肠道菌群

肠道菌群，人体肠道的正常微生物，如双歧杆菌，乳酸杆菌等能合成多种人体生长发育必须的维生素，如B族维生素（维生素B1、B2、B6、B12），维生素K，烟酸、泛酸等，还能利用蛋白质残渣合成必需氨基酸，如天冬门氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸和苏氨酸等，并参与糖类和蛋白质的代谢，同时还能促进铁、镁、锌等矿物元素的吸收。这些营养物质对人类的健康有着重要作用，一旦缺少会引起多种疾病。
人体肠道内寄生着10万亿个细菌，它们能影响体重和消化能力、抵御感染和自体免疫疾病的患病风险，还能控制人体对癌症治疗药物的反应。
细菌分类
[2]  根据可培养细菌的数量分类在肠道菌群中，可以培养到的细菌有400余种，依据其数量多少可以分为主要(优势)菌群(predominant microflora)和次要菌群(sub—dominant microflora)。
①主要(优势)菌群：指肠道菌群中数量大或种群密集度大的细菌，一般在10～10cfu/g以上，包括类杆菌属、优杆菌属、双歧杆菌属、瘤胃球菌属和梭菌属等专性厌氧菌，通常属于原籍菌群。优势菌群是对宿主发挥生理功能的菌群，在很大程度上影响着整个菌群的功能，决定着菌群对宿主的生理病理意义。
②次要菌群：数量在10～10cfu/g以下，主要为需氧菌或兼性厌氧菌，如大肠杆菌和链球菌等，流动性大，有潜在致病性，大部分属于外籍菌群或过路菌群。
乳杆菌在数量上归为次要菌群，在回肠中含量较高，但是其具有较为重要的功能，因此在功能上归属于优势菌群。
优势菌群与微生境的特征密切相关，以厌氧菌为主的优势菌群，一般生存在清除速率较低、营养丰富的微生境，如结肠，所以菌群密集度和多样性高；而兼性或需氧菌群一般生活在清除速率高的微生境，如小肠近端，其菌群密集度和菌群多样性较低，由于菌群密集度低，很难称得上是“优势菌群”；在酸性微生境中，耐酸、产酸的细菌成为优势菌群。微生境的改变，可使菌群中的优势菌群发生替换，如便秘时大便优势菌群主要是革兰阴性厌氧菌，慢性腹泻时常见革兰阳性杆菌为优势菌群，而在严重急性腹泻时大便中的优势菌群为致病性细菌或某些兼性/需氧细菌。在肠道中，尽管专性厌氧菌是主要菌群，占据优势，但这些菌群又依赖于需氧菌或兼性厌氧菌等次要菌群的存在，因为后者在增殖过程中消耗氧气，保证前者的生长条件。一个生理性组合的肠道菌群是有益的，而病理性组合的肠道菌群是有害的。
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。
人体的健康与肠道内的益生菌群结构息息相关。肠道菌群在长期的进化过程中，通过个体的适应和自然选择，菌群中不同种类之间，菌群与宿主之间，菌群、宿主与环境之间，始终处于动态平衡状态中，形成一个互相依存，相互制约的系统，因此，人体在正常情况下，菌群结构相对稳定，对宿主表现为不致病。
有研究指出，体魄强健的人肠道内有益菌的比例达到70%，普通人则是25%，便秘人群减少到15%，而癌症病人肠道内的益生菌的比例只有10%。
生理功能
有益菌菌群的生理功能：
如果肠内有益菌菌群占优，肠内黏膜呈现粉红色，表示肠内环境相当良好。
1、吸收水分，粪便较软，较易排泄
在胃部分解消化的食物，经由小肠吸收营养后，成为粘稠状物体送至大肠。然后再经过18小时将水分及矿物质吸收，就变成容易排泄的粪便。肠道内环境良好时，粪便的软硬适中，排便会较为顺利。
2、缓和的蠕动，能顺利将粪便排出
藉由肠的蠕动，将粪便缓慢的推送至肛门。如果蠕动过快或太慢，都将影响粪便的构成，导致便秘或者腹泻。而如果肠内干净，则蠕动的速度就相当的有规律，粪便可顺利排出。
3、有助维他命的合成
比菲德氏菌等好菌能维护肌肤的健康，并具有合成有助热量产生的维他命B1、B2及B6等，以及与止血、骨骼形成有关的维他命K等之功用。健康的肠道，好菌会不断繁殖，维他命的合成也可顺利进行。
4、迅速排出有害物质
健康的肠道并非完全没有坏菌的存在，有害物质多少会产生。当然还包括，吃进体内的食品化学添加物或是无法成为营养成分的物质。只要肠内环境良好，这些物质在开始危害身体前就被排出体外。
5、避免病原菌的侵害
比菲德氏菌等好菌可以刺激并提高身体的免疫机能，而且易引起食物中毒等病原菌因具怕酸特质，所以像是含有好菌的乳酸饮料或健康食品等，都可抑制病原菌在肠内繁殖。
肠道有益菌菌群除了以上功能之外，对人体还有营养作用，如糖尿病、高血压、高血脂等。B族维生素和非必需氨基酸对人类的毛发具有重要的作用，当缺少这些营养元素，会导致头发脱落或毛发发黄、发叉，容易折断等现象。
有害菌菌群的生理功能：
如果有害菌菌群“胜利”了，肠内黏膜粗糙，血液不流通而呈暗红色。
1、排泄不顺畅，肠内囤积粪便
为帮助排便，粪便的软硬程度要适中，但不健康的肠则因膳食纤维的不足，导致粪便囤积大肠，无法顺利排泄；又或者是因坏菌的繁殖引起细菌感染，而产生腹泻的发生。
2、蠕动过快或太慢
肠不健康，可能会影响肠的蠕动速度过快或太慢，妨碍粪便顺利排出。粪便更会因此变太硬或太稀，最终导致便秘，肠道中过路菌群更因此加速繁殖，如此恶性循环下去。
3、产生有害物质
不健康的肠道是坏菌繁殖的绝佳场所，大量的坏菌会导致阿摩尼亚，硫化水素及粪臭素等有害物质的产生。这些物质不但是恶臭屁的来源，更会加速肠壁的老化，产生导致癌症的物质，成为大肠癌的发病根源。
4、再次地吸收对身体有害的物质
有害物质不会乖乖地待在肠内，它会随着肠的吸收而跟着血液循环全身，引起疲倦、肌肤干燥、头痛、呕吐等身体不适，会发生恶臭的物质更会经由血液，透过嘴巴或身体而散发出来。
5、病原体容易侵入
不健康的肠内，乳酸菌等好菌的量会变少，肠内呈碱性。另外，因坏菌所产生的有害物质使肠壁所具有的免疫功能下降，导致肠内杀菌作用变弱，细菌或病原菌更容易侵入。
生态平衡
人类与微生物之间的动态平衡称为微生态平衡，影响其微生态平衡的因素有外环境因素，也有宿主因素。外环境主要是通过改变宿主的生理功能产生的，如有益菌菌群，通过产生细菌素，抗生素和其代谢产物，以及争夺营养，空间争夺以阻止过路菌群入侵，保持自身的稳定性。生态平衡时，可以保持宿主的正常生理功能，如营养、免疫、消化等。生态失调可因慢性病，癌症，手术，辐射感染，抗生素不合理应用等引起。
对肠内微生态失衡者，可以多进食含膳食纤维的碱性食物，也可以补充微生态制剂如生态活菌素、双歧杆菌或者水苏糖等，更好的调节肠内微生态的健康。
分布情况
健康人的胃肠道内寄居着种类繁多的微生物，这些微生物称为肠道菌群。在人类胃肠道内的细菌可构成一个巨大而复杂的生态系统，一个人结肠内就有400个以上的菌种。
从口腔进入胃的细菌绝大多数被胃酸杀灭，剩下的主要是革兰氏阳性需氧菌。胃内细菌浓度<10 3 CFU/ML（CFU即colony forming unit菌落形成单位）。
小肠菌群的构成介于胃和结肠之间。近端小肠的菌丛与胃内相近，但常能分离出大肠杆菌和厌氧菌。在远段回肠，厌氧之间。
近端小肠的菌丛与胃内相近，但常能分离出大肠杆菌和厌氧菌。
远段回肠，厌氧菌的数量开始超过需氧菌，其中大肠杆菌恒定存在，厌氧菌如类杆菌属、双歧杆菌属、梭状芽胞杆菌属，都有相当数量。
在回盲瓣的远侧，细菌浓度急剧上升，结肠细菌浓度高达10.11 ～10.12 CFU/ml，细菌总量几乎占粪便干重的1/3。其中厌氧菌达需氧菌的10.3 ～10.4 倍。主要菌种为粪杆菌属、双岐杆菌属和真杆菌属。
影响因素
影响肠道菌群的主要因素有4个方面：人体自身的因素（肠道的酸碱性，胆汁及消化酶的分泌，肠道的蠕动，肠道黏液的分泌，肠道表皮的脱离等）以及人所处的环境因素（压力，出差等）；人体摄入的饮食（可消化的食物与不可消化的纤维、药物等）；细菌自身因素（细菌的黏附能力，繁殖能力，营养需求量，抗消化酶能力等）；细菌之间的相互作用（营养竞争，相互抑制作用，协同作用等）。
肠道菌群处于健康的平衡状态（大肠内的益生菌数量是有害菌的1千倍到1万倍），致病菌或者条件致病菌以很少的数目存在，它们产生的有毒代谢物不足以对宿主的健康产生危害。但当上述所说的4个方面的因素急剧变化，肠道内有益菌数量大量减少，有害菌数量疯狂增长，肠道菌群平衡被打破，人体就会出现腹泻、便秘、消化不良等症状。肠道菌群平衡被打破，结果就是健康的受损。
所以，为了保证肠道日常正常运作，除了在日常生活中合理饮食，正常作息外，还有补充足够的益生元，增殖肠道有益菌，让肠道保持健康。调查数据显示，人体人均日常实际益生元入量为2—8g/d，距离人体日常所需最少摄入量——15g还有一定差距。所以，一般人要保证肠道每日所需益生元，则需要额外补充。
健康联系
引发肥胖
上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室赵立平领导的一项研究显示，肥胖可能由细菌感染引发，而不是过度饮食、锻炼太少或者是遗传因素，这可能对公共健康体系、医药行业以及食品制造业产生深远的影响。
在世界各地科学家研究了8年之后，中国的这一发现解释了肠道细菌和肥胖之间的联系。开展这一研究的上海交通大学研究团队的赵立平教授说：“这是一个非常重要的现象。这是证明细菌导致肥胖的最后一个此前缺失的证据。”科学家找到了与肥胖有关的人类细菌，并将其喂给老鼠，将它们的体重增加与没有喂细菌的老鼠进行比较。尽管后者得到高脂肪食物喂食，并被阻止锻炼，却没有出现肥胖症状。
与该项目没有联系的其他学者，很快对潜在影响发表了评论。杜伦大学(Durham University)生物学讲师戴维·文考夫(David Weinkove)教授说：“如果肥胖是由细菌导致的，那么它可能是传染性的，可能来自一些不明环境因素，或者来自父母。到头来它可能与行为无关。”文考夫认为，赵教授的研究为肥胖介入治疗开辟了道路，可能开发出药物来进行治疗。
自身免疫
来自多伦多病童医院的研究人员发现，生命早期接触胃肠道细菌可帮助小鼠预防自身免疫性疾病。这项研究还揭示了相比于男性，女性多发性硬化症、类风湿性关节炎和红斑狼疮等自身免疫性疾病风险更高的原因。相关论文发表在1月17日《科学》（Science）杂志上。
该研究首次鉴别了饲养于相同环境中的雌雄性小鼠正常肠道微生物之间的差别，并证实将雄性肠道细菌转移到高遗传风险的雌性体内可以预防自身免疫性疾病。
第二个意外发现是，揭示了肠道微生物治疗对于性激素的影响。当年轻的雌性小鼠接触到来自成年雄性的正常肠道微生物时，它们的睾酮水平升高。随后科学家证实，这一激素对于肠道微生物治疗预防这一疾病至关重要。发现动物的性别决定了它们的肠道微生物组成，且这些微生物影响了性激素水平，而激素转而调控了一种免疫介导性疾病。
血压调控
一项研究发现，通过对两个主要的短链脂肪酸（SCFAs）受体——嗅觉受体78 (Olfr78)和Gpr41起作用，肠道微生物群产生的短链脂肪酸（SCFAs）可能在调控血压方面起到作用。Jennifer L. Pluznick及其同事发现，Olfr78在肾脏中表达，并且会响应短链脂肪酸（SCFAs），特别是响应丙酸盐，而介导肾素分泌。当给小鼠提供丙酸盐的时候，它们的血压会出现幅度大而迅速的基于剂量依赖的下降，而敲除了Olfr78 的小鼠对这种效应特别敏感，这提示Olfr78的正常功能是提高血压并对抗短链脂肪酸（SCFAs）的低血压效应。相比之下，缺乏Gpr41基因的小鼠对丙酸盐没有低血压响应，而这个剂量导致了野生类型的小鼠的强烈低血压响应，这提示Gpr41参与到了对丙酸盐做出响应降低血压。通过给予抗生素而减少Olfr78被敲除小鼠的肠道微生物群生物质导致了它们的血压增加，这提示肠道微生物群制造的丙酸盐通过Olfr78受体调控血压。这组作者提出，研究肠道微生物群和肾脏-心血管系统的串扰可能有助于更好地理解和治疗高血压。
治疗过敏
早期的微生物接触、刺激可影响机体的免疫系统发育。肠道菌群通过促进肠免疫系统发育、诱导T细胞分化等多种途径调节机体免疫功能，使之处于平衡状态，从而避免或减少免疫相关疾病的发生。过敏性疾病的发生与机体自身免疫系统发育不全、免疫调控机制不完善有关，而肠道菌群可影响机体免疫系统且过敏患儿体内菌群分布较健康儿童有差异，提示肠道菌群与儿童过敏性疾病的发生相关。有研究报道益生菌对过敏性疾病的防治有积极意义，为过敏性疾病的防治提供新的途径。
对抗癌症
美国和法国的科研人员2013年12月发现，肠道菌群还能控制人体对癌症治疗药物的反应。
法国巴斯德研究所等机构的研究人员在美国期刊《科学》上报告说，常用于癌症化疗的药物环磷酰胺能够破坏肠道黏液层，让肠道细菌进入循环系统，其中一些到达脾和淋巴结的细菌能促进形成免疫细胞，而后者会攻击癌细胞。但当研究人员用抗生素杀死实验鼠的肠道细菌后，环磷酰胺间接促生免疫细胞的能力会大大降低。
《科学》同期发表的美国国家癌症研究院的另一项研究显示，科研人员选取正接受化疗、存活率为70%的癌症实验鼠，并用抗生素杀死其肠道细菌。结果导致这些实验鼠摄入的化疗药物不再起作用，它们的存活率在两个月后下降到20%。
研究人员测试了一种用来治疗结肠癌的药物奥沙利铂。在测试对象的肠道细菌状态理想时，这种药物的效果最佳。但当使用抗生素杀死肠道细菌后，奥沙利铂的药效大打折扣。
一般而言，医生经常需用大量抗生素为癌症患者预防感染，但研究发现，抗生素可能会影响抗癌药的疗效。这两项研究还显示，对于不同的抗癌药，助它们一臂之力的肠道细菌种类也不同。而此前得研究发现，某些种类的肠道细菌还可能促进肠癌发生，不可盲目地补充肠道细菌。
最新研究
期刊《生物学论文集》（BioEssays）的一项荟萃分析中，来自加利福尼亚大学旧金山分校、亚利桑那州立大学和新墨西哥大学的研究者们得出结论，这些微生物群可以通过迷走神经影响其宿主的进食模式。迷走神经是一条从脑延伸到肠道的神经，微生物群喜欢和它“戏耍”。
肠道菌群操控宿主的饮食模式是为了生存和繁殖，也是为了消灭隔壁的微生物竞争对手。肠道是这些细菌的战场，操纵宿主的脑以使其摄取特定的食物是它们的主要武器。有时候它们甚至会因为令宿主吃下有害的食物而危及宿主。研究已经发现，肠道菌群不够多样性（也就是说一种细菌凭借对脑的操控杀光了其他细菌）的人更容易肥胖。
论文强调肠道菌群并不是肥胖的唯一因素，不过作者们确实发现一些研究表明，微生物群可能具有传染性，包括那些造成过度进食的细菌。
那我们为什么不能马上用一堆抗生素给我们肠道里的那些细菌来个种族灭绝？好吧，论文是这样解释的：这些微生物群具备“营养摄取和免疫发展”等重要功能，也就是说它们为我们提供维生素和矿物质，并且建立我们的免疫系统，以此作为居住在我们体内的回报。这些微生物群还帮助宿主消化特定食物。生活在日本的人有一种特殊的细菌帮助他们消化海藻。非洲一些食用高粱秆的儿童拥有能帮助他们消化纤维素的细菌。
不过幸运的是，通过相对简单的饮食习惯改变，每个人的微生物群也都很容易得到控制。
如果你担心你的微生物群构成，请了解通过饮食改变它或许仅仅需要几分钟——这是你肠道里的微生物群演化所需的时间，长也不过24小时——这是饮食发生改变后肠道菌群自我重建所需的时间。改变你肠道里的细菌或许有助于改变你的饮食习惯，反之亦然。
“因为人们可以很容易地利用益生元、益生菌、抗生素、粪便移植和饮食改变来操控微生物群，对于肥胖和不健康饮食等难以通过其他方法解决的问题，改变微生物群为我们提供了一个易于操作的解决方案。”作者们在一份声明中写道。
除了能让生活更加健康，“针对微生物群采取行动还有可能防治包括肥胖、糖尿病乃至胃肠道癌症在内的多种疾病，”阿克提匹斯说，“对于微生物群对人类健康的重要性，我们只不过刚刚开始了解到冰山一角。”