述評│關(guān)注菌群微生物組與益生菌！

　　由中華預防醫學(xué)會(huì )微生態(tài)學(xué)分會(huì )兒科學(xué)組制定的《微生態(tài)制劑兒科應用專(zhuān)家共識（2010年10月）》已經(jīng)發(fā)表了6年［1］。近年來(lái)，隨著(zhù)第2代（高通量）測序技術(shù)及生物信息學(xué)的推廣和應用，關(guān)于菌群及微生物組的研究突飛猛進(jìn)，正在改變和更新我們對人體菌群、益生菌等的認識。為了緊跟最新的發(fā)展，兒科學(xué)組經(jīng)過(guò)反復討論，制定了以國內使用的益生菌為基礎的《益生菌兒科臨床應用循證指南》，將在本期刊出，同時(shí)為了更全面地了解益生菌在兒科應用的進(jìn)展，本期還刊出了多位專(zhuān)家撰寫(xiě)的專(zhuān)題筆談，包括兒童糞菌移植。

　　1菌群與微生物組

　　1.1菌群、微生物組與微生態(tài)學(xué)在人體的體表和與外界相通的腔道（如口腔、鼻咽、呼吸道、消化道和泌尿生殖道）中，寄居著(zhù)不同種類(lèi)和數量的微生物，正常情況下，這些微生物與人體處于共生狀態(tài)，通稱(chēng)共生微生物群（commensalmicrobiota）或正常微生物群（normalmicrobialflora），因以細菌為主，故又稱(chēng)為共生細菌群（commensalbacteria），簡(jiǎn)稱(chēng)為菌群（microbiota）。人體內所有微生物基因組的總和稱(chēng)為微生物組（microbiome）或宏基因組（metagenome），目前也有學(xué)者把微生物組定義擴大為菌群及其基因的總和。研究人體共生微生物群與人體之間相互關(guān)系的學(xué)科稱(chēng)為人體微生態(tài)學(xué)或醫學(xué)微生態(tài)學(xué)（medicalmicroecology），醫學(xué)微生態(tài)學(xué)與醫學(xué)微生物學(xué)不同，后者主要研究的對象是病原微生物。

　　目前的研究發(fā)現，人體細菌數量大約有1014個(gè)、1000余種，其數量是人體細胞的10倍，細菌編碼的基因是人體自身基因數目的100～150倍，構成了人體第2個(gè)基因組。因此，實(shí)際上人體是一個(gè)由微生物群和人體細胞共同組成的超級生物體（superorganism）。人體的生長(cháng)發(fā)育、免疫、營(yíng)養、代謝等重要的生理過(guò)程是人體自身與共生微生物群共同作用的結果，同樣共生微生物群在人體的健康和疾病中發(fā)揮著(zhù)非常重要的作用，這對我們認識人類(lèi)健康與疾病，以及疾病的診斷、治療和預防有深遠的意義［2-3］。

　　既往基于傳統培養技術(shù)認為，人體中有400余種細菌，最新采用非培養技術(shù)發(fā)現，人體中有1100余種細菌，分屬于7個(gè)菌門(mén)（phyllum）。即：（1）厚壁菌門(mén)（firmicutes）：是一大類(lèi)細菌，多數為革蘭陽(yáng)性細菌，包括芽孢桿菌屬（bacillus）、李斯特菌屬（listeria）、葡萄球菌屬（staphylococcus）、腸球菌屬（enterococcus）、乳桿菌屬（lactobacillus）、乳球菌屬（lactococcus）、明串珠菌屬（leuconostoc）、鏈球菌屬（streptococcus）、梭菌屬（clostridium）和優(yōu)桿菌屬（eubacterium）等；（2）擬桿菌門(mén)（bacteroidetes）：包括擬桿菌屬（bacteroides）、普雷沃菌屬（prevotella）等；（3）放線(xiàn)菌門(mén)（actinobacteria）：為革蘭陽(yáng)性細菌，包括雙歧桿菌屬（bifidobacterium）、棒桿菌屬（corynebacterium）和微球菌屬（micrococcus）等；（4）變形菌門(mén)（proteobacteria）：均為革蘭陰性菌，包括大多數腸道致病菌，如埃希菌屬、沙門(mén)菌屬、克雷伯菌屬、志賀菌屬、結腸耶爾森菌屬、假單胞菌屬（pseudomonas）、弧菌屬、奈瑟菌屬（neisseria）等；（5）梭桿菌門(mén)（fusobacteria）：（6）疣微球菌門(mén)（verrucomicrobia）：（7）藍細菌門(mén)（cyanobacteria）。在以上菌群中，只有極少數是致病的。

　　1.2菌群和微生物組研究成為國際熱點(diǎn)正常情況下，菌群與人體處于共生狀態(tài)，一方面，人體為菌群提供生命活動(dòng)的場(chǎng)所和營(yíng)養，又不對菌群起強烈的免疫反應（免疫耐受狀態(tài)）；另一方面，菌群對人體發(fā)揮必要的生理功能，包括生物拮抗（防御感染）、參與營(yíng)養吸收及代謝、參與免疫系統成熟和免疫應答的調節等，共同維持著(zhù)人體的健康。所以，正常菌群是我們身體的一個(gè)不可分割的組成部分，是一個(gè)長(cháng)期被我們遺忘或忽略的器官和系統。在人體外部和內部因素的影響下，菌群參與了許多疾病的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程［4］。這些認識引起了醫學(xué)觀(guān)念上的重大轉變，對一些疾病發(fā)病機制的探索，以及對相關(guān)疾病的臨床防治，不斷進(jìn)行更新，已經(jīng)引起了全世界的高度關(guān)注，成為當前國際醫學(xué)研究熱點(diǎn)。越來(lái)越多的研究顯示，正常菌群在人體防御感染、調節免疫、調節代謝、消化和吸收營(yíng)養物質(zhì)、延緩衰老等方面發(fā)揮著(zhù)不可替代的重要作用；人體正常菌群的變化與感染性疾病、腸道慢性炎癥性疾病、過(guò)敏性疾病、自身免疫疾病和肥胖、糖尿病、高血脂等代謝性疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，這在疾病的發(fā)病機制方面，得到了越來(lái)越多的證據支持［5］。

　　2益生菌

　　隨著(zhù)菌群及微生物組與人類(lèi)健康及疾病的關(guān)系日益受到重視，益生菌也越來(lái)越得到廣大醫生的認可與使用，可以說(shuō)益生菌的研制和應用是微生態(tài)學(xué)研究成果的最為直接的體現之一。

　　2.1益生菌概念益生菌（probiotics）是指一定數量的能夠對宿主健康產(chǎn)生有益作用的活的微生物［6］。益生菌越來(lái)越受到臨床醫生的關(guān)注和應用，但在概念上容易與有益菌（beneficialbacteria）混淆，有益菌是人體菌群中對宿主有益的菌群，而益生菌是特指作為藥物使用的某一菌株，并不是所有的有益菌均可以成為益生菌。益生菌具有以下特征：（1）為活的微生物；（2）經(jīng)過(guò)培養、生產(chǎn)和貯藏，在使用之前仍然保持存活和穩定；（3）能夠耐受胃液、膽汁和胰酶的消化，維持活性；（4）進(jìn)入機體腸道以后，能夠引起宿主反應；（5）在功能或臨床上，對宿主產(chǎn)生有益作用［7］。

　　與益生菌相關(guān)的另外2個(gè)概念是益生原（元）（prebiotics）和合生元（synbiotics）。益生原是指能夠選擇性地刺激1種或幾種腸道內有益菌的活性或生長(cháng)繁殖，增進(jìn)宿主健康的一種不被宿主消化的食物成分［8］。益生原應具備以下4個(gè)條件：（1）在胃腸道的上部既不能水解，也不能被宿主吸收；（2）只能選擇性對腸道內有益菌（如雙歧桿菌和乳桿菌等）有刺激生長(cháng)繁殖或激活代謝功能的作用；（3）能夠提高腸內有益于健康的優(yōu)勢菌群的構成和數量；（4）能起到增強宿主機體健康的作用。目前最符合益生原標淮的是非消化性低聚糖（NDO），NDO也稱(chēng)功能性低聚糖或寡糖。常用的NDO有菊粉（菊糖）、低聚果糖（FOS）、低聚半乳糖（GOS）和乳果糖等。益生原的作用主要是通過(guò)促進(jìn)腸道有益菌發(fā)揮，也可以通過(guò)被有益菌代謝而產(chǎn)生短鏈脂肪酸等產(chǎn)物發(fā)揮作用，目前主要用于食品添加和保健，作為藥物使用的主要為乳果糖。合生元是指益生菌與益生原制成的復合制劑。

　　國內把益生菌、益生原和合生元統稱(chēng)為微生態(tài)制劑。

　　2.2益生菌的作用機制目前用于益生菌藥物的菌株主要為腸道原籍菌，如雙歧桿菌、乳桿菌、酪酸梭菌和腸球菌等，作為腸道有益菌，他們可以直接發(fā)揮作用。另外一些益生菌為人體的外籍菌，如地衣芽孢桿菌和蠟樣芽孢桿菌等，屬需氧菌，進(jìn)入腸道后，主要通過(guò)自身的增殖消耗大量的氧氣，為雙歧桿菌等專(zhuān)性厭氧菌的增殖提供更有利的環(huán)境，促進(jìn)厭氧性有益菌群的生長(cháng)。布拉酵母菌屬真菌制劑，是從東南亞荔枝和山竹中分離得到的，其作用機制與腸道有益菌類(lèi)似。

　　大量的動(dòng)物實(shí)驗或人體試驗（體內或體外）表明，益生菌用于治療和預防疾病的機制包括［9］：（1）調節腸道菌群的構成，通過(guò)占位效應、營(yíng)養競爭、分泌抑菌或殺菌物質(zhì)、產(chǎn)生有機酸、刺激sIgA的分泌等，阻止致病菌黏附和抑制致病菌的生長(cháng)。（2）通過(guò)增加腸緊密聯(lián)接蛋白的合成，刺激和促進(jìn)黏蛋白的表達與分泌，增強腸上皮細胞的完整性，增強腸道的屏障功能，防止腸道細菌和內毒素的移位。（3）分解膳食纖維，產(chǎn)生短鏈脂肪酸，特別是酪酸和乙酸，一方面發(fā)揮抗炎性反應，另一方面為腸上皮細胞提供能量，維護腸上皮細胞的功能。（4）調節固有和適應性免疫，包括激活Toll樣受體（TLRs）、調節樹(shù)突狀細胞（DC）向抗炎性反應方向發(fā)展、調節Th1/Th2免疫應答、增加分泌白細胞介素-10（IL-10）和轉化生長(cháng)因子-β（TGF-β）的調節性T細胞的數量和功能、降低過(guò)敏原特異性IgE的水平等。（5）參與維生素B1（VitB1）、維生素B2（VitB2）、維生素B6（VitB6）、維生素B12（VitB12）、維生素K（VitK）、煙酸和葉酸等維生素的合成；參與蛋白質(zhì)、膽汁酸和膽固醇等的代謝。盡管益生菌有以上諸多作用，但是針對特定疾病的作用機制仍然不完全清楚，其機制可能是綜合的。

　　2.3益生菌的藥理學(xué)特點(diǎn)與化學(xué)藥物、傳統的生物制品及中成藥不同，益生菌作為一類(lèi)特殊類(lèi)型的藥物，其藥理學(xué)特點(diǎn)是具有菌株特異性和劑量依賴(lài)性［10］。

　　菌株特異性是指某些特定的益生菌菌株具有的作用和療效，是該菌株特有的，即特定菌株具有的作用并不代表所有該菌種或該菌屬的益生菌均具有這一作用。有的實(shí)驗顯示，同一菌種不同菌株的作用差別很大，甚至可能出現相反的作用。菌株是指由不同來(lái)源分離的同一種、同一亞種或同一型的細菌，也稱(chēng)為該菌的不同菌株，如國內最早使用的青春型雙歧桿菌DM8504株。國外常用的鼠李糖乳桿菌LGG株、BB12菌株、大腸桿菌Nissle1917株等。

　　體外研究和臨床試驗證實(shí)，益生菌要具備足夠劑量才能夠發(fā)揮作用，益生菌劑量不同，其效果有明顯的差異。與化學(xué)藥物的劑量標識不同，益生菌藥物的劑量是以每個(gè)包裝（片、袋）含有的細菌菌落數（colonyformingunits，CFU），即活菌的數量來(lái)標識的，一般在（1～10）×108CFU/包裝。由于各種產(chǎn)品所使用的菌株不盡相同，其發(fā)揮作用的劑量可能存在差別，有的菌株低劑量即可發(fā)揮作用，而另外的菌株則需要較高的劑量。

　　由于以上益生菌作用的菌株特異性和劑量的依賴(lài)性，加之個(gè)體的腸道菌群受種族、飲食、生活環(huán)境、不同疾病和所使用藥物等因素的影響，存在一定的差異性，這可以解釋為什么在臨床上有的益生菌治療效果好，而另一些效果不佳。因此，在選擇和評價(jià)益生菌效果時(shí)，應該關(guān)注各種藥物所含的菌株種類(lèi)及其使用的劑量，適用不同人群等。這也是筆者制定國內益生菌兒科臨床應用循證指南的出發(fā)點(diǎn)。

　　2.4益生菌的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)益生菌為活的微生物，具有自我繁殖的能力，其在人體內的代謝動(dòng)力學(xué)有明顯的特點(diǎn)［11］。

　　2.4.1給藥途徑目前使用的益生菌幾乎均是經(jīng)胃腸道（口服或灌腸）給藥途徑，其作用的部位基本在結腸。因此，需要考慮所使用的菌株在胃腸道中定植、存活和自我繁殖能力等許多影響因素，如是否能耐受胃酸和膽汁的滅活、對胃腸道中抗生素濃度的敏感性等。

　　2.4.2吸收和移位益生菌進(jìn)入胃腸道以后，僅在局部發(fā)揮作用，一般情況下，益生菌不會(huì )被胃腸道吸收而造成移位。但應該注意的是，在機體免疫功能?chē)乐厥軗p的情況下，益生菌菌株有可能移位至腸道以外，引起系統性感染。

　　2.4.3清除和排泄目前認為，攝入的益生菌菌株不可能永久定植于人類(lèi)和動(dòng)物腸道，其清除和排泄是通過(guò)以下兩個(gè)環(huán)節實(shí)現的，第一是消滅，即攝入的益生菌被胃酸、膽汁及各種消化酶破壞殺死；第二是排泄，即通過(guò)腸道運動(dòng)把益生菌排出體外。有限的研究證實(shí)，攝入的益生菌一般在腸道存在1周左右，之后隨糞便被排出。

　　3益生菌的安全性

　　理論上益生菌可能存在以下4方面潛在的毒副反應［12-13］：（1）致病性并且引起全身感染；（2）產(chǎn)生有害的代謝產(chǎn)物；（3）引起過(guò)度的免疫反應；（4）傳遞耐藥性。但是，實(shí)際上僅有與乳桿菌相關(guān)聯(lián)的心內膜炎、肺炎和腦膜炎，布拉酵母菌或枯草桿菌菌血癥的個(gè)別病例報道，并且幾乎均發(fā)生在免疫功能?chē)乐厥軗p、病情危重或有嚴重基礎疾病的患者。因此，在這些患者使用時(shí)，需權衡風(fēng)險與受益。總體上，益生菌是一類(lèi)比較安全的藥物，迄今為止，在全球范圍內沒(méi)有益生菌引起嚴重毒副反應的報道［14］。

　　4益生菌與糞菌移植

　　調整菌群的方法除了益生菌、益生原和飲食調整以外，近年來(lái)，糞群移植備受關(guān)注。糞菌移植是將健康者糞便中的功能菌群移植到患者腸道中，重建腸道微生態(tài)平衡，以治療特定的腸道和腸道外疾病［15］。盡管糞菌移植的作用機制尚不完全清楚，但是由于特定疾病的腸道菌群紊亂的復雜性、患者菌群的個(gè)體性及現有的益生菌菌株作用的有限性等，這種把健康人糞便中混合的有益菌群及其代謝產(chǎn)物直接移植入患者的腸道中，可以克服上述的不足，是有充分的理論根據的，并且可能具有廣闊的前景。糞菌移植需要一定的條件和技術(shù)，涉及到供體篩查、糞菌液制備、受體準備、移植的途徑、移植并發(fā)癥及倫理等方面，為此，中華預防醫學(xué)會(huì )微生態(tài)學(xué)分會(huì )兒科學(xué)組亦制定了關(guān)于兒童糞菌移植技術(shù)規范的共識［16］，期望將來(lái)開(kāi)展此項技術(shù)的單位按照該共識進(jìn)行，不斷探索和完善我國兒童糞菌移植的適應證及技術(shù)。