什麼是「腸道菌群」？

相關內容：如何通過吃喝來改變腸道菌群，從而達到抑制肥胖的效果？

「腸道菌群」中有哪些主要的細菌？

它們的功能和作用分別是怎樣的？

如何維持「腸道菌群」的平衡？

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腸道菌群，顧名思義就是腸道內的各種細菌，人體的腸道有 100～1500 種近 100 萬億個細菌，這些細菌與人體相互作用，對人體的健康有非常巨大的影響。

正常情況下腸道內菌群間維持著共生或拮抗的關係，這是宿主腸道菌群能夠處於微生態均衡的主要原因。當人體處於健康狀態時，腸道中擬桿菌門和厚壁菌門處於優勢地位，占菌群數量的 90%以上，其中包括擬桿菌屬、梭狀芽孢桿菌、普氏菌屬、真桿菌屬、瘤胃球菌屬和乳桿菌屬等。

所有腸道內細菌根據其在腸道內不同的生理功能被分為三大類：共生菌、條件致病菌和病原菌。

所謂共生菌，顧名思義，它和我們人體是互利共生的關係。簡單地說，就是人體為細菌的生活提供生存場所和營養，而這些細菌則為人體產生有益的物質來保護人類健康。前面說到的雙歧桿菌、乳酸菌、擬桿菌等，就是共生菌的典型例子。共生菌一般都是專性厭氧菌，從數量上說，它們佔據了腸道菌群所有細菌數量的 99%以上，是腸道菌群的主體。

而條件致病菌在腸道菌群內數量較少。它們從功能上來說是腸道內的「看客」。在正常條件下，由於大量共生菌的存在，這些「看客」並不容易繁殖開來造成危害。但若在一定條件下任由它們繁殖，那麼就會對機體產生不良影響。在腸道菌群中，常見的條件致病菌是腸球菌、腸桿菌等。

當然，腸道內還有那麼一小撮細菌分子，它們一般不常駐在腸道內。但是若不慎攝入它們，則有可能讓它們在腸道內大量繁殖，然後興風作浪，導致人體引發疾病。這些就是致病菌。在致病菌的名單中，一些名字可以說臭名昭著，例如引起食物中毒的沙門氏菌、導致腹瀉的致病性大腸桿菌等。

除此之外，腸道菌群對人體的生長發育和能量循環也有很多重要作用和複雜關係。

研究表明：腸道菌群能幫助消化食物和吸收營養，在動物實驗中，無菌小鼠需要多攝取30%的碳水化合物，才能和正常有菌小鼠的體重相當。對人類來說，植物中的纖維素和半纖維素類多糖是無法被消化的，而腸道菌群中的擬桿菌等細菌則具有一系列多糖消化的酶，來分解這些多糖，從而為人類提供能量。

除此之外，腸道菌群通過發酵還能產生短鏈脂肪酸和維生素K供人體吸收，同時一些金屬離子，如鈣、鎂、鐵等，也可通過腸道菌群被重新吸收。

腸道菌群還可以幫助調節機體免疫系統，阻止病原菌入侵。簡單來說，當前文所提的共生菌占多數時，留給有害菌的生長空間就小，同時共生菌可以刺激機體分泌更多的免疫球蛋白來殺死有害菌；當腸道菌群多樣性降低時，會導致免疫系統失調、免疫能力下降。腸道菌群的種類多樣性不僅僅影響宿主的免疫力，還可以掌控宿主體態的胖瘦。

正常狀態下，腸道菌群可以通過影響腸道上皮細胞來調控人體對能量的吸收。在菌群失衡時，腸道菌群中就有可能出現「肥胖細菌」，這些細菌會使腸道吸收更多的能量。有研究人員把肥胖者的腸道微生物移植到小鼠腸道內，結果發現小鼠竟然會迅速增肥。而正常情況下，瘦人腸道菌群的多樣性要高於胖人。

腸道菌群和人體的代謝疾病具有重要關係。腸道菌群失衡可能是造成肥胖、糖尿病等多種代謝異常的重要原因之一。而造成代謝異常的主要原因，是失衡的腸道菌群產生的脂多糖等內毒素進入人體，被免疫細胞識別後產生多種炎症因子，使得機體進入低度炎癥狀態，從而產生代謝異常。

例如，若長期進食高脂、高糖食物，可造成腸道菌群中條件致病菌比例增加，而共生菌比例下降，從而增加腸道炎症性病變的風險。而菌群的失調，從而使得食物中攝取的能量更容易轉化為脂肪累積於皮下，造成肥胖。此外，低度炎症還能促使機體對胰島素相應程度下降，造成胰島素抵抗，進而發展為糖尿病。

最後，腸道菌群與健康還有其他更多元的關係。比如，腸道菌群產生的類胡蘿蔔素類物質可以在一定程度上降低動脈粥樣硬化和中風的風險。正常腸道菌群可以通過對淋巴細胞的影響，調節機體對過敏原的反應，從而影響過敏疾病的產生。

更令人驚奇的是，還有證據顯示，腸道菌群的結構變化甚至可以影響機體的行為模式，當然，具體的機制還有待進一步研究。

正是因為腸道菌群的重要作用，為了保證腸道日常正常運作，除了在日常生活中合理飲食，正常作息外，還有補充足夠的益生元，增殖腸道有益菌，讓腸道保持健康。

參考資料：

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4.腸道菌群與疾病關係的研究進展[J]. 郭慧玲,邵玉宇,孟和畢力格,張和平. 微生物學通報. 2015(02)

腸道微生物對人體產生的巨大影響，越來越多的科學家將揭開這些秘密。腸道微生物對人體健康的影響作用是可以調節的。合理的飲食、良好的衛生條件、適當的運動、愉快的心情都是我們與這些腸道微生物共處之道。事實上這也是生活之道。前言科學家曾預言，解析人類基因組密碼之後，人類將對除了燙傷燒傷以外的疾病一目了然。然而2003年人類基因組計劃完成以後，很多被預測能夠治療的疾病不僅在治療，甚至在發病機理上仍讓人束手無策。因為人類對自身體內存在的數量巨大的共生微生物幾乎一無所知。自2005年以來，Science, Nature等相繼報道腸道菌群的重要功能：腸道菌群為人體提供營養，調節代謝，調控腸道上皮發育和誘導先天性免疫，其功能相當於人體的一個重要的「器官」，破壞腸道菌群的平衡就是損害人的健康。自2008年美國啟動人類微生物組計劃HMP以來，通過一系列微生物領域的大行動，國際上最新研究利用分子生物學手段分析了人體5大主要區域18個位置的微生物數量和構成，幾乎獲得了健康人體表和體內全部微生物組的信息，發現身體不同部位對寄居的微生物群有極大的影響，遠遠大於時間的推移和個體差異對其的影響。人體的微生態不僅與感染性疾病，而且也與慢性病的發生髮展密切相關，人類對微生態的研究，正在改變人類對疾病原因的傳統看法——從外來因素致病轉向人體微生態失調。人體的微生態如此重要，它究竟與人體是什麼關係呢？本文略談一二。圖1：腸道內共生微生物的基本功能 1.腸道菌群在活著的時候給人體提供什麼營養？它死了以後，又能貢獻什麼？營養作用是腸道微生物對人類的一個重要功能。腸道菌群在與人體的共同進化過程中，形成相互依賴、相互作用的關係。人體腸道菌群代謝產生的短鏈脂肪酸如乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽對於宿主的生理有重要的影響，其中丁酸鹽幾乎可以全部被結腸的上皮細胞所吸收，並且是結腸上皮細胞的主要能量來源。而丁酸鹽和丙酸鹽基本上全部被肝臟攝取。此外，正常微生物，如雙歧桿菌、乳桿菌等能合成多種人體生長發育所必需的維生素，如B族維生素、維生素K、煙酸、泛酸等，在無菌動物中，如果不人工補給維生素K，會出現凝血異常；腸道菌群還能為人體提供蛋白質，合成非必需氨基酸，如天冬氨酸、丙氨酸、纈氨酸和蘇氨酸等。腸道里合成了人體需要的90%的5-羥色胺，腸道中的特殊細菌參與了其合成過程；而5-羥色胺的水平能影響睡眠障礙和情感障礙等ASD癥狀。益生菌體的有效成分是多方面的，從營養角度來看，菌體一般富含蛋白質等營養成分，可以起到重要的營養作用。例如，通過N放射性核素標記顯示技術研究發現，雙歧桿菌蛋白質成分的90%可被人體吸收，並且其中的70%可以在人體血清池中發現，對人類的健康有著重要作用。更重要的是菌體中含有的重要的免疫調節物質，目前研究較多的有脂磷壁酸（LTA）和胞壁粘肽多糖（PG）。乳酸桿菌的細胞壁的主要成分是PG，其功效有免疫賦活作用，能激活淋巴細胞產生多種淋巴因子；有降低腐敗菌致突變，致癌酶的活性，對致癌物質亞硝基胍等有拮抗作用；有抑制腫瘤生長的作用。 2.腸道菌群參與人體的重要代謝過程嗎？腸道菌群參與人體的重要代謝過程，為人類的某些代謝過程提供各種酶和生化代謝通路。如腸道菌群可以把不溶性蛋白質轉化為可溶性物質，將複雜的多糖轉化為單糖供人體吸收，參與酪蛋白水解，氨基酸的脫羥基、脫氨基作用，參與膽汁和膽固醇代謝等。腸道微生態不僅是藥物的補充代謝通路，而且還能激活哺乳動物肝臟酶系統，因此腸道微生態的組成可顯著影響動物和人類對外來化合物如藥物的代謝過程，對個體化醫療有重要意義。益生菌所產生的酶和它的代謝產物及菌體細胞壁成分是很好的解毒劑。例如補充乾酪乳酸菌能較好地清除腸道和血液中的毒物，它有去除基因毒素（degenetoxin）的本領，能降低體內的黃曲霉毒素、玉米赤霉烯酮和亞硝酸鹽。只要益生菌在體內成為優勢菌群，就能抑制腐敗菌及其代謝產物，從而預防毒物形成。一些益生菌產生的超氧化物歧化酶（SOD），過氧化物酶（POX）和過氧化氫酶（CAT）等是一套清除自由基的酶系統，其中SOD清除能力最強，是一般清除劑的上億倍。腸道正常菌群參與一些口服藥物的代謝，這種細菌參與代謝後可使藥物的活性或毒性發生改變。例如，柳氮磺吡啶 ( SASP)口服後，大部分進入小腸和結腸，在腸道微生物的作用下，分解成有抗炎與免疫作用的5-氨基水楊酸( 5-ASA)。 2015 年 10 月，兩個重量級研究論文在《科學》雜誌發表，這讓已經火熱的腫瘤免疫療法也為之一振：一是發現雙歧桿菌促進有抗癌作用的細胞免疫，促進抗 PD-L1免疫療法的效率；另一是發現 CTLA -4 免疫抑製劑的抗癌作用有賴於腸道菌群。 3.腸道正常菌群對保護人體微生態的平衡有那麼重要嗎？腸道菌群對宿主具有保護作用。正常菌群在人體某一特定部位黏附、定植和繁殖，形成一層「菌膜屏障」，是抵抗過路菌定植的重要防線，對機體免受外來病原菌的侵襲具有重要的作用。通過這種定植拮抗作用，抑制並排斥過路菌群的「入侵」，維護人體與微生物之間的內環境穩定。另外，細菌還通過對營養物質的競爭來抑制有害菌在腸道內的繁殖。此外，腸道共生菌在腸道局部可以產生一些抑菌物質，如乳酸桿菌能產生乳酸、過氧化氫、細菌素等，抑制病原菌生長。研究表明，乳酸桿菌通過分泌的乳酸來螯合金屬離子等和改變革蘭氏陽性菌細胞膜通透性來發揮作用，乳酸還能降低腸道pH值，抑制大腸桿菌及梭菌等生長。例如，由於乳酸的積累，鼠李糖乳酸桿菌LGG對鼠傷寒沙門氏菌有很強的抗菌活性。乾酪乳桿菌等產生的非解離乳酸能夠有效地抑制大腸桿菌生長。圖2：缺乏膳食纖維的粘液層是很薄的，為有害菌的入侵提供了機會腸道菌群間接地對腸道機械屏障起到保護作用。腸道粘膜上皮的完整性及正常的再生能力是機械屏障的結構基礎。腸道菌群在腸道粘膜上皮的增殖和修復過程中起到了關鍵作用。此外，腸道菌群與粘液層形成了互利共存的關係，粘液層為專性厭氧菌提供了良好的生態環境，可促進其生長，而益生菌可以促進腸道黏蛋白的分泌，並抑制大腸桿菌、產氣莢膜梭菌等有害菌對粘液、上皮的黏附。 4.腸道菌群對人體的免疫系統的發育及正常發揮有何作用腸道正常菌群的存在對機體免疫刺激可以分為兩個方面。其一是可以使宿主產生廣泛的免疫屏障。由於腸道細胞直接與腸道共生菌及外來過路菌相接觸，因此腸道細胞成為宿主的免疫屏障。如乳桿菌和雙歧桿菌，對宿主的免疫功能有增強作用，不僅活菌體有作用，菌體的破碎液和發酵液菌均有免疫活性。另一方面，腸道正常菌群可以刺激宿主免疫系統的發育和細胞免疫的發生，使宿主固有的免疫系統對機會致病菌和共生菌進行區分。一些有益菌具有激活吞噬細胞和派爾集合淋巴結（peyer patches）的細胞增殖功能。近年來發現分段絲狀桿菌（segmented filamentous bacteria, SFB）與人體免疫密切相關， SFB可以促進腸道Th17細胞的分化、成熟。雙歧桿菌和乳桿菌可以增強派爾集合淋巴結的淋巴組織，促進B細胞的活性。無菌動物研究中還發現，無菌條件下飼養的動物腸黏膜淋巴細胞密度小，淋巴濾泡小，血液中免疫球蛋白IgA的循環濃度低，對疾病的易感性較高。免疫系統的發育、完善、正常運轉都離不開腸道菌群。腸道菌群是人體免疫力產生的源泉與動力，這已在無菌的嚙齒動物的研究中獲得證實。 5.腸道菌群會伴隨你生長、發育、衰老，不管你喜歡不喜歡，它都在那裡腸道菌群與宿主的共生對宿主的生長和發育具有重要作用。當缺乏腸道微生物時，哺乳動物微絨毛髮育不良，結腸上皮細胞包含的細胞數明顯減少，表明哺乳動物的腸道正常發育需要有腸道菌群的共生，腸道菌群參與了宿主的進化過程，促進了腸道上皮細胞的生成和發育。人體腸道菌群的定植種類對其健康發展具有至關重要的影響。嬰兒從母體中分娩出時就從母體獲得一些菌鍾，並且不同的生產方式如順產和剖宮產嬰兒腸道菌群存在顯著差異，順產的嬰兒主要定植菌為以乳桿菌為主的乳酸菌和普氏菌。一般情況下，隨著年齡的增長，腸道優勢菌群間的比例會改變。到了老年，人體內的雙歧桿菌等有益菌的數量顯著下降，而產生硫化氫等有害物質的小梭菌等有害菌增加，這些腸道微生態的變化有可能加速衰老的過程。因此，腸道菌群動態地參與了人的生長、發育和衰老的整個生命過程。 6.腸道菌群對大腦及行為有調控作用，這是真的嗎？近年來, 隨著對腸道菌群調控作用研究的不斷深入, 發現腸道菌群不僅調控腸道活動, 還影響宿主的腦功能和行為。腸道菌群通過腸-腦軸調控宿主行為, 而腸-腦軸是由免疫、神經內分泌和迷走神經途徑構成的腸道和腦之間的交流系統。動物研究和臨床觀測結果表明, 腸道菌群通過腸-腦軸對宿主的應激反應、焦慮、抑鬱和認知功能產生重要影響。平衡的腸道菌群可以促進宿主的身心健康, 而腸道菌群失調則可能引發腸-腦疾病(如腸易激綜合征、炎性腸道疾病和肝性腦病)和中樞神經系統疾病(如多發性硬化症、阿爾茲海默症和自閉症等)。深入了解腸道菌群對宿主行為的影響, 有助於更好地理解腸易激綜合征和多發性硬化症等的發病機理, 並認識到調節和恢復正常腸道菌群的安全有效措施(補充益生菌)是治療精神心理疾病的重要組成部分。 7.腸道菌群竟然可以調節骨質密度，甚至可以逆轉骨質疏鬆，這是要逆天嗎？研究發現腸道菌群不僅調控腸道活動，並且能通過調節免疫系統狀態進而干預骨代謝。無菌小鼠與人體內實驗研究發現：腸道菌群對骨骼的生成及骨代謝具有重要影響，利用抗生素、益生菌、益生元干預腸道菌群進一步證實了腸道菌群對骨量具有很好的調節作用。這些作用主要表現在迅速生長期，例如骨量需求較大的青春期，以及骨量丟失較明顯的婦女更年期

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