西班牙学者揭示抗生素对肠道菌群及代谢影响巨大
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2022年郑州大学微生物学专业《微生物学》期末试卷A(有答案)一、填空题1、在微生物促进人类医疗保健事业发展过程中,曾发生过“六大战役”,即______,______,______,______,______,______。
2、细菌的一般构造有______、______、______和______等。
3、大肠杆菌基因组的主要特点是:遗传信息的______,功能相关的结构基因组成______,结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝,基因组的重复序列少而短。
4、抗生素的作用机制有______、______、______和______。
5、霉菌产有性孢子、结构复杂的子实体称为______,其外形有______、______和______三种。
6、病毒在寄主体外,很易因外界环境如高温,射线等作用而______;带封套的病毒容易被______溶剂破坏,因而可用消毒剂如______来消毒。
7、生物固氮所必需的四个条件是______、______、______和______。
8、根据______,微生物可分为自养型和异养型。
9、1966年,M.J.Dilworth和R.Scholhorn等人分别发表了既灵敏又简便的测定固氮酶活性的______,大大推动了固氮生化的研究。
10、免疫细胞主要包括______、______、______和______等,它们均来自骨髓多能______。
二、判断题11、嗜热微生物耐热,是由于其DNA中G+C含量高。
()12、用涂抹法测微生物活菌数时,每个平皿中的菌液加入量是0.1ml。
()13、大量服用抗生素的患者同时要服用维生素,这是因为肠道微生物受到了抑制,减少了维生素的合成。
()14、至今利用全细胞水解液的糖型来作菌种鉴定的主要微生物,是放线菌。
()15、细菌的芽孢只能由杆菌产生,细菌一旦形成芽孢后,不具有运动和繁殖的能力。
()16、糙面内质网因膜上附着大量核糖体颗粒,故具有合成和分泌胞外蛋白质的功能。
过度使用抗生素对肠道菌群的影响抗生素是一类用于治疗和预防细菌感染的药物。
它们通过抑制细菌的生长和繁殖来起效。
然而,过度使用抗生素已成为一个全球性的健康问题。
不仅可能导致耐药性增加,还对肠道菌群产生负面影响。
本文将探讨过度使用抗生素对肠道菌群的影响,并提出一些保护肠道健康的建议。
一、抗生素及其作用机制抗生素是一类可以杀死或阻止细菌增殖的药物。
它们通常被广泛应用于医院和家庭环境中,用于治疗各种感染,例如呼吸道感染、皮肤感染和尿路感染等。
抗生素通过多种方式发挥作用。
其中包括干扰细菌壁合成、干扰蛋白质合成以及阻断核酸合成等机制。
由于这些作用机制与人体自身无关,因此也会对人体内存在的一些有益细菌产生影响。
二、过度使用抗生素导致肠道菌群紊乱肠道菌群是人体内细菌的集合体,有助于维持消化系统的正常功能并保护免疫健康。
然而,过度使用抗生素会导致不良菌群在肠道中增殖,进而破坏肠道微生态平衡。
1.降低益生菌数量抗生素不仅可以杀死致病菌,也会影响到肠道中一些有益细菌的生长。
这些有益细菌包括乳酸杆菌、双歧杆菌等益生菌,它们帮助消化食物、合成维生素和调节免疫反应。
长期使用抗生素可能导致这些益生菌数量减少,从而影响肠道功能。
2.增加耐药性细菌数量过度使用抗生素还会促使耐药性细菌的增加。
当抗生素只能杀死部分病原体时,那些具有耐药基因或发展出耐药机制的细菌将得以幸存下来,并且传递给后代。
随着时间的推移,这种耐药性对多种类型的抗生素都能起作用,因此形成多重耐药性。
3.导致功能异常肠道菌群紊乱远不止对有益细菌的数量产生影响,还可能导致一些有害细菌的过度增殖。
这些有害细菌可能会分泌毒素或引发炎症反应,严重时可能导致肠道疾病的发生。
三、保护肠道健康的建议为了保护肠道健康并减少过度使用抗生素对肠道菌群的不良影响,我们可以考虑以下建议:1.谨慎使用抗生素在没有充分证据支持使用抗生素的情况下,尽量避免滥用或过度使用抗生素。
与医生进行咨询,并按照医嘱进行正确用药。
抗生素治肠道的原理
抗生素是一类药物,用于治疗由细菌感染引起的疾病。
抗生素通过干扰细菌的生长和繁殖来发挥作用。
当细菌感染侵入肠道时,抗生素可以通过以下几种机制来治疗肠道感染:
1. 抑制细菌细胞壁的合成:抗生素可以干扰细菌细胞壁的合成过程,使细菌无法建立或维持完整的细胞壁结构。
这会导致细菌的内外环境失衡,最终导致细菌死亡。
2. 抑制细菌蛋白质的合成:抗生素可以抑制细菌体内蛋白质的合成过程,这样细菌无法制造新的蛋白质,从而无法进行正常的生长和繁殖。
这种机制可以有效地阻止感染的细菌在肠道内扩散。
3. 干扰细菌核酸的合成:抗生素可以通过影响细菌的核酸(DNA或RNA)复制和修复过程,阻碍细菌的遗传信息传递和复制。
这会导致细菌的基因组受损,无法进行正常的遗传和繁殖,最终导致细菌死亡。
需要注意的是,抗生素只对细菌起作用,对病毒感染无效。
此外,滥用抗生素可能会导致细菌的耐药性产生,因此在使用抗生素时需按照医生的指示正确使用,并完成所规定的疗程。
抗生素使用对肠道菌群的影响研究抗生素,作为一种重要的药物,在抵御细菌感染和治疗疾病的过程中发挥着不可忽视的作用。
然而,随着抗生素的广泛应用,人们逐渐认识到抗生素使用对肠道菌群产生的影响。
本文将从不同角度探讨抗生素使用对肠道菌群的影响,并分析其可能的潜在风险。
首先,抗生素使用对肠道菌群的影响是不可避免的。
肠道是人体中菌群最丰富的地方之一,它承担着维持身体健康的重要角色。
然而,抗生素的使用会破坏肠道中的正常微生物菌群,进而导致微生态平衡的紊乱。
一些研究表明,抗生素治疗后,肠道菌群多样性和丰度显著降低,有些菌株甚至可能被彻底抑制或消失。
其次,抗生素使用对肠道菌群的影响与人体健康息息相关。
肠道菌群的失衡与一系列疾病的发生和发展密切相关,如降低免疫力、增加肠道炎症、改变营养代谢等。
研究发现,长期或过度使用抗生素与肥胖、炎症性肠病、哮喘等疾病的风险增加有一定的关联。
此外,抗生素还会引起抗生素相关性腹泻和假膜性结肠炎等肠道疾病的发生。
此外,抗生素使用对肠道菌群的影响是多方面的。
首先,不同种类和剂量的抗生素对菌群的影响可能存在差异。
一些抗生素可对肠道菌群产生选择性抑制作用,而另一些则对细菌群落整体产生较强的杀伤力。
其次,个体差异也会导致人们对抗生素的反应不同。
由于肠道菌群的构成因人而异,因此不同个体在使用抗生素后肠道菌群的恢复速度和程度也会存在差异。
最后,抗生素使用时间的长短和频率也会对肠道菌群的影响产生重要影响。
长期或频繁使用抗生素可能导致肠道菌群无法完全恢复,进而引起慢性菌群失调。
针对抗生素使用对肠道菌群的影响,研究人员提出了一些对策。
首先,合理使用抗生素是减少对肠道菌群影响的首要措施。
医生应根据患者的具体情况合理开展抗生素治疗,并在必要时进行相应的微生态修复。
其次,益生菌的应用被广泛研究和运用。
益生菌能够增加肠道的有益菌群,从而提高菌群多样性和丰度,对维持肠道健康起到积极的作用。
此外,还有一些研究致力于开发新型抗生素,以减少其对肠道菌群的干扰程度,从而更好地保护肠道健康。
皮肤及软组织感染临床诊治进展王永进;王娟;何钢【期刊名称】《临床误诊误治》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】4页(P113-116)【关键词】皮肤感染;软组织感染;文献综述【作者】王永进;王娟;何钢【作者单位】050082 石家庄,解放军白求恩国际和平医院重症医学科;073000 河北定州,定州市中医医院内科;050082 石家庄,解放军白求恩国际和平医院重症医学科【正文语种】中文【中图分类】R632[DOI]10.3969/j.issn.1002-3429.2016.02.035皮肤及软组织感染(skin and soft tissue infections,SSTI)是临床十分常见的疾病。
此类疾病病情轻重程度变化很大,可以是轻度浅表局限性感染,也可以是威胁生命的深部坏死性软组织感染。
SSTI目前临床命名较为混乱,预后不一,治疗方法各异,涉及学科众多,轻者仅需简单的皮肤消毒即可自愈,重者病情进展迅速,短时间内出现多器官功能衰竭,危及生命,治疗上需反复多次清创引流,甚至截肢治疗。
因此,我们对SSTI的定义、流行病学、发病诱因、常见致病菌、诊断及治疗做一综述。
SSTI又称皮肤及皮肤结构感染(skin and skin structure infections,SSSI),是化脓性致病菌侵犯表皮、真皮和皮下组织引起的炎症性疾病[1],包括一大类涉及皮肤、皮下脂肪、筋膜层及肌肉层的感染坏死性疾病。
SSTI常急性起病,是各个年龄段最常见的感染性疾病之一,主要由化脓性细菌引起,病毒、分枝杆菌和真菌等亦可引起SSTI,但临床发病率较低,本文不予讨论。
SSTI是最常见感染,每位医师在临床上几乎都会遇到。
SSTI临床表现多样,种类复杂,轻重不一,且大部分SSTI患者在7~8 d可以痊愈,故SSTI的人群发病率及流行情况很难准确统计[2-3]。
西班牙学者Liopis等[4]曾在49个急诊科做过SSTI患者就诊情况的调查,共收集了1250例SSTI,发现SSTI患者占急诊科就诊患者1.6%,占急诊感染患者11.0%,男性患病率高于女性,平均发病年龄52岁,SSTI患者中81.0%是非坏死性感染,3.3%有脓毒症表现,16.0%患者有革兰阳性菌耐药的危险因素,但仅有2.5%患者接受适当的经验性抗生素治疗。
俗语云:“咸香,鲜香”,但其实高盐饮食是高血压最重要的危险因素之一。
据报道,肠道菌群与高盐诱导的高血压(Hsih)有关。
然而,肠道菌群在HsiH发病机制中的具体作用尚未完全阐明。
本研究基于高盐饮食诱导的Wistar大鼠高血压模型,采用16SrRNA基因测序、非靶向代谢组学、选择性细菌培养和粪便微生物区系移植等技术对上述问题进行了探讨,发现HsiH大鼠肠道菌群组成、代谢及相互关系发生明显改变,皮质酮水平升高,花生四烯酸水平降低等与血压密切相关。
即高盐饮食降低了肠道组织中皮质酮和花生四烯酸的水平,从而增加了肠源性皮质酮的产量及其在血清和肠道中的水平,促进了血压的升高。
揭示了肠道菌群调节血压的一种不同于炎症/免疫的新机制。
研究路线:研究结果:1. 肠道菌群异常加重了hSIH疾病的发生给Wistar雄性大鼠饲喂高盐饮食(HSD组)和正常饮食(对照组),喂养期间,两组大鼠体重没有显著差异(图1A)。
HSD组大鼠进食后血压逐渐升高,并在第4周达到高血压标准,明显高于对照组(SBP / DBP)(图1A,1B)。
为了确定HSD组大鼠肠道菌群与血压升高之间的因果关系,对部分HSD和对照组大鼠进行四联抗生素治疗。
结果表明,抗生素混合物显著降低了大鼠肠道菌群的扩增子序列变异(ASV)丰富度(图IB)。
接受抗生素治疗后,HSD大鼠的SBP和DBP升高明显降低,并在移植了正常血压大鼠的肠道菌群后进一步降低至接近正常水平。
相比之下,在对照组大鼠中,抗生素治疗后SBP和DBP升高,移植了高血压大鼠的肠道菌群后SBP和DBP进一步升高(图1C,1D;图1E,1F)。
这些结果暗示异常的肠道菌群在hSIH发生中起关键作用,并且是hSIH的原因之一。
2. HSD引起肠道营养不良,抑菌作用减弱为了揭示HSD对肠道菌群的影响,采用对照组和HSD组大鼠的粪便进行了16S rRNA 基因测序,基于ASV的主成分分析(PCA)和主坐标分析(PCoA)显示,两组大鼠的肠道菌群明显分离(图2B)。
抗生素使用对肠道微生物的影响在现代医学中,抗生素无疑是对抗细菌感染的有力武器。
然而,就像每一把双刃剑一样,抗生素在发挥其治疗作用的同时,也对我们体内的肠道微生物群落产生了深远的影响。
肠道微生物群落,这个由数以万亿计的微生物组成的生态系统,对于我们的健康至关重要。
它们参与了多种生理过程,包括营养物质的消化吸收、免疫系统的调节以及合成某些维生素等。
当我们使用抗生素时,无论其目标是特定的病原体还是广泛的细菌种类,都会不可避免地对肠道微生物群落造成冲击。
抗生素的作用机制通常是针对细菌的特定结构或代谢过程进行干扰,从而抑制或杀死细菌。
但问题在于,肠道中的微生物群落是多样的,其中不仅包含有害的细菌,还有大量有益的菌群。
抗生素的使用可能导致肠道微生物多样性的下降。
这就好比是一场森林中的大火,原本丰富多样的植被在火灾过后变得稀疏单一。
一些对抗生素敏感的细菌种类可能会被大量消灭,而那些具有抗性的细菌则有机会过度生长,从而打破了肠道微生物群落原本的平衡。
这种失衡会带来一系列的健康问题。
例如,有益菌群的减少可能会影响到肠道的消化和吸收功能。
我们的肠道依赖于这些微生物来分解复杂的食物成分,如果它们的数量或种类不足,就可能导致营养吸收不良,进而引发营养不良、体重变化等问题。
肠道微生物群落与免疫系统之间存在着密切的相互作用。
正常情况下,它们帮助训练和调节免疫系统,使其能够准确地识别和应对病原体。
然而,抗生素导致的菌群失衡可能会干扰这一过程,使免疫系统变得过度敏感或反应不足,增加了患上过敏、自身免疫性疾病等免疫相关疾病的风险。
此外,肠道微生物群落还在维持肠道屏障功能方面发挥着关键作用。
健康的肠道屏障能够阻止有害物质和病原体进入体内。
当菌群失衡时,肠道屏障可能会受到损害,导致肠道通透性增加,也就是所谓的“肠漏”。
这使得有害物质能够更容易地进入血液循环,引发全身性的炎症反应,与多种慢性疾病的发生和发展密切相关。
抗生素使用后的肠道微生物群落恢复是一个复杂而漫长的过程。
西班牙学者揭示抗生素对肠道菌群及代谢影响巨大肠道的有微生态是一个复杂的生态系统,而结肠则可以被看做是一个厌氧的生物反应器。
肠道存在着万亿数量级的微生物,这大大增加了宿主基因组资源。
同时这些庞大的生态系统为人体能量捕获、食物消化、生物活性物质的合成等等提供了补充性代谢渠道,否则人体将难于无法实现饮食中营养物质的同化。
人类文明肠道肠道菌群主要分为五类细菌:厚壁菌门、拟杆菌、放线菌(包括柯林斯菌和双歧杆菌等益生菌)、变形菌门和疣微菌。
这一微生态平衡系统极易受外界因素影响而发生紊乱,抗生素的使用即是其中最常见的因素之一。
抗生素可以有效手术术后细菌感染,对抗生素耐药的细菌可以在人类肠道持续生存,这就对人类健康造成了极大威胁。
前期研究表明广谱抗生素可以显著减少肠道拟杆菌而同时增加厚壁寄生虫菌的数量。
但是各项研究报道的结果并不完全相同,甚至相互矛盾。
所以对于抗生素应用究竟可引起肠道菌群怎样的改变,这其中又有怎样的动态变化和潜在机制,我们对此仍正是如此。
瓦伦西亚大学生物与进化多样研究所AnaElenaPérez-Cobas及其团队点在不同的时间点从使用β-内酰胺类抗生素人群中才的粪便中提取肠道微生物肠道,并或进行了首次比较性观察分析,结果发表在2021年11月的Gut杂志上。
我采用多种组学分析相结合的方法治疗了使用抗生素分析14天的患者每天的粪便中肠道消化系统的16SrDNA和活化的16SrRNA、宏基因组学、宏转录组学(mRNAs)、宏代谢组学(方法:高效等待时间液相色谱与电喷雾电离作用和四极飞行时间质谱分析)、宏蛋白质组学(方法:超高效液相色谱法结合轨道阱质谱分析)。
结果观察到了一个动态往复的过程。
肠道菌群组成以及代谢水平改变在抗生素使用第6、11、14天最为剧烈。
在应用抗生素中晚期(第6天)革兰氏基因型微生物减少,接着第11天,肠道微生物多样性发生了“全面崩溃”的改变,肠道寄生菌群数目显著减少,中热只有一些所谓的天然耐受菌群定植在结肠。
Prevotella copri属于人类微生物裙落中的一种细菌菌株,其代谢产物对人体健康具有重要影响。
本文将深入探讨Prevotella copri的代谢产物及其在人体内的作用。
一、Prevotella copri的特点Prevotella copri是一种革兰氏阴性菌,属于盘尼西林酶阳性的厌氧菌。
该菌株在人体的胃肠道中生长繁殖,具有较强的代谢活性。
研究发现,Prevotella copri菌株在正常人的肠道中广泛存在,且数量较为稳定。
二、Prevotella copri的代谢产物Prevotella copri的代谢产物主要包括以下几类:1. 短链脂肪酸:Prevotella copri在肠道中分解食物纤维,产生丙酸、乙酸等短链脂肪酸。
这些短链脂肪酸对维持肠道黏膜健康、调节肠道菌裙平衡具有重要作用。
2. 吲哚化合物:Prevotella copri会产生吲哚和其衍生物,这些化合物在人体内具有重要的免疫调节作用,参与调节肠道免疫平衡。
三、Prevotella copri代谢产物在人体内的作用Prevotella copri的代谢产物对人体健康具有重要影响,主要体现在以下几个方面:1. 肠道健康:短链脂肪酸可以提供能量,促进肠道细胞的生长增殖,维持肠道黏膜的完整性,有助于预防肠道疾病的发生。
2. 免疫调节:吲哚化合物可以影响肠道内免疫细胞的活性,调节免疫反应,对于预防自身免疫性疾病和肠道炎症具有重要意义。
3. 营养代谢:Prevotella copri的代谢产物可以影响人体内其他微生物菌裙的代谢活性,调节人体内营养物质的吸收利用。
四、Prevotella copri代谢产物与人体健康的关联研究近年来,越来越多的研究表明,Prevotella copri的代谢产物与人体健康存在密切关联,已经成为微生物菌裙研究领域的热点之一。
1. 肠道疾病:一些研究发现,Prevotella copri菌株的活跃增殖与肠道炎症性疾病(如克罗恩病、溃疡性结肠炎等)的发生密切相关,可能通过其代谢产物导致肠道黏膜屏障破裂、免疫失调等情况。
西班牙学者揭示抗生素对肠道菌群及代谢影响巨大2013-12-29 18:32来源:丁香园作者:tiancai_erbao字体大小-|+肠道的微生态是一个复杂的生态系统,而人类结肠则可以被看做是一个厌氧的生物反应器。
肠道存在着万亿数量级的微生物,这大大增加了宿主基因组资源。
同时这些庞大的微生物生态系统为人体能量捕获、食物消化、生物活性物质的合成等等提供了补充性代谢途径,否则人体将无法实现饮食中营养物质的同化。
人类肠道菌群主要分为五类细菌:厚壁菌门、拟杆菌、放线菌(包括柯林斯菌和双歧杆菌等益生菌)、变形菌门和疣微菌。
这一微生态平衡系统极易受外界因素影响而发生紊乱,抗生素的使用即是其中最常见的因素之一。
抗生素可以有效治疗细菌感染,对抗生素耐药的细菌可以在人类肠道持续生存,这就对人类健康造成了极大威胁。
前期研究表明广谱抗生素可以显著减少肠道拟杆菌而同时增加厚壁菌的数量。
但是各项研究报道的结果并不一致,甚至相互矛盾。
所以对于抗生素应用究竟可引起肠道菌群怎样的改变,这其中又有怎样的动态变化和潜在机制,我们对此仍知之甚少。
西班牙瓦伦西亚大学生物与进化多样研究所Ana Elena Pérez-Cobas 及其团队在不同的时间点从使用β- 内酰胺类抗生素人群的粪便中提取肠道微生物菌群,并进行了首次比较性观察分析,结果发表在2013 年11 月的Gut 杂志上。
作者采用多种组学分析相结合的方法分析了使用抗生素治疗14 天的患者每天的粪便中肠道菌群的16S rDNA 和活化的16S rRNA、宏基因组学、宏转录组学(mRNAs)、宏代谢组学(方法:高效液相色谱与电喷雾电离作用和四极飞行时间质谱分析)、宏蛋白质组学(方法:超高效液相色谱法结合轨道阱质谱分析)。
结果观察到了一个动态往复的过程。
肠道菌群组成以及代谢水平改变在抗生素使用第6、11、14 天最为剧烈。
在应用抗生素早期(第6 天)革兰氏阴性微生物减少,接着第11 天,肠道微生物多样性发生了“全面崩溃”的改变,肠道寄生菌群数目显著减少,只有一些所谓的天然耐受菌群定植在结肠。
到第14 天革兰氏阳性菌群开始生长,肠道菌群多样性有所恢复。
在此过程中,具有活性微生物数目失衡最为显著的时刻发生在第14 天,比全部微生物数目失衡最剧烈的时间要晚(出现在第11 天)。
第11 天时,肠道微生物的生物多样性和丰度都达到最低值。
此外,最主要的代谢变化发生在应用抗生素第6 天。
在抗生素应用的早期,肠道菌群受宿主应激系统激活对抗生素的应用产生应答,肠道菌群“推定性”缩减其全部能量代谢,降低对胆酸、胆固醇、激素和维生素的运转和代谢,以逃避药物应用引起的“抗菌作用”。
在停止使用抗生素后,宿主体内的微生物及其与宿主之间的相互作用显著恢复。
作者将研究结果总结成一个“推定性”模型。
具体内容如下:图2. 受抗生素应用影响的人肠道菌群及代谢成分改变的“推定性”模型。
“推定性”模型解释说明:该模型是建立在多种“组学”研究联合应用的实验结果基础上。
抗生素的胆汁排泄触发了一系列代谢事件的级联反应。
在使用抗生素早期,细菌通过促进反应系统进行应答逃避药物的抗菌作用(表达β- 内酰胺酶、抗菌肽转运蛋白、多药物外排泵以及丙三基磷脂),间断进行营养供给并减少多糖类和脂多糖的产生。
涉及细胞膜生物合成、肽聚糖样组分降解的基因表达增加直至抗生素应用的终止,而且这一反应的持续时间比其他类型药物造成的影响还要持久。
最终,肝脏胰腺相关的胆酸、激素以及胆固醇合成涉及的细菌代谢受抗生素应用的影响而减弱,因此可能影响到肠- 肝再循环和系统性脂类代谢,也就是说膳食脂肪的乳化、吸收和转运受到了抗生素使用的影响。
然而这些代谢影响因素在停止使用抗生素后可显著改善。
相似的,在抗生素使用停止后,有肠道微生物直接合成的维生素池(pool)也显著改善。
在抗生素使用第6 天明显下降的营养供给代谢,如糖酵解、丙酮酸脱羧、三羧酸循环、谷氨酸代谢、铁的摄取等在抗生素应用的后期仍呈下降状态,在抗生素停止应用之后仍显著下降。
这说明受抗生素影响之后可以恢复的肠- 肝再循环中结肠细菌参与产生和转运的铁、糖、支链氨基酸、短链有机酸和丙酮酸的数量很少。
在具有活性的细菌结构水平,观察到了一个明显的震荡(可恢复式)组群动态变化模式。
有初始的活化性拟杆菌占大多数,在抗生素停止使用后变为了伯克氏菌科为主。
虚线表示的是每种肠道细菌组分在抗生素使用的情况下变动的大趋势。
该项概念验证研究对宿主应用β- 内酰胺类药物引起的肠道菌群的应答性变化提供了一个更为广泛、宏观的描述。
该项结果证实在应用抗生素针对某一特定细菌感染引起的相关疾病进行治疗时可以改变整个肠道的微生物环境以及该微生态系统与宿主之间的相互作用,而且这一影响是巨大的,远远超过我们当初的认识。
糖酵解、丙酮酸脱羧、三羧酸循环、谷氨酸代谢、铁的摄取等在抗生素停用后也无法立即恢复正常。
组学研究方法使我们宏观了解肠道微生物在抗生素使用情况下的变化情况,提示我们在未来的抗生素应用中应更加关注药物对肠道代谢产生的影响,并尽量避免由此而产生的不良反应,及早进行干预。
肠道菌群与肠易激综合征关系的研究进展2014-11-11 16:38 来源:国际消化病杂志作者:周晓艳李铭李延青字体大小-|+肠易激综合征(lBS) 是一种以腹痛或腹部不适伴排便习惯改变为特征的功能性肠病,经检查排除可引起这些症状的器质性疾病。
IBS 潜在的病理生理机制至今尚未完全清楚,但胃肠道动力异常、内脏感觉过敏、脑——肠轴功能改变、轻度炎性反应、精神社会因素等对肠道菌群可能起了一定的作用。
研究表明肠道菌群紊乱参与IBS 的病理生理过程,IBS 患者的肠道菌群中存在厚壁菌对拟杆菌的比例(firmicutes to bacteroidetes ratio,FBR) 增加,菌群多样性减少,黏膜相关菌群数量增多和组成成分改变等诸多变化。
因此,肠道微生态干预成为治疗包括IBS 在内的多种功能性胃肠疾病的新方法。
1 肠道菌群1.1 肠道菌群的建立哺乳类动物宿主与微生物之间的相互作用,通过促进共生菌的定植和抵抗致病菌的黏附,刺激肠屏障功能的成熟。
人体肠道菌群是一个动态变化的过程,新生儿出生时是无菌的,早期定植在肠道的微生物是高度不稳定的,主要是需氧菌,个体之间差异很大。
随着肠黏膜免疫功能的发展成熟及肠道微环境、肠道菌群本身的变化,成人肠道菌群中的优势菌群逐渐替代早期定植菌,使得整个菌群变得更复杂、更稳定,处于一种共生模式。
早期定植菌诱导肠上皮细胞岩藻糖转移酶2(FUT2)的表达,活化肠免疫系统,因此平衡稳定的肠道菌群对宿主健康具有十分重要的作用。
有研究报道人体肠道优势菌群存在宿主特异性,可以分为3 种肠型(拟杆菌肠型、普雷沃菌肠型、瘤胃球菌肠型),其不以性别、年龄及身体质量指数(BMI) 而改变。
1.2 肠道菌群与人类健康的关系人类肠道细菌数量是人体自身细胞数量的10 倍,其基因数量是人体的100 倍,生理状态下,肠道微生物的组成、功能与宿主之间存在动态平衡,即肠道稳态。
数目庞大、种类多样的微生物组成复杂的微生态系统,显著调节消化道免疫、营养物质吸收、能量代谢和肠道生物屏障功能。
正常的肠道菌群对免疫系统有很大影响。
有研究发现肠相关淋巴组织和肠绒毛毛细血管在无菌动物是发育不良的,拟杆菌属类产生的多糖类物质有助于维持Thl 细胞和Th2 细胞的动态平衡,而B 细胞的正常发育也需要共生菌的参与。
肠道菌群紊乱在肥胖症、糖尿病、结直肠癌、炎症性肠病(IBD)、及IBS 等多种疾病的发病机制中起着重要的作用。
2 研究菌群的方法研究菌群的方法基本上可以分为两大类:培养性方法和培养非依赖性分子技术方法。
采用培养为基础的方法研究发现肠道微生物由高度复杂的群落组成,虽然这种方法在鉴别功能群组和选择计数(例如致病菌)方面是有价值的,但80% 以上的细菌是无法培养的。
培养非依赖性的分子技术方法,基于分析微生物的16SrRNA 基因序列,16SrRNA 是原核细胞核糖体构成的基本原件,其不但含有高度保守的序列区域,还有中度保守和高度变化的序列区域,因此适用于微生物种系发育学的研究,而且它的分子量大小适中,约 1 540 bp,便于测序分析。
基于16SrRNA 基因分析的指纹分析方法(如变性梯度凝胶电泳)和定位方法(如荧光原位杂交、实时定量PCR 等),提供了更强大、更方便的用于监测胃肠道微生物群落变化的方法。
新的高通量测序方法和激光扫描显微镜的应用,进一步有助于对胃肠道微生物的了解。
2.1 高通量测序技术及其与组学间的联系高通量测序技术,又称深度测序,通过扩增16SrRNA 基因,对DNA 或互补DNA(cDNA) 进行直接测序,省去了克隆的步骤,增加了测序产量,进一步扩大了肠道微生物的多样化信息,为分析肠道微生物组学提供了新的可能性。
目前常用的测序平台主要有Roche/454FLX 焦磷酸测序、Illumina Solexa 合成测序及ABI SOLID 连接法测序。
从肠道或粪便中提取全部微生物的DNA,并构建宏基因组文库,利用基因组学的研究策略研究样品所包含的全部微生物的遗传组成及其群落功能,称为宏基因组学。
运用高通量测序或芯片分析方法检测胃肠道样本的RNA 表达,可以直接反映实时环境表达信息,称为宏转录组学,具有重要的生物学意义。
采用蛋白质分离和测序技术来描述存在于肠道或粪便中的主要蛋白质,称为宏蛋白质组学,可以提供实时环境功能信息。
代谢组学,其不是直接与微生物的遗传信息相联系,而是通过检测肠道微生物产物的代谢谱,提供代谢产物的总体信息。
2.2 激光扫描显微镜的应用激光扫描显微镜(LSM) 可以提供细菌在离体状态下的肠黏膜高分辨率图像,其原理是根据已知微生物的种群特异性DNA 序列,通过特定分子的荧光标记探针,在细胞内与特定的核苷酸序列原位杂交,通过激发杂交探针的荧光来检测信号,检测该微生物的存在与丰度。
通过16SrRNA 基因测序技术方法发现,肠腔内菌群组成与黏膜菌群组成存在显著差异;此外,非致病菌黏附在上皮细胞表面,发挥生物屏障功能,增加宿主对致病菌的抵抗能力。
Parkes 等发现IBS 患者黏膜菌群中拟杆菌和梭状芽胞杆菌数量增加,而双歧杆菌减少。
Kerckhoffs 等研究发现,IBS 患者粪便样本和十二指肠黏膜样本中双歧杆菌数量显著减少,约为正常人的一半,而其他菌群无显著变化。
3 lBS 中肠道菌群变化的相关研究3.1 抗生素与IBS肠道菌群紊乱参与IBS 的发病过程,而抗生素可以改变肠道菌群,随着小肠细菌过度生长(SIBO) 在IBS 中的作用日益受到肯定,一种新的方法即利用抗生素治疗IBS 也逐渐引起重视。
研究发现非吸收性广谱抗生素利福昔明不仅可以改善IBS 的症状,也可以根除SIBO,但再次治疗的有效性及耐受性需要更大样本的临床试验来验证。