微生態(tài)醫(yī)學會

1、腸道微生態(tài)與臨床疾病航天中心醫(yī)院北京大學航天臨床醫(yī)學院楊桂彬主要內(nèi)容n引言n基本概念n腸道微生態(tài)的基礎(chǔ)研究n腸道微生態(tài)與臨床疾病n微生態(tài)制劑及應(yīng)用注意事項n小結(jié)及展望引言n人體胃腸道是一個巨大的細菌庫，正常人體的胃腸道棲息著大約400-500種菌群(細菌、真菌、病毒)，這些菌群共同生長，相互依賴和制約，是腸道非特異性免疫屏障的重要組成成分。n目前腸道微生態(tài)制劑廣泛應(yīng)用于臨床，利用其來重建人體尤其是腸道內(nèi)的菌群平衡，促進內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，調(diào)整菌群失調(diào)及治療與菌群易位相關(guān)的多種胃腸道疾病。n腸道微生物和宿主的相互作用，以及微生態(tài)制劑對相關(guān)疾病的療效，是目前研究的熱點。有關(guān)循證醫(yī)學證據(jù)尚有待完善。基本概

2、念n生態(tài)學n微生態(tài)學n益生菌n益生元n合生元n原籍菌n厭氧菌n需氧菌生態(tài)學(ecology)研究生物與環(huán)境相互關(guān)系的科學研究生物與環(huán)境相互關(guān)系的科學。微生態(tài)系統(tǒng)微生態(tài)系統(tǒng)n微生物與其周圍的環(huán)境（包括動植物）組成的具有一定結(jié)構(gòu)和功能的開放系統(tǒng)。在自然界的任何生存環(huán)境中，微生物之間、微生物與其它生物之間、微生物與環(huán)境之間彼此影響、相互依存構(gòu)成一個穩(wěn)定的系統(tǒng)關(guān)系 。微生態(tài)學微生態(tài)學(microecology)，微生物生態(tài)學微生物生態(tài)學n微生物生態(tài)學：微生物生態(tài)學：在一定意義上也可以稱為環(huán)境微生物學，是研究微生物群體與其環(huán)境系統(tǒng)之間相互作用及其功能表達規(guī)律的科學 。n微生態(tài)學：微生態(tài)學：是細胞水平或分

3、子水平的生態(tài)學，即研究微生物在細胞或分子水平上與其宿主(環(huán)境)相互關(guān)系的科學。 醫(yī)學微生態(tài)學醫(yī)學微生態(tài)學n研究寄居在人體表和與外界相通的腔道的微生物與微生物、微生物與人體以及微生物和人體與外界環(huán)境相互依存、相互制約的學科。n研究的內(nèi)容：微觀生態(tài)平衡，生態(tài)失調(diào)，生態(tài)調(diào)整。正常微生物群正常微生物群(normal microbiota)及正常菌群（及正常菌群（normal flora)n正常微生物群正常微生物群(normal microbiota)n正常人的體表和與外界相通的眼結(jié)膜、口腔、鼻咽、腸道、泌尿正常人的體表和與外界相通的眼結(jié)膜、口腔、鼻咽、腸道、泌尿生殖道等腔道粘膜中的不同種類和數(shù)量對人體

4、無害而有益的微生生殖道等腔道粘膜中的不同種類和數(shù)量對人體無害而有益的微生物稱為正常微生物群。物稱為正常微生物群。n正常菌群（正常菌群（normal flora)n定植于人體表面和與外界相通的腔道粘膜中的細菌。定植于人體表面和與外界相通的腔道粘膜中的細菌。原籍菌原籍菌(autochthony)及及外籍菌外籍菌(allochthony) n原籍菌原籍菌(autochthony):n又稱常住菌又稱常住菌(resident flora), 相對固定，伴隨終生；密相對固定，伴隨終生；密度高，免疫原性低。度高，免疫原性低。n外籍菌外籍菌(allochthony) n又稱暫住菌又稱暫住菌(transient

5、 flora)，過路菌，過路菌(passenger flora), 匆匆過客，流動性大，有潛在致病性匆匆過客，流動性大，有潛在致病性益生菌(Probiotics)n益生劑的定義是攝取一定數(shù)量有益于宿主健康的活菌制劑。來源于希臘文，它的pro相當于for，即“有益的，為了” ，bio即生物的，生命的，tics即制劑。n最早由Lilly1965年提出，用以表示某一原生動物產(chǎn)生的物質(zhì)，可促使另一原生動物生長。Salminen更廣義地定義，凡應(yīng)用至人類或其它動物，藉由改善腸內(nèi)生微生物相平衡、有益于宿主的活菌，不論是單一或混合菌株，均可視為益 生菌（Probiotics）。n經(jīng)過科學家近四十年來的研究，

6、有些益生菌種的功效，比原先的定義更為廣泛；而益生菌種主要所指的，即是乳酸菌和部分酵母菌。益生元(Prebiotics)n1995年Gibson, G .R等人提出了益生元的概念。是一類非消化性物質(zhì)，在人的上消化道不被吸收和利用，直達結(jié)腸，能選擇性促進一種或數(shù)種生理性細菌活性或生長繁殖，從而增進宿主健康。 。n其中能選擇性促進雙歧桿菌生長的物質(zhì)，又被稱為雙歧因子，主要包括功能性低聚糖類物質(zhì)。n所謂功能性低聚糖是指含1-9個單糖聚合而成的，具有一定的生理功能的物質(zhì)，如：水蘇糖、低聚果糖、殼聚糖、低聚木糖等。n嚴格地說它主要是促進結(jié)腸中有益菌生長，而對結(jié)腸中其它菌無影響，且人(宿主)也未含分解此類物

7、質(zhì)的酶類；如果能促進結(jié)腸所有菌群(有益菌和有害菌都生長)，其只能被稱作結(jié)腸功能食品。合生原(Synbiotics)n指生理性細菌(即益生劑Probiotics)加促進物質(zhì)(即益生原Prebiotics)的合劑。n在中國也有學者把Synbiotics這個希臘文譯為合生菌、合生素、合生元等。需氧菌與厭氧菌n厭氧菌厭氧菌 但通常認為這是一類只能在低氧分壓的條件下生長的細菌。按其對氧的耐受程度的不同，可分為專性厭氧菌、微需氧厭氧菌和兼性厭氧菌。n需氧菌需氧菌 有氧的環(huán)境中才能生長繁殖的細菌。此類細菌具有完善的呼吸酶系統(tǒng),能進行需氧呼吸,需要分子氧作為受氫體以完成氧化呼吸作用,在無游離氧的環(huán)境下不能生長

8、繁殖。如腦膜炎雙球菌、綠膿桿菌、結(jié)核桿菌等。 鼻咽腔鼻咽腔 葡萄球菌、甲，丙型鏈球菌葡萄球菌、甲，丙型鏈球菌 肺炎球菌、奈氏菌、類桿菌等肺炎球菌、奈氏菌、類桿菌等 外耳道外耳道葡萄球菌、類白喉桿菌葡萄球菌、類白喉桿菌綠膿桿菌、非致病性分枝桿菌綠膿桿菌、非致病性分枝桿菌表皮葡萄球菌表皮葡萄球菌 口腔口腔甲，丙型鏈球菌甲，丙型鏈球菌 類白喉桿菌、肺炎球菌類白喉桿菌、肺炎球菌奈氏菌、乳桿菌、梭桿菌奈氏菌、乳桿菌、梭桿菌螺旋體、放線菌、白念珠菌螺旋體、放線菌、白念珠菌 腸道腸道大腸桿菌、產(chǎn)氣桿菌、變形桿菌大腸桿菌、產(chǎn)氣桿菌、變形桿菌綠膿桿菌、葡萄球菌、厭氧性細菌綠膿桿菌、葡萄球菌、厭氧性細菌真菌、乳桿

9、菌，雙歧桿菌等真菌、乳桿菌，雙歧桿菌等 陰道陰道 大腸桿菌、乳桿菌大腸桿菌、乳桿菌 白念珠菌、類白喉桿菌白念珠菌、類白喉桿菌 非致病性分枝等非致病性分枝等 皮肽皮肽葡萄球菌、綠膿桿菌、白念珠菌葡萄球菌、綠膿桿菌、白念珠菌丙酸桿菌、類白喉桿菌、丙酸桿菌、類白喉桿菌、非致病性分枝桿菌非致病性分枝桿菌 眼結(jié)膜眼結(jié)膜白色葡萄球菌、干燥桿菌白色葡萄球菌、干燥桿菌 尿道尿道白色葡萄球菌、類白喉桿菌、白色葡萄球菌、類白喉桿菌、非致病性分枝桿菌非致病性分枝桿菌腸道細菌n微生物細胞的數(shù)量超過人體真核細胞數(shù)的10倍以上。人體攜帶的微生物總重量約為1271g，其中腸道占1000g，人類的腸道內(nèi)約有500種細菌 。其

10、中99%的微生物僅由30-40種細菌構(gòu)成，主要為：擬桿菌、雙岐桿菌屬、梭狀芽胞桿菌、腸道球菌、真桿菌、梭形桿菌屬、消化鏈球菌屬、乳酸菌及埃希桿菌屬等。n腸道菌群在人類生命早期即被確定，形成獨特結(jié)構(gòu)，此后所補充的有利于腸道菌群平衡的微生物(益生菌)最多只能停留數(shù)日。n不同種類的微生物處于一種共生狀態(tài)，同時也或多或少與宿主存在競爭關(guān)系。每種細菌盡管只有簡單的代謝功能，但能協(xié)同作用，為彼此和宿主提供營養(yǎng)物質(zhì)。正常腸道菌群可對抗外源性致病微生物和內(nèi)源性條件致病菌，起到肌體第一道防線作用。n厭氧菌都比需氧菌在數(shù)量上多得多。在結(jié)腸的糞便和口腔牙垢的正常菌群中，厭氧菌的具體數(shù)目達1011-14/g糞便或牙垢

11、。腸道細菌n食管食管n上部微生物群組與口腔接近，下部與胃接近，食管中尚未發(fā)現(xiàn)原上部微生物群組與口腔接近，下部與胃接近，食管中尚未發(fā)現(xiàn)原籍菌。籍菌。n胃胃n原籍菌為乳桿菌、幽門螺桿菌和酵母菌。原籍菌為乳桿菌、幽門螺桿菌和酵母菌。n腸道腸道n量大：腸道微生物約占人體微生物總量的量大：腸道微生物約占人體微生物總量的80%.n細菌為主：占糞便重量的細菌為主：占糞便重量的30-40%。n厭氧菌居多：為需氧菌的厭氧菌居多：為需氧菌的100-1000倍。倍。n小腸生態(tài)系與大腸生態(tài)系：菌量至上而下逐漸增多。小腸生態(tài)系與大腸生態(tài)系：菌量至上而下逐漸增多。Composition and distribution

12、of bacterial flora within the human alimentary tract. 腸道分泌腸壁腸道菌群腸道微生態(tài)的基礎(chǔ)研究Intestinal Microecology食物進入腸道腸道正常微生物群的類型：腸道正常微生物群的類型：n致病性類型致病性類型:n主要包括：葡萄球菌、變形桿菌及假單胞菌。菌量少，病理情況下，可大量繁殖致?。籲互生類型：互生類型：n主要包括雙歧桿菌、類桿菌等，數(shù)量多，對人體有益；n中間類型：中間類型：n主要包括乳桿菌、大腸桿菌、鏈球菌等，既有生理作用，也有病理作用。正常微生物群的生理作用正常微生物群的生理作用正常微生物群正常微生物群營養(yǎng)作用營養(yǎng)作用

13、生物拮抗生物拮抗免疫作用免疫作用抑癌作用抑癌作用抗衰老作用抗衰老作用腸道菌群的生理作用腸道菌群的生理作用n生物拮抗(antagonism)：抵抗外來致病菌，維持正常菌群內(nèi)部的平衡，保護機體免受感染；n生物屏障作用n競爭黏附，形成微菌落(microcolony) n生物膜(biofilm) n定植抗力(colonization resistance)；n化學屏障作用：產(chǎn)生有害代謝產(chǎn)物，抑制其他細菌;n營養(yǎng)競爭作用。n營養(yǎng)作用：參與機體代謝，產(chǎn)生維生素等供人吸收；n免疫作用：促進免疫器官發(fā)育，刺激免疫系統(tǒng)應(yīng)答；n抗衰老作用：產(chǎn)生過氧化物歧化酶(SOD),清除自由基(O2-);n抗腫瘤作用：n產(chǎn)生自

14、身抑癌產(chǎn)物； n激活巨噬細胞等發(fā)揮免疫功能抑制腫瘤。腸道內(nèi)正常菌群的調(diào)節(jié)機制：腸道內(nèi)正常菌群的調(diào)節(jié)機制：n胃酸的作用，多數(shù)細菌被殺滅;n腸蠕動使大量細菌被排出；n腸道分泌物如膽酸、溶菌酶等可抑制細菌生長；n微生物群相互作用保持平衡穩(wěn)定狀態(tài)。菌群的檢測方法n標本直接涂片法n平板活菌計數(shù)法n16SrDNA 基因序列分析方法用于腸道菌群分析n變性梯度凝膠電泳（DGGE）和溫度梯度凝膠電泳（TGGE）n熒光原位雜交技術(shù)（FISH）n生物芯片技術(shù)的應(yīng)用標本直接涂片法n細菌總數(shù)評定標準，每油鏡視野細菌數(shù)評價n5000增多n觀察革蘭氏陽性、陰性桿菌及球菌的比率改變。選定有代表性視野中的部分區(qū)域作細菌分類計數(shù)

15、，需要數(shù)100-200個細菌以求得比例。不同年齡的人的比例都不一樣，一般桿菌與球菌比例約為75:25。腸道的正常菌群腸道的正常菌群健康青年健康青年糞便涂片糞便涂片健康壯年健康壯年糞便涂片糞便涂片健康健康中年中年糞便糞便涂片涂片平板活菌計數(shù)法n平板菌落計數(shù)法是根據(jù)微生物在固體培養(yǎng)基上所形成的菌落一般是由單個細胞繁殖而成的原理設(shè)計而成的，即，一個生成的菌落代表一個活的單個細菌。n活菌計數(shù)的意義. 定量評估菌群數(shù)量和密度。 確定微生物與微生物、微生物與宿主生態(tài)平衡與失調(diào)。變性梯度凝膠電泳（DGGE）Schematic representation of molecular fingerprintin

16、g of bacterial flora by denaturing gradient gel electrophoresis. 變性梯度凝膠電泳（DGGE）Representative examples of molecular fingerprinting profiles. Denaturing gradient gel electrophoresis analysis of the intestinal microbiota in two patients tested over time, at 0, 4, 8, and 12 months. Although the profile

17、 for each patient is unique, it also is stable. 微生態(tài)平衡與失調(diào)微生態(tài)平衡與失調(diào)n微生態(tài)平衡微生態(tài)平衡(microeubiosis) n是正常微生物群與其宿主生態(tài)環(huán)境在長期進化過程中形成是正常微生物群與其宿主生態(tài)環(huán)境在長期進化過程中形成的生理性組合的動態(tài)平衡。的生理性組合的動態(tài)平衡。n微生態(tài)失調(diào)微生態(tài)失調(diào)(microdysbiosis)n在外界環(huán)境條件影響下，宿主體內(nèi)正常微生物群之間及正在外界環(huán)境條件影響下，宿主體內(nèi)正常微生物群之間及正常微生物群與宿主之間微生態(tài)平衡被破環(huán)，原藉菌在其生常微生物群與宿主之間微生態(tài)平衡被破環(huán)，原藉菌在其生存環(huán)境內(nèi)發(fā)生

18、的定性或定量的異常變化。由生理性組合轉(zhuǎn)存環(huán)境內(nèi)發(fā)生的定性或定量的異常變化。由生理性組合轉(zhuǎn)變?yōu)椴±硇越M合狀態(tài)。變?yōu)椴±硇越M合狀態(tài)。微生態(tài)平衡的標準微生態(tài)平衡的標準n正常微生物群：正常微生物群：n定位定位(location)：指生態(tài)環(huán)境。原籍菌、外籍菌、致病菌指生態(tài)環(huán)境。原籍菌、外籍菌、致病菌n定性定性(quality)：指正常微生物群的種類。微生物群的分離指正常微生物群的種類。微生物群的分離與鑒定。即種群成員的鑒定。與鑒定。即種群成員的鑒定。n定量定量(quantity)：指某生態(tài)環(huán)境中正常菌群的總數(shù)和各菌群指某生態(tài)環(huán)境中正常菌群的總數(shù)和各菌群的活菌數(shù)。優(yōu)勢菌是關(guān)鍵。的活菌數(shù)。優(yōu)勢菌是關(guān)鍵。n影

19、響因素：影響因素：n微生物：微生物：優(yōu)勢菌群優(yōu)勢菌群 即對宿主體內(nèi)微生態(tài)平衡起核心作用即對宿主體內(nèi)微生態(tài)平衡起核心作用的菌群。厭氧菌（的菌群。厭氧菌（99%）大腸桿菌）大腸桿菌108個個/克克n宿主：正常微生物群隨著人體不同發(fā)育階段及其生理功能宿主：正常微生物群隨著人體不同發(fā)育階段及其生理功能的變化而有所變化。的變化而有所變化。n環(huán)境：環(huán)境：感染、輻射、手術(shù)、慢性病等感染、輻射、手術(shù)、慢性病等微生態(tài)失調(diào)微生態(tài)失調(diào)(flora disequilibrium)的分類的分類n一度失調(diào)一度失調(diào)n潛伏型失調(diào)，數(shù)量改變，組成數(shù)量上發(fā)生變化，臨床上無潛伏型失調(diào)，數(shù)量改變，組成數(shù)量上發(fā)生變化，臨床上無或輕反應(yīng)

20、?；蜉p反應(yīng)。n二度失調(diào)二度失調(diào)n局限型失調(diào)，生理波動轉(zhuǎn)為病理局限型失調(diào)，生理波動轉(zhuǎn)為病理 ， 臨床上有慢性病。臨床上有慢性病。n三度失調(diào)三度失調(diào)n菌群失調(diào)癥菌群失調(diào)癥(dysbacteriosis)，原籍菌大部分被抑制。臨床，原籍菌大部分被抑制。臨床上有急性病。上有急性病。定位轉(zhuǎn)移定位轉(zhuǎn)移 細菌異位細菌異位n正常微生物群寄生部位發(fā)生改變而發(fā)生的微生態(tài)失調(diào)。異位寄正常微生物群寄生部位發(fā)生改變而發(fā)生的微生態(tài)失調(diào)。異位寄生生n橫向轉(zhuǎn)移：原定位橫向轉(zhuǎn)移：原定位周圍環(huán)境周圍環(huán)境n縱向轉(zhuǎn)移：原定位表層縱向轉(zhuǎn)移：原定位表層深層。深層。n血行轉(zhuǎn)移：菌血癥、敗血癥、膿毒敗血癥、毒血癥血行轉(zhuǎn)移：菌血癥、敗血癥、膿

21、毒敗血癥、毒血癥n異位病灶：正常微生物在其它誘因作用下，使遠隔的組織異位病灶：正常微生物在其它誘因作用下，使遠隔的組織或臟器發(fā)生病變形成病灶，稱為易位病灶。與膿毒敗血癥或臟器發(fā)生病變形成病灶，稱為易位病灶。與膿毒敗血癥同時發(fā)生。同時發(fā)生。 微生態(tài)失調(diào)的誘發(fā)原因微生態(tài)失調(diào)的誘發(fā)原因n抗生素：長期使用廣譜抗生素抗生素：長期使用廣譜抗生素, 導致菌群失調(diào)導致菌群失調(diào);n同位素：放療、化療；同位素：放療、化療；n手術(shù)：手術(shù)：n其他因素：激素療法、免疫抑制療法、細胞毒性藥物及其他因素：激素療法、免疫抑制療法、細胞毒性藥物及營養(yǎng)失調(diào)等造成的免疫功能低下。營養(yǎng)失調(diào)等造成的免疫功能低下。機會性感染機會性感染n

22、機會性感染機會性感染(opportunistic infection):n正常菌群在機體免疫功能低下、寄居部位改變或菌群正常菌群在機體免疫功能低下、寄居部位改變或菌群失調(diào)等特定條件下引起的感染。失調(diào)等特定條件下引起的感染。n機會性致病菌機會性致病菌(opportunistic pathogen):n能引起機會性感染的所有微生物。能引起機會性感染的所有微生物。n常見的機會致病菌：常見的機會致病菌： 1. 大腸埃希菌屬；大腸埃希菌屬；2. 克雷伯菌屬；克雷伯菌屬； 3. 綠銅假單孢菌屬；綠銅假單孢菌屬；4. 變形桿菌屬；變形桿菌屬； 5. 腸桿菌屬；腸桿菌屬； 6. 沙雷菌屬；沙雷菌屬； 7. 葡

23、萄球菌葡萄球菌(CNS)機會感染的條件機會感染的條件n定位轉(zhuǎn)移：大腸桿菌定位轉(zhuǎn)移：大腸桿菌腸道外感染腸道外感染n菌群失調(diào)：長期使用激素、免疫抑制劑、抗菌群失調(diào)：長期使用激素、免疫抑制劑、抗生素等引起。生素等引起。n免疫功能下降：處于營養(yǎng)不良狀態(tài)，易發(fā)生免疫功能下降：處于營養(yǎng)不良狀態(tài)，易發(fā)生機會性感染。機會性感染。常用微生態(tài)制劑微生態(tài)制劑的臨床應(yīng)用n預防治療急慢性感染性腹瀉n抗生素相關(guān)性腹瀉n腸易激綜合征n根除幽門螺桿菌(Hp)感染的治療n治療各種便秘n炎癥性腸病n預防和治療結(jié)腸癌n動力障礙性疾病n肝硬化n 微生態(tài)制劑應(yīng)用注意事項n在 臨 床應(yīng) 用中，同時使用抗生素和微生態(tài)制劑是否會影響活菌制劑

24、的功效是值得注意的問題。n 根據(jù)不同病癥，適當選用微生態(tài)制劑，盲目采用多種微生態(tài)制劑聯(lián)合治療并不能提高臨床療效。n儲存條件與保管，微生態(tài)制劑的活菌數(shù)及存活時間與儲存條件密切相關(guān)，活菌一般怕光、怕熱、怕濕。溫度越高、濕度越大，活菌存活時間越短，有些制劑如培菲康標明于冷處保存，但其他制劑則未要求。n注意服用方法有些制劑不能耐受胃酸，需要飯后服用，如培菲康、麗珠腸樂，服用時不宜用熱水吞服，宜選用溫水服。微生態(tài)制劑的安全性n微生態(tài)制劑不良反應(yīng)微生態(tài)制劑是一類對肝腎功能影響較小較為安全的制劑。n但也有致肝膿腫、菌血癥、腦膜炎、心內(nèi)膜炎等不良反應(yīng)的報告，因此，對于免疫缺陷者、抵抗力低下的老人要慎重使用。n微生態(tài)制劑大多數(shù)為細菌或蛋白，在服用時應(yīng)注意過敏反應(yīng)。目前關(guān)于微生態(tài)制劑的推薦意見n微生態(tài)制劑對臨床疾病療效的研究大多規(guī)模較小，并且有很多方法學缺陷, 使得很難得到明確的結(jié)論是否有效。n不同的商業(yè)化制劑之間存在組分，劑量生物活性的巨大差異，因此，一種益生菌有效并不能認為所有的益生菌都有效。n所有的微生態(tài)制劑都不是FDA批準使用的，目前，臨床和食品業(yè)對微生態(tài)的熱情缺乏證據(jù)