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肠道微生物群的主要功能与发炎性肠道疾病的探讨

2017-10-17

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过去十年中,科学家们发现了肠道微生物群对人类健康有一定的影响力。 肠道是许多微生物的家,并各自有着独特的功能,而微生物群的组成也会因为不同的消化系统而有所不同。

出生时 / 出生后肠道微生物群的成长

微生物在出生时与出生后不断扩大。 在出生之前,胎儿被认为肠道内是无菌且只有非常少数的微生物,但在婴儿出生时,则会暴露在数千万的微生物环境之中。

很有趣的是,与剖腹产婴儿不同,透过产道出生的婴儿将会接触到富有微生物的环境之中,使剖腹产婴儿有较少的微生物居住在肠道里,但出生六个月后其实数量并不会差到太多。

外部与内部因素将会影响早期微生物的改变

在婴儿刚出生时,有许多喂食他们的方式,从母乳、奶粉、断奶、直到实体食物,这段时间肠胃微生物群将会受到外部与内部的影响。 外部影响包含了食物的类型与母乳之中的微生物群,而内部影响则包含了肠胃酸碱值或是像是免疫反应的生理因素等。

外部与内部皆有如此多的因素可以影响人类肠道内的微生物群,它其实在生物分类法的「门」中比较稳定。 拟杆菌门与厚壁菌门都实质上存在每一个个体中,虽然数量就不一定了,有许多不同个体的微生物群体存在这些地方。

每个肠道微环境群都扮演着不同的脚色,包含代谢、胆汁生物转化、以及氨基酸合成

肠道菌的任务是制造不同维他命、合成必要与非必要的氨基酸、以及完成胆汁的生物转化过程。 此外微生物还提供了碳水化合物不同的生化路径,是结肠主要的能量来源。 让宿主能够吸收能量与基质,并提供养分与能量给菌类成长与增殖。

肠道菌与免疫反应的关系

肠道菌在肠黏膜免疫系统成长的初期非常重要,肠上皮的细胞透过能够辨认细菌分子受体来通报免疫系统,对抗病原。 这会启动宿主的免疫反应并释放出侵略性强的肽、细胞因子、以及白血球。

肠道菌的曝露代表能够对抗过敏。 研究发现有过敏的婴儿与幼儿的肠道菌组成与没有过敏的婴儿与幼童也有差异。

所以研究员们假设了肠道菌会刺激免疫系统并训练它们某种程度上对所有抗原的反应。 在早期改变肠道菌的组成能够充分的训练免疫系统对抗原的过度反应。

当肠道出现问题 — 大肠激躁症后群 (IBS) 与发炎性肠道疾病 (IBD)

炎症、感染、免疫与基因因子都被认为是全球 10 至 20% 成人与青少年大肠激躁症后群发生的原因。 肠道菌的不同与这些因子都和低度肠道炎症有着极大的关联。

在一个健康的肠道中,微生物会用杀菌或是病原细菌来保护肠壁。 改变大肠激躁症后群病患的正常微生物的组合与干扰结肠发酵功能是刺激大肠激躁症后群症状的原因,增加两倍的厚壁菌门与拟杆菌门的比例。

肠道菌透过瘦素突变造成的肥胖症

肥胖老鼠的瘦素基因突变与没有肥胖相关的肠道菌突变老鼠有明显的不同。 更多的研究指出,就像大肠激躁症后群病患,肥胖老鼠的肠道厚壁菌门会比拟杆菌门更多。

在近期的人类研究中,研究员发现了肥胖症病患的肠道菌比起正常体重的人的不同,因此断定肠道菌会因为宿主的体重而有所改变。

人类健康中关键的脚色

很显然的肠道菌在人类健康中扮演着一个关键的脚色。 当一个人健康时,肠道可以提供能量来修复、其他好的功能、以及保护宿主远离疾病与。 当他在生态失衡的阶段时,肠道菌会被认定为和宿主代谢功能互动的环境因子,并在病理状态下、生态系统、肥胖、以及肠道相关的大肠激躁症后群与发炎性肠道炎中有所影响。

即使每个微生物个别的功能与影响力还尚待厘清,高通量 DNA 定序法不断的进步能够让我们更脚解微生物与它们在人类健康中扮演的脚色。

肠道菌的延伸阅读:

Guarner and Malagelada. Gut flora in health and disease. Lancet. 2003;361(9356): 512–519.

Guinane and Cotter. Role of the gut microbiota in health and chronic gastrointestinal disease: understanding a hidden metabolic organ. Therap Adv Gastroenterol. 2013;6(4): 295–308.

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Topics: Inflammation

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