微生物组和人类肠道微生物群的概念在健康与福祉的讨论中频繁出现。但它们究竟意味着什么，为何值得关注？本文将探讨微生物组与微生物群的作用机制、它们如何影响健康，以及这些群落失衡可能对疾病带来的影响。

关键要点

• 人类微生物群由多种微生物组成，通过执行消化、营养物质生产和病原体防御等关键功能，在维持健康方面发挥着至关重要的作用。

• 肠道菌群失调，即微生物平衡的紊乱，与肥胖、炎症性疾病和精神健康障碍等多种健康问题相关，凸显了维持健康肠道微生物群的重要性。

• 微生物组研究和治疗方法的进展，如益生元、益生菌和粪便微生物群移植，为治疗与肠道健康和整体福祉相关的疾病带来了希望。

人类微生物组简介

人类微生物组指的是存在于人体内的庞大微生物群落，包括细菌、病毒、真菌和古菌等。其中，人体肠道微生物群尤为引人注目，这是一个复杂而动态的生态系统，栖息着数万亿的肠道微生物，在维持人体健康方面发挥着关键作用。这些肠道微生物，包括某些肠道细菌，对于分解食物、 促进营养物质的消化和吸收，以及产生支持结肠健康和能量代谢的短链脂肪酸至关重要。

除了消化功能，肠道微生物群还深度参与免疫系统调节，帮助身体区分有害入侵者与有益共生细菌。当肠道微生物群的平衡被打破——即所谓的失衡状态——它可能对人类健康产生广泛影响。研究已将肠道失调与多种疾病关联，包括炎症性肠病、肥胖症和代谢紊乱。随着人类对微生物组的认识不断深入，肠道微生物群及其组成与人体整体健康之间的密切关联愈发清晰。

理解微生物组与微生物群落

人类微生物群是由细菌、真菌、古菌和病毒等微生物组成的多样化社区。这些微生物在人体内不同环境中定居，包括肠道、皮肤微生物群和口腔，各自形成独特的微生物群落。虽然“微生物群”（包括肠道微生物群）指这些活体生物，但“肠道微生物组”则涵盖其集体基因组及代谢产物，强调其功能潜力，包括共生微生物群。微生物组的遗传多样性远超人类基因组，微生物基因数量远多于人类基因，并在影响健康与疾病方面发挥着关键作用。

微生物群落和微生物群落联盟通过以下方式对人类健康产生重要影响：

• 执行维持稳态等关键功能

• 协助消化

• 产生重要营养物质

• 抵御有害病原体

其平衡与多样性是其有效性的关键。失衡状态（即菌群失调）可能引发多种健康问题。

微生物组的影响超越了微生物群落，在某些方面可补充甚至替代宿主功能，并对整体健康和福祉产生显著影响。理解微生物群落与微生物组之间的复杂关系，揭示了它们在健康与疾病中的作用。这一理解是微生物组研究的基石，旨在揭示这些复杂相互作用及其对人类健康的影响。

人类微生物组计划（Human Microbiome Project）在这一领域取得了重大进展。绘制人类微生物组图谱为微生物群落的多样性和 功能提供了宝贵见解，为进一步研究奠定了基础，并突显了微生物生态学在理解人类健康中的重要性。早期微生物学研究主要集中于传染病，但该领域已扩展至探索微生物在疾病与健康中的更广泛作用。

肠道微生物群：人类健康的关键角色

肠道微生物群主要由厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）组成，占人体肠道微生物总量的约90%，包括核心肠道微生物群和肠道微生物群。厌氧菌作为一种厌氧细菌，是结肠中的优势菌群，在维持微生物多样性和肠道健康方面发挥关键作用。这一动态微生物群落因个体差异显著，受年龄、饮食和遗传背景等因素影响。人类肠道微生物群和肠道微生物群在维持健康方面发挥着关键作用，通过在宿主代谢、免疫调节和抵御病原体方面执行基本功能，包括肠道微生物和粪便微生物群组成对健康的影响。胃肠道微生物群对这些过程至关重要。

肠道微生物群系的一项关键功能是产生对营养吸收和能量代谢至关重要的代谢物。这些代谢物包括：

• 短链脂肪酸（SCFAs），由膳食纤维和内源性肠道黏液等不可消化基质发酵产生。

• SCFAs如丁酸，由丁酸产生菌合成，为结肠细胞提供能量。

• 具有抗炎作用的SCFAs，有助于维持肠道健康。

肠道细菌还代谢胆汁酸，将初级胆汁酸转化为次级胆汁酸，后者作为信号分子影响宿主代谢通路。这些微生物对胆汁酸的转化及其作用与代谢健康和疾病风险密切相关。

肠道微生物群还抵御外部病原体并刺激免疫反应，这对维持健康的肠道屏障和预防感染至关重要。这些代谢物还支持肠道上皮细胞的健康，这些细胞对维持肠道屏障至关重要。有益的微生物群还影响人类健康的多个方面，如食欲调节和能量代谢。显然，健康且多样的肠道微生物群对整体健康至关重要。

饮食对肠道微生物群的组成和功能有显著影响。增加膳食纤维摄入量可支持肠道内多样化的微生物群落。这强调了均衡饮食在维持健康肠道微生物群中的重要性。

肠道微生物群的动态特性意味着饮食变化可迅速改变其微生物群组成，这展示了这些微生物群落的适应性。小肠是营养吸收的主要场所，受其特有微生物群落的影响。

影响肠道微生物群落组成因素

许多因素会影响肠道微生物群落组成，其中饮食是最重要的因素之一。膳食纤维等营养素会塑造肠道细菌的丰度和多样性。增加膳食纤维摄入量有助于维持肠道内多样化的微生物群落。这强调了均衡饮食对维持健康肠道微生物群的重要性。受饮食影响的肠道微生物群落组成变化可能影响代谢结果，如胰岛素抵抗，这突显了饮食、微生物群和代谢健康之间的关联。

生活方式因素，如运动和养宠物，也会显著影响肠道微生物群的组成。规律的体育活动与微生物多样性增加相关，有益于肠道健康。养宠物使个体接触到更广泛的微生物种类，可能增强肠道微生物群的多样性。

环境因素，如接触污染物和农药，可能对肠道微生物多样性产生负面影响。这些因素与人体测量指标和饮食模式共同影响肠道微生物群落组成。肠道微生物群落的动态特性意味着环境变化可能迅速改变肠道微生物群落组成。

抗生素使用会大幅改变肠道微生物群落组成，常导致微生物多样性下降。抗生素可能引发肠道内细菌和真菌群落的长期变化。此类扰动可能对肠道健康和整体福祉产生不利影响。

遗传因素塑造微生物群与免疫系统的相互作用，最终影响肠道健康。早期环境暴露，如分娩方式，会影响肠道微生物群的初始建立。这些因素共同作用，构成了人类遗传因素塑造人类肠道微生物群的复杂性和动态性。

肠道菌群失调及其健康影响

肠道菌群失调，即肠道微生物群平衡的紊乱，与多种疾病相关，包括肥胖、肠易激综合征和炎症性疾病。例如，在炎症性肠病（IBD）中：

• 微生物多样性降低。

• 向促炎性微生物转变，病原菌增加可能促进炎症并加速疾病进展。

• 微生物群失衡常表现为有益菌（如双歧杆菌和乳酸菌）丰度降低。

儿童IBD患者与成人相比具有独特的微生物群特征，表明存在年龄特异性失调。这表明肠道菌群失调在不同年龄组中可能表现不同，增加了炎症性肠病理解和治疗的复杂性。肠道菌群失调与炎症和肠道 上皮功能障碍相关，导致慢性炎症。肠道菌群失调还可能通过削弱肠道屏障功能增加细菌感染易感性。

肠道微生物群影响宿主的能量代谢、食欲调节及慢性疾病易感性。例如，失调可影响IBD的代谢通路，影响结肠细胞功能并促进疾病进展。失调与某些微生物代谢物已被证实与结直肠癌风险增加相关。这凸显了维持健康平衡的肠道微生物群对整体健康与福祉的重要性。

肠道菌群失调对人类健康的影響超越消化系统。菌群失调与肠易激综合征（IBS）及其他消化系统疾病相关。理解微生物组成与肠道菌群组成如何影响这些疾病，对开发有效治疗方法至关重要。

肠脑轴

肠脑轴是消化道与中枢神经系统之间的沟通网络。这一复杂连接影响着心理健康和整体福祉的多个方面。肠道微生物群的改变可影响神经递质活性，进而影响情绪和心理健康。肠道菌群失调通过增加炎症与焦虑和抑郁等心理问题相关。

肠道微生物群产生的代谢物通过调节神经炎症反应影响脑功能和行为。这些代谢物可穿过血脑屏障影响脑功能。益生菌在缓解焦虑和抑郁症状方面显示出潜力，其效果可与传统精神科治疗相媲美。这凸显了通过靶向肠道微生物群改善心理健康的治疗潜力。

压力可改变肠道微生物群组成，通过肠脑轴进一步影响心理健康。肠源性压力会导致抑郁、焦虑及其他心理障碍。理解肠脑轴对开发有效心理健康干预措施至关重要。

微生物群与免疫系统相互作用

微生物群多样性对维持健康免疫反应和预防失调相关疾病至关重要。哺乳动物免疫系统与微生物群共同进化，塑造了微生物定植和稳定性贯穿生命历程。平衡肠道微生物群对预防炎症反应和确保免疫系统耐受性至关重要。肠道微生物群组成异常可能导致免疫紊乱，使致病微生物增殖并增加自身免疫性疾病风险。

肠道微生物群通过促进调节性T细胞的发育，影响宿主的适应性免疫系统。这些细胞对维持免疫耐受和防止自身免疫反应至关重要。共生细菌可增强分泌型IgA的产生，这对维持肠道稳态至关重要。肠道还产生抗菌肽，作为先天免疫系统的重要组成部分，有助于维持黏膜屏障完整性并控制微生物群落。

肠道微生物群会产生短链脂肪酸（SCFAs）等代谢物，这些代谢物在调节免疫反应中发挥关键作用。这些代谢物具有抗炎特性，有助于维持健康的肠道屏障。维持微生物多样性对健康微生物群、健康免疫系统及整体健康至关重要。

维持健康肠道

维持肠道健康是支持整体人类健康和强大免疫系统的基石。通过富含膳食纤维、水果和蔬菜的饮食，可以培养多样且平衡的肠道微生物群，为有益肠道细菌提供必需营养素。在餐食中加入发酵食品如酸奶和开菲尔，可进一步促进健康肠道微生物的生长，改善肠道微生物群的粪便微生物组成，增强其抵御病原体和支持消化的能力。

同时，应尽量减少接触可能扰乱肠道菌群平衡的环境因素，如不必要的抗生素使用和接触农药。 益生菌和益生元通过促进有益细菌的生长和活性，为维持健康肠道环境提供额外支持。

一个平衡的肠道微生物群不仅有助于消化，还能增强免疫系统，降低免疫紊乱和感染的风险。人类微生物组计划的发现深化了我们对人类微生物组、肠道健康与疾病之间复杂联系的理解。随着微生物组研究的深入，它继续揭示促进肠道健康和长期人类健康的全新策略。

针对微生物组的治疗方法

下一代微生物组疗法包括粪便微生物群移植等。

• 益生元

• 益生菌

• 后生元

• 抗生素

• 针对调节肠道微生物群的微生物疗法

前临床研究表明，改变肠道微生物群可改善代谢功能，提示其在肥胖和糖尿病等疾病治疗中的潜在疗法。

粪便微生物群移植（FMT）是恢复肠道微生物群的重要临床干预措施，目前正被探索用于多种疾病，包括反复发作的艰难梭菌感染。新兴疗法侧重于个性化治疗，根据个体特定的粪便微生物群移植特征定制治疗方案。

FMT的挑战包括标准化问题、安全隐患及长期有效性差异。研究持续优化FMT给药方法，如采用口服胶囊或微生物生物膜以提升在胃肠道内的保留率。这些进展为微生物组靶向疗法的未来发展奠定基础。

微生物组研究的未来方向

标准化多组学技术对于确保微生物组研究结果的一致性至关重要。空间多组学研究揭示了微生物群落在自然环境中的组织结构。创新的多组学方法对于全面探索微生物组动态及其健康影响至关重要。

生态学家与数据科学家的整合对临床部门至关重要，这对于实现微生物组指导医学的潜力具有重要意义。 “微生物组研究需要技术进步和合适的工具，以支持 严谨的实验设计。多组学技术的不斷进步为微生物组研究中的个性化方法铺平了道路，有望带来更好的健康结果。

摘要

在这段探索之旅中，我们深入探讨了人类微生物组与微生物群落的复杂世界。从理解其基本功能到分析影响其组成因素，我们清楚地认识到这些微生物群落对健康至关重要。其中，肠道微生物群在代谢、免疫调节及抵御病原体方面发挥着关键作用。

我们还深入探讨了肠道菌群失调的后果及其对炎症性肠病（IBD）和肥胖等疾病的影响。肠脑轴揭示了心理健康与肠道微生物群之间的深层联系，强调了维持健康平衡的微生物群落的重要性。此外，微生物群与免疫系统的相互作用凸显了微生物多样性对强大免疫反应的意义。

展望未来，针对微生物组的治疗方法及持续进行的微生物组研究为改善健康结局带来了巨大希望。通过利用这些微生物群落的潜力，我们可以开发个性化治疗方案和干预措施，以满足个体需求。

常见问题

微生物群与微生物组有何区别？

微生物群是指特定环境中存在的微生物群落，而微生物组则包括这些微生物及其集体基因组和代谢产物。本质上，微生物群指的是活的生物体，而微生物组则包括其遗传和功能方面。

饮食如何影响肠道微生物群组成？

饮食通过影响肠道细菌的丰度和多样性，显著影响肠道微生物群的组成，特别是通过摄入膳食纤维，这些纤维为多样化的微生物群落提供了有益的生长基质。因此，高纤维饮食有助于促进更健康的肠道微生物组。

肠道菌群失调的健康影响是什么？

肠道菌群失衡可能导致多种健康问题，如肥胖、炎症性肠病及其他慢性疾病，这与微生物多样性降低及促炎性微生物的 增加有关。维持肠道健康对整体健康至关重要。

什么是肠脑轴？

肠脑轴是消化道与中枢神经系统之间的通信网络，肠道微生物群的改变可影响情绪和心理健康。肠道失调与焦虑和抑郁等心理问题相关。

针对微生物组的治疗方法有哪些？

针对微生物组的治疗方法包括微生物生态学，涵盖益生元、益生菌、后生元、抗生素、微生物疗法及粪便微生物群移植（FMT）。这些方法旨在有效调节肠道微生物群，以改善健康结局。