人体微生态平衡与健康

人体微生态平衡与健康•微生物在自然界中分布极为广泛,与人类的关系极为密切，其中绝大多数对人类是有益的、必需的.生态学(ecology)：研究生物与环境相互关系的科学。微生态学(microecology)：细胞水平或分子水平的生态学。研究微生物在细胞或分子水平上与宿主(环境)相互关系的科学。医学微生态学：研究寄居在人体表和与外界相通的腔道的微生物与微生物、微生物与人体以及微生物和人体与外界环境相互依存、相互制约的学科。研究的内容：微观生态平衡，生态失调，生态调整。一、正常微生物群一.概念与分类(一)概念：正常微生物群(normalmicrobiota)正常人的体表和与外界相通的眼结膜、口腔、鼻咽、肠道、泌尿生殖道等腔道粘膜中的不同种类和数量对人体无害而有益的微生物称为正常微生物群。正常菌群（normalflora)定植于人体表面和与外界相通的腔道粘膜中的细菌。(二)分类：1.按生境分：(1)原籍菌(autochthony)常住菌：residentflora:相对固定，伴随终生；密度高，免疫原性低。(2)外籍菌(allochthony)暂住菌：transientflora；passengerflora:匆匆过客，流动性大，有潜在致病性。2.按关系分：(1)共生菌(symbioticflora):与原籍菌有共生关系的细菌。(2)寄生菌(parasitismflora):与宿主有寄生关系的细菌。二、分布与组成(一)分布不同宿主、不同部位分布不同。人体携带的微生物总重量约为1.5-3kg，其中肠道占80%。(二)组成一般菌群微生态系统(microecosystem)原籍菌：优势菌群共生菌外籍菌人体微生态系统人体正常菌群种类达500余种数量达100万亿个（人体体细胞只有10万亿个）重量约1271克，相当于肝脏的重量1g1000g(78.67%)20g200g20g10g20g•三、人体正常菌群的形成•正常菌群的构建可以通过多种途径,主要方式有:•(1)产道,胎儿在经过母体产道时产道内的某些微生物可借机侵入胎儿体内参与正常菌群的形成,但该种途径不适用于经剖宫产分娩的胎儿;•(2)胎儿出生后与外界环境中的微生物接触,某些微生物可以侵入到婴儿体内参与正常菌群的形成,这是人体内正常菌群形成的主要途径;•(3)通过母乳喂养,母乳中含有一定量的微生物,它们通过母乳进入婴儿体内,参与正常菌群的形成。四.人体各部位的微生态系微生态系：由正常微生物群与宿主(环境)组成，是宿主常驻微生物群与宿主生态区在长期进化过程中形成的。(一)口腔微生态系口腔中有弱碱性唾液，食物残渣及适宜的温度，是微生物生长繁殖的有利场所，口腔中的微生物丛具有协助机体消化的功能。1.已发现细菌500多种；2.口腔链球菌为优势菌群，约占培养菌总数的60%；3.口腔不同部位菌群分布不同；4.口腔菌群失调可引起多种口腔疾病。•(二).呼吸道•上呼吸道包括喉、鼻道和鼻咽，常有空气中的细菌。鼻咽腔和上呼吸道中的微生物可以抵御呼吸道病原体在局部定植。•①.有21个菌属，200多种细菌，细菌类型相对稳定;•②.鼻腔液中以厌氧菌为最多，气管和支气管仅有少量细菌，细小支气管以下部位无菌；③.呼吸道的正常菌群可刺激机体产生全身或局部特异性抗体，是机体重要的生物屏障。•下呼吸道包括气管、支气管和肺，正常情况下是无菌的虽然在呼吸时，许多微生物可随空气到达下呼吸道，但由于呼吸道管壁上的纤毛粘附和向上摆动的作用，可把细菌和其它颗粒物质推向上呼吸道，使其随分泌物排出•(三).食管与胃••1.食管上部微生物群组与口腔接近，下部与胃接近，食管中尚未发现原籍菌。••2.胃内原籍菌为乳杆菌、幽门螺杆菌和酵母菌。幽门螺杆菌与胃炎、胃溃疡及胃癌有关。•胃中有胃酸，pH值接近2，有杀菌作用。正常人空胃一般是无菌的(四).肠道1.量大：肠道微生物约占人体微生物总量的80%.2.细菌为主：占粪便重量的30-40%。3.厌氧菌居多：为需氧菌的100-1000倍。4.小肠生态系与大肠生态系：菌量至上而下逐渐增多；从十二指肠开始，因有胰液和胆汁的存在，呈弱碱性，是微生物生长繁殖的良好条件小肠分泌物中有溶菌酶存在，因而微生物的种类和数量较少大肠中有大量的微生物，而粪便中微生物的数量可达干粪重量的三分之一，其中厌氧菌为需氧菌的100-1000倍，肠道正常微生物群的类型：①.致病性类型:主要包括韦荣球菌、葡萄球菌、变形杆菌及假单胞菌。菌量少，病理情况下，可大量繁殖致病；②.互生类型：主要包括双歧杆菌、类杆菌等，数量多，对人体有益；③.中间类型：主要包括乳杆菌、大肠杆菌、链球菌等，既有生理作用，也有病理作用。肠道内正常菌群的调节机制：①胃酸的作用，多数细菌被杀灭;②肠蠕动使大量细菌被排出；③肠道分泌物如胆酸、溶菌酶等可抑制细菌生长；④微生物群相互作用保持平衡稳定状态。(五).泌尿生殖道：阴道常住菌有大肠埃希菌，表皮葡萄球菌、阴道杆菌、乳杆菌、拟杆菌和双岐杆菌等，乳杆菌为优势菌群。正常情况下,女性泌尿生殖道中的微生物丛对女性泌尿生殖系统具有自洁作用,尤其是某些细菌的酸性代谢产物所形成的酸性环境可抵抗多种病原体的入侵。女性尿道外部与外阴部的细菌相似，有葡萄球菌、粪链球菌、大肠埃希菌、变形杆菌、乳杆菌及真菌等正常男性泌尿道不含有细菌。男性尿道口有葡萄球菌、拟杆菌、耻垢杆菌、大肠埃希菌和支原体等•(六).皮肤•皮肤分泌物、衣物等因素影响，在不同部位上的细菌种类不同•常驻菌：表皮葡萄球菌、丙酸杆菌、类白喉棒状杆菌、铜绿假单胞菌等。•非常驻菌：金黄色葡萄球菌、链球菌。由•大多数皮肤微生物是直接或间接同汗腺有关的，因为毛囊是微生物生存的一个理想环境常住人体各部位的正常菌群鼻咽腔葡萄球菌、甲，丙型链球菌肺炎球菌、奈氏菌、类杆菌等外耳道葡萄球菌、类白喉杆菌绿脓杆菌、非致病性分枝杆菌表皮葡萄球菌口腔甲，丙型链球菌类白喉杆菌、肺炎球菌奈氏菌、乳杆菌、梭杆菌螺旋体、放线菌、白念珠菌肠道大肠杆菌、产气杆菌、变形杆菌绿脓杆菌、葡萄球菌、厌氧性细菌真菌、乳杆菌，双歧杆菌等阴道大肠杆菌、乳杆菌白念珠菌、类白喉杆菌非致病性分枝等皮肽葡萄球菌、绿脓杆菌、白念珠菌丙酸杆菌、类白喉杆菌、非致病性分枝杆菌人体各部位的微生态系眼结膜白色葡萄球菌、干燥杆菌尿道白色葡萄球菌、类白喉杆菌、非致病性分枝杆菌人体正常菌群的数量三.正常菌群的生理作用1.生物拮抗(antagonism)：抵抗外来致病菌，维持正常菌群内部的平衡，保护机体免受感染；实验表明，在肠道无菌情况下，由外界输入的致病菌可迅速增殖；而在有正常菌群存在的肠道中，由于竞争优势，使得致病菌增殖速度明显下降，显示出正常菌群对外袭菌的低抗作用：①.生物屏障作用：竞争黏附，形成微菌落、生物膜、定植抗力②.化学屏障作用：产生有害代谢产物，抑制其他细菌;③竞争营养物质和生存空间；④降低pH值；⑤产生抗菌物质2.营养作用：•人体正常菌群参与宿主的物质代谢,营养转化和合成（例如肠道菌群能合成VilB族、K族、叶酸等;对蛋白质、碳水化合物、脂肪和无机盐的消化、吸收和代谢都有一定的作用）;能刺激肠粘膜上皮的增殖,对宿主的消化器官的正常发育有一定的作用。3.免疫作用•肠道菌群的抗原,对于刺激机体产生“天然抗体”具有重要作用,实验证明,无菌动物的肠粘膜分泌IgA比较低,甚至测不出来,而普通动物(体内有正常菌群的动物)的肠粘膜能分泌大量的IgA,它对于抵抗致病菌的侵入具有较大作用；•肠道菌群对刺激宿主免疫系统的发育和细胞免疫也具有重要作用。4.代谢作用•肠道菌群在宿主的消化和吸收营养物质起重要作用,食物在消化道的消化,一方面是消化液、肠道蠕动等作用;另一方面是肠道菌群的作用。肠道菌群把不溶性蛋白质、糖类转化成可溶性,将复杂的多糖变为单糖,将葡萄糖分解形成乳酸;参与酪蛋白等水解;参与氨基酸的脱羧基、脱氨基等;参与胆汁代谢,将结合胆酸盐降解为游离胆汁酸,并脱羟基、氧化羟基形成脱氧胆酸和石胆酸;还参与胆固醇的代谢。5.促生长、发育作用研究证实,在健康乳儿中,双歧杆菌占肠道菌群的98%,双歧杆菌的菌种也只限于婴儿双歧杆菌、短双歧杆菌、短小双歧杆菌、长双歧杆菌a型等7～8种,而不同于成人肠道菌群中的双歧杆菌,这些双歧杆菌在婴儿的生长发育中起重要作用。6.延缓衰老•现在一般认为，衰老是由于体内积累了过多的有毒的化学物质——自由基。双歧杆菌、乳杆菌、肠球菌等肠道正常菌群产生的超氧化物歧化酶（SOD），可以催化宿主体内自由基的歧化反应，消除自由基毒性，保护细胞免受活性氧的损伤，因此具有一定的抗衰老作用。其它作用•有一定的抑瘤作用其机制是转化某些致癌物质成为非致癌性。•有内分泌功能肠道正常菌群具有内分泌功能,从而影响其它器官和器官系统。第二节微生态平衡与失调微生态平衡(microeubiosis)是正常微生物群与其宿主生态环境在长期进化过程中形成的生理性组合的动态平衡。微生态失调(microdysbiosis)是正常微生物群与其宿主之间的平衡在外界环境因素的影响下被破坏，由生理性组合转变为病理性组合状态。互生→抗生→偏生一、微生态平衡的标准(一)正常微生物群：1.定位(location)：指生态环境。原籍菌外籍菌致病菌2.定性(quality)：指正常微生物群的种类。3.定量(quantity)：指某生态环境中正常菌群的总数和各菌群的活菌数。优势菌是关键。(二)宿主：正常微生物群随着人体不同发育阶段及其生理功能的变化而有所变化。(三)环境：感染、辐射、手术、慢性病等影响微生物平衡的因素•1、环境：空气污浊.气候突变.饲料与饮水的变质.污染等外部因素,均可导致宿主的机能失调和代谢紊乱,影响微生物菌群失调和定植状态异变.如环境温度降低,可使肠道内双歧杆菌减少.•2、宿主：宿主的兔疫机能是抵御外袭菌侵袭和增值强宿主防卫能力的重要因素,也是清除内毒素的重要系统,免疫减弱和兔疫抑制时,导致微生态失调.宿主的生理机能如胃酸分泌.胆汁分泌.肠蠕动异常,也导致微生态失调.•3、微生物：抗生素是引发菌群失调的重要因素,严重破坏生态平衡,导致宿主失去菌群屏障,失去生物拮抗作用,内源性条件致病菌和外源性致病菌大量繁殖.二、微生态失调的分类(一)菌群失调(floradisequilibrium)：1.一度失调：潜伏型失调，数量改变2.二度失调：局限型失调，病理波动3.三度失调：菌群失调症(dysbacteriosis)(二)定位转移：正常微生物群寄生部位发生改变而发生的微生态失调。异位寄生1.横向转移：原定位→周围环境2.纵向转移：原定位表层→深层。3.血行转移：菌血症4.异位病灶：脓毒血症二.微生态失调的诱发原因(一)抗生素：长期使用广谱抗生素,导致菌群失调;(二)同位素：放疗、化疗；(三)手术：(四)其他因素：激素疗法、免疫抑制疗法、细胞毒性药物及营养失调等造成的免疫功能低下。微生态平衡是微生态学中的核心问题•微生态平衡是微生态学中的核心问题,是历史进化过程中形成的正常微生物种群与其宿主在不同发育阶段的动态的生理性组合,这个组合是指在共同的宏观环境影响下,正常微生物群各级生态组织结构与其宿主体内、体表相应生态空间结构正常的相互作用的生理性统一体.••微生态平衡的影响因素主要是环境、宿主与微生物三个方面,这三个因素是综合的,相互联系的,在环境因素的影响下,在这个平衡中正常微生物群构成了宿主的疾病与健康转化的主要因素之一•对宿主来说主要考虑其解剖结构和免疫功能的影响,应用抗生素激素免疫抑制剂细胞毒类药物及同位素照射,外科手术等都能降低免疫功能,使微生态平衡转化为微生态失调.•在微生态学中,感染是微生态平衡与微生态失调相互转化的重要内容,从生态失调来看,任何一种细菌只要达到一定数量或在相应部位定植即可导致宿主患病.•生态防治是尽量找出来自宿主的作为正常微生物群生长和繁殖条件的微观生态环境因素,并去除和改变这些因素,从而矫正微生态失调.第三节机会性感染一、基本概念：(一)机会性感染(opportunisticinfection):正常菌群在机体免疫功能低下、寄居部位改变或菌群失调等特定