腸道菌群的形成及影響因素研究進展

仇豔光，王江雁，米 裕，時蘭春，孫 芳

（白求恩醫務士官學校生化教研室，河北 石家莊 ０５００８１）

摘 要：腸道菌群對人體健康具有重要作用，而年齡、飲食、抗菌藥物使用和心理壓力等多種因素可以影響其形成和組成。本文就相關影響因素研究進展進行綜述。

關鍵詞：腸道菌群；組成；影響因素

中圖分類號：Ｒ３７８ 　　　　　　　文獻標識碼：Ａ

The research progress of the factors influence gut microbiota

ＱＩＵＹａｎ－ｇｕａｎｇ，ＷＡＮＧＪｉａｎｇ－ｙａｎ，ＭＩＹｕ，ＳＨＩＬａｎ－ｃｈｕｎ，ＳＵＮＦａｎｇ

（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆｂｉｏｃｈｅｎｍｉｓｔｒｙ，ＢｅｔｈｕｎｅＭｅｄｉｃａｌＮＣＯＳｃｈｏｏｌ，ＳｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇＨｅｂｅｉ０５００８１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｈｕｍａｎｇｕｔｍｉｃｒｏｂｉｏｔａｈａｓａｍａｊｏｒｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｈｏｓｔｈｅａｌｔｈ．Ｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈ－ ｍｅｎｔａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｇｕｔｍｉｃｒｏｂｉｏｔａａｒｅａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｍｕｌｔｉｐｌｅｆａｃｔｏｒｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇａｇｅｉｎｇ，ｄｉ－ ｅｔ，ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ，ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓａｎｄｓｔｒｅｓｓ．Ｉｎｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗ，ｗｅｅｘｐｌｏｒｅｈｏｗｔｈｅｓｅｆａｃｔｏｒｓｃｈａｎｇｅｔｈｅｇｕｔｍｉｃｒｏｂｉｏｔａ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇｕｔｍｉｃｒｏｂｉｏｔａ；Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ；Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｎｔｓ

腸道是體內細菌定植的主要場所，這些數量巨大、複雜多樣化細菌就形成了腸內微生態菌群，也稱為腸道菌群。腸道微生物菌群常被認為是人體後天獲得的一個重要器官，被稱為人體的「第二個大腦」，可以保護宿主免受病原菌的侵襲，促進宿主的消化吸收、藥物代謝和致癌物、影響脂肪的吸收和分布、調節能量代謝、調節先天免疫和獲得性免疫系統等[1,2]。研究表明腸道菌群組成、結構和比例，與人體健康狀況有著密切關係。一旦腸道菌群的這種微生態平衡被破壞，會導致腸道菌群失調，也會造成各種胃腸道及全身性疾病。最近的研究表明宿主腸道菌群的組成和結構的改變和一些複雜的疾病如行為失調、代謝性疾病等有關。比如自閉症、肝性腦病、過敏症、肥胖症、糖尿病和動脈粥樣硬化及各種神經疾病等[3]。而多種因素對腸道菌群的組成具有重要的影響，本文對此方面的研究進展進行綜述。

１ 腸道菌群的組成及形成

腸道微生物是一個龐大複雜的群體，種類達５００－１０００種，細菌總數達１００萬億，是人體自身細胞總數的１０倍。腸道菌群主要是由厭氧菌、兼性厭氧菌和需氧菌組成，其中厭氧菌佔９９％以上。在人體腸道這個數目龐大的微生物群落中，人們發現有９個門的細菌，包括厚壁菌門（Ｆｉｒｍｉｃｕｔｅｓ)、擬桿菌門（Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｔｅｓ)、變形菌門（Ｐｒｏｔｅｏｂａｃｔｅｒｉａ.)、放線菌門（Ａｃｔｉｎｏｂａｃ－ ｔｅｒｉａ)、梭桿菌門（Ｆｕｓｏｂａｃｔｅｒｉａ)、疣微菌門 （Ｖｅｒｒｕｃｏｍｉｃｒｏｂｉａ)、藍細菌（Ｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉａ)、螺旋體門（Ｓｐｉｒｏｃｈａｅａｔｅｓ）和ＶａｄｉｎＢＥ９７。多數菌群被認為是專性厭氧菌，其中硬壁菌門（主要為梭菌屬；佔所有 細菌的５０－７０％），擬桿菌門（１０－３０％)、變形菌門（≤１０％），和放線菌門（≤５％）[４]。其中最主要的是擬桿菌門和厚壁菌門，佔據著超過９８％的絕對優勢。個體腸道菌群的組成在門水平是相當穩定和保守的，然而，但在種水平上具有很大的差異。

胎兒在母體子宮中是處於無菌的環境,嬰兒的腸道從出生起就以一種複雜的方式開始定植細菌，這種方式一部分依賴於宿主的基因型，另一部分依賴於嬰兒生活環境中的細菌。自然分娩的嬰兒一出生就定植了來自母親陰道和糞便的細菌，而剖腹產的嬰兒，一出生可能更多的定植了來自環境的細菌如空氣和醫護人員的細菌[5]。對於自然出生的嬰兒，最初的腸道菌群建立需要一個月的時間，而剖腹產的嬰兒至少需要６個月。出生後第一年嬰兒體內細菌數量相當不穩定，但仍來源於母體內和直接環境中的細菌。其後多數嬰兒每克糞便細菌可達到１０９－１０１０[5,6]。當嬰兒開始吃固體食物的時候，他們就朝著成人腸道菌群的方向發展，到２歲左右，糞便菌群和成人菌群相似。

２ 人體腸道菌群的影響因素

正常情況下，腸道菌群、宿主與外部環境建立起一個動態的平衡，而腸道菌群的種類和數量是相對穩定的，但它們易受年齡、飲食、抗菌藥物和心理壓力等多種因素的影響而變動，引起腸道菌群失調，從而引起疾病[7]。

2.１ 年齡對腸道菌群的影響

腸道菌群在人的生命過程中是不斷發生變化的。細菌的定植具有宿主特異性，一些嬰兒體內擬桿菌屬細菌佔優勢，而其他的嬰兒則基本沒有這些細菌。其他的如普雷沃桿菌屬、不動桿菌屬、脫硫弧菌屬、韋榮球菌屬在嬰兒生命的第一年會短暫出現。乳酸桿菌屬在出生後６個月達到頂峰，而鼠李糖乳桿菌和加氏乳桿菌是最常見種[8]。

Ｅｎｃｋ等[9]報導個體的細菌總數和細菌種數在生命的第一年是最多的。對於嬰兒來講，在出生的第一個五月內細菌總數不斷上升，９－１０個月達到最多，斷奶後細菌數量開始下降。２歲以內細菌數量逐漸下降，在以後的童年期保持穩定。擬桿菌屬的一些種和乳酸桿菌隨著年齡增長而增加，而腸球菌和大腸桿菌下降，雙歧桿菌保持穩定。和兒童相比，健康成年人腸道菌群內具有更多的梭狀芽孢桿菌，而擬桿菌門和變形菌門的細菌較少[10]。老年人的腸道菌群組成和老齡化相關的因素所改變，如運動、營養及腸道功能下降等。小腸運動模式的改變及運動性下降影響腸能動性，並且影響消化，從而引起便秘，腸道菌群因此也發生變化。和健康成年人相比，老年人乳桿菌數量比較低。此外，唾液、胃液和胰腺液分泌減少，導致外部的外部細菌隨著飲食更多的進入腸道。老年後，腸道中雙歧桿菌數量下降，擬桿菌屬上升[11,12]。同時，成人腸道雙歧桿菌屬包括４－５種不同種細菌，而到老年降低到１－２種。青春雙歧桿菌或角雙歧桿菌和長雙歧桿菌是老人腸道的優勢種。隨著年齡增加，擬桿菌屬的種類多樣性下降[13]。老人體內的梭菌屬細菌高於年輕樣本，相反，梭菌屬亞群ＸＩＶａ老人和年輕人相比下降[14]。

2.２ 飲食對腸道菌群的影響

飲食是影響腸道菌群組成的關鍵因子之一，在腸道菌群的定植、成熟及腸微生態系統穩定的保持中都起到非常關鍵的作用。其它的因素如感染、疾病、抗生素可以短暫的改變腸道菌群的自然組成，因此對宿主的健康產生有害作用[15]。在飲食對新生兒腸道菌群影響的研究中發現，和配方奶粉餵養的嬰兒相比母乳餵養的嬰兒腸道中含有較高比例的雙歧桿菌和乳酸桿菌[16]。而吃配方奶粉的嬰兒腸道內細菌種類更多，有更多的腸桿菌、腸球菌、雙歧桿菌、擬桿菌和梭狀芽孢桿菌[17]。嬰兒食入固體食物後，飲食對其腸道菌群產生很大的改變，母乳餵養嬰兒體內的腸道菌群逐漸與配方奶粉餵養的嬰兒相似[18]。Ｚｈａｎｇ等[19]報導，高脂飲食的小鼠腸道雙歧桿菌的數量減少。Ｔｕｒｎｂａｕｇｈ等[20]發現受試者從低糖、低脂的飲食轉換成高糖、高脂的飲食時，其腸道中擬桿菌門的細菌數量迅速下降。Ｗｕ等[21]研究飲食對健康人腸道菌群的影響時發現，長期食用高動物蛋白高脂肪和低碳水化合物的志願者，腸道內擬桿菌屬細菌較高，普雷沃菌屬細菌水平較低，而低動物蛋白低脂肪高碳水化合物飲食的受試者腸道內細菌正好與之相反。

益生元是指不被消化的食品成分，當補充足夠量時，可以選擇性的刺激或激活一種或幾種腸道菌落中細菌的生長與活性並對宿主健康產生有益的作用。益生元主要包括各種寡聚糖類物質，益生元可以促進雙歧桿菌的生長，尤其是菊糖和低聚果糖可以增加糞便中雙歧桿菌的數量，使腸道菌群組成改變[22]。雙歧桿菌增進因子本身對健康沒有益處，但是可以促進雙歧桿菌的生長，而雙歧桿菌時腸道健康的指示器。可以抑制致病菌的生長，減少條件致病菌提高對致病菌和條件致病菌的抗性。聯合國糧農組織（ＦＡＯ）和世界衛生組織（ＷＨＯ）聯合將益生菌定義為「服用一定數量後，能夠對宿主健康產生有益作用的活的微生物」。常見的益生菌有乳桿菌屬、雙歧桿菌屬（如長雙歧桿菌、短雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、嗜熱雙歧桿菌等）和革蘭氏陽性球菌屬（如糞鏈球菌、乳球菌、嗜熱鏈球菌等)。每天食用１０９－１０１０ＣＦＵ的益生菌能夠影響腸道菌群的組成和活性。還有一些益生菌株可以降低幽門螺桿菌的活性。Ｅｎｇｅｌｂｒｅｋｔｓｏｎ等[23]報導健康志願者服用抗生素後補充益生菌，和對照相比益生菌可以使其更快的恢復腸道內菌群。

2.３ 抗菌藥物對腸道菌群的影響

抗菌藥物對腸道菌群具有重要的影響。抗菌藥物的廣泛使用，尤其是那些不能被胃腸道吸收的抗菌藥物能嚴重的影響腸道菌群，使之失調。這種失調會導致正常腸道菌群中具有抗生素抗性菌株的增加，而這些抗性菌株會導致腹瀉及其它器官的感染。人和動物的研究顯示即使使用一次抗菌藥物，就會減少雙歧桿菌和乳酸桿菌之類的有益菌，並增加潛在的致病菌，如艱難梭菌和白色念珠菌。Ｍｕｒｐｈｙ 等[24]用萬古黴素餵食小鼠，結果發現厚壁菌門和擬桿菌門數量明顯下降，而變形菌門數量明顯增加。Ｔｉｉｈｏｎｅｎ 等[25]報導，非甾類消炎藥的使用，影響老年樣本中腸道菌群的組成，而且該消炎藥的使用可以降低異丁酸、異戊酸和Ｌ－乳酸的含量。Ｄｅｔｈｌｅｆｓｅｎ 等[26]報導，廣譜藥物環丙沙星治療後４周，大多數胃腸道細菌能恢復到治療前狀態，但是有幾種細菌在６個月之後也不能恢復。Ｏ』Ｓｕｌｌｉｖａｎ 等[27]研究表明，抗菌藥物治療之後糞便菌群有９個菌屬細菌數量下降，尤其是雙歧桿菌數量明顯下降。Ｊｅｒｎｂｅｒｇ等[28]報導，使用氯潔黴素治療擬桿菌感染後的２年，幾種腸道細菌仍然沒有恢復。

2.４ 心理壓力和應激對腸道菌群的影響

精神上的壓力和生理應激會引起胃腸道生理上一系列的改變，如胃腸道活動的改變、十二指腸碳酸氫鹽釋放的改變、激素的改變及黏膜免疫功能的降低。這些變化會導致糞便中乳酸桿菌屬細菌的減少和擬桿菌屬細菌的增加[29]。Ｌｕｔｇｅｎｄｏｒｆｆ 等[30]研究表明，心理壓力能減少腸道裡乳酸桿菌的數量，卻能增加一些大腸埃希菌和銅綠假單胞菌等病原菌的數量。Ｂａｉｌｅｙ 等[31]發現恆河猴母子分離３天后，其糞便中的乳酸桿菌下降，７天后才恢復其最初水平。生命早期的壓力可能對腸道微生物菌群結構具有長期的影響，Ｏ』ｍａｈｏｎｅｙ 等[32]報導，把出生後第二天到第十二天的實驗組乳鼠每天和母鼠分開３ｈ，結果顯示和對照組相比，實驗組乳鼠的糞便細菌菌群改變。另外，成年期所遭受的慢性應激也能改變腸道菌群的結構，Ｂａｉｌｅｙ 等[33]報導遭受慢性物理應激的實驗成年鼠糞便細菌菌群顯著不同於對照組。

３ 結語

綜上所述，腸道菌群可受多種因素影響。腸道菌群失衡對人體健康有很大影響，與許多疾病相關。研究腸道菌群的作用及影響因素可以為許多疾病的預防和治療提供參考。如改變飲食習慣，有可能改變腸道菌群的組成。在此基礎上，通過調整飲食、或在飲食中添加益生菌和益生元來影響並形成更健康的腸道菌群，促進宿主健康並可以防治某些疾病。

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［３０］ ＬｕｔｇｅｎｄｏｒｆｆＦ，ＡｋｋｅｒｍａｎｓＬＭ，ＳｏｄｅｒｈｏｌｍＪＤ．Ｔｈｅｒｏｌｅｏｆｍｉｃｒｏｂｉｏｔａａｎｄｐｒｏｂｉｏｔｉｃｓｉｎｓｒｅｓｓ－ｉｎｄｕｃｅｄｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌｄａｍａｇｅ［Ｊ］．ＣｕｒｒＭｏｌＭｅｄ，２００８，８：２８２－２９８．

［３１］ Ｂａｉｌｅｙ，Ｍ．Ｔ．＆ Ｃｏｅ，Ｃ．Ｌ．Ｍａｔｅｒｎａｌｓｅｐａｒａｔｉｏｎｄｉｓｒｕｐｔｓｔｈｅｉｎｔｅｇｒｉｔｙｏｆｔｈｅｉｎｔｅｓｔｉｎａｌｍｉｃｒｏｆｌｏｒａｉｎｉｎｆａｎｔｒｈｅｓｕｓｍｏｎｋｅｙｓ ［Ｊ］．Ｄｅｖ．Ｐｓｙｃｈｏｂｉｏｌ，１９９９，３５：１４６－１５５．

［３２］ Ｏ』Ｍａｈｏｎｙ，Ｓ．Ｍ．ｅｔａｌ．Ｅａｒｌｙｌｉｆｅｓｔｒｅｓｓａｌｔｅｒｓｂｅｈａｖｉｏｒ，ｉｍｍｕｎｉｔｙａｎｄｍｉｃｒｏｂｉｏｔａｉｎｒａｔｓ：ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒｉｒｒｉｔａｂｌｅｂｏｗｅｌ

ｓｙｎｄｒｏｍｅａｎｄｐｓｙｃｈｉａｔｒｉｃｉｌｌｎｅｓｓｅｓ［Ｊ］．ＢｉｏｌＰｓｙｃｈｉａｔｒｙ，２００９，６５：２６３－２６７．

［３３］ ＢａｉｌｅｙＭＴ，ｅｔａｌ．Ｅｘｐｏｓｕｒｅｔｏａｓｏｃｉａｌｓｔｒｅｓｓｏｒａｌｔｅｒｓｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｉｎｔｅｓｔｉｎａｌｍｉｃｒｏｂｉｏｔａ：ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒｓｔｒｅｓｓｏｒ－ ｉｎｄｕｃｅｄｉｍｍｕｎｏｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ．ＢｒａｉｎＢｅｈａｖ［Ｊ］．Ｉｍｍｕｎ，２０１１，２５：３９７－４０７．

本文轉載於河南省科學院學報 2014年第31卷 第一期 仇豔光等：腸道菌群的形成及影響因素研究進展