌的发病率增加。
巴雷特食管——食管下段的鳞状上皮被柱状上皮覆盖，可能与反流性食管炎相关，并有发生腺癌的可能。
促炎和致瘤因子增加
喂食高脂饮食的小鼠的食管腺癌具有更高的生长和代谢活性，脂肪组织中促炎和致瘤因子（如瘦素、IGFBP）的表达增加，而抗炎和生长抑制分子减少。
在临床流行病学研究中，发现“肉和脂肪”与食管腺癌和食管鳞状细胞癌密切相关。同时还发现，较高比例的脂肪会加剧食道癌和食道胃腺癌的发生，而碳水化合物会降低食道腺癌的发生。
✦过量膳食脂肪易导致胃癌
许多流行病学研究报告说，膳食脂肪可能是胃癌的危险因素。
瘦素在胃癌中发挥重要作用
瘦素被认为在肥胖相关的胃肠道恶性肿瘤中发挥重要作用，因为它在血管生成、细胞凋亡、细胞增殖和细胞迁移中发挥作用。
瘦素是一种由脂肪组织分泌的激素，它在血清中的含量与动物脂肪组织大小成正比。瘦素作用于位于中枢神经系统的受体，从而调控生物的行为以及新陈代谢。
它还显示通过调节mTOR、STAT3和ERK依赖性途径、PI3K依赖性途径和MAPK依赖性途径来促进粘蛋白产生和胃肠道肿瘤形成。
作用机制
过度的瘦素和瘦素信号激活通过抑制胃肠道上皮细胞中的细胞因子信号3的抑制剂以及增加与肠上皮相关的异位分子如肠粘蛋白2和潘氏细胞标志物PLA2的表达而导致胃肿瘤，以及转录因子SRY-box转录因子2和H+/K+ATP酶的表达降低。
由于瘦素受体(OBR)信号介导的胃上皮细胞器稳态、组织完整性和干性基因表达的破坏，与高脂饮食相关的脂肪毒性会诱发癌前病变。
简而言之，高脂饮食通过上皮细胞中PI3K-Akt通路的上调，促进β-连环蛋白并破坏细胞器稳态，并且可以上调癌症干细胞的特性。
一项研究发现，在高脂饮食喂养的8-20周内，胃壁细胞出现线粒体损伤，并伴有粘膜厚度增加。游离脂肪酸（FFAs）的添加可以复制这种表达并促进后生变化，表明游离脂肪酸的脂质毒性诱导壁细胞死亡和癌前病变的发生。
还有研究发现高脂饮食可以为转移提供足够的能量，并增加O-Glc-N-酰化水平，从而促进脂肪酸受体CD36的转录激活。CD36上调导致癌症细胞脂肪摄取增加，形成促进癌症转移的恶性循环。
✦高脂饮食促进了肝癌
研究证实，高脂饮食可导致疏水性胆汁酸的肝脏滞留显著增加，这与肠道微生物的变化显著相关。同时，肝内胆汁酸的合成和转运紊乱，导致多种炎性细胞因子释放和胆汁酸严重沉积，促进癌症的发生。
此外，调节新陈代谢的各种分子也发生了变化。例如，饮食诱导的肥胖小鼠肝脏中的FGF21和CPT2减少，而FGF15、IRE1α和瘦素上调，然后与其他病理变化联系起来，促进致癌作用。
FGF21减少与过度增殖、TGF-β和Smad信号以及肝脏中上皮-间质转化和Wnt信号通路/β-连环蛋白 信号的异常表达密切相关。
脂肪酸氧化酶CPT2在高脂喂养小鼠体内显著下调，导致酰基肉碱在肝细胞癌组织和血清中蓄积，协同抑制脂肪酸氧化和激活STAT3，共同促进肝癌发生。
高脂饮食产生的代谢变化导致肝脏炎症
长期高脂饮食可降低小鼠香叶基香叶基二磷酸合酶的表达。肝香叶基香叶基二磷酸合酶敲除增强肝激酶B1超法尼基化，通过调节AMPK 活性破坏线粒体功能并促进糖酵解。这些代谢变化导致肝脏炎症，巨噬细胞和促炎细胞因子浸润，进而促进肝脏病理进展。
IRE1α与癌症内质网应激有关，并驱动发病机制。一方面，IRE1α促进NFκB途径的肥胖相关抑制剂的激活，导致肝脏中产生典型的促炎细胞因子，如肿瘤坏死因子和白细胞介素6。
另一方面，它维持STAT3的激活，从而促进肝细胞增殖。瘦素信号通路可以通过下游PI3K/Akt信号激活mTOR，而mTOR间接激活真核起始因子4E，从而刺激编码增殖和抗凋亡因子的mRNA的翻译。
同时，高脂饮食可显著提高血清DPP4水平，促进DPP4/CL2/血管生成的级联反应和DPP4调节的巨噬细胞浸润介导的炎症反应，所有这些都在高脂饮食相关的肝细胞癌进展中起着关键作用。
✦高脂饮食对胰腺癌有影响
高脂饮食降低了上皮对癌症的防御
高脂饮食能促进细胞增殖，抑制异常细胞清除。西方饮食诱导小鼠胰腺上皮细胞过度增殖，并导致突变频率和可能性增加。高脂饮食喂养显著降低了RasV12转化细胞的清除能力，从而损害了上皮对癌症的防御。
高脂饮食可以产生炎症和免疫抑制性肿瘤微环境。发现喂食高脂饮食的小鼠的胰腺组织具有更高的KRAS活性、纤维化基质、更短的存活时间和更高程度的胰腺上皮内肿瘤和胰腺导管腺癌。
高脂饮食导致高胰岛素血症
高脂饮食还可以导致高胰岛素血症并加速胰腺上皮内肿瘤小鼠中的形成和进展。同时发现增加的内源性胰岛素会促进高脂饮食诱发的癌前病变和胰腺癌，这表明可能存在致癌机制。
胰腺导管腺癌发展的机制可能与DNA损伤有关。给 小鼠喂食高糖、高脂肪饮食，高糖处理的正常胰腺细胞系在体外表现出明显的DNA损伤和KRAS突变增加，他们还发现KRAS突变细胞在正常和高糖条件下均具有生长优势环境。
✦高脂饮食促进结直肠癌的发生和转移
对结直肠癌和高脂饮食的流行病学研究证实了它们之间的联系。
高脂饮食促进结直肠癌的发生和转移。伴随着APC基因的杂合丢失和ERK1/2、AKT和mTOR 信号通路的下调。
以下几种途径在高脂饮食促进结直肠癌中发挥关键作用：
JNK通路在肥胖和胰岛素抵抗中起着至关重要的作用并促进致癌转化和细胞增殖。
STRA6通路充当高脂饮食和结直肠癌之间的桥梁，维持结直肠癌干细胞。高脂饮食促进肿瘤组织中STRA6的增加，而STRA6激活转导JAK2-STAT3信号级联。
高脂饮食还可以激活MAPK、ERK和PI3K/Akt信号通路。在一项研究中，高脂饮食引起的肥胖可促进炎症相关结直肠癌的发生，这是由PI3K/Akt途径和肿瘤微环境中IL-12、MCP-1、IL-6和TNF-α的增加驱动的。
关于高脂饮食对细胞因子或肥胖因素的影响，也有许多研究。血清胰岛素、瘦素、TNF-α、IGF1水平升高，以及增殖细胞核抗原、COX-2、细胞周期蛋白 D1、β-连环蛋白和 NFκB 蛋白水平升高表明高脂饮食促进通过炎症和代谢异常形成结肠腺瘤，并影响细胞周期。
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慢性心理压力也被认为是包括癌症在内的多种疾病发展的危险因素。
慢性应激刺激下丘脑-垂体-肾上腺轴和交感神经系统，导致应激相关介质的合成和肾素-血管紧张素系统的激活 。
皮质类固醇和儿茶酚胺的过量产生会导致促炎细胞因子的产生和代谢变化，包括胰岛素抵抗的增加和脂肪分解释放游离脂肪酸。
✦慢性心理压力造成炎症环境
总而言之，这些改变似乎创造了一个炎症环境，加剧代谢综合征、糖尿病和胰岛素抵抗的发病机制以及其他非传染性慢性和免疫介导疾病的发展，所有这些都可能由慢性心理压力介导。
在癌症中，肾上腺素能受体在肿瘤细胞和肿瘤微环境中过度表达。肾上腺素能受体的下游激活反过来会抑制细胞凋亡和DNA修复，并具有增强细胞周期进程的原癌效应。
肾上腺素能受体的激活会诱导PI3K/AKT信号通路，从而刺激细胞增殖和血管生成。此外，应激介导的炎症反应和免疫功能改变可能会损害免疫监视机制，进一步促进癌变。
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恶性肿瘤的发展是一个多步骤的过程，病毒已被确定为肿瘤促进剂。肿瘤促进剂刺激信号通路和细胞增殖，最终导致癌症。
✦乙肝病毒、丙肝病毒感染易诱发肝癌
乙型肝炎病毒和丙型肝炎病毒感染是目前肝细胞癌最重要的全球危险因素，肝细胞癌是肝癌的主要组织学类型。
注：来自肝细胞癌高患病率地区的患者在诊断时往往比患病率地区的患者更年轻。
乙型肝炎病毒引起的慢性坏死性炎症性疾病会诱发肝细胞突变，估计发生肝细胞癌的风险为10-25%，并且取决于是否存在活动性乙型肝炎病毒感染或肝硬化。
丙型肝炎病毒是一种不整合到宿主基因组中的RNA病毒。丙型肝炎病毒引起的肿瘤发生可能是重复性损伤、再生和纤维化的结果，并且近90%的丙型肝炎病毒相关肝细胞癌之前有肝硬化。
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研究团队应用比较风险评估方法估计归因于每个风险因素的胃肠道癌症的人群归因分数
2011年中国不同生活方式危险因素的胃肠癌归因分数
Wu Y,et al.Gastroenterology.2021
•高红肉摄入与51405例结直肠癌病例相关（PAF=19.0%）
•据估计，高身体质量指数（BMI）导致55244例新发肝癌病例 (PAF=16.6%)
•吸烟是食管癌的首要归因危险因素，占48364例病例 (PAF=16.5%)
•高钠摄入量与最多(68,858)例胃癌(PAF= 6.6%) 相关。
研究团队还根据1991年至2011年中国健康与营养调查估计了生活方式因素的时间趋势，同时预测了2011年至2031年生活方式因素的流行程度和胃肠道癌症的相关负担。
1991年至2031年按生活方式风险因素划分的胃肠癌病例的历史和预测趋势
Wu Y,et al.Gastroenterology.2021
•钠摄入量降低减少了胃癌
随着时间的推移，钠摄入量、低蔬菜摄入量、低水果摄入量和吸烟情况有所改善。人口的平均钠摄入量已从1997年的7.5 克/天减少到2011年的5.6克/天，预计到2031年将进一步减少到3.3克/天。
相应的归因胃癌病例估计为138796、68858和 35484，每20年下降约50%。
•蔬菜、水果的摄入增加有助于减少胃肠道癌症
随着平均蔬菜摄入量从252.6克/天上升到323.8克/天，肝癌、食管癌和胃癌的相关数量从1997年的 52774例减少到2011年的34623例。
水果摄入量表现出类似的趋势，1997年总体水果摄入量为18.2克/天，2011年中国人水果消费量为69.6克/天，与1997年相比新增病例减少10262例；到 2031 年，由于水果摄入量增加，预计年发病率将再次下降。
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•吸烟减少胃肠道癌症的发病率也减少
同时，与2011年和1991年相比，吸烟减少与胃肠道癌症事件减少12940例相关，预计2011年至2031年期间将进一步减少。
•饮酒使得胃肠道癌症病例增加
从1997年到2011年，与饮酒相关的胃肠道癌症病例增加了5539例，之后的预测趋势也稳定在每年约84000例。
•锻炼、乳制品和膳食纤维摄入影响结直肠癌
体力活动、乳制品和膳食纤维摄入量仅与结直肠癌有关。据估计，2011年身体锻炼不足与45531例结直肠癌病例相关，预计到2031年还会有7248例病例发生。
1997年、2011年和2031年的预计平均膳食摄入量乳制品分别为5.8克、12.4克和17.6克，膳食纤维分别为10.5克、10.8克和11.1克。2011年，摄入不足分别导致了29961起和45283例结直肠癌病例。
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人类肠道微生物群在人类的健康和疾病状态中都发挥着重要作用。在过去的十年中，微生物与肿瘤之间的相互作用引起了人们的广泛关注，人们努力了解复杂微生物群落的各种特征，以及微生物群参与癌症预防、致癌和抗癌的可能机制。
大量研究表明，微生物失调通过多种途径促进癌症易感性。肠道微生物主要通过其细菌或分泌的代谢物成分导致消化道肿瘤的发生。
微生物群及其相关代谢产物不仅通过诱导炎症和免疫失调与致癌作用密切相关，还会干扰抗癌药物的药效学。
肠道微生物组与胃肠道癌症的关联
Tong Y,et al.Theranostics.2021
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√幽门螺杆菌影响胃癌患病率
胃癌被认为是一种与炎症相关的癌症。幽门螺杆菌(H.Pyloni)感染被称为I类危险因素，可以刺激免疫反应和炎症，调节许多信号通路，并诱发胃酸缺乏、上皮萎缩和发育异常。因此，有效根除幽门螺杆菌可预防胃癌。
癌蛋白细胞毒素相关基因A(CagA)和空泡毒素A(VacA) 是幽门螺杆菌的关键毒力因子。幽门螺旋杆菌感染会显著增加患胃癌的风险。
空泡毒素A可通过直接作用于线粒体 ，导致细胞空泡形成，并在人源性胃上皮细胞内诱导自噬 , 上调 MAP激酶和ERK1/2表达, 激活血管内皮生长因子, 上调细胞生长和分化所必需的 Wnt/β-catenin 信号通路, 抑制GSK3通过PI3K/Akt信号通路。
幽门螺杆菌感染个体中炎症细胞因子增加
在幽门螺杆菌感染个体的胃中发现炎症细胞因子的积累增加，包括干扰素-γ、肿瘤坏死因子、IL-1、IL1β、IL-6、IL-7、IL-8、IL-10和IL-18。
因此，多种类型的免疫细胞受到刺激，包括淋巴细胞、外周单核细胞、嗜酸性粒细胞、巨噬细胞、嗜中性粒细胞、肥大细胞和树突细胞。
包含ERK/MAPK、PI3K/Akt、NF-κB、Wnt/β-catenin以及STAT3的致癌通路的活性随着幽门螺杆菌的感染而上调。相反，肿瘤抑制通路因诱导的P53突变而失活。
此外，幽门螺杆菌感染可导致E-钙粘蛋白和抑癌基因的CpG 岛甲基化，包括编码三叶因子2(TFF2)和叉头盒转录调节因子(FOXD3)的基因，导致显著增加胃癌的风险。
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√其他微生物群
目前的测序技术使研究人员能够深入研究肠道微生物群的复杂性。
幽门螺杆菌阳性个体的微生物群落特征是以下细菌的数量增加：
变形杆菌（Proteobacteria） ↑↑↑
螺旋体（Spirochaetes） ↑↑↑
酸杆菌门(Acidobacteria) ↑↑↑
而以下菌群的数量减少：
放线菌门(Actinobacteria) ↓↓↓
拟杆菌门(Bacteroidetes) ↓↓↓
厚壁菌门(Firmicutes) ↓↓↓
相反，幽门螺杆菌阴性个体携带更丰富的厚壁菌、拟杆菌和放线菌。
√肠道微生物失调增加胃癌发生率
微生物失调也与胃癌发生有关。使用定量PCR，已经表明胃癌患者的微生物群组成非常多样化。
例如卟啉菌属(porphyromonas)、奈瑟菌属（Neisseria）、苍白普氏菌(prevotella pallens)、Streptococcus sinensis的减少，以及大肠杆菌、 肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)、鲍氏不动杆菌(Acinetobacter baumannii)和毛螺菌科(Lachnospiraceae)的富集。
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全面认识——肺炎克雷伯菌 （Klebsiella pneumoniae）
来源于幽门螺杆菌的致病成分，如外膜蛋白磷脂酶C-γ2、BAK蛋白和镍结合蛋白，帮助微生物在胃粘膜层定植，然后加剧胃炎的进程，最终增加胃中肿瘤发生的可能性。
肠道微生物与食管癌
据报道，食管癌与常见的潜在危险因素密切相关，如人类乳头状瘤病毒和EB病毒的感染，尽管致病机制仍有争议。除了病毒，细菌感染也会导致食管恶性肿瘤的形成。
√感染幽门螺杆菌的人群食管癌呈下降趋势
在最近20多年来，在感染幽门螺杆菌的普通人群中，食管腺癌的发病率呈下降趋势，尤其是在东部人群中。与此同时，食管鳞状细胞癌的发病率也有所下降。
胃食管反流病是巴雷特食管的主要原因，巴雷特食管是食管腺癌的一种癌前病变。通过抑制壁细胞功能或诱导萎缩性胃炎的发展，慢性幽门螺杆菌感染可以抑制壁细胞分泌盐酸，从而增加胃肠道的pH值，最终导致食管腺癌降低。
√食管炎患者体内肠杆菌丰度较高
与正常人群相比，食管炎和巴雷特食管患者胃中肠杆菌科的相对丰度更高。
有人认为，抗生素可能会改变胃食管反流病患者食道中的微生物组。定植在食管和胃中的肠道微生物群通过质子泵抑制剂（PPIs）的治疗而显著改变。然而，质子泵抑制剂引起的变化是否有益还没有定论。
最新的系统综述和荟萃分析表明，质子泵抑制剂不会减少发育不良和巴雷特食管相关食管腺癌的发展。
√食管中的微生物参与致癌过程
食道传统上被认为是无微生物的部位，只有有限的微生物来自吞咽和胃食管反流。通过应用16S rRNA 测序技术，发现一些特定的微生物栖息在食管粘膜中，包括厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门、放线菌门和梭杆菌门。
此外，与正常食管相比，食管鳞状细胞癌（I-II 期）和食管鳞状异型增生 (ESD) 患者的食管中发现了不同的微生物群落。
与正常胃粘膜微生物群一致，早期食管鳞状细胞癌和食管鳞状异型增生样本中最常见的门是变形菌门、厚壁菌门和拟杆菌门。当食管微生物群失调时，它们参与食管的致瘤过程。
已经发现人类远端食管具有其自身特征性的微生物群。包括厚壁菌门和链球菌在内的革兰氏阳性细菌在正常食管中占主导地位，而革兰氏阴性厌氧菌/微需氧菌，如拟杆菌、变形菌、梭杆菌和螺旋体，主要与食管炎和巴雷特食管有关。
注：脂多糖是革兰氏阴性菌细胞壁的重要组成部分，通过多种机制参与肿瘤发生过程。这些包括激活导致NF-κB激活的先天免疫反应, 促进包括IL1β、IL6、IL8和TNFα在内的炎症相关介质的释放和延迟胃排空。
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结直肠中的肠道微生物组是人体中最复杂的群落。细菌种群主要包括厚壁菌门和拟杆菌门和变形杆菌门。
√饮食、微生物代谢物影响结直肠癌
各种因素都会导致结直肠癌，而饮食是与结直肠癌相关的重要环境因素。许多不同的肠道微生物群代谢物具有致瘤或抗肿瘤特性。
在结肠细胞上表达的脂多糖受体抑制细胞死亡，通过Toll样受体2激活细胞免疫反应，然后刺激下游促炎细胞因子信号传导，导致肿瘤发生。
脂磷壁酸是一种来自革兰氏阳性菌细胞壁的元素，被认为是脂多糖的对应物。高脂肪饮食会增加硫酸盐还原菌的相对丰度，例如普通脱硫弧菌，它将初级胆汁酸转化为次级胆汁酸，如石胆酸和脱氧胆酸，具有潜在的致瘤性。
丁酸盐具有抗肿瘤作用
相反，丁酸是一种重要的短链脂肪酸 ，由结肠细菌从饮食中的可发酵纤维中产生，已被证明具有抗肿瘤作用。
参与发酵过程最重要的丁酸盐产生微生物群是普拉梭菌(Faecalibacterium prausnitzii)和直肠真杆菌（Eubacterium rectale）。
丁酸被结肠细胞中的线粒体利用，这有助于维持健康的能量平衡并有益于结肠上皮细胞增殖。GPR109a是一种在免疫细胞上表达的短链脂肪酸受体，主要激活丁酸的配体，然后抑制炎症细胞因子，从而抑制炎症过程。宿主免疫反应通过干扰素γ对抗DNA甲基化介导的GPR109a沉默，从而相应地促进抗癌作用。
丁酸通过诱导P21基因表达、抑制激活蛋白-1（AP-1）信号通路以及增加c-Fos和ERK1/2的磷酸化来发挥各种化学预防作用。此外，尿石蛋白如尿石蛋白A是水果和坚果的肠道微生物群代谢产物，含有大量鞣花酸。据报道，它们可以抑制Wnt信号传导，并显示出对癌症的益处。
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√长期炎症容易导致结直肠癌
肠道微生物群引起的通路
Si H,et al.Semin Cancer Biol.2021
慢性炎症会产生大量炎症介质，如肿瘤坏死因子、白细胞介素6、白细胞介素1b和其他细胞因子，它们会激活NF-κB，从而导致结肠癌发生。
炎症性肠病与更高的结直肠癌风险相关。例如，与局限性结肠炎患者相比，全结肠炎患者患癌症的风险更高。
与健康受试者相比，炎症性肠病患者的肠道微生物群具有较低的多样性和生态失调，其特征是厚壁菌门和拟杆菌门的丰度较低。
产肠毒素脆弱拟杆菌与炎症性肠病的存在显著相关。炎症性肠病和结直肠癌都有一个共同的过程，即转化生长因子-β (TGF-β)、TNFα、NF-κB、ROS 和其他信号分子水平升高，导致肠道微生物失调。
已经证明伴有炎症性肠病的结直肠癌患者比没有炎症性肠病的患者预后更差。
扩展阅读：肠道菌群失调与炎症性肠病的关联
√肠道菌群失调导致结直肠癌风险增加
如果肠道微生物群保持在失调状态，有益共生体的多样性和丰度可以最小化。一旦受干扰的微生物过度生长，它们就会产生积累的外毒素和内毒素。
如大肠杆菌的细胞致死性膨胀毒素和大肠杆菌素，痢疾志贺菌的细胞致命性膨胀毒素，脆弱芽孢杆菌的脆弱芽孢杆菌毒素，粪肠球菌的细胞外超氧化物和过氧化氢等。
这些细菌毒素能够直接或间接诱导DNA损伤、基因组不稳定、肿瘤发生和腺癌的侵袭。
此外，微生态失调导致结肠上皮细胞暴露于致癌物质的增加。未修复的DNA和碱基切除修复（BER）中间体的积累导致基因组不稳定，并最终致癌。
注意：微生物生态失调会使免疫反应失调并增加炎症，导致PIK3CA基因突变，这可能会加速结直肠癌的发生或生长。
//梭杆菌粘附素A可作为生物标志物
梭杆菌粘附素A（FadA）是一种由梭杆菌表达的细胞表面毒力因子，经常在腺瘤性息肉或结直肠癌患者中检测到。
FadA与内皮上的E-钙粘蛋白相互作用，并调节E-钙粘素/β-连环蛋白通路，导致转录因子、癌基因和炎症基因的表达增加。
它还促进梭杆菌粘附并入侵表达E-钙粘蛋白的细胞，从而直接影响上皮细胞的增殖和生长。最近的一份报告表明，结直肠癌组织中梭杆菌的总体丰度是邻近正常组织的400多倍。因此，FadA可能是结直肠癌诊断和治疗的潜在生物标志物。
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虽然肝脏通常被认为是无菌的，但肝脏环境受到胃肠道微生物群通过肝门静脉系统产生的病原体或代谢物的极大影响。
肝细胞癌和胆管癌是最常见的肝癌组织学类型。酒精性肝病、非酒精性脂肪肝以及食源性污染物黄曲霉毒素B1、乙型或丙型肝炎病毒感染被认为是肝细胞癌的主要危险因素。
值得注意的是，肠道菌群失调是非酒精性脂肪性肝病的主要诱因之一。
√肠道微生物失调会导致肝癌发生
肝脏通过过滤血流以及代谢和中和肠道微生物产生的毒素对宿主微生物群落产生重要影响。肠道微生物失调会导致肝癌发生，因为微生物群和微生物代谢物可被肝脏常驻免疫细胞检测到，并能够改变肝脏代谢。
肝细胞癌患者粪便中大肠杆菌的丰度远高于健康对照者粪便中的大肠杆菌，而迪茨氏菌科（Dietziaceae），假单胞菌属（Pseudomonas）和草酸杆菌科(Oxalobacteraceae)在胆管癌患者的胆管样本中比非胆管癌个体的样本更丰富。
据推测，肠道微生物的过度生长可能会促进肝癌的发展，这需要进一步探索。
√幽门螺杆菌促进肝癌的生长和迁移
幽门螺杆菌通常栖息在人的胃中。然而，来自肠道的幽门螺杆菌可以通过门静脉的血流到达肝组织，在吞噬消除后幸存下来，或者通过十二指肠反向迁移。
已在肝细胞癌患者的肝组织中发现幽门螺杆菌产生的代谢物 。已经表明，来自幽门螺杆菌的脂多糖通过增加白细胞介素8和转化生长因子β1的水平直接促进肝癌的生长和迁移。
作为螺杆菌科的一员，幽门螺杆菌通过激活NF-κB 和Wnt信号通路、肝细胞更新和氧化应激导致肝细胞癌的发展。
此外，一些螺杆菌属物种，如胆螺杆菌(H.bilis)、H.ganmani和H.hepaticus，与胆管癌特异性相关，但与胆管中的非肿瘤疾病无关。
√肠道微生物代谢物影响肝癌
微生物代谢物会扰乱肝脏中的代谢途径和免疫反应。
Toll样受体4（TLR4）识别来自细菌的脂多糖（LPS），并通过脂多糖诱导的TNF-β和IL-6激活库普弗细胞。它还可以通过上皮调节蛋白等生长因子刺激星状细胞，并启动各种炎症和致癌途径。LPS-TLR4通路可促进肝细胞癌，而去除脂多糖或Toll样受体4 基因失活可降低肝细胞癌的发展。
库普弗细胞——是位于肝脏中的特殊巨噬细胞，是单核吞噬细胞系统的一部分。
胆酸和鹅脱氧胆酸是肝脏产生的主要初级胆汁酸。它们通过增加活性氧的产生而导致DNA损伤，从而诱发肝癌的发展。
此外，胆汁酸也被证实可以调节肠道微生物群。胆汁酸数量减少会导致肠道菌群过度生长并加速炎症。梭菌产生的脱氧胆酸的肠肝循环会导致DNA损伤并在肝星状细胞中引发衰老相关分泌表型。
这个过程涉及许多炎症细胞因子和生长因子，从而导致炎症和肥胖相关的肝细胞癌转变。脱氧胆酸和石胆酸被证明可通过DNA损伤直接促进癌症。
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胰腺是胃外消化器官。胰腺导管腺癌(PDAC)是全球最致命的癌症之一，是最常见的胰腺癌类型。越来越多的研究表明，肠道微生物群可能通过促进炎症、激活免疫反应和使癌症相关炎症持续存在来影响胰腺癌发生。
√幽门螺杆菌感染是胰腺导管癌的风险因素
对数百项胰腺癌荟萃分析的回顾表明，幽门螺杆菌感染是胰腺导管腺癌的一个重要危险因素。除胰腺导管腺癌外，幽门螺杆菌还参与急性和慢性胰腺炎以及自身免疫性胰腺炎。
许多源自幽门螺杆菌的致病成分，包括氨和脂多糖，以及由此产生的大量炎性细胞因子，都会损害胰腺。
幽门螺杆菌感染激活NF-κB和AP-1，导致细胞过程失调。白细胞介素8水平升高会加速炎症反应，最终导致胰腺癌发生。
此外，幽门螺杆菌感染持续激活STAT3可通过上调抗凋亡和促增殖蛋白（包括Bcl-xL蛋白、MCL-1、生存素、c-myc和细胞周期蛋白D1）的表达来促进胰腺癌进展。
√炎症及免疫反应与胰腺癌
微生物引起轻微和持续的免疫反应和炎症反应，会导致胰腺癌的形成。
已经进行了许多研究来探索可能的机制。在各种免疫细胞上表达的toll样受体使免疫细胞能够识别多种微生物相关分子模式 (MAMP) 和非感染性炎症损伤相关分子模式 (DAMP)，然后激活NF-κB和MAPK信号通路。这些过程引发并延续胰腺炎，最终促进胰腺癌的进展。
NLRs是细胞质模式识别受体（PRRs），参与NF-κB的激活和炎症小体的形成。P38丝裂原活化蛋白激酶（P38 MAPKs）对细胞因子有反应，参与细胞分化、凋亡和自噬，从而加速胰腺导管腺癌的过程。因此，P38抑制剂可能是治疗癌症的药物。
味觉受体2型成员38(TAS2R38)是一种苦味受体。有趣的是，T2R38不仅在口腔细胞中表达，也在胰腺癌细胞中表达。铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）是T2R38的独特配体，据称可激活 T2R38，诱导多药耐药相关蛋白1(ABCB1)，并参与癌症侵袭和转移。
此外，梭杆菌属存在于8.8%的胰腺癌组织中。值得注意的是，梭杆菌属的状态是胰腺癌的一个独立的阴性预后生物标志物。
扩展阅读：梭杆菌属Fusobacterium——共生菌、机会致病菌、致癌菌
√其他肠道微生物对癌症的作用
Tong Y,et al.Theranostics.2021
研究显示生活方式对胃肠道癌症风险的影响越来越大。吸烟、饮酒、饮食构成、肥胖等都是影响胃肠道癌症的重要因素。
肠道微生物群与人类密切相关，在人类健康和疾病中也发挥着重要而独特的作用。肠道微生物群还能够与化学治疗剂和免疫治疗剂发挥协同作用。
基于对肠道微生物群的研究，人们也在探索新的治疗靶点，以及使用人类肠道微生物群的诊断、预测和预后癌症生物标志物。加速肠道微生物组研究在精准医学中的转化。
生活行为及肠道微生物群与胃肠道癌症之间的准确关系需要进一步探索，将对我们的日常生活和临床治疗将产生重大影响。
主要参考文献：
Jardim SR, de Souza LMP, de Souza HSP. The Rise of Gastrointestinal Cancers as a Global Phenomenon: Unhealthy Behavior or Progress? Int J Environ Res Public Health. 2023 Feb 18;20(4):3640. doi: 10.3390/ijerph20043640
谷禾健康
播种肠道，喂养心灵
在新冠疫情的影响下，我们的生活方式和社交模式都发生了很大的改变。随着社交距离的要求和封锁措施的实施，我们不得不放弃了很多与朋友和家人的互动，这给我们的身心健康带来了很大的影响。
然而，随着疫情的好转和社交限制的逐渐放松，我们有了更多的机会去重新建立社交联系和友谊。
社会关系对于群居动物（例如我们人类和其他灵长类动物）的健康和福祉至关重要。越来越多的证据表明，肠道微生物组通过所谓的“肠-脑轴”，在我们的身心健康中发挥着关键作用，而且细菌可以通过接触等方式在社交中传播。
本文来了解一下，社会关系与肠道菌群之间的一些有趣的关联。
从动物到人类都有一个微生物组，或者更确切地说，有几个微生物组。消化系统、皮肤和身体的其他部位承载着微生物群落，也就是肠道微生物群、皮肤微生物群等。
在过去的10-15年中，随着DNA测序技术的不断进步，人们有了更清晰的视野来观察微生物组的多样性和复杂性。
一般关于微生物组与社会性之间联系的研究都集中在病原体和感染上。
任何场所，不管是曾经在医院就医，或生过孩子，还是与咳嗽和打喷嚏的人一起乘坐公共交通工具等，微生物都可以通过身体接触或共享环境将疾病从一个人传播到另一个人。
一些研究人员认为，对感染的恐惧可能是人类对陌生人根深蒂固的戒心的一种解释。
越来越多的迹象表明，社会伙伴之间的微生物共享也正在影响其他事情。例如，大黄蜂可能会被一种有害的剧毒寄生虫感染。2011 年，研究人员发现大黄蜂携带一种微生物，这种微生物通过蜂巢进行社会传播，保护蜜蜂免受这种寄生虫的侵害，这是有益社会传播的明显案例。
在一些啮齿动物研究中，特定细菌的存在与否可以决定小鼠是否表现出社交缺陷，避免与同伴互动。肠道细菌在吸引果蝇为其配偶方面发挥了作用。微生物可以影响身体产生催产素等荷尔蒙，后者在亲密关系中起着强大的作用。
扩展阅读：微生物和你的爱情生活有什么关系？
对于人类，我们知道合住一所房子的人也有共同的微生物群。2014年，芝加哥大学和阿贡国家实验室的微生物学家 Jack Gilbert 和他的同事对七个家庭及其住宅进行了六周多的研究，他们发现每个家庭中的微生物群很容易相互区分，每个人都可以被家人识别。研究期间搬家的三个家庭都带着他们的微生物特征。
在婴儿出生后的第一年，肠道中一半的微生物菌株与母亲共享。母亲的影响力随着时间的推移而减弱—— 大约从 3 岁时的 27% 下滑到 30 岁时的 14%，但并没有消失。
其他家庭成员也是肠道微生物的重要来源。4 岁以后，孩子与父亲和母亲共享的微生物菌株数量相似。
分开生活的时间越长，彼此远离的双胞胎共享的肠道微生物就越少。一起长大的双胞胎有大约30%的共享菌株，在分开生活30年后下降到大约10%.
共享甚至发生在几个农村生活组的家庭之间：与来自不同村庄的人相比，来自同一个村庄不同家庭的人往往在肠道微生物方面有更多的重叠。
住在一起的人，往往有相同的口腔微生物菌株，而且住在一起的时间越长，他们共享的越多。
人类有体味，许多动物都有气味标记腺体。几十年前，研究人员提出，产生气味的不是动物本身，而是微生物，微生物产生挥发性有机化合物，这些化合物通过空气传播，从而产生真正的气味。如果我们用气味来相互交流，微生物很可能是产生交流的中间人。
牛津大学实验心理学系教授 Robin Dunbar 博士说：我们不仅在社会世界中进化，也在微生物世界中进化。
社会关系对人类健康和死亡率产生持续影响，高度社会融合和良好的人际关系的影响，远远超过戒烟或保持正常体重等个人行为对死亡率的保护作用。
研究表明，身心健康以及长寿的主要预测指标是我们亲密关系的质量和数量。事实上，饮食、体重、酒精摄入和环境污染物（包括空气质量差）等其他生活方式方面对健康和幸福的影响，要比良好的社交和心情影响要小。
对微生物群数据整合研究已有 60 年历史的威斯康星纵向研究中，发现与家人和朋友的社交与人类粪便微生物群的差异有关。
对配偶 (N = 94) 和兄弟姐妹对 (N = 83) 的分析进一步表明，与兄弟姐妹相比，配偶拥有更相似的微生物群和更多共同的细菌类群。与独居者相比，已婚者拥有更多样化和更丰富的微生物群落。这些结果表明，人与人之间的互动，尤其是持续的亲密婚姻关系，会影响肠道菌群。
研究人员还发现，拥有更强大社交网络的人通常具有更多样化的肠道微生物组，而更孤立、微生物多样性更少的人面临更大压力和焦虑的风险更高。健康的肠道微生物组及其多样性甚至与新生儿时期更高水平的社交能力相关。
而且这种现象不仅限于人类。灵长类动物研究实际上表明，黑猩猩社会中，通过社会互动共享微生物（水平传播）比母婴微生物共享（垂直传播）导致更高的肠道微生物组多样性。
来自佛罗里达州立大学和其他机构的研究人员比较了疫情前和疫情后的数据，发现人类社会中个体的四个特征有所下降：外向性，开放性，宜人性和尽责性。但是第五个特征，神经质，在人群中，尤其年轻人中增加了。最近对 COVID 流行期间近 5000 人进行的一项横断面研究发现，神经质与焦虑和抑郁呈正相关。
研究人员评估了 672 名成年人（23 ~ 69 岁），发现当按上面提到的五大人格特质进行分层时，微生物组的多样性和组成显示出显著差异。
LEfSe分析人格特征肠道微生物丰度的两组差异
doi.org/10.1016/j.bbi.2017.12.012
对于神经质特征得分较高的个体，研究人员发现γ-变形杆菌（Gammaproteobacteria ）的水平升高，其中包括多种属，包括潜在的病原体，如肠杆菌（Enterobacter）、埃希氏菌（Escherichia）、嗜血杆菌、克雷伯氏菌（Haemophilus）、假单胞菌（Pseudomonas）、志贺氏菌（Shigella）和弧菌（Vibrio）。这些菌群水平升高也见于责任心得分较低的个体，这与较低的动机和自律水平有关。
作者还在这些高度神经质-责任心较低的个体中发现了 HPA 轴激活和炎症标志物升高。
此外，值得注意的是，肠道屏障通透性增加允许细菌移位到肠腔外，以及循环中革兰氏阴性细菌脂多糖 (LPS) 毒素的存在可能在神经质的生理学中发挥作用。
人类微生物组杂志的一项研究描述了肠道微生物通过神经、免疫、内分泌和神经递质途径对人格特征的影响。该研究包括 655 名平均年龄为 42 岁的成年人（83% 为北美人）。
作者发现，焦虑和压力的增加以及睡眠质量的下降与微生物组组成的改变和多样性的降低显着相关，特定的细菌属与特定的行为特征相关。例如，特定的拟杆菌属菌株与抑制性神经递质 (GABA) 的产生有关，这种神经递质对于抵御压力和抑郁症很重要。
扩展阅读：
近日，来自爱尔兰科克大学的研究人员发现，社交焦虑症中的肠道微生物群发生变化。对 49 个粪便样本（31 个病例和 18 个性别和年龄匹配的对照）分析，通过 β 多样性衡量的总体微生物群组成，发现社交焦虑症组和对照组之间存在差异，并且在属和种水平上发现了一些分类学差异。
在属水平上发现，Anaeromassillibacillus和Gordonibacter在社交焦虑症组中升高，而Parasuterella在健康对照中富集。
在物种水平上，发现Anaeromassilibacillus sp An250在社交焦虑症患者中更丰富，而Parasutterella excrementihominis在对照组中含量更高。肠道代谢模块“天冬氨酸降解I”在社交焦虑症患者中升高。
邓巴数字表明，人类无法在认知上管理大于 150 人的有意义的社会群体。尽管这个数字本身一直存在争议，但很明显，个人的社交需求因人格类型和内在特征而异：
注释：邓巴数字——人类社交网络的节点不会超过150个，即和你保持友好关系的人在150人以内。这个著名的论断是由英国牛津大学人类学家罗宾·邓巴在20世纪90年代提出。
对于我们所有人来说，无论性别、年龄或现有社交网络规模，如果长期处于相对隔离状态，有时甚至是绝对隔离，对我们的社交都显著影响。尽管网络是一种帮助我们保持高效和虚拟连接的工具，但它并没有显著减轻与封锁相关的孤独感和抑郁感，尤其是对于那些可能很少接触和/或不太习惯使用网络的老年人。
尽管很少有关于 COVID 感染对大脑本身影响的纵向研究，但英国的一项此类调查评估了近 400 名在感染 SARS-CoV-2 之前和康复后接受过脑部扫描的人。研究人员发现，与匹配的对照组相比，COVID 感染者的全脑体积和灰质总量减少，默认网络（default network）发生显着变化，这表明社交技能和网络规模的丧失。
注释：默认网络(Default Mode Network)的概念被提出，并引起了很多神经科学家的关注。默认网络是由在脑处于静息状态时相互联系、维持健康代谢活动的若干脑区组成的网络，在个体从事如监控外界环境、记忆提取和控制自身心理状态等多种事务中发挥着重要作用。
默认模式网络会随着年龄的增长而发生变化，反映的是大脑神经细胞自发活动的组织模式，可能会与大脑的学习、记忆及认知等功能相关。（参考自百度百科）。
在急性感染 SARS-CoV-2 病毒后，许多人的健康状况发生了长期变化。事实上，据估计，全世界有超过6500 万人患有所谓的“长新冠”（Long COVID）。与长新冠相关的问题包括大脑特定问题，如心理健康状况、疲劳、睡眠问题和认知障碍。
与长新冠相关的各种各样的大脑相关问题以及数百万人遭受这些问题的困扰，促使研究人员和普通公众研究新冠病毒感染如何以及为什么会影响大脑。
一些可能导致大脑损伤的因素包括：病毒传播到大脑、与感染相关的炎症、代谢问题、微生物组变化和血管损伤。然而，同样重要的是要强调，许多人在疫情期间可能经历过与感染无关的类似大脑问题，这反映了在大规模封锁措施的背景下发生的压力、不健康饮食和生活方式的改变。
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阳康后是否会二次感染，长新冠与肠道菌群的关联，多种潜在的相关干预措施
在 2023 年 3 月发表在《大脑、行为和免疫》杂志上的一项研究中，研究人员在动物模型中研究了 SARS-CoV-2 病毒，发现该病毒激活了大脑中的免疫细胞，加剧了大脑炎症。重要的是，我们现在知道大脑中的免疫细胞（称为小胶质细胞）可能在情绪、认知等方面发挥作用，而肠道菌群积极参与了这一过程。
肠道微生物影响大脑的方式有很多。例如，有些可能会分泌通过血液传播到大脑的信使分子。其他细菌可能会刺激从大脑底部延伸到腹部器官的迷走神经。细菌分子可能通过最近发现的位于肠道内壁的“神经足”细胞将信号传递给迷走神经，这些细胞感知其生化环境，包括微生物化合物。每个细胞都有一个长长的“脚”，向外延伸，与附近的神经细胞（包括迷走神经细胞）形成突触状连接。
扩展阅读：
间接影响也包括像炎症和免疫。越来越多的研究人员将炎症视为抑郁症和自闭症等疾病的关键因素。肠道细菌是免疫系统正常发育和维持的关键，研究表明，微生物的失调会破坏该过程，并促进炎症。
肠道微生物产物可能会影响肠内分泌细胞，这些细胞位于肠道内壁并释放激素和其他肽。其中一些细胞有助于调节消化和控制胰岛素的产生，但它们也会释放神经递质血清素，它会从肠道中逸出并传播到全身。
神经精神疾病的药物开发已经滞后了几十年，而且许多现有药物并不对所有患者都有效，甚至会引起不必要的副作用。越来越多的研究人员在基于微生物的治疗或“精神益生菌”中看到了一种有前途的替代方法。
事实上，临床研究表明，补充精神益生菌，不仅可以改善情绪和行为，还可以将大脑活动朝积极的方向转变，功能性磁共振成像证明了这一点。常见的精神益生菌例如：
• 干酪乳杆菌 W56（Lactobacillus casei W56）
• 乳酸乳球菌 W19（Lactococcus lactis W19）
• 嗜酸乳杆菌 W22（Lactobacillus acidophilus W22）
• 乳双歧杆菌 W52（Bifidobacterium lactis W52）
• 副干酪乳杆菌 W20（Lactobacillus paracasei W20）
• 植物乳杆菌 W62（Lactobacillus plantarum W62）
• 乳双歧杆菌 W51（ Bifidobacterium lactis W51）
• 双歧双歧杆菌 W23（Bifidobacterium bifidum W23）
• 唾液乳杆菌 W24 （Lactobacillus salivarius W24）
精神益生菌的潜在作用模式
Singh S,et al.Microorganisms.2022
详见：环境污染物通过肠脑轴影响心理健康，精神益生菌或将发挥重要作用
当我们都在适应新常态时，逆转隔离对身体的影响与重新参与社交一样重要。一个重要的步骤是积极地重新调整平衡肠道微生物群，并重振肠脑轴。
健康的微生物有助于预防疾病。所以，平衡我们身体内部微生物种群与身体外部的消毒防护之间的关系很重要。继续坚持洗手，但要多吃纤维、发酵食品和益生菌，减少糖、重加工和红肉的过量摄入。
同时，加强锻炼、减少压力，野外能多走走就多走走。环境中的微生物也可以被摄入，并成为我们肠道菌群的一部分，在肠道内一些微生物种群可以帮助促进健康的肠道细胞。
扩展阅读：
“玩泥巴”也有利于健康？接触环境微生物群可能调节肠道菌群和免疫系统
结语
总的来说，肠道菌群与社会关系之间存在复杂的相互关联。
社会关系对肠道菌群的组成和多样性有着直接的影响。一个人的家庭环境、工作环境、与其他人的接触等因素都可能对肠道菌群产生影响。
此外，肠道菌群也可以反过来影响社会行为和认知能力。肠道菌群可以通过与中枢神经系统交流，来影响人体的认知和行为。肠道中特定种类的菌群可以影响情绪，从而表现出焦虑、抑郁等症状。
共享微生物带来的好处，可能会促使我们人与人之间彼此互动，同时我们也可以积极地去寻找和维护社交和友谊，以保持身心健康和肠道微生物群的健康。
主要参考文献
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谷禾健康
越来越多的证据表明，肠道菌群定植紊乱和微生物多样性减少与全球非传染性疾病 (NCD) 的增加有关。影响儿童和青少年的非传染性疾病包括肥胖及其相关合并症、自身免疫性疾病、过敏性疾病和哮喘。饮食变化也与非传染性疾病的发病机制有关，并且由于饮食是肠道微生物群组成和功能的主要驱动因素之一，因此人们开始关注通过饮食干预，来促进健康的肠道微生物群，最终促进健康。
一些生物活性营养素，如长链多不饱和脂肪酸 (LC-PUFA)、铁、维生素、蛋白质或碳水化合物，已被确定在婴儿出生后的前 1000 天对婴儿生长、神经发育发挥重要作用，以及肠道菌群的建立和成熟。LC-PUFA 是中枢神经系统 (CNS) 的结构成分，对视网膜发育或海马可塑性至关重要。最近，乳脂球膜 (MFG) 的成分被添加到婴儿配方奶粉中，因为它们在婴儿发育中起着关键作用。
大量摄入蛋白质会导致婴儿期体重增加更快，但这与后来的肥胖有关。可消化的碳水化合物提供葡萄糖，这对中枢神经系统的充分运作至关重要；不易消化的碳水化合物 [例如人乳低聚糖 (HMO)] 是肠道细菌的主要碳源。婴儿期缺铁性贫血与精神和精神运动发育的改变有关。与维生素 B6 和 B12 密切相关的叶酸代谢控制表观遗传变化。
从历史上看，重点一直放在早期营养对生长模式和儿童体脂成分的影响上。证据表明，生命早期摄入过多的能量和快速或缓慢的生长模式与不良的发育结果有关；事实上，婴儿期体重快速增加是晚年肥胖的重要预测指标。
肠道菌群与营养失调与多种儿科疾病有关，营养素的摄入和肠道微生物群的定植和成熟是相互关联的，因此通过饮食干预来促进健康的肠道微生物群是一种有前途的方法，可以改善儿童健康结果。
本文讨论和总结评估营养和肠道微生物群对儿童健康结果影响的临床研究的最新发现，并分享使用营养方法有利地改变肠道微生物群以改善儿童健康结果的研究成果。
脂肪酸是许多脂质的主要成分，必须通过婴儿饮食提供必需的脂肪酸，以实现健康成长、神经发育、免疫系统和胃肠功能。
婴儿的脂肪摄入量占比
在生命的头几个月，多不饱和脂肪酸 (PUFAs) 的需求增加，因为快速生长和神经发育。婴儿的脂肪摄入量在母乳喂养期间很高，从开始添加辅食后的第一年下半年逐渐减少。脂肪营养需求量占每日总能量摄入：
细分各类脂肪酸的摄入量
最近，不同的国家确定亚油酸的摄入量应占总能量的 4%，而 α 亚麻酸应占总能量的 0.5%。
长链多不饱和脂肪酸 (LC-PUFAs)、n-3 二十二碳六烯酸 (DHA, 22 : 6n-3) 和花生四烯酸 (ARA, 20 : 4n-6) 是中枢神经系统细胞膜的功能成分，在神经传递具有关键作用。
欧洲食品安全局 (EFSA) 委员会已确定：
0 ～ 24 个月的 DHA 摄入量为 100 毫克/天；
0 ～不到6个月的 ARA 摄入量为 140 毫克/天；
ARA 和 DHA 由母乳提供
婴儿的 DHA 状态是通过母乳提供的，它取决于母亲的 DHA 状态；尽管如此，母乳中的 ARA 浓度始终接近总脂肪酸的 0.5%，通常高于 DHA，与 DHA 相比更稳定。
与大脑发育相关的脂肪酸
大量的 n-3 和 n-6 LC-PUFA 在器官和组织的膜中迅速积累。在胎儿生命的最后三个月和生命的头两年，DHA 在脑组织中积累，特别是在与注意力、运动控制和感觉统合相关的灰质区域，而 ARA 负责海马可塑性。
已经表明，ARA 的延伸产物肾上腺酸 (ADA，22:4n-6) 是细胞膜中的重要成分。ADA构成了大脑中近一半的n-6 LC-PUFA，n-6 LC-PUFA的含量远远超过n-3 LC-PUFA。
均衡摄入DHA和ARA对大脑功能和发育至关重要
事实上，生命早期较高的 DHA/ARA 比率与更好的认知结果相关。已经表明，神经发育结果有利于 DHA 与 ARA 的比例为 1:1 或 1:2，而与1:1和1:2的比例相比，1.5∶1的比例会降低大脑发育过程中红细胞中ARA的浓度。
在脂肪酸摄入量和线性生长之间建立关系的研究得出了不同的结论。其中一些人认为必需脂肪酸对于婴儿期的最佳线性生长很重要，也有研究人员没有发现任何关联。
乳脂球膜蛋白的健康益处
另一方面，脂肪的研究工作表明，乳脂球膜 (MFGM) 蛋白代表母乳的生物活性部分，可提供一些健康益处。这种膜组分由不同的生物活性成分（磷脂酰胆碱、鞘磷脂、胆固醇和脑苷脂、神经节苷脂等）组成，它们对大脑发育和免疫功能有积极影响并保护新生儿胃肠道调节肠道菌群组成。
饮食中脂肪酸的分布与肠道菌群的关联
我们通常认为饮食中脂肪过多会造成肥胖，实际上，饮食中脂肪酸的分布也可能改变肠道微生物群的组成和肥胖状况。最近，表明人乳中的 sn-2 脂肪酸与婴儿肠道微生物群之间存在显着关联；ARA 和 DHA 与拟杆菌属（Bacteroides）、肠杆菌科（Enterobacteriaceae）、韦荣球菌属（Veillonella）、链球菌属（Streptococcus）和梭菌属（Clostridium）有关，参与短链脂肪酸（乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐）生产的细菌，具有重要的免疫调节功能，在抵抗肠道病变的发展等方面发挥着关键作用，并且在母乳喂养后 13-15 天显着增加。
扩展阅读：脂肪毒性的新兴调节剂——肠道微生物组
蛋白质在生命的前 1000 天非常重要，因为它们在细胞结构中发挥着重要作用，并且是酶和神经递质的组成部分。
蛋白质推荐量
在出生后的头 6 个月内，每公斤体重/天的蛋白质推荐量为：
0 至 6 个月大时为 0.58 克；
6 至 36 个月大时为 0.66 克。
母乳中蛋白质种类多，有多种功能
母乳含有 400 多种蛋白质，多种功能如抗菌、免疫调节活性或刺激营养吸收等。蛋白质缺乏会导致生长发育不良以及运动和认知发育迟缓；然而，高蛋白质摄入会导致婴儿期体重增加更快，并与以后的肥胖相关。
使用婴儿配方奶粉喂养的婴儿在生命的前四个月内表现出正常的婴儿生长模式，婴儿的总蛋白质减少 1.0 g/dl（类似于母乳）。
辅食中蛋白质影响婴儿生长及肠道菌群组成
补充食品中的蛋白质来源和摄入量会显着影响婴儿生长并可能影响超重风险；以肉类和奶制品为基础的辅食会导致不同的生长模式，尤其是身高。
同时，补充喂养期间相关类型的富含蛋白质的食物，对配方奶喂养婴儿的肠道微生物组成和代谢物有影响；吃肉的儿童肠道群落富含厚壁菌门和粪杆菌属，同时变形杆菌门和双歧杆菌属减少。
扩展阅读：肠道菌群与蛋白质代谢
碳水化合物需求量
每日总能量摄入中的总碳水化合物需求量占比如下：
0 ~ 6 个月为 40-45%
6 至 12 个月以下为 45-55%
12 至 36 个月以下为 45-60%（接近成年人）
葡萄糖
葡萄糖对于中枢神经系统的充分运作起着关键作用，因为它是生长、神经冲动和突触的主要能量来源。葡萄糖由不同的碳水化合物提供给婴儿，例如乳糖，作为母乳中的主要糖分（范围为 6.7 至 7.8 g/dl），以及多种低聚糖，其含量约为 1 g/dl。
母乳低聚糖
母乳低聚糖 (HMO) 构成了婴儿无法消化的母乳碳水化合物的重要部分。母乳低聚糖具有益生元功能，可喂养胃肠道微生物群，并促进有益菌的生长；此外，它们还与多种生物学功能有关，例如对胃肠道发育和全身免疫的影响、双歧杆菌生成活性和抗感染、炎症调节、肠神经元激活和肠道运动，以及中枢神经系统功能的增强。
母乳低聚糖包括酸性低聚糖，主要是唾液酸化 [例如 6′-唾液酸乳糖 (6′-SL)、3′-唾液酸乳糖 (3′-SL)] 或中性低聚糖 [例如 2′-岩藻糖基乳糖 (2′-FL)]。
岩藻糖基聚糖是母乳中最丰富的母乳低聚糖形式 (80–90%) 。
聚糖
聚糖(glycans)是微生物的碳源，对宿主细胞和微生物之间的识别、信号传导和表观遗传调控至关重要，与广泛的免疫和代谢紊乱有关。双歧杆菌属和乳杆菌属与的生长之间存在显着相关性。在哺乳早期和晚期的婴儿肠道中。
几个临床前模型已经证明母乳低聚糖对认知功能的影响，但人类的临床数据尚未公布。
关于糖没有特定推荐量，2岁以下避免添加糖
关于糖，没有针对婴儿期糖的特定的每日参考摄入量。ESPGHAN 营养委员会建议，避免在 2 岁以下儿童的饮食中添加糖分。还建议避免饮用果汁或含糖饮料，因为过早摄入这些饮料会增加日后患 1 型糖尿病的风险。
为什么婴儿在 6 个月左右时需要添加辅食？与铁等营养素的需求有关
在婴儿出生前，胎儿会从母体中吸收铁元素，积累在肝脏中，以备出生后使用。然而，母乳中的铁含量相对较低，因此在婴儿 6 个月左右时，需要从饮食中摄取外源性铁以满足营养需求。
铁的需求量
0 ~ 6 个月为 0.3 毫克/天；
6 ~ 12 个月以下为 6-11 毫克/天；
12 ~ 36 个月以下的需求量为 3.9-9 毫克/天。
缺铁有哪些影响？
缺铁会影响大脑、神经和精神运动发育，因为铁是神经递质所需酶的组成部分。缺铁会导致携氧能力降低，从而导致生长发育所需的葡萄糖转化受限；这些限制可能导致生长迟缓、体重减轻和年龄增长，但与神经发育不同的是，它们可以通过补铁治疗来克服。
缺铁影响肠道菌群组成
母乳是短双歧杆菌的主要来源，它可以在二价金属通透酶和乳铁蛋白的帮助下获得管腔铁，促进这些有益细菌的生长，并从细菌病原体中隔离铁。缺铁导致肠道微生物群落失调，这反映在肠杆菌科（Enterobacteriaceae）和韦荣球菌科（Veillonellaceae）的相对丰度增加，以及与健康对照相比，红蝽菌科(Coriobacteriaceae)肠杆菌科和双歧杆菌科/肠杆菌科的丰度降低。
Coriobacteriaceae被确定为一个潜在的生物标志物，将运动与健康改善联系起来。
扩展阅读：人与菌对铁的竞争吸收 | 塑造并控制肠道潜在病原菌的生长
纯母乳喂养的婴儿摄入的维生素 D 低于最低推荐摄入量，远低于每日参考摄入量。
维生素D推荐摄入量
为避免因维生素D而可能出现的病症，例如骨矿化不足或软骨病，母亲每天补充 400 至 2000 IU 可以增加母乳中的维生素 D 水平；建议纯母乳喂养的婴儿接受阳光照射和补充维生素 D。
0 至 36 个月以下的婴儿维生素 D 营养需求为：
10 微克/天。
缺乏维生素D会引起什么？
维生素D诱导神经生长因子，促进神经突生长，抑制海马神经元凋亡。关键神经发育时期的缺陷会导致生命后期的行为、记忆和学习障碍。
低水平的维生素 D 会导致肠道通透性增加，产生慢性低度炎症状态。
维生素 D 与肠道菌群之间存在关联，在 3-6 个月大的不同种族婴儿的肠道微生物群组成中观察到一些差异，这些婴儿的母亲在怀孕期间补充了维生素 D 以预防其后代的哮喘和过敏症。
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维生素 B12 的需求量
0 ~ 6 个月为 0.4 微克/天，
6 ~ 不到 12 个月为 0.5 至 0.8 微克/天，
12 ~ 36 个月以下为 0.6 至 1 微克/天。
叶酸的需求量
EFSA 推荐：
0 ~ 6 个月的叶酸营养需求为 65 微克/天，
6 ~ 12 个月婴儿的叶酸摄入量为 80 微克/天，
12 ~ 36 个月以下的需求量为100微克/天；
1-17 岁儿童的叶酸 (FA) 摄入量上限已确定为 200 – 800 微克/天。
叶酸和维生素B12的作用
叶酸和维生素 B12（钴胺素）作为参与广泛生物过程的辅助底物和辅助因子发挥着重要作用，例如核酸合成、糖酵解、糖异生和氨基酸代谢。
此外，叶酸和维生素 B12 以及单碳代谢循环所需的其他微量营养素辅助因子的状况可能会影响 DNA 甲基化，从而对健康产生长期影响。
叶酸——必须，但不要过量
众所周知，怀孕期间缺乏叶酸会导致后代出现神经管缺陷的风险更高。然而，高剂量的叶酸与更好的状态无关，与母亲或后代无关；事实上，怀孕期间摄入量高于 400 微克/天并没有明显的好处。母乳喂养期间补充叶酸可导致母乳总叶酸适度增加。
在儿童中，叶酸缺乏与认知发育受损以及腹泻和呼吸系统疾病增加相关；然而，补充叶酸对于减少这些病症并没有明显帮助。
过量摄入叶酸可能会产生潜在的不利影响，包括几种疾病（例如癌症、神经系统疾病、生长综合征、呼吸系统疾病和多发性硬化症）的发病率增加。
目前，由于食用补充剂或强化食品，很多欧洲儿童摄入大量叶酸；目前尚不清楚这些摄入量是否会造成伤害，尤其是在早期发育过程中，而许多组织中正在发生大量表观遗传变化。
缺乏维生素B12有什么影响？
当母亲的维生素B12状况不佳时，母乳中的含量会降低，会影响后代维生素B12的状态。维生素 B12 对中枢神经系统的代谢和维持至关重要，与叶酸一起在同型半胱氨酸代谢和髓磷脂的保护中起着关键作用。因此，维生素 B12 缺乏会导致覆盖颅神经、脊神经和周围神经的髓鞘受损，从而导致神经精神疾病的发展。
B族维生素缺乏影响肠道菌群
通过基因组重建和预测，针对几种B族维生素，预测整个微生物群落的代谢表型，发现微生物群落中有相当一部分是辅助营养物种（它们无法自己合成某些生命所需的化学物质，需要从外部环境中获取这些物质才能生存），它们的生存完全依赖于从饮食和/或原养型微生物中获取一种或多种B族维生素，通过特定的拯救途径（一种代谢途径，通过这种途径，微生物可以从外部环境或其他微生物的代谢产物中回收利用某些生命所需的化学物质，以满足自身生存所需）来实现。
膳食摄入影响：
母体甲基供体的摄入（胆碱、甜菜碱、叶酸、蛋氨酸）会改变其后代的DNA甲基化。观察到这种摄入量，特别是在围孕期，会影响婴儿口腔中与代谢、生长、食欲调节和维持 DNA 甲基化反应相关的基因的 DNA 甲基化。
细菌合成影响：
除了膳食摄入外，细菌叶酸生物合成也备受关注。细菌叶酸生物合成可以提供额外的叶酸来源，对健康结果和/或 DNA 甲基化具有重要意义。
在体外结肠模型中，研究发现补充甲钴胺和乳清可以提高厚壁菌门和拟杆菌属的比例，同时减少变形杆菌属的数量，其中包括一些病原体，如大肠杆菌（Escherichia）和志贺氏菌属（Shigella）等，以及假单胞菌属（Pseudomonas）。此外，研究还发现甲钴胺可以促进肠道细菌对脂质、萜类化合物和聚酮化合物的代谢，诱导外源性物质的降解，抑制转录因子和次级代谢产物（如维生素 B12）的合成。
扩展阅读：如何解读肠道菌群检测报告中的维生素指标？
新生儿肠道菌群的建立及发育
新生儿的肠道菌群既直接来自母亲，也来自分娩后的环境。微生物组在生命的头几个月经历动态演替和成熟，这一过程伴随着身体指标以及器官和神经认知发育的快速变化。
新研究结果强调母乳喂养和婴儿饮食会影响肠道微生物组成和功能。一项使用宏基因组鸟枪法测序的综合研究表明，停止母乳喂养（而不是引入固体食物），可以推动婴儿肠道微生物组的功能成熟，使其接近成人状态。
新生儿肠道菌群的影响因素
新生儿微生物组和免疫系统的不成熟似乎与肠道感染的易感性增加有关，特别是在 LMIC（中低收入国家） 环境中。虽然新生儿获得微生物群的时间各不相同，但多次接触，包括分娩方式、母婴饮食、药物、获得安全水和卫生设施以及多种宿主因素，是微生物群组成的主要决定因素。
母乳对婴儿的发育和成熟起着重要作用，微生物组在断奶时进入过渡阶段，此时微生物组会发生其他变化。
儿童营养不良和生长障碍是由膳食摄入不足和炎症之间复杂的相互作用驱动的，炎症通常是持续和/或反复感染和慢性疾病（包括镰状细胞病、艾滋病毒、先天性心脏病、心理障碍和内分泌或代谢疾病）的结果。
肠病是营养不良的一个重要驱动因素
肠病可能是肠病原体相关性腹泻病的结果，这在 LMIC 环境中的儿童中很常见，并且与死亡率、生长迟缓和认知发育不良的风险较高有关。
而这些环境中的许多儿童在存在或不存在已知肠病原体的情况下患有无症状肠病。这种肠病与非特异性持续粪口污染、反复肠道感染和小肠细菌过度生长 (SIBO) 有关。这种肠病与其他慢性肠道炎症有一些相似之处，包括克罗恩病和溃疡性结肠炎。它与发育迟缓密切相关，可能通过营养吸收不良和食欲抑制间接影响生长，并通过生长激素-胰岛素样生长因子 1 (IGF-1) 轴直接影响生长。
肠道通透性增加也会对发育产生负面影响
肠屏障功能障碍和肠道通透性增加可能导致微生物和/或微生物产物易位，从而激活先天免疫反应并促进全身炎症，从而对生长产生负面影响。
扩展阅读：什么是肠漏综合征，它如何影响健康？
肠道微生物群会影响多种宿主功能，包括代谢调节和信号传导，通过获取膳食营养素和微生物群衍生的代谢物、免疫耐受和对病原体的抵抗力、昼夜节律以及与儿童健康成长相关的其他途径。
肠道菌群失调可能影响儿童生长发育
由于疾病、环境或药物暴露或其他损害而破坏微生物组的正常多样性和组成，可能导致生态失调，这是一种以致病菌大量繁殖、共生体丧失和多样性丧失为特征的状态。在一些人群中，生态失调与肥胖、2 型糖尿病、肝脂肪变性和肠道疾病有关。在儿童和部分人群中，生态失调与生长和神经认知发育不良以及反复感染、免疫力改变和炎症增加有关。
与营养良好的儿童相比，营养不良的儿童拥有“不太成熟”的肠道菌群，其多样性较低。生态失调导致营养提取效率低下、吸收不良、易患肠杆菌科等侵袭性疾病和肠道炎症，从而影响生长。
肠道微生物群与发育迟缓之间存在密切关联，表明存在因果机制
谷禾健康与长沙妇幼儿童保健中心实验室合作发表的临床研究，揭示了肠道微生物群对患有严重急性营养不良 (SAM) 等严重儿科病理状况的儿童的重要性；临床诊断为生长发育迟缓 (FTT) 的受试者和正常生长正常的早产受试者 (NFTT-pre) 在不同年龄段表现出明显的肠道菌群发育轨迹中断，并且其α多样性的发展以及观察到的 OTU 和 Shannon 指数不足，尤其是在具有 FTT 的受试者中。
此外，与正常相比，FTT组中细菌如拟杆菌、双歧杆菌、链球菌和大多数年龄歧视性细菌分类群的顺序定殖和富集及其微生物功能紊乱。我们的研究结果表明，发育迟缓的婴儿肠道菌群发育不全，具有潜在的临床和实践意义。
肠道菌群失调还与共生微生物的易位和系统传播以及对病原体的易感性有关。此外，共生细菌抵抗肠道炎症的功能能力降低，如产生短链脂肪酸和色氨酸分解代谢配体（驱动芳烃受体激活），可导致肠道炎症。
恢复肠道菌群稳态，可促进儿童生长发育
共生菌还维持先天性淋巴样细胞，这是白细胞介素IL-22 的主要来源，IL-22 可刺激抗菌肽，帮助防止病原菌的微生物移位和入侵。恢复稳态微生物组和相关代谢物，有可能逆转与生态失调相关的表型，并促进儿童的生长发育。
确定肠道微生物群落结构和功能的变化（包括确定它们与疾病的因果关系）以制定有效的干预措施，对恢复肠道微生物群落结构并改善健康生长发育至关重要。
确定可以在怀孕、婴儿期和儿童期实施的干预措施，以预防或改善这些导致生长发育不良的驱动因素，对于改善短期和长期健康与发育至关重要。
扩展阅读：
怀孕期间母体肠道菌群的组成和功能似乎与出生结局密切相关，包括体重和胎龄。在健康的非妊娠成人中，肠道微生物群由相对稳定的种群组成，主要由拟杆菌门、厚壁菌门、放线菌门、变形菌门和疣微菌门组成。微生物组的组成和多样性在怀孕期间发生了变化。例如，在怀孕期间，肠道微生物群 α 多样性和产丁酸菌减少，而双歧杆菌、变形菌和产乳酸菌增加。
最近对来自刚果、印度、巴基斯坦和危地马拉的孕妇进行的一项纵向研究表明，怀孕期间肠道微生物群的个体属和 α 多样性（丰富度）有所减少。
妊娠期肠道菌群与新生儿生长关联
最近进行了一项研究，以了解津巴布韦农村地区妊娠期肠道微生物群分类群与代谢功能对胎龄、出生体重和新生儿生长的关联。
结果证明，抗性淀粉降解细菌，主要是瘤胃球菌科、毛螺菌科和真细菌科，是主要的肠道类群，并且是出生体重、新生儿生长和胎龄的重要预测因子。
此外，这项研究表明，与淀粉和能量代谢、信号和维生素 B 代谢相关的细菌功能，与出生体重增加有关。这些结果表明，非洲农村地区母亲食用富含淀粉的饮食的饮食模式，可能会推动选择影响婴儿健康和成长的物种。
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肠道菌群变化分别与妊娠糖尿病和高脂血症有关
谷禾健康与江南大学食品科学与技术国家重点实验室合作的临床研究成果表明妊娠糖尿病 (GDM) 通常与高脂血症合并症有关。改变的人类肠道微生物群分别与妊娠糖尿病和高脂血症有关，但与合并症无关。发现链球菌（Streptococcus）、粪杆菌（Faecalibacterium）、韦荣球菌（Veillonella）、普雷沃氏菌（Prevotella）、嗜血杆菌（Haemophilus）和放线菌（ Actinomyces ）在糖尿病加高脂血症人群中显着更高。此外，几种细菌与患有妊娠糖尿病和高脂血症的参与者的空腹血糖和血脂水平相关。
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母体微生物群的干预：益生菌
针对母体微生物群的干预措施有可能显着影响婴儿健康，因为孕期生态失调和母体暴露会影响微生物群的建立、免疫发育和代谢健康。正在评估妊娠期膳食补充益生菌（对宿主健康有益的活微生物），以预防妊娠相关并发症和不良出生结果，包括早产和极低出生体重。
一些数据表明，益生菌对孕妇或哺乳期妇女在治疗妊娠糖尿病 (GDM)、B族链球菌定植和乳腺炎方面具有有益作用。
鉴于已知的安全性，益生菌作为妊娠干预措施特别有吸引力。然而，迄今为止的研究还没有定论。在新西兰、芬兰、丹麦、瑞典、澳大利亚、伊朗和我国的女性中，补充各种益生菌和混合物（包括乳酸杆菌、链球菌和双歧杆菌菌株）对出生人体测量没有影响。但有一些数据表明益生菌单独或联合使用可能与低收入国家早产儿死亡率、坏死性小肠结肠炎和/或新生儿败血症的降低有关。
新生儿和婴儿是考虑针对微生物组进行干预的关键人群，因为婴儿微生物组在出生后经历快速进化。此外，婴儿期是生长和神经认知发育的关键时期，也是发病率和死亡率最高的时期。
婴儿肠道菌群的定植
来自拟杆菌门和放线菌门的专性厌氧菌会迅速定植婴儿肠道，主要是双歧杆菌属、拟杆菌属和梭菌属，在生命的前 6 个月内，其特点是多样性低。
母体肠道微生物群似乎对婴儿肠道的定植有显着贡献，而阴道和皮肤来源的细菌似乎更短暂，并且不会在新生儿期后持续存在于婴儿肠道中。
婴儿肠道菌群->免疫系统->宿主
婴儿肠道微生物群为免疫系统的发育提供信息，而免疫系统又协调维持宿主-微生物共生的关键特征。因此，肠道微生物组成和代谢的异常可能会破坏正在发育的免疫系统。
母乳喂养->断奶，肠道菌群变化
婴儿期的母乳喂养还通过母乳中微生物种类的直接转移和其他主要成分的调节影响婴儿生长和塑造肠道微生物群，例如人乳低聚糖（HMO – 人类酶无法消化的复合糖），分泌IgA 和抗菌因子。
断奶，即逐渐将固体食物引入婴儿饮食，是婴儿发育的一个重要里程碑。断奶也是肠道菌群快速扩张的时期，包括双歧杆菌、乳杆菌、韦荣球菌（Veillonella）、柯林氏菌（Collinsella）、普雷沃氏菌、粪杆菌属和大肠杆菌属以及参与复杂多糖代谢的其他物种的多样化和扩张。
断奶期微生物群受干扰，可能导致肠道感染的易感性
断奶时微生物群的扩大还与强烈免疫反应的诱导有关，一种“断奶反应”，其特征是与生命后期的免疫成熟和耐受性相关的调节性 T 细胞的扩增。
在小鼠中，断奶期间限制微生物组的成熟会导致免疫发育受损并增加对肠道感染的易感性。此外，在母乳喂养率高且在长时间断奶期间也接受补充饮食的孟加拉国社区队列中，发现了一个独特的“过渡”长双歧杆菌进化枝，它携带利用母乳和食物底物的酶。这种过渡性长双歧杆菌在断奶期间引入固体食物后会扩大，并且在孟加拉国以外的婴儿队列中也得到证实，尽管患病率要低得多。 这些发现表明，底物和混合喂养的持续时间也会影响肠道微生物组的结构和功能。
断奶期过后，肠道菌群高度依赖于饮食习惯
农村地区的儿童表现出拟杆菌门的显着富集和厚壁菌门的枯竭，普雷沃氏菌属的细菌数量独特丰富，显示出利用富含多糖的营养素的能力。
然而，在工业化国家，这些普氏菌肠型不太常见，断奶后微生物组的特征是拟杆菌和瘤胃球菌肠型的存在。
在试图了解微生物群落是如何共同配置的，包括描述组成成员之间的相互作用以及这些群落随着年龄的增长而成熟时，需要较大的样本人群队列，这也是谷禾一直推进的事情。
微生物群是否有一个稳定的架构？
综合众多的研究结果确定了一个由几十个细菌分类群组成的核心“生态群”，这些分类群在孟加拉国、印度和秘鲁的出生队列的健康成员中，在 20 个月及以后表现出一致的协变。研究得出结论，生态群网络是微生物群组织的一个保守的一般特征，建议这样的生态群可以提供一个框架来描述营养不良儿童的生态失调。
我们建议这样的生态群可以用作定量指标，用于定义旨在重新配置肠道微生物群落的靶向干预措施的功效。
婴儿绞痛、反流和便秘常常引起父母的痛苦也是儿科就诊的主要原因。如前所述，母乳喂养婴儿的微生物群通常被认为富含双歧杆菌和乳杆菌等“有益”细菌，以及梭菌等产气细菌的生长减少。
益生菌：罗伊氏乳杆菌DSM 17938减少哭闹
在随机对照试验中，与安慰剂相比，使用罗伊氏乳杆菌（L. reuteri）DSM 17938 治疗绞痛婴儿可显着减少哭闹时间、反流和功能性便秘。
相比之下，报道了与L. reuteri DSM 17938 相比，安慰剂组在治疗 1 个月时的烦躁时间短暂减少和睡眠持续时间更长。这种烦躁增加仅发生在配方奶喂养的婴儿中，而不发生在母乳喂养的婴儿中。
另一项最近的研究评估了L. reuteri DSM 17938 在 1 个月和 3 个月大时通过显着减少哭闹时间来预防绞痛。一般来说，罗伊氏乳杆菌DSM 17938 似乎可以减少患有绞痛的母乳喂养婴儿的哭闹时间，但是，这种益生菌在绞痛配方奶喂养婴儿中的作用需要进一步研究。
同样对于绞痛的预防，使用L. reuteri DSM 17938 似乎是有效的，但这需要在其他研究环境中得到证实。
扩展阅读：认识罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)
为了促进“有益”细菌的生长，婴儿配方奶粉中添加了特定的益生元，并在临床试验中进行了评估。
益生元：低聚半乳糖降低绞痛和反流的风险
在最近的一项双盲随机对照试验中，摄入补充低聚半乳糖的配方奶显示出与母乳喂养参照组相似的双歧杆菌和乳杆菌发育趋势，并且与接受不含低聚半乳糖的配方奶粉的婴儿相比，降低了绞痛和反流的风险。
合生元：减少哭闹、减轻疾病发作
人们对合生元提供“有益”细菌及其底物的兴趣也越来越大。
与随机分配到安慰剂配方奶粉的对照组相比，给婴儿喂食七种益生菌菌株和低聚果糖的混合物后，婴儿在第 7 天和第 30 天的哭闹时间减少了 50% 以上。
在另一项前瞻性双盲随机对照试验中，评估了含有嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）、保加利亚乳杆菌（L. bulgaricus）和动物双歧杆菌（ B. animalis ssp. lactis）的合生酸奶饮料的效果。
与安慰剂相比，乳糖和菊糖对疾病发作（腹泻、上呼吸道感染和发热性疾病）的影响减少了发烧天数。 干预组大便稀便的频率更高，需要照顾孩子的次数也更多，但差异无统计学意义。
注意：
作者强调益生菌的干预并不是适合所有有症状的婴儿，婴儿的肠道菌群变化较快，益生菌及其组合的干预需要充分评估肠道菌群及其功能，了解其肠道菌群网络结构下，选择对应症状的干预方式才能确保安全和发挥干预的效果。
总的来说，在得出任何确定的结论之前，需要更多的研究来评估益生元和合生元在这些在不同类型儿童及其整体肠道微生态条件下的作用。
扩展阅读：
肠道微生物群与健康：探究发酵食品、饮食方式、益生菌和后生元的影响
人们还关注肠道菌群失调在过敏表型发生发展中的作用。
肠道菌群 & 过敏性疾病
肠杆菌科/拟杆菌比率↑ — 食物致敏的风险↑
据报道，在基于人群的加拿大健康婴儿纵向发育 (CHILD) 出生队列研究中，婴儿粪便中低肠道微生物群丰富度和升高的肠杆菌科/拟杆菌比率与随后食物致敏的风险增加有关。
瘤胃球菌科↓
–食物敏感 –特应性湿疹 –炎症性先天免疫反应过度
他们还发现食物敏感的婴儿在 1 岁时瘤胃球菌科的丰度下降。这可能与过敏性疾病高风险婴儿的病例对照研究结果一致，发现瘤胃球菌科的相对丰度较低与未出现任何过敏表现的婴儿相比，随后出现特应性湿疹的婴儿的粪便样本中。
值得注意的是，瘤胃球菌属的相对丰度较低也与炎症性先天免疫反应过度有关。
总的来说，这些发现进一步支持了这样一种假设，即缺乏潜在的免疫调节细菌可能会增加发生过敏表现的风险。由于瘤胃球菌能够降解纤维，并且是成人“核心”微生物组的一部分，未来的研究应该检验其重要性。
益生菌 & 肠道菌群
鼠李糖乳杆菌GG — 产丁酸菌↑
在最近的一项研究中，研究了益生菌对牛奶过敏婴儿肠道微生物组的影响。报道称，添加了鼠李糖乳杆菌GG (LGG) 的深度水解酪蛋白 (EHCF) 配方导致了与丁酸盐生产相关的特定细菌的富集。
丁酸盐是一种已知的结肠细胞底物，与增强肠道完整性有关。与单独使用 EHCF 相比，接受 EHCF + LGG 治疗的婴儿在治疗 6 个月后的丁酸产量呈双峰分布。
已知的丁酸盐生产者，Faecalibacterium，Blautia，Ruminococcus，Roseburia在高丁酸盐样本中富集，而拟杆菌显着减少。与牛奶不耐受的孩子相比，牛奶耐受的孩子Blautia和Roseburia富集。正如作者推测的那样，这些物种可能导致丁酸盐产量增加和肠道完整性增加。
扩展阅读：
肠道核心菌属——经黏液真杆菌属（Blautia），炎症肥胖相关的潜力菌
肠道核心菌属——普拉梭菌（Faecalibacterium Prausnitzii），预防炎症的下一代益生菌
母亲摄入益生菌降低孩子发病率
在该团队随后的2份研究中，其中在一项随机对照试验中，与无菌安慰剂牛奶相比，孕妇在围产期摄入含益生菌的低脂发酵牛奶可降低其孩子 2 岁和 6 岁时的湿疹发病率。然而，临床益处似乎与 3 个月或 2 岁时对肠道微生物多样性的影响无关。
由于益生菌仅给予母亲，另一种解释可能是通过影响母乳成分。在婴儿期益生菌随机对照试验的另一项后续研究中，对长期肠道微生物群的建立没有影响, 这与之前的报道一致。
注意：
虽然说荟萃分析报告，怀孕期间、母乳喂养期间和/或给婴儿服用益生菌可降低婴儿湿疹的风险，但证据仍然薄弱。因此，专家机构未能推出具体的指导方针。然而，在考虑所有关键结果时，世界过敏组织现在建议使用益生菌预防有过敏孩子高风险的孕妇和哺乳期母亲以及有高风险患过敏性疾病的婴儿（基于家族史）。
在他们的指南中，他们强调该建议是有条件的并且基于低质量的证据，并不能给出关于最有效的菌株、剂量或治疗的开始和持续时间的具体指导。因此，仍然需要更具体的指南和研究基础。
肠易激综合症
在一项评估肠易激综合征儿童低发酵底物饮食的初步研究中，该饮食与腹痛频率和严重程度的降低显著相关。与无反应者相比，对治疗有反应的儿童在基线和干预期间似乎具有不同的粪便微生物组。
在一项更大的、双盲、随机、交叉研究中，同一组使用 16S 测序研究了低发酵低聚糖、二糖、单糖和多元醇 (FODMAP) 饮食对肠易激综合症儿童的临床结果和肠道微生物组成的影响。
低 FODMAP 饮食减少了腹痛，并且对饮食有反应的儿童的微生物群具有更强的糖分解能力。作者建议，鉴定具有更强糖分解能力的微生物群可能作为预测对低 FODMAP 饮食反应的生物标志物。
克罗恩病
肠道微生物群环境的变化被认为是克罗恩病患者纯肠内营养治疗特性的中介。令人惊讶的是，与没有炎症性肠病家族史的健康对照相比，克罗恩病患儿在纯肠内营养过程中肠道微生物多样性、普拉梭菌和丁酸盐浓度有所降低。
当参与者恢复正常饮食时，这后来又恢复到治疗前的水平。伴随着这种假定的“不健康”微生物群，矛盾的是临床结果得到改善，结肠炎症标志物减少。然而，这些发现的相关性需要进一步阐明。
乳糜泻
在乳糜泻中，坚持严格的无麸质饮食 (GFD) 有时很困难，患者可能仍会出现临床症状和营养缺乏，随后持续发炎和肠道菌群失调。
由于特定的益生菌已被证明可以减轻炎症，因此在一项双盲探索性试验中，新诊断出患有乳糜泻的儿童被随机分配到摄入长双歧杆菌CECT 7347 或安慰剂组 3 个月。无论治疗如何，对 GFD 的依从性与生长参数呈正相关，与安慰剂组相比，益生菌组的身高有所增加。此外，益生菌处理减少了脆弱拟杆菌的数量组和分泌型 IgA。
在另一项评估两种益生菌短双歧杆菌菌株对 GFD 患儿影响的随机对照试验中，与安慰剂相比，干预减少了炎性细胞因子 TNFα 的产生。
总的来说，这些研究表明益生菌对患有乳糜泻的儿童可能有益，但需要在更大规模的试验中验证。
扩展阅读：双歧杆菌：长双歧杆菌
青年糖尿病环境决定因素 (TEDDY) 研究最近的一份报告中，该研究包括芬兰、瑞典、德国和美国患 1 型糖尿病的高风险儿童，肠道的组成和多样性都存在很大差异。即使在这个具有同源人类白细胞抗原 (HLA) II 类基因型并因此具有相似遗传风险的人群中，根据地理区域也存在显着差异。
这些差异的根本原因尚不清楚，因为即使在对早年生活和饮食变量进行调整后，差异仍然存在。
在同一项前瞻性队列研究中，还检查了早期接触益生菌和膳食可溶性纤维（可能影响肠道微生物群组成和形成免疫反应）与胰岛自身免疫的关系。与后期补充或无益生菌相比，益生菌暴露（≤27 天）与胰岛自身免疫风险降低相关。 相反，儿童早期膳食可溶性纤维的摄入与胰岛自身免疫或 I 型糖尿病无关。未来的研究需要检验这些发现的重要性。
人们一直对肠道菌群失调在影响儿科人群的大量疾病中的作用感兴趣。
儿童生长迟缓和认知发育不良的驱动因素是多方面的，包括饮食摄入量和多样性不足、暴露于反复感染、慢性疾病和肠道病理学，包括肠病和 SIBO。最近的研究表明，肠道菌群失调与发育迟缓之间存在密切关联，表明存在潜在的因果关系。这些研究强调需要确定肠道微生物群落的结构和功能改变，并恢复微生物组稳态和相关代谢物以促进低收入环境或国家儿童的生长发育。
儿童时期的肠道微生物组成高度依赖于饮食习惯。在营养不良的儿童中，与标准营养干预措施（如 RUSF）相比，含有当地可用成分的低热量密度 MDCF 可改善微生物组的成熟度和生长。未来我们需要努力探究不同地理环境和不同饮食习惯下中婴儿期微生物群的多样性，更深入地了解它们与免疫发育和生长的联系。
鉴定具有更高定植效率和临床有效性的适合当地的菌株可能提供巨大的潜力来优化可在怀孕、婴儿期和儿童期实施的干预措施，这可能会导致针对肠道微生物群的治疗和预防策略得到改进，并且也可能成为安全和具体指南的基础。
主要参考文献：
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谷禾健康
以前我们科普过肠道菌群在门级别水平分类的肠道细菌四大常见菌门——拟杆菌门，厚壁菌门，变形菌门，放线菌门。
详见：肠道细菌四大“门派”——拟杆菌门，厚壁菌门，变形菌门，放线菌门
但是随着研究范围以及样本的扩大，发现我们人体肠道内除了这些常见的菌群之外，还有许多小众门派的菌群在肠道平衡中也扮演着重要的角色，它们同样可以帮助我们消化食物、维持肠道健康、增强免疫力等等。这些微生物组通常作为宿主基因组的功能扩展，在宿主生理和新陈代谢的调节中起着至关重要的作用。
在本文中，我们将深入探讨这些小众门派的菌群，揭示它们的神秘力量和重要性，帮助我们更好地了解肠道菌群的多样性和复杂性。
我们根据谷禾肠道数据库人群检出比例的丰度排名依次介绍这些菌及其与肠道和人体健康的相关信息。
根据人群检出丰度依次为：
疣微菌门 Verrucomicrobia
梭杆菌门 Fusobacteria
蓝藻门 Cyanobacteria
酸杆菌门 Acidobacteria
软壁菌门 Tenericutes
绿弯菌门 Chloroflexi
互养菌门 Synergistetes
芽单胞菌门 Gemmatimonadetes
黏胶球形菌门 Lentisphaerae
浮霉菌门 Planctomycetes
硝化螺旋菌门 Nitrospirae
脱铁杆菌门 Deferribacteres
螺旋体 Spirochaetes
装甲菌门 Armatimonadetes
绿菌门 Chlorobi
迷踪菌门 Elusimicrobia
衣原体 Chlamydiae
这里我们对门层级中的常见肠道菌群逐个介绍。
疣微菌门（Verrucomicrobia）是一类革兰氏阴性细菌，是细菌分类学中的一个门级分类单元。这类细菌的细胞形态多样，包括球形、杆状、螺旋形等，常见于土壤、水体和动物肠道等环境中。
疣微菌门是细菌域内的一个新分支，1997年被列为一个门。它们代表系统发育树中的一个独特谱系，包含许多环境物种以及少量培养物种。
疣微菌门是一类广泛存在于自然环境中的细菌，包括多种典型的菌种，例如常听说的Akkermansia muciniphila，其他还有Opitutus terrae、Prosthecobacter debontii等。这些菌种在不同的环境中具有不同的代谢和生理特性。
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疣微菌门存在于肠道粘膜内层，在健康个体中大量存在，它们可以分解多糖类物质，如黏多糖和纤维素等，从而提供能量和营养物质。
疣微菌门还可以产生短链脂肪酸，如丙酸和丁酸等，这些物质对肠道健康和免疫系统的调节具有重要作用。
虽然说疣微菌门仅占肠道微生物群落总数的一小部分，但结果表明，一些疣微菌种系型对多糖和木聚糖的降解做出了重大贡献。基因组编码多种糖苷水解酶、硫酸酯酶、肽酶、碳水化合物裂解酶和酯酶，具有水解多种多糖的机制。
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在肠道微生物组中，疣微菌门是一个重要的菌群之一。 谷禾肠道数据库中大约56.29%的人群有检出。
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研究表明，疣微菌门的丰度与肠道健康密切相关。疣微菌门有助于人体肠道的葡萄糖稳态， 具有抗炎特性，可进一步帮助肠道健康。研究表明 该菌与foxp3 基因之间存在正相关关系，foxp3 基因是一种在人类中表达抗炎和免疫力的基因。
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一些疾病如肥胖症、炎症性肠病、睡眠障碍和2型糖尿病等，与疣微菌门的丰度降低有关。其他如哮喘、自闭症等疾病人群中丰度也会变化。
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其中，Akkermansia muciniphila（简称AKK菌）是疣微菌门中研究较多的菌种之一。研究表明，Akk菌可以降低肥胖、糖尿病、肠炎、肠癌等疾病的风险。这是因为Akk菌可以促进肠道黏液层的生长和维护，增强肠道屏障功能，减少有害菌的生长，降低肠道内毒素的水平，从而保护肠道健康。
详见：
肠道重要菌属——Akkermansia Muciniphila，它如何保护肠道健康
梭杆菌门 （Fusobacteria）是细菌门之一，它们是一类革兰氏阴性菌，通常是长杆状或螺旋状的。在谷禾肠道数据中，该菌的检出率是49.16%.
梭杆菌门包括多种典型的种属，如：Fusobacterium nucleatum（具核梭杆菌）、
Fusobacterium varium（变异梭杆菌）、
Fusobacterium necrophorum等。
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梭杆菌门广泛存在于自然环境中，包括土壤、水体和动物肠道等。已证明梭杆菌门下的许多物种可以自由生活，而无需与周围环境中的其他生物结合。其中大部分包括在海洋环境中发现的物种，例如 Llyobacter 属和 Psychrilyobacter 属的成员。
Photograph by Hipersynteza
自由生活的梭杆菌属的最好例子之一是 Psychrilyobacter atlanticus 物种，它可以在大西洋的海洋沉积物中找到。
它们是一类厌氧菌，通常生长在肠道内的低氧环境中。梭杆菌门在人体内的分布广泛，不仅存在于肠道中，还存在于口腔、阴道和皮肤等部位。
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一些研究表明，梭杆菌门可能与肠道疾病有关。例如，一些研究发现，梭杆菌门在结肠癌组织中的含量明显高于正常组织。此外，梭杆菌门也与炎症性肠病（IBD）和肠道感染有关。
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在口腔中，梭杆菌门的存在则与龋齿和牙周炎等口腔疾病有关。
然而，梭杆菌门在肠道菌群中也扮演着有益的角色。梭杆菌门可以产生一些对人体有益的代谢产物，如丙酮酸和丁酸等。一些研究表明，梭杆菌门可能参与了肠道菌群的稳态维持和代谢功能。
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吸烟者的梭杆菌丰度显著更高（P = 0.009，FDR = 0.027 ）。
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每日食用面包的人群中，梭杆菌丰度也显着更高（P = 0.005，FDR = 0.015）。
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饮用更多咖啡的个体表现出略显着更高的梭杆菌属丰度( P= 0.02，FDR = 0.20）。
总的来说，梭杆菌门在人体健康中的作用还需要进一步的研究和探索。虽然它们可能与一些疾病有关，但在肠道菌群中的作用也不容忽视。
扩展阅读：梭杆菌属Fusobacterium——共生菌、机会致病菌、致癌菌
蓝细菌门（Cyanobacteria），是一类原核生物，也被称为蓝藻或蓝藻菌门。
蓝绿藻植物菌门下物种又称蓝细菌、蓝绿菌、蓝藻或蓝菌，包括蓝鼓藻、蓝球藻等生物。过去曾长期被归于藻类，但实际上蓝菌与真核生物非常不同，例如没有核膜，没有细胞器，其遗传物质DNA也不构成染色体，这些都是细菌的特征，因此现时已被归入细菌域。
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蓝细菌分布极广，普遍生长在淡水、海水和土壤中，主要分布在含有机质较多的淡水中；在极端环境（如温泉、盐湖、贫瘠的土壤、岩石表面或风化壳中、冰雪上、植物树干等）中也能生长；蓝菌有些还可穿入钙质岩石（如钙藻类）或土壤深层中（如土壤蓝藻），故有“先锋生物”的美称。
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蓝菌是一类能透过产氧光合作用获取能量的细菌，但有些也能透过异营来获取能量。
蓝绿菌在地球上已存在约21亿年，是目前以来发现到的最早的光合放氧生物，对地球表面从无氧的大气环境变为有氧环境起了巨大的作用。通过刺激生物多样性和导致厌氧生物接近灭绝，显著的改变了在地球上生命形式的组成。根据内共生学说，在植物和真核藻类发现的叶绿体是从蓝细菌祖先通过内共生进化而来的。
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以下是一些常见的典型菌种：
Anabaena（鱼腥藻）：这是一种常见的蓝藻，可以在淡水和海水中生长。它们通常形成长链，其中一些细胞可以进行氮固定，这对于生态系统的氮循环非常重要。
Microcystis（微囊藻）：这是一种广泛分布的蓝藻，可以在淡水和海水中生长。它们通常形成大量的胞囊，这些胞囊可以释放出毒素，对水生生物和人类健康造成威胁。
Spirulina（螺旋藻）：这是一种广泛应用于食品和保健品的蓝藻。它们富含蛋白质、维生素和矿物质，被认为具有多种健康益处。
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谷禾肠道数据库中大约39.06%的人群有检出，但一些研究表明，它们可能与肠道健康和一些疾病有关。
一些研究发现，蓝细菌在肠道中的丰度与炎症性肠病（如克罗恩病和溃疡性结肠炎）的发生有关。
蓝细菌中的一些代表性菌种，如前面提到的Anabaena sp.和Microcystis sp.，可能产生毒素，对人体健康造成威胁。
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在一些污染的地区，其中绝大多数淡水湖泊中发现了大量的蓝藻水华。蓝藻毒素早就被认为通过肝脏影响与之相关的健康问题，食用受蓝藻污染的饮用水相关的健康问题也包括胃肠炎和肠道不适，其中肠道微生物组发挥了关键作用。但蓝藻毒素的作用机制仍然是一个关键的、大部分未被探索的问题。
肠道蓝细菌丰度与人类健康和疾病的潜在联系
doi.org/10.3390/life12040476
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在谷禾肠道样本人群中，发现渐冻症部分群体里发现蓝藻门（蓝细菌）比较高。结合研究发现蓝菌门生物皆含有神经毒素BMAA（β-N-methylamino-L-alanine），并可能透过食物链不断累积产生生物放大作用，对人类的损害可能会逐渐增加。BMAA已证实会对动物产生强烈的毒性，加速动物脑神经退化、四肢肌肉萎缩等等，小量BMAA积累对小鼠已能选择性杀死神经元。
因此需要注意，在水体中的过度生长会导致水体富营养化，产生毒素，对人体健康和生态环境造成危害。需要加强对蓝细菌的监测和管理。
酸杆菌门 （Acidobacteria） ，虽然这个名字听起来都是嗜酸性的，但一些物种可以在中性和弱碱性环境中找到。
虽然一些研究表明酸杆菌门有超过 18 个类别，但只有三个类别是众所周知的。它们是：
（Holophagae 纲在某些文献中被描述为一个目）
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下面了解一下酸杆菌门下的3个常见属：
◗ 酸杆菌属
酸杆菌门下第一类重要的菌属——酸杆菌属（Acidobacterium Genus），通常存在于酸性环境中。
荚膜酸杆菌（Acidobacterium capsulatum）是该组中最受欢迎的成员之一（由大约 8 个菌株组成）。与该类别的其他成员一样，荚膜酸杆菌是一种革兰氏阴性细菌。
酸杆菌属也是好氧菌，它们本质上是嗜温的；在适中的温度（20~45°C之间）生长良好。
与这些细菌相关的一些其他特征包括：
◗ Terracidiphilus属
酸杆菌门下第二类重要的菌属——Terracidiphilus 属，由已知可产生用于分解几丁质和寡糖的细胞外酶的生物体组成。
该属中最受欢迎的物种之一是 Terracidiphilus gabretensis。这种细菌常见于针叶林中，它在碳汇中起着重要作用。
◗ Terriglobus 属
Acidobacteria 门下第三类重要的菌属——Terriglobus属，是革兰氏阴性菌，与 Granulicella 和 Adaphobacter 属密切相关。
该组的成员是土壤中常见的好氧化学有机异养生物。虽然这些生物通常存在于土壤（根际土壤）中，但在淡水生境中也有。
目前，该属有 5 个知名物种，其中包括：
该属的一些特征为：
图源：Biology LibreTexts
与这些细菌相关的一些其他特征包括：
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据估计，酸杆菌是土壤中主要菌群，约占土壤中所有微生物的 20%。
在环境中，酸杆菌在养分循环中起着重要作用。
碳循环 ——通过降解各种碳源（糖和蛋白质等），这些细菌将碳返回到环境中。然后，这些碳被植物和其他生物用于各种功能，循环继续。
氮循环 ——目前，Geothrix fermantans是酸杆菌门内唯一已知在氮循环中发挥一定作用的物种。通过减少硝酸盐来实现的。
硫循环 ——嗜热氯酸杆菌是需要硫来生长和发育的酸杆菌的一个例子。硫代谢有助于硫循环。
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与人体肠道和健康的关系方面，目前对于酸杆菌的研究还比较有限。
一些研究表明，酸杆菌门可能在人体肠道中存在，谷禾肠道数据库中大约33.05%的人群有检出。
肠道微生物群落的失衡与多种疾病的发生有关，而酸杆菌门的数量在某些疾病中可能会发生变化。
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一些研究表明，肠道炎症性疾病患者的肠道中酸杆菌门的数量较低。
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妊娠期糖尿病患者中酸杆菌门显著增加，并与血糖水平呈正相关。
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在特发性肾病综合征患者中，酸杆菌门显著减少。
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糖尿病肾病具有与健康对照不同的肠道微生物群，酸杆菌门在糖尿病肾病患者中增加。
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一项研究中，幽门螺杆菌阳性受试者的微生物群落表明变形杆菌、酸杆菌和螺旋体的数量增加。
扩展阅读：正确认识幽门螺杆菌
但是，目前还需要更多的研究来探究酸杆菌门与人体肠道和健康之间的具体关系。
软壁菌门(Tenericutes)，在谷禾肠道数据中，该菌的检出率是29.61%.
这些细菌通常是无细胞壁的，因此它们的形态非常多样化，也被称为无壁菌门。由质膜包围的细胞组成的革兰氏阴性菌。
软壁菌门由从厚壁菌门进化而来的细菌组成。尽管一些研究人员强烈认为软壁菌门应该被整合到厚壁菌门中，但两个显着特征使软壁菌门有别于厚壁菌门：
目前，软壁菌门的分类地位尚不确定。随着未来鉴定出更多新的软壁菌门细菌谱系，软壁菌门的分类定位和单系性可能会受到进一步挑战。
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软壁菌门普遍存在于许多环境中。16S rRNA 测序已经在包括深海在内的不同环境中识别出大量未知的软壁菌门进化枝，这表明这些细菌可能代表独立生活的微生物，其生活方式与宿主无关。
事实上，在深海冷泉和盐水池中分别发现了Candidatus Izemoplasma和 Haloplasma自由生活。这些深海自由生活的软壁菌门细菌表现出新陈代谢的多样性和适应性的灵活性，表明有可能从海洋甚至其他极端环境中分离出更多的软壁菌门细菌。
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一项关于老年2型糖尿病认知障碍的研究发现参与者中，认知障碍患者的血红蛋白和高密度脂蛋白水平较低，相对糖尿病对照组而言，认知障碍糖尿病患者的软壁菌门Tenericutes丰度较低。
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在长寿村社区老年人的肠道菌群中，厚壁菌门、软壁菌门Tenericutes和放线菌门的相对丰度显著低于城市化城镇社区。
扩展阅读：健康长寿的步伐永不停歇
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一项研究将86名儿童（5-15岁）被分为三组：
与对照组相比，在代谢性不健康肥胖受试者中，软壁菌门（Tenericutes）以及α和β多样性显著降低。与对照组相比，互养菌门（Synergistetes）和拟杆菌属在代谢健康肥胖人群中更为普遍。
总的来说，软壁菌门在肠道中的作用和其与健康的关系还需要进一步的研究和探索。
注意，软壁菌门在临床上比较难分辨。它们往往不太可能生长，也不太可能被经典微生物学技术识别，一般通常需要进行分子鉴定。属内的敏感性特征通常变化很大，这使得针对他们的特异性鉴定以及合理选择抗菌药物非常重要。
绿弯菌门（Chloroflexi）是一类光合细菌，可以利用光合作用产生能量。又称作绿非硫细菌，还有一部分称作热微菌的细菌也属于绿非硫细菌。绿弯菌门的细菌生活在海洋，淡水等环境中。
该门包括六类：
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绿弯菌门由不同的生物群组成，包括无氧光合自养生物、好氧化学异养生物、嗜热生物以及通过有机氯化化合物的还原脱卤获得能量的厌氧生物。
典型的绿弯菌门细菌是线形的，通过滑行来移动。它们是兼性厌氧生物，在光合作用中不产生氧气，不能固氮。利用3-羟基丙酸途径，而不是常见的卡尔文途径来固定二氧化碳。
图源：de-academic
所有已知的成员都是丝状的，具有不寻常的滑动机制作为一种运动方式，虽然大多数革兰氏染色呈阴性，但没有一个具有革兰氏阴性菌特有的脂多糖外膜。
绿弯菌门包含生态和生理上多样化的细菌群，已在越来越广泛的厌氧生境中检测到这些细菌，包括沉积物、温泉、产甲烷厌氧污泥消化池，它们在这些地方非常丰富，并发挥着重要的发酵作用有助于污泥粒化。绿弯菌门是固体废物和废水处理系统中最主要的门之一。特别是，Anaerolineae 类已被确定为全面厌氧反应器中的核心微生物种群之一。
绿弯菌门可能参与了肠道中的一些代谢过程，例如氨基酸、葡萄糖和脂肪酸的代谢。
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虽然绿弯菌门在人群中不是常见菌，但目前人体肠道和口腔中也逐步检测到绿弯菌门细菌，谷禾肠道数据库中大约25.28%的人群有检出。
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在门水平上，利福昔明治疗后腹泻型肠易激综合征患者的绿弯菌门（Chloroflexi）（P=0.008）、Deinococcus-Thermus菌（P=0.038）和酸杆菌群（P=0.028）增加。
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在门水平上，与格雷夫斯病相比，格雷夫斯眼眶病患者中Deinococcus-Thermus菌和 绿弯菌门（Chloroflexi） 的比例显着降低。
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小型研究发现，新冠肺炎刚痊愈的人与健康对照相比，绿弯菌门（Chloroflexi）显著降低。
扩展阅读：阳康后是否会二次感染，长新冠与肠道菌群的关联，多种潜在的相关干预措施
此外，一些研究还发现，绿弯菌门的存在与一些肠道疾病，如炎症性肠病和肠道肿瘤等有关联，但具体的机制还需要进一步研究。
互养菌门（一般翻译为 Synergistetes），也有翻译为增效菌门或协同菌门。在谷禾肠道数据中，该菌的检出率是24.61%.
Synergistetes细菌是最近认识到的一个门，其中已分离出 40 种生物，并且有超过三百个 16S rRNA 序列可用。
这个门的分类学历史很短，最近才被确定为细菌域内的一个独立门。第一个代表性物种，Synergistes jonesii，最初从夏威夷山羊的瘤胃中分离出来，以其命名，最初被分类在 Deferribacteres 门中。
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来自该门的物种共有的表型特征包括它们的革兰氏阴性细胞壁、厌氧、杆状/弧菌状细胞形状
图源：researchgate
虽然脂多糖存在于双层细胞膜中是一个重要特征，但在互养菌门物种中尚未被报道，但它们确实含有参与脂多糖生物合成的各种蛋白质的基因。虽然有些物种不能分解糖，但所有互养菌门都具有发酵氨基酸的能力。
它们可以利用多种有机物作为碳源和能源。
一些Synergistetes菌属可以利用蛋白质、脂肪酸和多糖等有机物进行代谢，同时还可以参与肠道中的硫循环和氮循环等过程。
一些Synergistetes菌属还可以产生一些对人体有益的代谢产物，如短链脂肪酸等。
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互养菌门主要栖息在厌氧环境中，包括动物胃肠道、土壤、油井和废水处理厂，它们也存在于人类疾病部位，如囊肿、脓肿和牙周病区域。
由于它们存在于疾病相关部位，互养菌门被认为是机会性病原体，但它们也可以在健康个体的脐部微生物组和正常阴道菌群中发现。
该门的其他物种已被确定为厌氧消化池中用于生产沼气的污泥降解的重要贡献者，并且是通过生产氢气用于可再生能源生产的潜在候选者。
常见菌属：Aminiphilus是一类革兰氏阴性菌，通常生长在富含有机物的水体中。它们可以利用氨基酸和蛋白质等有机物作为碳源和能源。
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大多数人类培养的菌株来自感染部位，表明互养菌门在感染过程中增殖。互养菌门的不同分支和物种表现出不同的感染倾向：
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在牙周炎患者中发现了一些互养菌门OTU，并且在牙周炎患者的患病部位龈下菌斑中比健康部位更丰富。
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2型糖尿病和牙周炎患者的微生物群比非糖尿病牙周炎患者的微生物群显示出更少的互养菌门。
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在坏死性溃疡性牙龈炎的病例中，互养菌门聚类A OTUs的检测水平和比例高于牙龈炎期间。
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研究显示，精神病患者患抗精神病药引起的便秘的风险很高，互养菌门在便秘组的肠道微生物群中显著增高。
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互养菌门可能保护甲状腺，在格雷夫斯病患者的肠道菌群中，互养菌门与促甲状腺激素受体抗体（TRAb）水平呈负相关。
芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）是一类革兰氏阴性菌，包括：
芽单胞菌纲（Gemmatimonadetes）
芽单胞菌目（Gemmatimonadales）
芽单胞菌科（Gemmatimonadaceae）
芽单胞菌门目前仅有一属得到正式命名，即芽单胞菌属(Gemmatimonas)，是一类革兰氏阴性细菌，通过出芽方式繁殖。
图源：alchetron
芽单胞菌门可以在各种环境中生长，包括土壤、淡水、海水和沉积物等。在肠道中，芽单胞菌门也是一种常见的微生物群落成员。
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芽单胞菌门可以利用多种有机物和无机物作为碳源和能源，包括葡萄糖、氨、硝酸盐、硫酸盐等。此外，芽单胞菌门还可以在低氧或缺氧条件下生长，并且能够耐受一定的重金属和有机污染物。
一些研究表明，芽单胞菌门可能在土壤和水体中发挥重要的生态功能，如有机物分解和氮循环等。此外，芽单胞菌门可能与一些环境污染物的降解有关。因此，芽单胞菌门在环境保护和生态平衡方面具有重要的作用。
芽单胞菌门的代表性菌种包括：
Gemmatimonas aurantiaca、
Gemmatimonas phototrophica等。
这些菌种具有一些特殊的代谢特征，例如Gemmatimonas aurantiaca可以利用多种有机物作为碳源和能源，同时还具有一定的光合作用能力。
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芽单胞菌门与人体健康的关系尚未得到充分研究。谷禾肠道数据库中大约20.11%的人群检出。
一些研究发现，芽单胞菌门可能与肠道炎症的发生有关。
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可能与骨质疏松相关：
芽单胞菌门和绿弯菌门，在原发性骨质疏松症患者和 正常对照组，以及骨质减少患者和正常对照组之间存在显着差异 ( p < 0.01 ) 。
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补充唾液酸Neu5Ac对小鼠肠道形态、肝功能和肠道微生物影响的研究表明，肠道微生物群组成呈剂量依赖性变化，在门水平上，芽单胞菌门显着增加。
注：N-乙酰神经氨酸 (Neu5Ac) 是人类唾液酸的主要形式。
需要进一步的研究来探究芽单胞菌门与人体健康的关系。
黏胶球形菌门（Lentisphaerae）是一个相对较小的门，球形或椭圆形，通常是厌氧或微好氧的，可以生长在不同的环境中，如土壤、淡水、海水、动物肠道等。在谷禾肠道数据中，该菌的检出率是18.42%.
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黏胶球形菌门的代谢特征是多样的，包括无氧呼吸、发酵、光合作用等。
一些菌属可以利用多种碳源和氮源进行生长，如Lentisphaera和Victivallis可以利用多种碳水化合物和蛋白质作为碳源和氮源。
一些Lentisphaerae菌属还具有产生酸和气体的能力，如Fibrobacteres可以产生乳酸和乙酸。
Lentisphaerae还被发现可以参与到肠道中的多糖代谢和蛋白质降解等代谢过程中。
在黏胶球形菌门内的Victavallales属，可以酶解唾液酸、岩藻糖、半乳糖和 N-乙酰氨基葡萄糖，降解粘蛋白，其糖基水解酶图谱与AKK菌非常相似。
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一项研究发现，黏胶球形菌门（Lentisphaerae）在健康人的肠道中的丰度较高，而在患有炎症性肠病和非酒精性脂肪性肝病 (NAFLD) 的患者中的丰度较低。
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研究还发现更好的睡眠质量与更好的认知灵活性和更高比例的肠道微生物门Verrucomicrobia和Lentisphaerae有关。
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也有研究发现黏胶球形菌门（ Lentisphaerae）与帕金森疾病相关。
扩展阅读：肠道微生物与帕金森以及相关影响因素
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可能与他汀类药物的代谢有关，高脂血症患者接受了 10 mg/天的瑞舒伐他汀治疗 4-8 周，蓝细菌门和黏胶球形菌门（Lentisphaerae）与低密度脂蛋白胆固醇水平呈正相关。
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横断面研究发现，黏胶球形菌门（Lentisphaerae）在多发性硬化患者中显著降低。
扩展阅读：肠道微生物群在多发性硬化中的作用
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经常食用面包的受试者的肠道微生物群中，互养菌门和黏胶球形菌门（Lentisphaerae）的相对丰度显着更高（分别为P = 0.009，FDR = 0.028 和P = 0.004，FDR = 0.011）。
浮霉菌门（Planctomycetes）形成了一个独特的细菌门，具有独特的特征组合，例如，缺乏肽聚糖的蛋白质细胞壁，以及在细胞质内形成独立隔室的细胞内膜。
浮霉菌门的细胞结构
doi: 10.1038/nrmicro2578.
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浮霉菌门包括多个典型菌属，如Planctomyces、Gemmata、Pirellula、Rhodopirellula等。这些菌属通常是好氧或微好氧的，可以生长在不同的环境中，如海水、淡水、土壤、沉积物、动物肠道等。主要与大型藻类、海绵和地衣等颗粒或生物相关，具体取决于物种及其硫酸酯酶可代谢的多糖。大多数浮霉菌门生长在 pH 值从 3.4 到 11 不等的营养贫乏的贫营养环境中。
大多数浮霉菌门是嗜温的，但有一些 浮霉菌门是嗜热的（50°C -60°C）。通常添加的营养素有 N-乙酰氨基葡萄糖、酵母提取物、蛋白胨和一些微量元素和大量元素。
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一些浮霉菌属还具有产生酸和气体的能力，如Pirellula可以产生乳酸和乙酸。另外，浮霉菌门还具有一些特殊的代谢特征，如一些菌属可以利用甲烷和硫化氢作为能源和碳源，如Anammoxoglobus和Brocadia。
浮霉菌门包括一些具有非常不寻常的生理学的物种，比如一些浮霉菌可以合成甾醇，这是一种真核生物的典型能力，在细菌中并不常见。
浮霉菌门的另一个不寻常的代谢特征是它们拥有编码C1转移酶的基因。这些酶以前只在产生甲烷的古细菌和一组甲烷氧化的变形菌中被发现，它们在具有一个碳原子的化合物的代谢中发挥作用。比较基因组学和蛋白质组学表明，厌氧氨氧化和非厌氧氨氧化浮霉菌之间的区别超出了铵的代谢。
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浮霉菌门是人类消化道微生物群的一部分。谷禾肠道数据库中大约13.92%的人群有检出。它们的多样性因环境而异，包括个体的地理起源和抗生素治疗。
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在两名患有白血病和再生障碍性中性粒细胞减少症的发热患者的血液中检测到与浮霉菌门密切相关的 DNA 序列。
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G. massiliana的分离来自靠近这些患者的医院供水系统，可能支持消化道进入途径的假设，即摄入受污染的水然后在免疫功能低下的患者的血液中易位。Gemmata属的可能作为潜在的机会性病原体进入消化道。
硝化螺旋菌(Nitrospirae) 是革兰氏阴性菌，通常呈螺旋状。以其氧化亚硝酸盐和硝酸盐的能力而闻名。谷禾肠道数据库中大约11.04%的人群有检出。
硝化螺旋菌存在于各种环境中，包括土壤、淡水、海洋栖息地、污水处理厂等。在亚硝酸盐和硝酸盐等含氮化合物含量高的环境中，它们尤其丰富。
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硝化螺旋菌作为一种好氧化学自养亚硝酸盐氧化细菌，在硝化过程中发挥着关键作用。这些细菌通常与氨氧化细菌或古菌密切相关，这些细菌将氨转化为亚硝酸盐，亚硝酸盐被硝化螺旋菌进一步氧化为硝酸盐。
然而，在“相互喂食”的相互作用中，硝化螺菌也可以用尿素或氰酸盐释放的氨提供氨氧化剂，尿素或氰酸酯被进一步硝化。
图源：Mmolecular
硝化螺旋体成员甚至单独催化两个硝化步骤，因此被称为完全氨氧化剂或“comammox”生物体。这与传统的硝化细菌不同，传统的硝化细菌需要两种不同类型的细菌来完成这些步骤。
一些硝化螺旋菌菌株利用H2和甲酸盐等替代底物，使用氧气或硝酸盐作为末端电子受体，并可以在好氧亚硝酸盐氧化的同时利用这些能源。这种代谢的多样性使硝化螺旋菌能够在广泛的栖息地定居，并维持环境条件的变化，如氧气浓度的变化。
doi.org/10.1016/j.tim.2018.02.001
一些种类的硝化螺旋菌还能够利用硫化合物或铁等替代电子受体，进行厌氧呼吸。
已知一些种类的硝化螺旋菌参与有机物的降解，而另一些种类则参与甲烷的生产。
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比较墨西哥城儿童（西方化，高动物蛋白和精制糖饮食）和 Me’phaa 儿童（非西方化，高纤维饮食）的肠道菌群，这两个人群主要区别在于不同种类的饮食。研究发现，Me’phaa 儿童表现出更高的绿弯菌门（Chloroflexi）和硝化螺旋菌（Nitrospirae）。
注：来自格雷罗州“Montaña Alta”地区的 Me’phaa 是一个前西班牙土著群体，他们主要靠种植豆类和扁豆，玉米等为生。还收集野生食用植物，并种植一些水果和蔬菜。肉类几乎只是在特殊场合食用的，并不是日常饮食的一部分。其生活方式和墨西哥城形成鲜明对比。
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但也有研究发现，耐药癫痫患者表现出硝化螺旋菌富集（Kruskal-Wallis检验：p<0.05）。
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一项关于胃微生物群的研究发现，硝螺旋菌门存在于所有胃癌患者中，但在慢性胃炎患者中完全不存在。
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乳铁蛋白可以降低硝化螺旋菌水平。
脱铁杆菌（Deferribacteres）是1999年首次被描述的一门细菌。这些细菌以其还原铁和其他金属的能力而闻名，它们存在于各种环境中，包括深海热液喷口、温泉和地下水。
脱铁杆菌是革兰氏阴性细菌，通常是杆状的。它们是厌氧菌，通常在低氧环境中被发现。脱铁杆菌也是嗜热的，一些种类的脱铁杆菌能够进行化能生长，这意味着它们可以通过氧化无机化合物(如铁或硫)来获得能量。
G. thiophilus 阴性染色细胞的电子显微照
Janssen et al. 2002
脱铁杆菌中最著名的一种是脱铁杆菌脱硫菌，它能够还原铁和硫化合物，它被认为在深海环境中这些元素的循环中发挥着重要作用。
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脱铁杆菌属细菌最有趣的特征之一是它们能还原铁。这个过程包括将电子从铁转移到细菌，然后细菌可以利用这些电子产生能量。这一过程在许多环境中都很重要，因为它可以帮助维持生态系统中铁和其他金属的平衡。
除了还原铁，一些种类的脱铁杆菌还能还原其他金属，如锰和铀。脱铁杆菌属细菌在碳循环中也很重要，因为它们能够分解有机物并释放二氧化碳。一些种类的脱铁杆菌已知参与复杂有机化合物的降解，如木质素和纤维素。这一过程在许多环境中都很重要，因为它有助于循环营养物质，维持生态系统的平衡。
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谷禾肠道数据库中大约4.92%的人群有检出。
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脱铁杆菌门可能与环境高温高湿导致的肠道菌群失调和轻微肠炎有关。
研究分为三组实验：
脱铁杆菌门是唯一在三组中具有差异丰度的门（P < 0.05），从正常对照组和高温高湿组的0.05%增加到广谱益生菌治疗组的1%。
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一项研究发现，与正常对照和葡萄糖调节受损 (IGR) 患者相比，2型糖尿病患者中的脱铁杆菌门显着增加。
也发现脱铁杆菌门与镁摄入量呈负相关。
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大鼠给予大麦或麦芽（7-8膳食纤维/100 g）4周，与对照大鼠相比，大麦组大鼠盲肠微生物群中的脱铁杆菌门的丰度低于对照组。
扩展阅读：谷物调节肠道菌群，促进代谢健康
在糖尿病中，关于脱铁杆菌门的研究不一致，有研究认为，糖尿病的改善与脱铁杆菌门相对丰度的降低有关，也有研究发现糖尿病的改善与脱铁杆菌门相对丰度的升高有关。
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研究橄榄苦苷摄入对晚期2型糖尿病的缓解作用，发现橄榄苦苷可以增加Verrucomicrobia和脱铁杆菌门的相对丰度。
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膳食菊粉治疗糖尿病组中脱铁杆菌门相对丰度下降。膳食菊粉通过抑制炎症和调节肠道微生物群来缓解2型糖尿病的不同阶段。
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皮质酮治疗的小鼠中，拟杆菌门减少，脱铁杆菌门显著增加，水苏糖使拟杆菌门和脱铁杆菌恢复到正常水平。
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较低的色氨酸补充量降低了脱铁杆菌门的丰度，而较高的色氨酸补充量不仅恢复了丰度，而且增加了丰度。
扩展阅读：色氨酸代谢与肠内外健康稳态
螺旋体（Spirochaetes），是革兰氏阴性菌，可运动的螺旋状细菌，断面呈圆形，以横向分裂繁殖，长度有 5 到 250 微米。螺旋体的独特之处在于，它们具有细胞内鞭毛。螺旋体属于双膜细菌门。
图片来源：crondon
螺旋体的细胞体被包裹在几层中。这些包括外膜和内膜、肽聚糖层以及细胞质膜。
其中一些是人类的严重病原体，会导致梅毒、雅司病、莱姆病和回归热等疾病。螺旋体属有螺旋体、密螺旋体、疏螺旋体、钩端螺旋体等。
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螺旋体可以在水（地表水/淡水）、湖泊、盐沼沉积物、泥浆、沉积物、深海喷口、血液和淋巴等各种栖息地中找到。
图源：Oxford Nanopore Technologies
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螺旋体本质上是化学异养的，能够在厌氧条件下繁衍生息。
螺旋体的一个很好的例子是 Spirochaeta isovalerica。它是专性厌氧菌，它们通过发酵碳水化合物产生乙酸盐、乙醇、二氧化碳和氢气来生存。
许多种类的螺旋体对环境有益，并在固氮和有机物分解等过程中发挥重要作用。密螺旋体的某些种类生活在牛胃的瘤胃中，在那里它们为宿主分解纤维素和其他难以消化的植物多糖。
一些物种也被用于生物技术和工业应用，如生物燃料和生物塑料的生产。
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谷禾肠道数据库中大约4.04%的人群有检出。
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钩端螺旋菌病是由动物传染给人类的，一种常见的传播形式是让受污染的水接触到皮肤、眼睛和粘膜中未愈合的伤口。水由于与受感染动物的尿液接触而受到污染。——Leptospira
莱姆病 —— Borrelia burgdorferi,
Borrelia garinii, Borrelia afzelii
扩展阅读：夏季来临，警惕蜱虫叮咬感染疾病——莱姆病
回归热 ——复发性疏螺旋体（Borrelia recurrentis）
梅毒——梅毒螺旋体（Treponema pallidum）
雅司病（皮肤、骨骼和关节的热带感染）
—— T. pallidum subspeciespertenue
肠道螺旋体病——Brachyspira pirosicoli和Brachyspira aalborgi
文森特心绞痛—— Borrelia vincentii
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在马来西亚北部的一个农村地区，与富裕人孩子相比，相对经济困难的土著儿童肠道微生物群表现出最多的微生物多样性。
Aeromonadales、拟杆菌门、瘤胃球菌科（Ruminococcaceae）、Deltaproteobacteria和螺旋体(Spirochaetes)富集，这与富含纤维的食物的分解有关。
装甲菌门（Armatimonadetes），以前被称为候选门OP10，其成员分布在各种环境中，包括土壤、岩石、淡水和海洋沉积物。谷禾肠道数据库中大约3.31%的人群有检出。
装甲菌门细菌的特征是其独特的细胞壁结构，其中包含一层肽聚糖和一层类似于革兰氏阴性菌的外膜层。它们还具有形成长而有分支的细丝的能力。绿弯菌门是与装甲菌门亲缘关系最密切的正式门。
已经发现一些种类的装甲菌门在碳和氮循环等环境过程中发挥着重要作用。
在装甲菌门中，属于Armatimonasis纲的菌株 YO-36 T和属于Chthoonomonadetes纲的菌株 T49 T是唯一有效命名的分离株。
T49 T中枢代谢和碳固定通过常规糖酵解和三羧酸循环进行。T49 T的一个有趣特征是它在 4.7 到 5.8 的窄 pH 范围内生长。
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很少有关于人体肠道菌群内装甲菌门的研究。
在一些关节炎患者的滑液中也检测到了Armatimonadetes门细菌，这些可能是游离污染物或机会性定植剂，而不是病原体。
在人体肠道中，装甲菌门的作用尚不清楚，待进一步研究和探索。
绿菌门(Chlorobi)是一类光合细菌，也被称为绿菌门，谷禾肠道数据库中大约1.9%的人群有检出。
绿菌门是一类光合细菌，能够利用光能进行光合作用，产生能量和有机物质。
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在人体肠道菌群中，Chlorobi包含以下几个菌属和菌种：
包括Chlorobium limicola、Chlorobium phaeobacteroides、Chlorobium tepidum等。
包括Prosthecochloris aestuarii、Prosthecochloris vibrioformis等。
包括Chloroherpeton thalassium等。
包括Chloronema giganteum等。
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有研究显示B 族链球菌定植的孕妇肠道菌群中检测到大量的绿菌门(Chlorobi)，同时还有大量Lentisphaerae、Parcubacteria、Chloroflexi、Gemmatimonadetes、Acidobacteria、Fusobacteria 、 Fibrobacteres。
GBS感染孕妇的OTU水平与炎症指标存在显着相关性。表明包括绿菌门在内的多种菌改变与 GBS 阳性孕妇的炎症状态和新生儿血气指标有关。
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一项研究发现，酒精性肝病患者肠道菌群中，携带的厚壁菌门（p=0.03）和绿菌门(Chlorobi)（p=0.009）的数量存在显著差异。
同样，携带绿菌门(Chlorobi)（p=0.01）和coprothermobacterota（p=0.03）的患者的肝脏失代偿严重程度也有显著差异。
扩展阅读：深度解析 | 肠道菌群与慢性肝病，肝癌
很少有关于人体肠道菌群内绿菌门的研究。可能其存在来源于饮食摄入或环境。在人体肠道中，绿菌门的作用尚不清楚，它们的作用和功能尚待进一步研究和探索。
迷踪菌门(Elusimicrobia)，也称为”隐微菌门”，谷禾肠道数据库中大约1.44%的人群有检出。
它们是一类非常小的细菌，通常直径只有0.2-0.4微米。迷踪菌门的细胞壁非常薄，甚至可以说是缺乏细胞壁，这使得它们对抗生素的抵抗力较弱。
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迷踪菌门中的一些菌种是共生菌，与其他生物共同生活，例如Candidatus Endomicrobium trichonymphae与白蚁肠道中的Trichonympha寄生在一起，共同分解木质素。
迷踪菌门的代谢功能多样，包括产生氢气、甲烷、酒精等。迷踪菌门在生态系统中扮演着重要的角色，例如在土壤中参与有机物分解、在海洋中参与碳循环等。
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一项研究发现，在肥胖的2型糖尿病患者中，厚壁菌门丰度较高，而迷踪菌门(Elusimicrobia)丰度较低。
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在两种大型急性辐射综合症动物模型的辐射暴露后的肠道菌群研究显示，哥廷根小型猪 (GMP)模型中的迷踪菌门在辐照后持续增加，表明它可用作肠道损伤的潜在生物标志物，以及对健康的潜在负面影响。
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一项针对低质量睡眠和肠道菌群的研究显示Tenericutes 和 迷踪菌门（Elusimicrobia）在睡眠障碍患者中显著增加且与睡眠质量成正相关。
扩展阅读：肠道菌群与睡眠：双向调节
在人体肠道中，迷踪菌门的作用也还需要进一步研究。
衣原体门（Chlamydiae），革兰氏阴性细菌，是专性寄生菌，它们的生长完全在其它生物的细胞内进行。
衣原体门细菌比一般细菌小，有的比病毒小，直径约为0.2-1.5微米。通常呈球形或椭圆形，没有细胞壁，但具有外膜和内膜。
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图源：Science Photo Library
最开始，科学界普遍认为衣原体门的细胞壁不含肽聚糖，然而最近已有研究显示其细胞壁上的确有肽聚糖存在，并成功辨认出几种蛋白质。
衣原体是一类专性真核细胞内寄生、具有独特发育周期、可以在多种真核生物宿主(包括人、动物、原虫等)中繁殖的细菌，不能自主生长和繁殖。
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在人体肠道菌群中，Chlamydiae包含以下几个菌属和菌种：
包括Chlamydia trachomatis、Chlamydia pneumoniae、Chlamydia psittaci 等。
包括Parachlamydia acanthamoebae、Parachlamydia boviseptica 等。
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衣原体门是一种常见的病原体，可以引起多种疾病，包括性传播疾病、肺炎、结膜炎等。
衣原体的类型和相关疾病已知的与人类疾病有关的衣原体有三种，分别是鹦鹉热衣原体、沙眼衣原体和肺炎衣原体。这三种衣原体均可引起肺部感染。
鹦鹉热衣原体可通过感染有该种衣原体的禽类，如鹦鹉、孔雀、鸡、鸭、鸽等的组织、血液和粪便，以接触和吸入的方式感染给人类。
沙眼衣原体和肺炎衣原体主要在人类之间以呼吸道飞沫、母婴接触和性接触等方式传播。
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在谷禾肠道菌群数据库中大约有0.14%的人群有检出。
如果肠道感染衣原体，因感染肠道黏膜细胞可能导致腹泻、腹痛、恶心和呕吐，还可能会引发发热；腹泻和呕吐可能导致脱水、营养不良。
总之，衣原体作为一类常见的病原体，引起多种疾病，需要引起足够的重视和预防。
更多关于衣原体的介绍详见：
肠道微生物群一直伴随着人类的进化，并在人类的健康生活和高质量长寿中扮演着不可忽视的重要角色。
随着人类活动范围的不断扩大，一些以前未曾接触过的微生物会通过各种途径进入人体肠道，从而有机会在人体内生存和繁殖，并在人际之间传播。
同时，随着工业化的发展，我们原有的肠道菌群也面临着挑战，逐渐接受新的菌群、新的食物和添加剂等。
肠道菌群中一些占比较少的菌属，对人体健康和疾病的影响虽然研究较少，但这并不意味着它们的作用微弱。这些小众门派的菌属在自然界经过数亿年的进化选择，能够适应更恶劣的环境和在更寡营养条件下生存。此外，一些菌属具有特定的代谢功能，这些功能对我们的身体产生何种影响，以及它们如何影响人类的大尺度进化，都值得关注和研究。
尽管这些菌门的研究相对较少，但已经发现了一些有意思的结果。例如：
Akkermansia可以帮助减轻肥胖、改善胰岛素抵抗和代谢综合征等问题；具核梭杆菌（Fusobacterium nucleatum）与口腔疾病和肠炎结直肠癌的发病关系。莱姆病的罪魁祸首为伯氏疏螺旋体（Borrelia burgdorferi）。
在大人群水平上研究和探索这些菌属的来源及其代谢与人体健康的关系，将有助于发现和完善肠道菌群对人体健康的作用。这将为我们提供更好的方法来预防和治疗与肠道菌群相关的疾病，从而提高人类的健康水平。
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