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??人體是整個微生物群落的家園：細菌、古細菌、酵母菌和病毒。如今，它們被歸為“微生物群”，參與許多生物學功能。因此，我們與他們發(fā)展成了一種真正的互利共生關系。在我們的皮膚（皮膚微生物群）、口腔（口腔微生物群）、生殖器（陰道微生物群）和腸道（腸道微生物群）中都有微生物存在。我們很容易認為細菌存在于與外界接觸的區(qū)域（皮膚、口腔）。但事實上，我們的消化道也包含大量的細菌，這一事實不太直觀，尤其是在像結腸這樣的很深的區(qū)域，那里每克腸道內(nèi)容物中的細菌超過10¹¹個。總的來說，我們的腸道微生物群包含100,000億個微生物，它們對我們身體的正常運作和我們的健康有著重要的貢獻。因此，人類代表了一個由人體細胞和微生物組成的復雜生態(tài)系統(tǒng)。如果微生物群是始終被忽視的器官怎么辦？

1. 人類和他們的微生物群

??人類不止擁有一種微生物群，而是擁有多種微生物群。事實上，相同的微生物并不存在于身體的所有部位，它們的增殖完全取決于它們居住的地方。營養(yǎng)來源、濕度條件、氧氣的存在與否，若干因素影響著能夠在特定區(qū)域增殖的微生物的性質。因此，我們在人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了皮膚微生物群、口咽微生物群、陰道微生物群或腸道微生物群。每個微生物群所占據(jù)的生態(tài)位可能非常小，例如特定的皮膚區(qū)域、腋下或背部皮膚。

??皮膚微生物以皮脂 和死亡的角質細胞 為食。它在例如腋下或皮膚皺襞這類潮濕的區(qū)域和背部皮膚這類干燥但油性的區(qū)域進化。同樣地，我們的腸道微生物群也根據(jù)其沿消化道（頂部或底部）的位置而變化。事實上，胃是酸性并富含氧氣的，而我們腸道末端的結腸是完全缺氧且無酸的。

??微生物的數(shù)量，尤其是細菌的數(shù)量，也因占據(jù)的區(qū)域而異：從胃里約1000個細菌到結腸中的10¹¹個，再到每平方厘米皮膚里100萬個細菌！總的來說，我們的整個消化道包含了100,000億個細菌，而在成年人體內(nèi)僅腸道微生物群就重近1.5千克（圖1）。

1.1. 細菌，我們微生物群的主要微生物

??微生物群是指由酵母、古菌、真菌、病毒和細菌組成的復雜微生物群落。細菌是最豐富的，這就是為什么微生物群和細菌之間經(jīng)常有一條捷徑。因此，到目前為止，這些是最廣為人知和描述最多的細菌（尤其是在消化道的遠端部分，即結腸）。例如，來自消化道的酵母菌占腸道菌群的比例不到0.5%，而細菌則占 90%以上。所有這些微生物都生活在群落中，但也與我們的細胞相互作用：在這些相對豐度可以不斷進化的種群之間有一個持續(xù)的動態(tài)平衡。一些種群在漱口或抗生素治療后會發(fā)生變化，其他種群將會利用這一點來占據(jù)空間并建立一個生態(tài)位。形成微生物群的種群動態(tài)源于與環(huán)境的相互作用。微生物群可以由組成它們的微生物來描述：然后在給定的時間建立一個當前所存在的物種及其數(shù)量的“地圖”。

??我們可以通過糞便（糞便樣本）獲取大部分腸道微生物群；雖然它們很容易獲得，但腸道微生物群長期以來一直保持著自己的秘密。原因很簡單：微生物很難生長，尤其是腸道中數(shù)量眾多的細菌，因為它們對氧氣非常敏感，氧氣會殺死60%以上的微生物。這就是為什么他們喜歡把自己局限在消化道的下部（結腸）：在這個區(qū)域，沒有氧氣！這些細菌也有對食物的偏好和營養(yǎng)需求，但目前我們?nèi)詫Υ酥跎?。如果他們無法通過實驗室培養(yǎng)大量獲得，科學家們可以解密他們的DNA。針對我們微生物群的主要高通量 DNA測序計劃于1995年至2005年間啟動[1]。這些計劃使得建立我們身體內(nèi)外的微生物群及其攜帶的基因的精細圖譜成為可能（圖2）。不同的分子生物學和測序方法已經(jīng)被用于開發(fā)代表生態(tài)系統(tǒng)中優(yōu)勢和亞優(yōu)勢細菌的所有基因組的所有序列的“宏（元）基因組”（參見表征生物多樣性的 DNA 條形碼）。因此，腸道宏基因組使得根據(jù)個體的健康狀況、遺傳基因、飲食和生活條件，建立一個代表個體的細菌基因目錄成為可能。

??除了宏基因組方法外，測序還可以通過靶向編碼小核糖體亞基（16S）的基因來更加精準地描述微生物群中存在的細菌種類。這使得表征物種并評估它們的相對數(shù)量成為可能。

1.2. 21世紀：征服人類微生物群

??所以，讓我們來詳細介紹一下居住在我們身上的細菌世界。腸道微生物群包含800至1000種細菌，其中大部分屬于兩個細菌群（或門）：厚壁菌門和擬桿菌門（見圖2）。也存在變形菌門、放線菌門、疣微菌門、梭桿菌門，但數(shù)量較少（圖2）。在這些門中，有細菌科，如厚壁菌門的乳酸菌科。在這些科中，可以區(qū)分出細菌種，例如擬球梭菌。絕大部分的細菌種是針對性地對應于每個細菌個體的。古菌[2]通常存在于腸道微生物群中，尤其是那些參與甲烷產(chǎn)生的微生物群。

??一個人的微生物群被認為與他或她的指紋一樣獨特！然而，一些物種被認為是“創(chuàng)始人”，例如普拉梭菌或嗜黏蛋白阿克曼菌：它們存在于大多數(shù)個體中，而且它們的缺失似乎與一些病癥有關。

??人類細胞的DNA包含近30億個堿基，組成25000個基因。但細菌只有大約100萬個堿基，構成了2000到3000個基因。如果我們將人類細胞與細菌進行比較，那么細菌的遺傳潛力要低10倍。然而，如果我們考慮到組成我們腸道微生物群的500到1000個物種，細菌可以表達的基因是宿主的100到150倍。

??于1995年到2005年間啟動的，針對我們微生物群的主要 DNA 的測序計劃使得繪制它們的基因的詳細圖譜成為可能（見[1]）。因此，我們已經(jīng)建立了把人類腸道微生物群的不同細菌種類中發(fā)現(xiàn)的300萬至1000萬個基因進行分組的目錄。這些基因允許細菌執(zhí)行特定的功能（消化營養(yǎng)物質，產(chǎn)生維生素……），并且是人體正常運作所必需的。因此，微生物所攜帶的遺傳物質越多樣，微生物群的代謝潛力就越大。在不同的個體之間，構成腸道微生物群的物種多種多樣，但細菌執(zhí)行的功能可能是共通的，也可能是冗余的。

??這些微生物群中的細菌基因目錄使人們能夠根據(jù)年齡、生活條件和健康狀況對個體或群體進行比較。腸道微生物組的基因多樣性甚至可能是對某些疾病易感性的標志：腸道中所攜帶的細菌基因種類越多，這種基因資本似乎對您的健康越有益。

1.3. 人類“口腔”、“陰道”和“肺部”微生物群

??我們身體的表面定植了與我們消化道中的細菌屬于同一門的細菌。另一方面，門的豐度有所不同。主要的解釋是：皮膚和局部環(huán)境（氧氣、酸度…）提供的營養(yǎng)促進了某些細菌的生長，而非其他細菌（圖3）。

??皮膚的微生物群主要由厚壁菌門、變形菌門和放線菌門等組成，其中包括一種著名的丙酸桿菌：痤瘡丙酸桿菌，一種引起痤瘡粉刺的細菌！陰道腔主要含有厚壁菌門，其中乳酸桿菌的比率很高（女性高達70%）。事實上，這些細菌能夠耐受陰道的酸性（女性陰道內(nèi)的pH值為4.5）：它們甚至能幫助陰道維持酸性，并且還能耐受氧氣。如果陰道生態(tài)位因此有利于乳酸桿菌的優(yōu)勢地位，那么它們占腸道微生物群的比例將不到1%。

??肺部微生物群于2010年被描述。人們早就知道，致病菌可以在肺部創(chuàng)造一個生態(tài)位并誘發(fā)呼吸道疾病。但直到使用了當前的測序方法，才能更好地了解健康個體肺部中天然存在的細菌。這種肺部微生物群在每克肺或肺葉支氣管和肺泡中的液體中含有約10,000個細菌。主要由變形菌門、厚壁菌門和擬桿菌門組成。一個新的研究領域正在開辟，以更好地了解細菌對肺免疫的貢獻和個體對某些呼吸道疾病的易感性。

??因此，作為真正的細菌生態(tài)系統(tǒng)，我們多樣的微生物群高度依賴于它們定植的區(qū)域，并對所有外部干預敏感。這就是為什么人體內(nèi)微生物群的組成并非固定在某一時間點；它們構成的生態(tài)系統(tǒng)是動態(tài)的，并根據(jù)選擇壓力而演變。例如，月經(jīng)會破壞陰道內(nèi)不同乳酸桿菌之間的平衡。頻繁使用肥皂會導致細菌種類的死亡率上升，促進酵母菌的增殖，并引起假絲酵母屬（又稱念珠菌屬）真菌感染的現(xiàn)象。食物，更廣泛地說，我們消費的所有產(chǎn)品，如藥物（抗生素、抗酸劑……）都會改變口腔和腸道中的細菌。

2. 專注腸道生態(tài)系統(tǒng)

??維持內(nèi)穩(wěn)態(tài) 和生理機能的生物活動是人體細胞、微生物群的活動以及它們不斷相互作用的結果。例如，消化道的功能（消化、抵御病原體）由我們的細胞提供，但也由細菌提供。因此，腸道微生物群保證了大量對我們健康有益的生物功能。它與我們自身的細胞合作，以確保多種食物的消化、感染的預防以及我們獲得性和先天性免疫系統(tǒng)的成熟。腸道微生物群還可以通過產(chǎn)生能夠誘導生物反應并可以遠程作用（包括對大腦的作用）的分子來促進腸外功能。

2.1. 一個生態(tài)系統(tǒng)的誕生

??細菌和我們的腸道細胞形成了消化道，它們交換信號，相互容忍，有時還會爭奪營養(yǎng)。因此，消化道必須被視為一個生態(tài)系統(tǒng)；它的功能和結構取決于周圍環(huán)境中細菌和細胞之間的相互作用以及物質和能量的流動。

??腸道中細菌和細胞群之間的動態(tài)平衡是在出生時共同構建的。這種腸道生態(tài)系統(tǒng)的構建是漸進且連續(xù)的。出生時，我們的身體可以被認為是沒有微生物的：一旦與環(huán)境接觸，定植就開始了。乳桿菌屬（腸球菌）和腸桿菌科（大腸桿菌）的細菌以及雙歧桿菌從出生就定植于消化道。第一批細菌被稱為“初始定殖菌”，它們會降低氧氣水平，這將有助于對氧氣過于敏感的細菌的定植，如柔嫩梭菌。這些初始定殖細菌在圍產(chǎn)期豐度高且占優(yōu)勢，然后在2到3年后變?yōu)榇蝺?yōu)勢菌。初始定植過程取決于許多因素，包括出生條件和嬰兒的喂養(yǎng)習慣。例如，母乳中的細菌有助于兒童腸道微生物群的多樣化。還發(fā)現(xiàn)剖腹產(chǎn)或陰道分娩的嬰兒腸道微生物群有差異。在第一種情況下，兒童微生物群的組成接近環(huán)境中的細菌種群（醫(yī)務人員的手、皮膚）。而從陰道出生的孩子的腸道微生物群則更接近母親的陰道。初始定殖菌在新生兒中發(fā)揮著重要作用，因為它們與宿主建立了第一次對話。出生時獲得的微生物群會影響其他細菌的植入。

??在生命的前三年，腸道微生物群在初始定植后形成，然后根據(jù)飲食和食物中遇到的細菌、環(huán)境和孩子周圍的人再形成。然而，我們目前的生活方式會過多地減少接觸細菌的機會。原因是：抗生素的過度使用，生活環(huán)境的過度清潔。這可能會延遲或損害宿主與其微生物群之間共生關系的建立。這種共生關系的改變可能反過來導致免疫系統(tǒng)成熟過程中的缺陷。歸根結底：增加如過敏等疾病的風險，包括過敏性哮喘或炎癥性疾病。

2.2. 微生物群的細菌種群：一種平衡狀態(tài)

??我們已經(jīng)通過許多例子支持腸道微生物群的靈活性。微生物種群之間的平衡總是根據(jù)生活條件和飲食而波動。微生物種群動態(tài)也受微生物自身的影響，它們可以是“照顧者或助手”、競爭者或病原體。因此，發(fā)酵食品帶來的微生物會暫時影響我們的腸道菌群。當你吃100克酸奶時，你會攝入大約10億個細菌，它們屬于兩個物種：保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌。即使這些由食物帶來的微生物不會創(chuàng)造一個永久性的生態(tài)位，它們的傳播也會改變我們微生物群的組成和活動。例如，通過產(chǎn)生乳酸，食源性細菌產(chǎn)生的乳酸可能有利于消耗乳酸的細菌的生長。

??微生物群的平衡也可能受到嚴重干擾。當這種情況持續(xù)到現(xiàn)有平衡被打破時，就被稱為“生態(tài)失調”。例如，在抗生素治療或飲食突然改變后，會出現(xiàn)明顯的生態(tài)失調。在日常生活中，我們知道飲食的改變會導致腹瀉，這是腸道微生物群被嚴重破壞的一個明顯表現(xiàn)。在大多數(shù)情況下，微生物群的變化是暫時性的，并且與某些特定情況有關。這就是為什么微生物群被認為對中等應激有彈性的原因。這意味著腸道微生物群可以迅速復原，找到一種與應激前接近的菌群結構。

??但在某些情況下，微生物群的組成將被永久性地破壞。在這種情況下，通常發(fā)生在微生物群和宿主之間的互惠關系就不復存在了。發(fā)生的一切都好像他們不再彼此適應一樣。面對改造過的微生物群，腸道細胞不能充分反應。生態(tài)失調是指微生物群和宿主不再處于共生關系的階段。它與虛弱狀態(tài)或已證實的病理有關。例如，在患有慢性炎癥疾病的患者中，腸道微生物群的組成特征是腸桿菌科（大腸桿菌）過多，而創(chuàng)始菌減少，如普拉梭菌。在這些患者中，這種失調伴隨著參與這種病理的腸黏膜的炎癥和腸屏障的改變。

2.3. 人體細胞和細菌參與消化

??食物被我們細胞中的酶降解：脂肪酶、淀粉酶、蔗糖酶……足以讓我們吸收脂肪、消化蛋白質或淀粉。然而，我們沒有消化所有食物的酶設備。

??例如，我們的細胞不能消化由低聚多糖組成的植物纖維。另一方面，一些細菌裝備有能夠消化這些纖維的酶武器庫（例如多形擬桿菌）。它們將這些由復合糖組成的纖維轉化為我們身體可以使用的簡單營養(yǎng)物質。但其他細菌和我們的細胞一樣不能消化纖維，因此依賴于它們的同類（如直腸真桿菌）產(chǎn)生的簡單營養(yǎng)物質。在這個階段，我們可以看到生態(tài)系統(tǒng)的復雜性。如果這些纖維由于不在飲食中或者由于消化它們的細菌（如多形擬桿菌）發(fā)生了改變而不再被消化，那么如直腸真桿菌這類細菌的存活就會受到影響（圖4）。

??一旦降解，營養(yǎng)物質就會通過細胞膜上被稱為“轉運蛋白”的蛋白質被轉運到腸道細胞中。這些營養(yǎng)物質通過其他轉運蛋白從腸道細胞進入血液。這些載體對營養(yǎng)物質在我們體內(nèi)的輸送至關重要，它們的存在是由細菌和人體細胞共同控制的。例如，鐵轉運蛋白在腸道細胞中的安裝部分依賴于腸道細菌。因此，細菌的任何改變都可能造成破壞，不僅對消化，而且對營養(yǎng)物質在體內(nèi)的輸送也會造成破壞。

??最后，細菌不僅僅幫助我們消化。它們還能產(chǎn)生營養(yǎng)，包括維生素K等維生素，維生素K對血液凝固至關重要，如果沒有維生素K，我們就會有出血傾向。

2.4. 微生物群/腸道生態(tài)系統(tǒng)：一種抵御入侵者的重要屏障

??消化道位于外部世界和我們內(nèi)部環(huán)境的界面，作為一個屏障起著至關重要的作用。同樣，我們的細胞和我們所寄生的微生物共同合作以保護我們的健康。細菌可以抵御入侵者并塑造我們的免疫系統(tǒng)，而我們的細胞則會形成一種選擇性的細胞免疫屏障。

??腸道微生物群的主要作用之一是防止病原微生物的增殖。因此，細菌密度對維持這一屏障至關重要。最眾所周知可能破壞這種平衡的情況之一是抗生素治療?？股夭粌H能消滅引起感染的細菌，還能消滅所有對抗生素敏感的腸道細菌。因此，如果抗生素針對的是廣譜細菌，即能夠殺死來自完全不同家族的細菌，那么腸道微生物群就會發(fā)生更大的變化。這種對腸道細菌的大屠殺使得致病菌得以增殖。梭狀芽孢桿菌感染是抗生素治療的可能并發(fā)癥之一。因此，抗生素治療的時間越長、抑菌譜越廣，梭狀芽孢桿菌感染的風險就越大。

??腸道上皮細胞是位于腸道光面（微生物群被限制在此處）和宿主內(nèi)部環(huán)境之間的界面處的第一層細胞。在不斷更新的過程中，上皮細胞由增殖的干細胞和參與營養(yǎng)吸收或分子分泌的分化細胞組成。增殖與分化之間的平衡對于確保有效保護至關重要。上皮細胞的過度增殖是一種防御，可以幫助驅逐病原體。當上皮細胞屏障變得松散且過濾細菌或細菌碎片的效果較差時，就會觀察到生態(tài)失調。

??腸上皮細胞還通過分泌黏液發(fā)揮重要的保護作用。通過排列上皮細胞，黏液類似于由復合糖蛋白 組成的粘性凝膠。它是由腸上皮的特殊細胞產(chǎn)生的：粘液產(chǎn)生和分泌細胞。這種粘液使細菌遠離上皮細胞，防止它們與細胞直接相互作用。粘液提供的屏障可以通過食物和細菌自身來調節(jié)。能夠消化膳食纖維的細菌也喜歡黏液中的復合糖。因此，后者也是微生物群中某些細菌的營養(yǎng)來源。如果飲食中復合糖含量低，多形擬桿菌就會降解黏液；但作為補償，它可以產(chǎn)生刺激黏液產(chǎn)生的信號。這是菌群/腸道生態(tài)系統(tǒng)互利共生的好例子！

??除了由黏液施加的物理屏障外，還有一個化學屏障。一些腸細胞產(chǎn)生具有抗菌作用的代謝產(chǎn)物。這些抗菌物質將使細菌遠離腸道細胞，避免任何侵入或不受控制的接觸（圖5）。

2.5. 培養(yǎng)我們免疫系統(tǒng)的細菌

??我們的免疫系統(tǒng)是用來對抗無論病毒、真菌還是細菌的感染的。但它也有助于控制腸道細菌。這一機制涉及到特定抗體的產(chǎn)生。這些IgA 抗體被釋放到消化道種：它們捕獲細菌，從而有助于它們在糞便中的清除。

??我們的身體在容忍細菌存在的同時，也已經(jīng)做好了充分的準備來對抗細菌的入侵。在這些裝備之中，我們的細胞有細菌傳感器更準確地說，是這些細菌的某些成分。這些被稱為受體的探測器將識別細菌模式，如因細菌而異的脂多糖（LPS）[3]。當這些脂多糖被檢測到時，它們會觸發(fā)激活免疫系統(tǒng)以控制感染的連鎖反應。我們腸道微生物群中的細菌也不例外：它們也有LPS。另一方面，如果我們的探測器判斷檢測到的LPS不需要免疫應答，則不會清除產(chǎn)生LPS的細菌。因此，這種對腸道細菌的耐受性是一種脆弱的平衡；對微生物群的任何破壞都可能導致免疫系統(tǒng)的失調和異常激活。

??細菌在訓練我們的免疫系統(tǒng)方面也起著至關重要的作用。事實上，在“無菌”動物（沒有微生物群，因此完全無菌）體內(nèi)，免疫系統(tǒng)是不成熟的。這證明我們自己的微生物群可以培養(yǎng)我們的免疫力。從微生物群中連續(xù)植入不同種類的細菌，對兒童早期免疫系統(tǒng)的成熟至關重要。破壞這種獲取細菌物種的順序可以改變這種免疫系統(tǒng)的成熟，并促使某些過敏的發(fā)生。

??最終，我們的身體必須在消化道中包含這些細菌，這些細菌必須使自己可以耐受消化道的環(huán)境。然而，這些細菌對于教我們?nèi)绾螌共≡彩潜夭豢缮俚摹?/p>

2.6. 微生物群/腸道細胞的相互作用：一種可以在全身聽到的對話

??微生物群/腸道細胞組合在消化、吸收和為我們提供營養(yǎng)方面是有效的。但這對不可分割的組合也會產(chǎn)生信號，可以擴散到全身，并產(chǎn)生遠端影響。這些信號可以由細菌、它們的代謝物或細菌的碎片發(fā)出。這些信號可以通過腸細胞傳送到血液，作用于我們的器官。但這些代謝物也可以立即起作用。在這種情況下，具有非常豐富的神經(jīng)連接的腸道將充當中介：細菌產(chǎn)生的代謝物激活這些神經(jīng)連接，從而傳遞信息（圖6）。

??雖然在物理上局限于消化道，但微生物群/腸道生態(tài)系統(tǒng)不僅能夠局部發(fā)揮其作用，還能夠通過代謝物、神經(jīng)網(wǎng)絡和/或迷走神經(jīng)遠程發(fā)揮其作用。因此，有一種觀點認為，腸道菌群在腦-腸軸中扮演指揮的角色。

3. 腸道生態(tài)系統(tǒng)的破壞：疾病發(fā)展的原因

??微生物群和宿主之間的對話和共生關系是脆弱的：腸道細菌組成或宿主的任何變化都可能破壞腸道生態(tài)系統(tǒng)。近年來，得益于高通量測序的表現(xiàn)，研究表明許多疾病都與菌群失調有關：慢性腸道炎癥、肥胖、肝臟炎癥（非病毒性肝炎）……但菌群失調也與心血管疾病、過敏和行為或精神性疾病（壓力、抑郁、自閉癥）有關。因此，當前的主要問題之一是弄清菌群失調是這些各種疾病造成的結果還是原因之一。腸道微生物群作為許多疾病發(fā)展中的輔助因子的因果作用已經(jīng)被認識到；慢性炎癥性腸道疾病、某些肝臟疾病、心血管疾病、某些過敏甚至自閉癥等神經(jīng)性疾病都是如此。

3.1. 微生物群和消化系統(tǒng)疾病

??首先對腸道微生物群的因果作用提出質疑的病癥是消化系統(tǒng)疾病。一些細菌，如普拉梭菌，似乎在消化道的慢性炎癥疾病中發(fā)揮重要作用，特別是在克羅恩氏病中。因此，最嚴重或復發(fā)的患者具有最低水平的普拉梭菌。這種細菌產(chǎn)生的代謝物可以減輕炎癥，從而減少癲癇發(fā)作。因此，目前的研究旨在培養(yǎng)這種細菌并破譯其作用機制。然而，這種高度對氧敏感的細菌對研究人員提出了非常大的技術挑戰(zhàn)，他們正在努力實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，以開發(fā)新的治療方法。

3.2. 微生物群和代謝綜合癥

??代謝綜合征是一組與超重或肥胖相關的代謝改變。它會引起各種并發(fā)癥，包括心血管疾病和糖尿病。與肥胖相關的并發(fā)癥與腸道屏障的改變和細菌多樣性的減少有關。此外，無論如何采用何種治療方法，癥狀的改善都與更大的細菌多樣性和腸道屏障的改善息息相關。

??微生物群和肥胖。世界上超重或肥胖人數(shù)的增加是由于暴飲暴食，但也與食物營養(yǎng)質量的變化有關。就在幾百年前，纖維占我們?nèi)粘ｏ嬍车慕?0%，而現(xiàn)在只占我們每日攝入量的10%左右。然而，這些變化并不總是能解釋為什么有些人會更容易出現(xiàn)肥胖或相關并發(fā)癥（心血管疾病、2型糖尿病 ）。鑒于腸道菌群的不同功能，特別是代謝功能，其在肥胖中的作用被廣泛研究。

??肥胖與細菌種類的多樣性減少有關，因此，腸道微生物群中存在的細菌基因也隨之減少。肥胖患者的微生物群移植到小鼠體內(nèi)后，可以使小鼠肥胖。此外，在肥胖個體中，如果其細菌多樣性高，則減肥飲食將更加有效。因此，現(xiàn)在很明顯，微生物群在體重增加中起作用。另一方面，如果腸道細菌阿克曼菌和普拉梭菌的存在顯現(xiàn)出與腸道微生物群的有益分布有關，則它們無法自行抵消生態(tài)失調。

??心血管疾病和2型糖尿病。通常與肥胖相關的并發(fā)癥包括心血管疾病和2型糖尿病。然而，并不是所有超重或肥胖的人都會出現(xiàn)這些并發(fā)癥。除了基因遺傳之外，腸道微生物群也會影響個體對這些并發(fā)癥的易感性。

??在2型糖尿病患者中觀察到腸道微生物群的細菌組成發(fā)生變化。在這些患者中，某些物種的數(shù)量尤其減少。其中包含：普拉梭菌和羅斯氏菌屬細菌，阿克曼菌也減少；與肥胖一樣，對嚙齒動物施用明顯降低了胰島素抵抗。但是，腸道微生物群產(chǎn)生的代謝物質與我們身體功能之間的相互作用才剛剛開始被破譯，這表明宿主/細菌生態(tài)系統(tǒng)對某些疾病的影響是復雜的。

??在代謝綜合征的并發(fā)癥中，心血管疾病至今仍是法國人死亡的主要原因。在這些病狀中，動脈粥樣硬化斑塊 會破裂并形成阻塞血管的凝塊。然而，腸道細菌在這些斑塊的形成中發(fā)揮了作用。事實上，根據(jù)我們消化道中的細菌，某些食物的化合物會導致促進形成粥樣斑塊的分子的形成（TMA 然后被肝臟轉化為TMAO ）。因此，食用含有膽堿 、卵磷脂或肉毒堿 的肉制品有利于這種分子的形成。在這些斑塊中也直接發(fā)現(xiàn)了細菌，其來源似乎更多是口腔而非腸道。

??雖然，高纖維的地中海飲食對心血管風險有益處，但尚未發(fā)現(xiàn)與這種有益影響有關的細菌。在嚙齒動物研究中用作益生菌，一些乳酸桿菌也顯示出對心臟功能的一些有益影響。最后，如果能證實腸道微生物群在心血管并發(fā)癥的發(fā)展中起到作用，那么就有待開發(fā)針對細菌的治療方法。

3.3. 微生物群和神經(jīng)性疾病

??我們的腸道細菌和大腦之間的交流涉及到它們能產(chǎn)生的各種代謝物。如2.6章所述，這些代謝產(chǎn)物通過血液或直接作用于消化道的神經(jīng)末梢，在我們的神經(jīng)元中發(fā)揮作用。此外，已有研究表明，我們腸道微生物群的性質會影響血腦屏障的嚴密性；這道屏障通過限制許多可能對大腦功能產(chǎn)生負面影響的物質的通過來保護我們的大腦。

??最新的研究表明，腸道細菌的性質對焦慮和壓力的狀態(tài)有影響，對抑郁癥也有影響。在嚙齒動物中，補充乳酸桿菌或雙歧桿菌（特別是嬰兒雙歧桿菌）似乎可以改善抑郁癥狀。雖然在抑郁期間觀察到某些細菌水平較低（如普拉梭菌），但目前尚不清楚這種下降是否直接導致抑郁癥狀。

??還觀察到與某些神經(jīng)退行性疾病相關的生態(tài)失調：帕金森病、阿爾茨海默病和多發(fā)性硬化癥。 然而，目前尚不清楚這種生態(tài)失調在多大程度上伴隨并促使這些疾病的發(fā)生。

4. 微生物群，未來的治療靶點

??因此，恢復腸道/微生物群生態(tài)系統(tǒng)的平衡是開發(fā)新療法的真正挑戰(zhàn)。與此同時，食物已經(jīng)是影響我們微生物群的巨大杠桿。例如，在我們的飲食中攝取足夠的纖維有助于促進大量細菌的生長。我們也可以通過發(fā)酵食物或富含細菌的食物補充劑，在某些疾病的治療中引入缺失或不足的細菌。在這些纖維中，有些纖維已經(jīng)通過調節(jié)腸道微生物群證實了它們對宿主的有益作用：這些是益生元。

??對我們的健康有益的腸道細菌可以作為食物補充劑來食用。這彌補了它們在某些疾病中觀察到的缺失或下降。例如，普拉梭菌在健康個體中占主導地位……但在許多疾病中存在量較少，包括慢性炎癥性腸?。↖BD）。

??在醫(yī)療規(guī)程中使用腸道菌群已經(jīng)成為醫(yī)院的標準做法。例如，為了治療對常規(guī)抗生素治療有耐藥性的復發(fā)性梭狀芽孢梭菌感染，采用糞菌移植處方。實際上，這涉及到將健康捐贈者的糞便菌群轉移到接受者的腸道中。經(jīng)過這種糞菌轉移，患者將不再遭受梭狀芽孢梭菌感染。因此，微生物生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)被用作一種治療策略。這種糞菌轉移技術的應用可能會擴展到其他病癥的治療。

??這些都是基于恢復腸道/微生物群生態(tài)系統(tǒng)平衡的治療策略，這對我們身體的正常運作至關重要[4]。

參考資料及說明

封面圖片：由Teppei Ikehila繪制：Teppei Ikehila被神奇的細菌、能夠無限復制的小細胞、奇特的形狀和顏色所吸引，使它成為一個特別鼓舞人心的主題。

[1] 參考舉例：人類微生物組計劃 (http:///), Metahit (http://www./)

[2] 在反芻動物中，古細菌可占胃或瘤胃中細菌的3% 至 3.3%。在人類中，腸道微生物群中古菌的存在似乎不是系統(tǒng)性的。然而，可能存在偏差，因為許多研究沒有將古菌包括在他們的研究中。

[3] 當這些受體出現(xiàn)在細胞膜上時，它們是toll樣受體或TLR受體。它們也可以存在于細胞中，并識別肽聚糖類型的細菌模式。這些是NOD接收器。

[4] Kapel et al (2014) Practical implementation of fecal transplantation. Clin Microbiol Infect. 20(11):1098-1105; French Group of Faecal microbiota Transplantation (FGFT) (2016) Faecal microbiota transplantation in recurrent Clostridium difficile infection: Recommendations from the French Group of Faecal microbiota Transplantation. Sokol Dig Liver Dis. 48(3):242-247.

譯者：駱瀟          編審：段云峰副研究員          責任編輯：胡玉嬌