【nature】健康和疾病中的微生物群

微生物群在健康和疾病中的作用自发现以来已被许多研究所强调。根据局部区域的不同，微生物群可分为肠道、口腔、呼吸和皮肤微生物群。微生物群落与宿主共生，促进体内平衡和调节免疫功能。然而，微生物群失调会导致身体功能失调和疾病，包括心血管疾病(cvd)、癌症、呼吸系统疾病等。

在这篇综述中，微生物群如何与宿主健康或发病机制联系的现有知识。我们首先总结了健康条件下微生物群的研究，包括肠-脑轴、定植抗性和免疫调节。然后，我们强调了疾病发生和进展中微生物群失调的发病机制，主要与群落组成失调、宿主免疫反应调节和慢性炎症诱导有关。最后，我们介绍了利用微生物群进行疾病治疗的临床方法，如微生物群调节和粪便微生物移植。

“微生物群”的起源可以追溯到20世纪初。人们发现，大量的微生物，包括细菌、酵母和病毒，共存于人体的各个部位(肠道、皮肤、肺、口腔)此外，人类微生物群，也被称为“隐藏的器官”，提供的遗传信息比整个人类基因组的遗传信息多150倍以上虽然“微生物群”和“微生物组”经常可以互换，但这两个术语之间存在一定的差异。微生物群描述在特定环境中发现的活微生物，如口腔和肠道微生物群。微生物组是指环境中所有微生物的基因组集合，它不仅包括微生物的群落，还包括微生物的结构要素、代谢物和环境条件在这方面，微生物组包含比微生物群更广泛的范围。在本文中，我们主要关注微生物群在人类健康和疾病中的作用。

不同地点的人体微生物群组成。口腔，呼吸道，皮肤，肠道和阴道的优势细菌属被强调

微生物群的组成因地点而异(如图)。肠道微生物群被认为是维持我们健康的最重要的微生物群肠道细菌具有多种功能，如发酵食物、抵抗病原体、刺激免疫反应和生产维生素一般来说，肠道微生物群由厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门、变形菌门、梭菌门和疣菌门组成，其中以厚壁菌门和拟杆菌门为主要类型研究最多的真菌(肠道菌群)是念珠菌、酵母菌、马拉色菌和枝孢子菌。除了细菌和真菌外，人类肠道菌群还包括病毒、噬菌体和古生菌，主要是史密斯分枝杆菌。

微生物-肠道-大脑轴

在20世纪80年代，随着脑成像技术的发展，我们对肠-脑轴在体内平衡中的关键作用的认识得以建立研究人员随后达成共识，认为这个轴是双向的。一方面，肠道膨胀激活了大脑内的关键通路，而另一方面，这些通路与肠道疾病有关，例如肠易激综合征(IBS)在过去的几十年里，肠道微生物群被确定为肠脑轴的关键调节器。因此，这表明肠道微生物可能与神经退行性疾病(如帕金森病)有关，并可能被用作治疗标志物。此外，研究人员还发现，自闭症谱系障碍是一种以社交异常、沟通障碍和重复行为为特征的普遍发育障碍，患有自闭症谱系障碍的儿童和没有自闭症谱系障碍的儿童的肠道微生物成分存在显著差异这确实是另一个证明胃肠道微生物群与神经生理学之间关系的证据。

免疫系统发育中的微生物群

不同器官的微生物群表现出不同的特征和组成。因此，微生物群与宿主的多种生物过程相互作用。人体肠道、口腔、肺部、皮肤、阴道中的微生物群与免疫系统发育之间的相互作用。

人体免疫系统由先天免疫反应和适应性免疫反应组成，两者都被证明与微生物群广泛相互作用。先天免疫反应通过消除致病菌和调节对微生物群的适应性反应，在维持体内平衡环境中起着至关重要的作用。

胃肠道中有大量的免疫细胞，它们不断地与肠道微生物群交流。免疫系统的成熟需要共生微生物的发育。肠道微生物群影响免疫系统的机制之一是通过介导中性粒细胞迁移，随后影响T细胞分化为各种类型，如辅助性T细胞(Th1、Th2和Th17)和调节性T细胞免疫系统成熟过程中微生物群发育紊乱可导致免疫耐受性恶化和自身免疫性疾病此外，微生物群产生的异质分子可诱导免疫反应，刺激炎症或慢性组织损伤在健康和疾病状态下，微生物群和宿主免疫反应的一般相互作用如图所示。

影响健康和疾病状态下微生物群相关慢性炎症的因素

微生物群在疾病发展中的作用

微生物群是由数万亿微生物组成的复杂系统。随着先进的测序技术和生物信息学的发展，大多数微生物群相关研究都集中在微生物群组成变化与各种疾病状态之间的关系上。当受到外部变化时，微生物群落的平衡会受到影响，导致身体功能和疾病的失调，如图所示。迄今为止，越来越多的证据证实，微生物群与心血管疾病、癌症、呼吸系统疾病、糖尿病、IBD、脑部疾病、慢性肾脏疾病和肝脏疾病的发展有关。

总结知识点

①人体不同部位（肠道、口腔、肺、阴道、皮肤）各自拥有核心菌群，可阻止外源微生物定植；

②肠道菌群通过肠-脑轴影响认知、焦虑、压力应激、记忆等神经生理和行为，并受社会经济地位、遗传/表观遗传、饮食、环境因子、年龄等影响；

③人体菌群失调与多种疾病（神经系统、牙周、心脑血管、肠道、呼吸系统、肾、肝、糖尿病等）相关，并影响免疫和药物反应。