肠道菌群失调

肠道菌群失调的诊断及治疗中南大学湘雅医院消化科张晓梅一、正常胃肠道菌群人类正常肠道菌群极为复杂，包括需氧菌，兼性厌氧菌和厌氧菌，由30属500种组成，形成一个极其复杂的微生态系统，适应在胃肠道内生存，对人类健康有重要影响。可分为常住菌（原籍菌群）和过路菌（外籍菌群），前者是在肠道内保持着稳定的群体；后者由口摄入并单纯经过胃肠道。常住菌是使过路菌不能定植的一个因素。人体中定居的细菌•人体的皮肤、口腔、肠道、阴道中都有细菌长期存在，被称为正常菌群。•成人体内的细菌数为1.2千克，约100万亿（1015）•人体携带的微生物主要在肠道，占人体总微生物量约80%，细菌种类约400－500种，粪便重量的1/3～2/5是微生物。这些细菌可分为3类：–有益菌：双歧杆菌、嗜酸乳杆菌–中间菌：粪链球菌、大肠杆菌–有害菌：葡萄球菌、假单孢菌消化道细菌的分布•口腔:菌群高度复杂，经过胃被胃酸破坏，对胃肠道影响很小。•胃:除了幽门螺杆菌或相关的菌种外，大多数是革兰阳性的需氧菌，如链球菌、葡萄球菌、奈瑟菌、乳酸杆菌和念珠菌，细菌浓度通常小于103/ml，在无酸的胃中细菌数会明显增多。幽门螺杆菌是真正的胃内细菌，它是引起胃炎的主要致病因子，是溃疡病的重要致病因子。小肠主要菌群小肠是个过渡区。肠液流量大，足以将细菌在繁殖前冲洗到远端回肠和结肠，加上肠粘膜分泌IgA及粘液的杀菌作用，十二指肠和空肠相对无菌，含菌浓度为0～105/ml，主要菌种是革兰阳性的需氧菌，包括链球菌、葡萄球菌和乳酸杆菌。在远端回肠中，革兰阴性菌开始超过革兰阳性菌，经常存在大肠菌类和厌氧菌，含菌浓度为103～107/ml。结肠中主要菌群通过回盲瓣，细菌浓度急剧增加100倍以上，达1010～1012/ml，厌氧菌超过需氧菌102～104倍，主要的菌种是拟杆菌、真杆菌和双歧杆菌以及厌氧的革兰阳性球菌，在结肠中98%甚至更多的细菌为专性厌氧菌。正常人结肠中主要菌群是相同的，并且在一段时间内保持稳定状态。为什么结肠内细菌最多？•在结肠内，内容物的移动极为缓慢。•大肠内是中性或弱碱性环境，有利于细菌的大量繁殖，特别是便秘的患者粪便中的细菌量和分解产物含量会更多。正常肠道细菌数量每油镜视野细菌数评价10显著减少11-100明显减少101-500略减少501-5000正常5000显著增多正常肠道菌群的比例G+杆菌50-70%G-杆菌24-44%G+球菌2-13%G-球菌0.5-9%杆：球=3-10：1肠道菌群的种类厌氧菌99.9%•G+杆菌：梭状芽孢杆菌（产气荚膜杆菌艰难梭菌，破伤风梭菌）•双歧杆菌•G-杆菌：脆弱拟杆菌•G+球菌：消化链球菌•G-球菌：韦荣球菌属肠道菌群的种类需氧菌0.1%•G+杆菌：芽孢杆菌属（腊样芽孢杆菌）•G-杆菌：大肠杆菌、沙门菌、志贺菌、铜绿假单胞杆菌……•G+球菌：葡萄球菌，链球菌•G-球菌：奈瑟菌•空肠弯曲菌肠道菌群的检测方法•涂片：革兰氏染色——G+紫黑色；G-浅红色观察细菌总数，形态，比例等•培养：需氧菌的培养：埃希菌属，沙门菌属，志贺菌属健康青年人之粪便涂片，G+杆菌明显多于G-杆菌。正常老年人菌群涂片：G+杆菌略多于G-杆菌，G+和G-球菌及芽孢杆菌在正常范围•营养作用•免疫作用•生物拮抗作用•抗衰老作用•其它作用肠道菌群的营养作用1、物质代谢作用：肠道菌群参与食物的消化吸收过程。（1）结肠菌群可使未消化吸收的外源性碳水化合物及内源性糖蛋白发酵，产生可被结肠吸收利用的短链脂肪酸，如乙酸、丙酸、丁酸。（2）双歧杆菌能分泌多种酶，将不可溶性蛋白、脂肪和糖变为可溶性，便于吸收利用，它的大量生长、氧化还原电势下降，有利于铁的吸收，它同时产酸，促使肠道PH下降，有利于钙和维生素D的吸收。（3）肠道细菌分解蛋白质和尿素，产生氨等。为什么母乳喂养的婴儿不易得病？母乳含（双歧因子-多种低聚糖及核苷酸）能促进双歧杆菌的增长，是增强婴儿抗病能力的真正的“幕后英雄”。母乳喂养的婴儿大便呈酸甜味、金黄色，pH值在5.0左右，这是双歧杆菌将乳糖分解成短链脂肪酸所致，酸性环境可抑制病原菌的生长。2、合成维生素人体可吸收维生素K、维生素B12、吡哆素、生物素、和核黄素，但大多数K来源于肠道菌群的合成。双歧杆菌产生维生素B1、B2、B6、B12、叶酸、泛酸等，大肠杆菌产生维生素B1、维生素K。肠道正常菌群以合成多种维生素并产生的利于维生素吸收的环境。免疫作用-刺激免疫应答肠道菌群会刺激人体肠道免疫系统的发育，并且不断“训练”它，让它增加“分辨敌我”的能力。正常菌群释放的内毒素等物质可刺激机体免疫系统保持活跃状态，是机体非特异免疫功能的重要组成部分。孩子适量接触细菌，少量细菌能进入到孩子的肠道内，对后肠道的免疫功能的建立和成熟非常有好处。在无菌条件下喂养的哺乳动物机体的防御系统如淋巴系统、网状内皮系统和抗体形成系统都发育不良。无菌动物抗感染能力远比正常动物低。避免家庭内消毒剂的过度使用正常菌群和防止人体过敏有关，经过肠道菌群合理“训练”的人体免疫系统不易让人“过敏”。瑞典50%的人患有过敏症；而离瑞典不远的爱沙尼亚却只有10%的人患有过敏症，原因是肠道内正常菌群构成不同。后者的社会经济发达程度远不如前者。这或许说明卫生条件（太好）和过敏症有关。不干不净，吃了没病？生物拮抗作用将活的鼠伤寒沙门氏菌喂给小鼠，如果要使小鼠发病死亡，需要10万个细菌；如果先给小鼠口服链霉素，把小鼠肠道中的正常菌群都杀死，则只要10个活菌就可置试验鼠于死地。两者菌量竟相差1万倍，表明正常菌群有拮抗病原菌作用。这种现象在人类中也可以见到，例如大肠埃希氏菌、变形杆菌、肠球菌等正常菌，可以抵抗引起痢疾和伤寒的志贺菌和伤寒沙门菌等病原菌。我们把这种现象称为生物拮抗。乳杆菌、大肠埃希氏菌等能产生细菌素，可以抑制一些肠道病原菌的生长；某些真菌、放线菌能产生抗生素，抑制或杀死不同种的敏感病原菌；口腔中的血链球菌、阴道的乳杆菌能产生具有杀伤作用的过氧化氢；肠道正常菌群中，99%以上是厌氧菌，它们依靠其数量上的绝对优势，在营养竞争方面压倒处于劣势的需用氧性病原菌。还有一种方式称为占位性保护。生物拮抗机理抗衰老作用现在一般认为，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。肥胖症也和肠道细菌有关。在“人体肠道菌群元基因组研究”选中的124个样品提供者中，就有患有肠炎和肥胖症的病人。通过第一阶段的研究，已经发现病人肠道菌群的基因组成和正常人有很大不同。2009年《自然》题为“导致肥胖的细菌群”的论文：研究者从肥胖的老鼠体内取出其肠内细菌群，然后移植到瘦小的无菌老鼠体内。结果，在生活和饮食维持原状的情况下，无菌老鼠居然也发福了。其它作用肠道正常菌群有一定的抗肿瘤作用。其原因是这些正常菌群能产生多种酶，降解肠道内致癌物或可以转变成致癌物的物质成为无害物质；它们还可以激发免疫功能，调动处于待命状态的巨噬细胞等人体卫士围歼病原菌。生态失调的不良后果生态平衡中的正常菌群和宿主机体，只要有一方发生较大的不可逆改变，就有可能造成生态失调而导致疾病。其中由菌群因素引起的有菌群失调，由宿主因素引起的有免疫功能低下，两者都和正常菌群寄居部位的改变等有关。菌群失调的原因•疾病：胃酸缺乏，肝硬化，胃肠肿瘤•抗菌药物：林可霉素，克林霉素，氨苄西林，头孢菌素类、喹喏酮类、泰能•其他：手术，放疗，激素I度和II度菌群失调是数量的改变，而III度是质的改变菌群失调的分度及诊断•I度菌群失调临床表现：慢性腹泻，轻，可自发缓解粪便外观：多为稀便，大便常规无明显异常涂片所见：细菌总数在正常低值，G+杆菌较正常，G-杆菌稍增加（或G+球菌较正常增加）32岁男性，腹泻2-3次/天，G-杆菌较正常增多，G+杆菌减少，出现较多G+双球菌（似消化球菌），呈现I度菌群失调改变G-杆菌显著增多，G+杆菌明显减少，G+和G-球菌减少；并易见梭状芽孢杆菌，呈现I度菌群失调改变。II度菌群失调•临床表现：慢性腹泻，不可逆•粪便外观：多为稀便，也可呈黏液水样便、脓血或柏油样便；大便常规可见少量白细胞和脓细胞，偶隐血阳性•涂片所见：细菌总数明显减少；G+杆菌减少，G-杆菌明显增多（拟杆菌、大肠杆菌），G+球菌较正常增多，杆球比例倒置；可见到少量类酵母样菌稀水样便，细菌总数减少，主要为少量G+粗杆菌（似乳杆菌），而G-杆菌明显减少，呈现II度菌群失调改变。老年女性，慢性腹泻，不成型便。G+杆菌（呈粗棒状）增多，G-杆菌减少，G+和G-球菌大部分消失，似纯培养涂片稀便，细菌数减少，G-杆菌明显减少，G+双球菌占优势，可见到棒状杆菌细菌总数略减少，G+和G-杆菌明显减少，G+球菌增多，可见多量脂肪球。III度菌群失调•临床表现：急性腹泻，二重感染，可出现低热和白细胞升高•粪便外观：稀或黏液便，常呈黄绿色或黑色；大便常规可见大量白细胞及脓细胞，大便隐血呈阳性•涂片所见：细菌总数显著减少；原有细菌大多被抑制；一种细菌或真菌占优势：葡萄球菌，白色念珠菌，大肠杆菌，艰难梭菌，绿脓杆菌，肺炎克雷伯菌•应做细菌培养及分离G+杆菌减少，G-杆菌明显减少，酵母菌明显增多。细菌总数减少，G+/G-杆菌显著减少，G+球菌增多，以葡萄球菌为主，可见多量脓细胞。常住菌大部消失，芽孢杆菌增多，见较多霉菌菌丝。在CCFA培养基上生长的艰难梭菌（产毒株），为G+梭菌（部分菌龄老化可呈G-）消化系疾病与肠道菌群失调1、急、慢性腹泻急性腹泻、肠炎、痢疾时常伴胃肠道菌群严重比例失调，常住菌（如拟杆菌、双歧杆菌、肠杆菌）数量减少，外袭病菌异常增多。慢性腹泻原因较复杂，常见的有肠易激综合征、急性菌痢后腹泻、吸收不良综合征及原因不明等，与肠道菌群失调互为因果。2、抗生素引起的菌群失调•葡萄球菌肠炎•假膜性肠炎：艰难梭状芽孢杆菌（G+大杆菌，厌氧培养，肠镜见假膜；海水样便，少脓血，假膜；腹泻腹胀•念珠菌性肠炎AAD发生机制正常的肠道菌群正常菌群被抗生素破坏(用白色表示)肠道渗透作用增加紧密连接被破坏短链脂肪酸减少炎症反应加重被扰乱的肠道微生物群和感染菌(如艰难梭菌)抗生素腹泻BouhnikY.GutMicrofloraDigestivePhysiologyAndPathology.Paris;2009:181-197.伪膜性肠炎3、小肠细菌过度孳生小肠细菌过度孳生又称小肠污染综合征或盲肠袢综合征，是由于小肠内厌氧菌过度孳生而表现为营养吸收不良、腹泻或腹胀的临床综合征。正常人小肠上段只有很少细菌（小于103/ml），这是由于正常的小肠运动，包括消化期和消化间期的运动，有清除细菌的作用。许多因素可造成小肠细菌过度孳生。•（1）小肠淤滞•解剖因素：①BillrothⅡ式部分胃切除术后的输入袢过长；②十二指肠或空肠多发憩室；③手术造成的盲袢（端—侧吻合）或再循环（侧—侧吻合）；④梗阻（狭窄、粘连、炎症、肿瘤）；⑤瘘管（胃—结肠或空肠—结肠瘘）；⑥回盲瓣切除。•运动因素：①硬皮病；②特发性假性肠梗阻；③糖尿病性自主神经病；④消化间期“移行复合波”缺陷。•（2）抑菌机制障碍：①胃酸缺乏：慢性萎缩性胃炎，强抑酸药物治疗溃疡病或手术引起的持续性低酸；②免疫缺陷综合征。4、肝炎、肝硬化、肝癌•浙江大学医学院附属第一医院吴仲文等报告慢性重型肝炎患者、慢性肝炎患者双歧杆菌数量显著减少,肠杆菌、肠球菌、酵母菌数量显著增加,B/E值显著降低,B/E值与肠杆菌、肠球菌呈负相关。B/E值可作为肠道微生物定植抗力的指标应用于临床。•浙江预防医学.2000;12(7):4～5.上海消化疾病研究所华静等报告：(1)肝硬化患者双岐杆菌、拟杆菌、真杆菌量明显低于正常组,而大肠杆菌、产气荚膜杆菌量高于正常组(P＜0.05);(2)肠菌失调程度与肝功能Child-Pugh分级有关;(3)内毒素水平与大肠杆菌量存在相关性。结论：肝硬化患者存在肠道菌群失调,具有代表性的厌氧菌减少,需氧菌增多。需氧革兰氏