肠道的结构功能与微生态

肠道微生物的生态学研究及其应用近年来，肠道微生物的生态学研究备受瞩目。

作为人体内最复杂的微生物群体之一，肠道菌群的组成和功能对人体健康和疾病的发生发展有着重要作用。

然而，肠道微生物的研究仍然存在许多挑战和待解决的问题。

本文将从肠道微生物的结构与功能入手，阐述现有研究的重要进展，并探讨肠道微生物在健康管理和疾病治疗方面的应用。

一、肠道微生物的结构与功能肠道微生物是指人体肠道内的微生物群落，主要由细菌组成，并包括真菌、病毒、古菌等。

肠道细菌群的数量可达到10^14个，并含有数千个不同种类的菌。

这些微生物和肠道宿主之间形成了一种共生关系，在人体生理和代谢过程中发挥重要作用。

肠道微生物可分为两类：有益菌和有害菌。

其中，有益菌主要有乳酸菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌等。

它们可以调节肠道环境，促进有害菌的生长抑制，增强人体免疫力，预防肠胃疾病等。

有害菌主要有大肠杆菌、沙门菌等。

大量有害菌存在时，容易引起感染、腹泻等疾病。

肠道菌群的生态学结构对人体健康有着深远的影响。

肠道微生物的生态环境受到许多因素的影响，如环境、饮食、遗传和年龄等都会影响肠道微生物的组成和数量。

因此，了解肠道微生态结构对人体健康和疾病的影响，不仅有利于发展相应的干预策略，还可以为个体化医疗提供重要的参考。

二、肠道微生物生态学研究的重要进展由于肠道微生物的重要性，肠道微生物生态学研究近年来得到了广泛关注。

研究肠道微生态结构，揭示微生物组成和功能，有助于深入了解肠道菌群对人体健康的影响，为干预和治疗相关疾病提供新的思路。

目前，肠道微生物生态学研究的主要进展包括以下几个方面：1. 肠道微生物组成与健康的关联性近年来，越来越多的研究表明，肠道微生物组成与健康密切相关。

一些研究表明，人体内肠道微生物群落的丰富度与免疫系统的稳定性相关。

一些肠道微生物可以通过调节免疫系统，抑制炎症反应。

此外，肠道微生物组成也与一些疾病的发生发展有着密切关系，比如肥胖症、炎症性肠病、自闭症等。

肠道屏障与肠道微生态肠道在消化、吸收各种营养物质的同时又能将细菌及其代谢产物通过菌膜屏障抑制于肠道内，在此过程中肠道屏障起重要作用。

肠道屏障包括肠道正常菌群、黏液层、肠上皮细胞层、肠道免疫系统、肠-肝轴、防御素（defensins）等(1)，其功能主要在于防止肠道内细菌及内毒素移位。

肠道微生态与肠道屏障的构建以及肠道屏障受损后细菌、内毒素移位密切相关。

现就肠道微生态与肠道屏障的关系与作用进行综述如下。

1 肠道细菌在肠道屏障构建中的作用1.1 肠道正常菌群：正常情况下，肠道微生态处于平衡状态，一方面，正常菌群中的专性厌氧菌如双歧杆菌可通过磷壁酸黏附作用占据于肠上皮细胞表面，形成一层菌膜屏障，抑制肠道内（主要为肠杆菌科细菌）以及外源性潜在致病菌（PPMOs）对肠上皮细胞的黏附、定植，起定植抗力作用(1，2)；另一方面，肠道内双歧杆菌、乳酸杆菌等生理有益菌还有多种生物拮抗功能，如通过争夺营养，酸性代谢产物（乙酸、乳酸）降低肠道局部pH、产生具有广谱抗菌作用的物质如亲脂分子(3)、小菌素、过氧化氢等(4),对肠内大肠埃希菌、铜绿假单胞菌、沙门菌、链球菌等起抑菌或杀菌作用，抑制肠道PPMOs生长。

双歧杆菌还可显著抑制E.Coli O157∶H7对肠细胞株Caco-2上皮细胞的黏附(5)。

可以认为肠道正常菌群参与了肠道第一道屏障的构建。

1.2 肠道黏液层：主要由肠道杯状细胞及肠上皮细胞分泌的黏蛋白组成。

含大量水分的黏蛋白象凝胶样铺垫在肠腔内，同时黏液层中也包含了分泌性免疫球蛋白（sIgA）。

黏蛋白是一类糖蛋白，由杯状细胞表达的MUC2、MUC3型黏蛋白是回肠、结肠黏蛋白的主要分，结肠黏蛋白以MUC2型为主，而MUC3型表达量低(6)；MUC3型主要由小肠杯状细胞及肠上皮细胞表达。

黏蛋白碳氢结构特异，有细菌黏附结合的生态位点。

黏液蛋白中的结合位点可与肠上皮细胞上的结合位点竞争，以阻止细菌（主要为PPMOs）与肠上皮结合，使细菌处于黏液层，以利于肠蠕动时被清除(7)。

微生态技术在消化系统疾病治疗中的应用近年来，随着对微生态的研究逐渐加深，微生态技术在治疗消化系统疾病中得到越来越广泛的应用。

微生态是指一种由不同种类的微生物组成的微小生态系统，这些微生物生活在一个共同的环境中，并彼此影响和互动。

人体的肠道也是一个微生态系统，在肠道中生活着各式各样的微生物，这些微生物是人体健康的重要保障。

但是，当微生态失衡时，就会导致各种消化系统疾病的发生。

1. 微生态技术的概念及应用微生态技术是指利用微生物、菌群和代谢产物等方法来调节和改善微生态环境的一种医疗技术。

微生态技术常用于预防和治疗消化系统疾病。

在消化系统疾病治疗中，微生态技术有很多种应用，如通过口服益生菌来改善肠道菌群结构，促进肠道蠕动，调节肠道内环境，增强肠道免疫能力和排毒功能。

微生态技术还可以用于治疗便秘、腹泻、消化性溃疡、胃肠道炎症等消化系统疾病。

2. 微生态技术在治疗肠道菌群失调中的应用肠道菌群失调是指肠道微生物的种类和数量的变化引起的肠道功能障碍。

肠道菌群失调会影响肠道蠕动和消化吸收功能，导致便秘、腹泻、腹胀等消化系统疾病的发生。

微生态技术可以通过口服益生菌、益生元等来改善肠道菌群失调，保持肠道微生态稳定，从而治疗相关消化系统疾病。

3. 微生态技术在治疗消化道感染中的应用消化道感染是指由细菌、病毒、真菌等引起的消化系统疾病。

微生态技术可以通过口服益生菌、益生元等来增加有益菌的数量，抵抗有害菌的入侵，防止消化道感染的发生。

此外，微生态技术还可以通过改善肠道免疫能力，提高机体的免疫力，减轻消化系统疾病的症状。

4. 微生态技术在治疗胃肠道炎症中的应用胃肠道炎症是指消化系统中的炎症性疾病，包括胃炎、胃十二指肠溃疡、炎症性肠病等。

微生态技术可以通过口服益生菌、益生元等来减轻炎症反应，促进肠道黏膜修复，缓解消化系统疾病的症状。

此外，微生态技术还可以通过调节肠道菌群，增强肠道免疫能力，提高机体的免疫力，从而减轻消化系统疾病的发生。

肠道菌群的组成及作用在微生物学诞生后不久，人们就发现，在动物的消化道中存在有不少微生物。

随着医学的发展，人们也注意到，在人类的肠道，尤其是结肠（也就是平常所说的大肠）中，也存在着大量微生物。

这些以细菌为主的微生物种类极多，数量极大。

——摘要在微生物学诞生后不久，人们就发现，在动物的消化道中存在有不少微生物。

例如在牛、羊、兔等食草动物的胃或盲肠中，就存在大量以细菌为主的微生物群体。

由于食草动物摄入的植食性饲料中，纤维素、半纤维素等多糖难以依靠动物体自身分泌的酶液消化，而微生物群体中包含的纤维素消化菌、半纤维素消化菌等可以较好的将多糖转化为低聚糖和寡糖，从而促进对这些营养物质的吸收。

随着医学的发展，人们也注意到，在人类的肠道，尤其是结肠（也就是平常所说的大肠）中，也存在着大量微生物。

这些以细菌为主的微生物种类极多，数量极大。

据推测，一个正常成人体内，肠道内的细菌总重量可达1-1.5千克，包含的细菌数量则可以达到1014个[1]。

而一个成年人自身的细胞数量为1013个，也就是说，居住在我们肠道内的细菌数量，是人体细胞总数的10倍！我们每天排出的粪便中，干重量的50%以上是由这些细菌及其“尸体”构成的。

因此有人风趣的说，从数量上来看，我们人类并不应该被称为人类，而应被称作细菌。

如此庞大的细菌群体驻扎在肠道内，构成了一个极为复杂的集体。

这个集体，就被称作肠道菌群。

人体肠道内的微生物中，超过99%都是细菌，存活着数量大约有100兆个，有500～1000个不同的种类。

这些数目庞大的细菌大致可以分为三个大类：有益菌、有害菌和中性菌。

有益菌，也称之为益生菌，主要是各种双歧杆菌、乳酸杆菌等，是人体健康不可缺少的要素，可以合成各种维生素，参与食物的消化，促进肠道蠕动，抑制致病菌群的生长，分解有害、有毒物质等。

有害菌，数量一旦失控大量生长，就会引发多种疾病，产生致癌物等有害物质，或者影响免疫系统的功能。

中性菌，即具有双重作用的细菌，如大肠杆菌、肠球菌等，在正常情况下对健康有益，一旦增殖失控，或从肠道转移到身体其他部位，就可能引发许多问题。

肠道屏障和肠道菌群肠道是机体的消化器官，同时还具有内分泌、免疫等功能，是机体非特异性抗感染的第一道防线。

另一方面，肠道又是机体最大的细菌和内毒素贮库，为一隐匿性感染源。

在消化、吸收各种营养物质的同时，肠道又能将细菌及其代谢产物抑制于肠道内，肠道防御屏障，简称肠道屏障（gut barrier）在此过程中起有非常重要的作用肠道屏障由肠上皮细胞层、黏液层、肠道正常菌群、肠道免疫系统、肠-肝轴等组成[3]，具有机械屏障、化学屏障、微生物屏障、免疫屏障等功能，前3种功能属机体固有免疫功能，后者则属机体的适应性免疫范畴。

肠道机械屏障的构成：肠黏膜上皮细胞、上皮细胞间緊密连接和上皮细胞表面的菌膜组成了肠道机械屏障。

菌膜为存在于细胞上的肠道细菌特异性受体，使肠内常驻菌有序地嵌入上皮细胞间，构成有层次的菌膜结构。

这些结构组成了一道肠道细菌和内毒素不能自由逾越的物理屏障.此外，肠壁固有层的结缔组织细胞间质中充满凝胶状的基质成分，其中除水分外，主要是蛋白多糖。

蛋白多糖是蛋白质和糖胺多糖构成的大分子物质[8]。

糖胺多糖包括透明质酸、硫酸软骨素、硫酸角质素和肝素。

透明质酸是一种长链大分子，以透明质酸链为主链，通过蛋白质连接硫酸软骨素、硫酸角质素和肝素，构成具有微小空隙的分子筛。

化学屏障主要由肠道黏膜绒毛下侧的隐窝组织分泌的黏液和酶构成。

肠道被覆的黏液主要成分是杯状细胞分泌的以黏液蛋白（Muc）为主的糖蛋白。

Muc聚集在细胞表面，隔离肠道内容物和肠道黏膜;Muc可以改变致病菌及条件致病菌的进攻位点，抵抗有害物质对黏膜的损伤;Muc在抗原物质入侵时，向树突状细胞传递信号，激发肠道黏膜免疫应答。

致密的无菌内黏液层附着在肠道上皮细胞的表面，内黏液层通过蛋白水解作用转化为外黏液层，可供肠道细菌的栖息。

此外，肠道中的酸、胆汁等消化液中的溶菌酶、防御素等成分均可杀死外来病原微生物。

肠道微生物屏障的构成：正常机体肠道内栖居有大量细菌，种类至少在400种以上，其中绝大部分是厌氧菌，数量超过需氧菌（包括兼性菌）的1000倍。

人体微生态系统的生理学功能与调控人类与微生物有着长久的共生关系。

在人体内，存在着大量微生物，其中微生物数量的总和多达100万亿个。

这些微生物包括细菌、真菌、病毒和原生动物等等，但是数量最多的是细菌。

这些微生物组成了人体微生态系统，对人体的发育、代谢和免疫系统都有重要的影响。

本文旨在介绍人体微生态系统的生理学功能与调控。

一、人体微生物组成人体微生态系统包括许多部分，其中最重要的就是肠道微生物群。

人体肠道中的微生物数量远远超过常规的细胞数量。

肠道内的微生物群在人体内起着非常重要的作用，它们可以消化食物、产生维生素、协助免疫系统等等。

然而，人体内并不只有肠道微生物群，还有鼻子、口腔、皮肤、生殖道等处都有微生物群落。

这些微生物群落的共同作用对维持人体的健康和平衡至关重要。

二、人体微生态系统的生理学功能人体中的微生物对生理系统有很多功能。

这些功能包括：1. 消化肠道中微生物可以分解人体不易消化的食物成分，如纤维素。

这些微生物群落可以将食物分解成人体能够利用的能量。

同时，它们也能帮助人体吸收一些重要的营养素，例如维生素和矿物质等。

2. 免疫调节微生物可以通过调节免疫系统来保护人体免受外界病原体的侵害。

肠道中的微生物通过分泌各种分子，如细胞因子和免疫球蛋白等来影响人体免疫系统的功能。

3. 药代谢人体内的微生物可以影响人体对一些药物的代谢和吸收。

它们可以分解生物体产生的一些化学物质，并影响人体对药物的反应。

这对医生来说是非常重要的，因为对于特定药物的剂量需求等有关信息需要精准。

4. 产生维生素人体内的一些微生物可以产生一些重要的维生素。

例如，人体需要维生素K来帮助凝血。

此外，微生物还可以产生B族维生素等其他重要维生素。

如果人体缺少这些维生素，就会发生一些健康问题。

以上是人体微生态系统的部分生理学功能。

不同的微生物群落在这些功能中占有不同的比重。

调节微生物群落的组成和数量，以及微生物之间的相互作用，可以对人体的生理功能进行调节和控制。

肠道——人体最大的免疫器官展开全文人们大都认为心、脑、肝、肾等脏器与健康密切相关，而对肠却不屑一顾。

殊不知，肠道健康与否也关乎到生命的安危。

肠道是人体内最大的微生态环境，它的正常或失调，对人体的健康和寿命有着举足轻重的影响。

著名科学家梅契尼可夫认为，如大肠内微生态环境失调，有害细菌产生的毒素被肠壁细胞吸收后会引起慢性中毒，导致人体的衰老。

这便是“自身中毒”学说。

肠道是人体健康的基石人体的加油站人一生中摄入的食物，约为70吨，这么多的食物都要由肠道处理；且人体所需的大多的营养物质都由肠道吸收。

最大的免疫器官人体70%的免疫力来自肠道；人体70%的免疫球蛋白IgA在肠道；95%以上的感染性疾病与消化道有关。

最大的排污厂人一生中要排出约4000公斤的大便，有1/3是肠道细菌；80%以上的毒素由肠道排出体外。

当肠道排泄受阻，滞留的有害物可被重新吸收进入血液，形成恶性循环，严重时还会破坏身体各大系统，比如：色素沉积，皮肤萎黄，色斑显现；代谢异常，诱发肥胖、心脑血管疾病；肝脏解毒功能降低，引起脂肪肝、肝硬化等。

肠道健康，关键在于肠道菌群平衡肠道中大约有一百万亿不同种类的细菌，有的对人体有益，有的有害，有的则利害兼具，分别称为益生菌、有害菌和中性菌。

益生菌和有害菌的关系是此消彼长，肠内只有那么多空间容纳这些菌，益生菌多了，有害菌就减少。

人体肠道内益生菌的比例越高，微生态环境就越好，肠道就越显年轻有活力。

1形成保护屏障，防止有害菌侵入益生菌进入肠内后，能在肠壁上形成“菌膜屏障”，抵御致病菌入侵，防止腹泻，还能分解、排出有毒物质，起到通便、延缓衰老的作用。

2缓解便秘、腹泻双歧杆菌代谢产生的有机酸，能促进肠道蠕动，使大便温度增高，缓解便秘。

有机酸还能抑制引起腹泻的细菌生长，从而缓解腹泻。

3促进消化吸收益生菌可使乳糖转变为乳酸、水解蛋白质，增加维生素和矿物质的吸收，促进人体消化酶分泌和肠道蠕动，提高消化吸收能力。

4调节免疫，增强抵抗力益生菌可通过粘附于肠黏膜表面，形成生物屏障，产生酶降解过敏原，诱导分泌型免疫球蛋白A（slgA）的产生，活化免疫细胞，调节免疫力。