谷禾健康–第18页–谷禾健康

许多流行病的爆发都是病毒引起的，面对新的传染性基因组出现的最佳策略是及时识别，以便于在感染开始时立即实施相应措施。

目前可用的诊断测试仅限于检测新的病理因子。适用于同时检测存在的任何病原体的高通量方法可能比使用基于当前方法的大量单独测试更有优势。

尽管宏基因组学领域取得了巨大进步，但对于具体数据分析任务应使用各种方法中的哪一种，仍缺乏共识。

什么是宏基因组学？

宏基因组学是下一代测序的一个领域，可以识别微生物群落，以及基因检测、识别和表征致病因子。它已被证明是病毒遗传特征的关键因素，并导致了使用传统培养技术无法完成的发现。

目前的分子检测使用特定的引物或探针针对有限数量的病原体，而宏基因组学可以接近样本中存在的所有DNA和RNA分子，从而能够分析相应的宿主基因组及其微生物集合。

在宏基因组组装中鉴定病毒有五个主要步骤：

宏基因组分箱是在物种注释之前可选的附加步骤。分箱的目的是根据根据序列的起源对其进行聚类。

根据这些步骤，列举出以下目前使用较多的主流工具。

宏基因组学的第一步将是执行序列QC，因为从分析中消除技术错误是必不可少的。

此步骤的主要目的是识别不需要的接头序列、过短的序列、低质量的序列或核苷酸以及其他可能存在的数据。根据数据类型，在这一步中可以使用以下几种工具：

其他QC程序也可以提供相同类型的报告，如MultiQC，它具有与FastQC相同的功能，但有一个主要区别，它可以同时合并多个fastq的QC报告，生成一个总的报告。

对于长读，可以使用longQC或MinionQC来检查序列质量，这两个工具已经应用于从纳米孔的MinION或其他长读取测序仪中获得的数据。

——低质量序列修剪工具

序列质检后，就需要修剪工具，删除低质量序列和接头序列。可供使用的工具如下图。

对于短读，常用的是Trimmomatic，其次是Cutadapt和Fastp。

对于长读，NanoPack可用于处理长读数据并可视化QC结果。与Nanopack功能相同的是SequelTools。

——删除测序数据中非靶向或污染序列的工具

如下图，通常使用序列比对的工具：

对于短读，可以使用BWA、bowtie2和BBMap等。

其它工具如FastQ-Screen，可以以fastq格式比对自定义参考序列。

对于长读，可以使用BWA和BBMap，也可以选择特定的minimap2。

另一种方法是在组装前对序列进行物种注释。使用这种策略，可以过滤掉病毒以外的序列，保留病毒序列以供进一步分析。可以使用kraken2和kaiju。

为了更好的进行物种注释和识别存在的病毒，对序列进行组装，生成contigs，以提供更长的连续序列。宏基因组学中使用的组装类型主要为denovo，即从头基因组组装。

可使用的工具如下图：

对于短读，推荐MEGAHIT，这是一个针对宏基因组优化的生物信息学组装工具，或者metaSPADES和IDBA-UD，它们也针对宏基因组进行了优化。

除了denovo，还有一种基于参考的组装，也可以用于宏基因组学。只是，并不是在所有情况下都可以获得合适的参考基因组，而且这种方法不能识别新的病毒或以前没有测序的病毒。

对于长读，推荐metaFlye、Canu和NECAT，这些工具可以用于各种技术下产生的数据格式，从纳米孔测序到PacBio，甚至在高保真序列。

对于混合组装，也就是将短读和长读的两个特性结合起来的组装，推荐OPERA-MS和HybridSPADES工具，它们都是用DeBruijn图算法实现的。

宏基因组组装完成，就应该确定组装的质量。用于此目的的工具可以分为两大类：

一类是需要参考基因组的工具，例如MetaQUAST，它使用参考来计算组装的统计信息。一般而言，在宏基因组学研究中，可能很难使用参考基因组，因为通常没有可用的参考基因组或参考基因组的质量很差。

不需要参考基因组的方法，例如DeepMAsED，它使用机器学习来识别错误装配，或者REAPR，是一种使用映射的配对端读长来评估基因组组装准确性的工具。常用的还有BUSCO和CheckM。

在宏基因组分析中识别病毒的一个重要步骤是进行物种注释。实现这一步骤的主要方法有两种：

两种方法各有优缺点：

在使用contig(即使用组装序列)进行的物种注释中，分类的对象是较长的序列，它存在一些contigs可能是嵌合的风险。

而直接对reads进行物种注释的统计学意义较小，虽然分析了大量的序列，但序列较短，这种方法可以提供更多样化的结果，只是计算成本会更高。

对于已知病毒的识别，一种是基于k-mer，直接使用参考数据库与reads/contigs进行比对，如kraken2、bracken、CLARK和Centrifuge，

另一种是先翻译序列，然后与参考蛋白质数据库进行比对，如kaiju、DIAMOND和MMseqs2。

还有基于算法的，如BLAST或DUDes，它们使用DUD(DeepestUncommonDescent)算法。

使用基因标记的，如MetaPhlAn4、IGGsearch和GOTTCHA。

也有专门用来研究病毒组的工具，如VirusTaxo、Metavir2和DeepVirFinder，其主要算法是卷积神经网络(CNN)。

其中如MetaPhlAn4和MCP(MicrobiotaCommunityProfiler)，包含未知的宏基因组组装基因组的序列，而MCP只能用于识别微生物区研究中的细菌、古菌、真核生物和病毒序列。

由于每个用于物种注释的工具的性能都不同，且都使用了各种算法和参考数据库，所以这种多样性也会导致不一样的结果、耗时和计算成本。

基于k-mer的物种注释工具似乎是计算效率最高的，虽然它们需要很大的内存。

基于标记的，对内存的要求较低，但它们只能对来自特定区域的reads/contigs进行注释分类。

基于比对的工具要比其他的计算成本更高。

对于新型病毒的识别，现在也有不需要任何参考就能识别病毒序列的工具，即:

VirFinder是一个基于k-mer的R包，可以以较好的预测识别病毒的contigs；

而VirSorter可以在不同的微生物数据集中识别新的病毒序列。

宏基因组分箱

在物种注释之前可以选择是否执行分箱(binning)。

分箱的主要目的是根据物种对contig进行聚类。根据数据类型，可使用的工具如下图：

CONCOT，它可以根据核苷酸组成和覆盖率数据对宏基因组contigs进行聚类。

GraphBin，它使用组装的连通性信息对contig进行集群化。

但宏基因组分箱并不局限于contigs，对于长读，可使用MEGAN-LR、BusyBee或LRBinner。

近年来，宏基因组学领域取得了许多进展，新技术可以帮助研究人员发现新的病毒，预测疫情，诊断某些疾病等。

宏基因组学检测人类样本中任何基因组（包括细菌、病毒、寄生虫和真菌）的能力，对于传染病的诊断具有重要意义。宏基因组学方法也已应用于其他几个研究领域：环境研究（如海洋样本、土壤、污水、农场灰尘）；7000年前青铜时代人类样本中的病毒感染；健康、疾病和法医调查中人体肠道微生物组的特征；临床研究;以及新病毒病原体的发现，例如SARS-CoV-2等。

Ibaez-LligoaM,Colomer-CastellS,González-SánchezA,GregoriJ,CamposC,Garcia-CehicD,AndrésC,PianaM,PumarolaT,Rodríguez-FriasF,AntónA,QuerJ.BioinformaticToolsforNGS-BasedMetagenomicstoImprovetheClinicalDiagnosisofEmerging,Re-EmergingandNewViruses.Viruses.2023Feb20;15(2):587.doi:10.3390/v15020587.PMID:36851800;PMCID:PMC9965957.

在目前的审美中，无论男性或女性的肥胖都是不太加分项。除此之外，肥胖还被认为是几种疾病的重要标志物，特别是高血压、2型糖尿病(T2DM)和代谢综合征，肥胖在这些疾病中发挥着明确而重要的病理作用。

肥胖的发生有多种病因，其中遗传倾向、错误的饮食习惯（脂肪食物）和生活方式（缺乏运动）是重要的。除此之外，某些激素失衡和某些药物的副作用也有助于肥胖的形成和发展。但可惜这些致病因素无法解释所有肥胖的原因。

因此，世界范围内的研究正在继续寻找和探究，旨在找出上述因素以外的因素，以便对肥胖实行更好的管理和补救措施，从而防止这一世界性流行病的发展和由于其导致的严重病理负担。

治疗肥胖有多种方法，包括饮食控制、基于激励的锻炼计划和胃绕道手术等，但并不适用于所有人。

最新研究进展揭示了肠道微生物群的构成和代谢与肥胖发生之间存在的关系。肠道微生物会帮助消化大部分食物，将其转化为营养物质、神经递质、维生素、激素等。肠道微生物组通过这些代谢物，可以影响几乎所有代谢活动。

短链脂肪酸作为肠道菌群代谢产物之一，在肥胖中发挥重要作用，本文一起来了解一下。

短链脂肪酸(SCFA)是身体和饮食中的一种脂肪酸。链长是指化合物主链中的碳原子数(C)。

短链脂肪酸(SCFA)：5个或更少的碳原子

中链脂肪酸(MCFA)：6至12个碳原子

长链脂肪酸(LCFA)：13至21个碳原子

极长链脂肪酸(VLCFA)：22个或更多碳原子

短链脂肪酸是少于6个碳(C)原子的脂肪酸。

其中乙酸盐(C2)、丙酸盐（C3）和丁酸盐(C4)是主要的短链脂肪酸，是在结肠中碳水化合物的细菌发酵过程中形成的。

短链脂肪酸的存在会使回肠（小肠末端）到盲肠（大肠起点）的肠道pH值降低，从而防止有害细菌（如肠杆菌科和梭状芽胞杆菌）过度生长。

短链脂肪酸有助于修复“肠漏”，通过增加粘蛋白2(MUC-2)的分泌来加强肠壁，从而防止LPS穿过屏障。

目前肠道微生物组，已经被视为是免疫系统和部分能量调节器的“器官”。肠道微生物群促进消化和食物吸收以产生宿主能量，并提供维生素和短链脂肪酸。

在结肠中存在的总短链脂肪酸中，健康人体内的90%-95%是乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐。

大多数短链脂肪酸在结肠中被吸收，与碳酸氢盐交换。短链脂肪酸是酸性的，而碳酸氢盐是碱性的。

关于短链脂肪酸和体重的信息存在一些相互矛盾的信息：

总体而言，丁酸盐似乎对肥胖具有广泛的保护作用，丙酸盐具有混合关联，而乙酸盐与体重增加有关。

肥胖个体的粪便中短链脂肪酸浓度比瘦的个体高20%。根据一些研究人员的说法，这可能反映了一种针对肥胖的补偿性保护机制，其中更多的量从粪便中排出。这将防止肠道中短链脂肪酸的积累增加，这可能导致体重增加。

丁酸盐和丙酸盐等短链脂肪酸会增加肠道激素胰高血糖素样肽1(GLP-1)和多肽YY(PYY)的形成。这些通过降低食欲来减少食物摄入量。丁酸盐和丙酸盐主要是抗肥胖的。

▼丁酸盐

丁酸盐的产生受产丁酸菌数量和大肠pH值的影响。丁酸盐主要由肠道中的厚壁菌门细菌产生，会影响大脑中的基因表达。产丁酸菌似乎在更酸性的环境（较低的pH值）中茁壮成长，而乙酸和丙酸盐细菌似乎在更碱性的环境（更高的pH值）中茁壮成长。

在结肠细胞的线粒体中，70%～90%的丁酸被氧化成乙酰辅酶A，随后通过三羧酸循环产生大量的ATP。丁酸盐已被发现可增加线粒体活性，预防代谢性内毒素血症，提高胰岛素敏感性，抗炎潜力，增加肠道屏障功能并防止饮食引起的肥胖。

除此之外，研究人员还在研究丁酸盐对抗自身免疫、癌症和心理障碍等方面的潜力。

▼丙酸盐

丙酸盐已观察到可能促进或抑制肥胖的作用，但总体而言，它似乎对肥胖具有保护作用。

丙酸盐可抑制胆固醇合成，从而拮抗乙酸盐的胆固醇增加作用，并抑制脂肪细胞中抵抗素的表达。而且，已发现这两种短链脂肪酸通过其对厌食性肠道激素的刺激作用和增加瘦素的合成来引起体重调节。

▼乙酸盐

在所有三种短链脂肪酸中，乙酸盐似乎显示出更多的致肥胖潜力。它充当脂肪生成和胆固醇合成的底物。高脂肪饮食增加了LPS的吸收，而LPS又被发现与代谢性内毒素血症有关，并诱发炎症导致肥胖。

肠道中相当大比例的乙酸盐很容易被吸收并到达肝脏（通过门静脉循环），在那里它被用来制造胆固醇。

人体研究表明，在6名志愿者的饮食中给予乳果糖（经微生物群代谢产生大量乙酸盐）2周后，总胆固醇和LDL胆固醇、ApoB和血液中的乙酸盐水平均显著升高。

虽然乙酸盐主要是致胖的，但它也有一些可以防止肥胖的特性，其作用低于丁酸盐和丙酸盐。根据一些研究人员的说法，它可能通过增加GABA来对抗下丘脑（弓状核）的体重增加。

肥胖动物和人的微生物群落多样性较低，拟杆菌门、疣微菌的百分比较低，厚壁菌门和放线菌的百分比较高。但是其中一些结果没有并不能在所有研究中重现。

种属层面：

以下微生物导致肥胖的证据较少：

与较瘦的受试者相比，肥胖小鼠和人类体内的产甲烷古菌含量更高。

M.smithii与B.thetaiotaomicron的共定植导致膳食果聚糖发酵成乙酸盐，从而显着增加脂肪生成。

与瘦受试者和胃绕道手术后的受试者相比，肥胖个体的产氢普雷沃菌科（一种拟杆菌门）和甲烷杆菌目（古细菌，它们是一种氧化产甲烷菌）的数量处于较高水平。研究人员假设氢气减少了，这使得短链脂肪酸的产量更高。这导致更多的能量被肠道吸收。

已发现肥胖人类和小鼠的肠道菌群特征如下：

▼直接含有短链脂肪酸的食物

其他类型的乳制品也很重要。开菲尔和酸奶通常含有益生菌。这些益生菌可以帮助提高短链脂肪酸水平，只要没有乳糖吸收问题。

然而需要注意的是，以上食物如黄油类的并不能多吃，而通过食物改善肠道菌群组成，从而增加短链脂肪酸是相对有效和安全的方式。

因此，饮食方式对于调节体内短链脂肪酸较为重要，低碳水化合物、高脂肪（或高蛋白）饮食可能降低丁酸盐的产量，因为这样的饮食方式可能会剥夺肠道中产丁酸的细菌最喜欢的食物。那么具体该怎么吃？

▼通过菌群调节增加短链脂肪酸的食物

吃大量富含纤维和抗性淀粉类的食物，例如水果、蔬菜和豆类，与短链脂肪酸的增加有关。其中每一种都是由许多不同的底物（食物中的元素）产生的，并且影响不同的肠道微生物，进而影响不同的短链脂肪酸的产生，在调节体重方面发挥着不同的作用。

▼纤维摄入量和类型间接影响短链脂肪酸生成

摄入的纤维量和类型会影响肠道细菌的组成，进而影响短链脂肪酸的产生。例如，研究表明，多吃纤维会增加丁酸盐的产量。

以下类型的纤维最适合在结肠中产生短链脂肪酸：

菊粉：进食菊粉刺激肠道菌群中芽孢杆菌属和拟杆菌属的细菌，产生短链脂肪酸显著提高。菊粉还能维持肠黏膜屏障的稳态，激活AMPK，缓解糖脂代谢紊乱，恢复免疫监控，防止肥胖等代谢性综合征的出现。

低聚果糖(FOS)：低聚果糖主要用作替代甜味剂。

阿拉伯木聚糖：阿拉伯木聚糖存在于谷物中。

阿拉伯半乳聚糖，也称为甘露半乳聚糖，是一种有助于为肠道提供短链脂肪酸的糖类。

瓜尔豆胶跻身提供短链脂肪酸的食品之列。瓜尔豆胶是一种增稠剂，来自一种豆类。极少量的瓜尔胶对肠道有益，但大量会导致腹胀和胀气。

目前还有短链脂肪酸补充剂。最常见的类型是丁酸盐，如丁酸钠。这些补充剂是直接提供，而不是让身体去产生它。可能存在的问题是，使用这种类型的补充剂，丁酸盐通常在化合物到达结肠之前很久就被吸收了。这可能意味着带来的健康效果不佳，但是不能排除部分情况下补充剂可能仍然有用。

每种食物都有自己独特的营养成分，保持饮食多样性可以最大程度避免某些营养物质的缺乏。

一般人对饮食和补充剂的反应各不相同，因为每个人都有独特的“健康密码”。可能有些人吃了抗性淀粉或者高膳食纤维食物会出现腹胀，胀气等问题，可以进行肠道菌群健康检测，查看是哪些菌群超标可能带来的消化道问题。

需要深度挖掘自己的健康信息，并找到可能导致慢性健康问题的原因，然后根据个性化的建议调整，从而帮助达到最佳健康状态。

主要参考文献

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双歧杆菌

双歧杆菌属（Bifidobacterium）是放线菌门严格厌氧的革兰氏阳性多形性杆状细菌。末端常常分叉，故名双歧杆菌。是人和动物肠道的重要核心菌群和有益生理菌群，也是母乳喂养婴儿中发现的第二大菌。

肥胖、糖尿病和过敏等各种疾病都与生命各个阶段的双歧杆菌数量减少有关。双歧杆菌有助于改善消化问题，抗菌和病毒、抗炎、改善血糖控制，降低血脂水平，提高免疫力，表现出抗氧化活性，有助于预防湿疹，缓解压力和过敏。

从代谢的角度来看，该属比较典型的特征是单糖的分解代谢（即所谓的果糖6-磷酸途径），主要发酵葡萄糖产生乳酸和乙酸和少量乙醇。

重要的是，双歧杆菌产生硫胺素（维生素B1）、核黄素（维生素B2）、维生素B6和维生素K。可能还具有合成叶酸、烟酸（维生素B3）和吡哆醇（维生素B6）的能力。双歧杆菌代谢产物还包括γ-氨基丁酸(GABA)和生物素。比如青春双歧杆菌是人体肠道微生物群中GABA生产的关键成员。

byKaterynaKon

食用双歧杆菌食品可以通过降低胃pH值（促进矿物质的电离，这是矿物质的吸收所必需的）来提高某些矿物质的生物利用度，包括钙、锌和铁。

多种因素会导致人体肠道内双歧杆菌变化

导致减少的因素包括：

增加双歧杆菌的因素包括：

补充益生菌：可以通过食物或药物的方式补充益生菌，可以增加肠道内双歧杆菌。

吃发酵食品：多吃发酵食品，如酸奶、奶酪、泡菜，适量葡萄酒等，可以增加肠道内双歧杆菌。

增加特定膳食补充剂，比如低聚果糖，抗性淀粉，白藜芦醇、镁、绿茶、水苏糖，杏仁/杏仁皮、岩藻多糖、大麦、菊芋、阿拉伯木聚糖、菊粉等

多样性饮食，摄入足够的蔬菜、水果、豆类和全谷物，定期摄入奶制品。

合理运动和良好睡眠，清洁的水源等。

存在于不同生态位的双歧杆菌物种与其宿主之间有不同的生态关系

抗生素敏感性

药敏实验显示双歧杆菌对多种抗生素敏感，如氯霉素、四环素、红霉素等，但对氨苄青霉素、庆大霉素、痢特灵、丁胺卡那霉素、新霉素、环丙沙星等抗生素耐受。

应用

目前双歧杆菌制剂已经广泛应用于保健食品、医药等领域。比如双歧杆菌药品、双歧杆菌与药成分搭配的保健药品、双歧杆菌与双歧因子搭配的保健食品以及双歧杆菌与寡糖、葡萄糖酸、精氨酸配合，对青春双歧杆菌有选择的增殖作用，发挥特有的免疫赋活功能等。

开发价值

未来还可能扩大双歧杆菌利用面，促进双歧杆菌向多元化方向发展。比如双歧杆菌富含B族维生素，该菌的代谢产物富含(L+)乳酸和一些酶类，可用来生产微生态护肤品或其他化妆品。除用于特定保健食品和医药外，在畜业、水产业和肉制品加工中也广泛应用，也大有开发价值。

通过补充益生菌或益生元调节双歧杆菌水平可以改变肠道微生物群的整体组成和代谢。但是双歧杆菌介导的健康益处是双歧杆菌、肠道微生物群的其他成员和人类宿主之间建立的复杂动态相互作用的结果。值得强调的是，某些双歧杆菌定植特征受肠道因素调节，包括其他微生物的存在。

这体现在具有不同肠道微生物群组成的个体似乎对双歧杆菌补充剂的反应不同，这一事实提供了双歧杆菌-肠道微生物群串扰存在的进一步证据。

本文主要讨论和介绍双歧杆菌的菌属特性，生态代谢特征，对人体的健康特性以及影响双歧杆菌在体内定植的主要因素。

—正文—

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双歧杆菌属于放线菌目，双歧杆菌在细胞壁类型上与其他放线菌（如链霉菌和诺卡氏菌）是分开的；双歧杆菌被指定为具有VIII型细胞壁（鸟氨酸浓度相对较高）。

属水平

双歧杆菌属（Bifidobacterium）于1899年首先由Tissier从母乳喂养婴儿的粪便中分离出来，并命名为Bacillusbifidus。

种水平

随着鉴定方案的技术改进和微生物系统学信息的扩展，该属中已定义物种的数量已经稳步增加。

Bergey的系统细菌学手册(1986)鉴定了24种不同的双歧杆菌。在这些物种中，被认为主要起源于人类的类型有以下种：

B.bifidum、B.longum、B.infantis、

B.breve、B.adolescentis、B.angulatum、B.catenulatum、B.pseudocatenulatum、B.dentium。

大多数这些物种在人类结肠中占主导地位，随后可以在粪便和污水中找到。

截止2020年已在该菌属在分类学上已鉴定出78个种和10个亚种，而且这个数字每年都在上升。

双歧杆菌是革兰氏阳性、不运动、过氧化氢酶阴性、不形成孢子和非还原细菌的多样化菌属。是厌氧菌和多形性细菌，具有单细胞、链、聚合物形、V形或Y形或栅栏形等多种排列方式。

适宜生长条件

人源双歧杆菌的最适生长温度为36至38°C，而动物源双歧杆菌的最适生长温度为41至43°C。但蒙古双歧杆菌和嗜冷双歧杆菌除外，它们分别可以在15°C和8°C下生长；最高生长温度为43–45°C，但嗜热双歧杆菌除外，其最高生长温度为49.5°C。

双歧杆菌的最适生长pH为6.5–7.0。pH值低于4.5–5.0或高于8.0–8.5时不会一般发生生长。嗜热双歧杆菌除外，它可以在pH4.5下生长或pH8.0–8.5下不生长。

双歧杆菌菌落与乳酸菌易混淆

在琼脂平板上，双歧杆菌的菌落与乳酸菌（尤其是乳酸杆菌）的菌落非常相似，容易混淆，经常被错误地称为乳酸菌的一员；然而，双歧杆菌与发酵食品生产中使用的传统乳酸菌都没有密切关系。

与乳酸菌相比，双歧杆菌的耐酸性较差，它们的生长不能称为“兼性厌氧”。双歧杆菌确实会通过碳水化合物的发酵产生乳酸，但通常产生的乙酸量高于乳酸，并且所使用的分解代谢途径不同于乳酸菌所采用的同源发酵和异源发酵途径。

乳杆菌的DNA的平均(G+C)mol%约为37%，双歧杆菌的平均值约为58%。

从不同生态位分离出来的双歧杆菌物种表

doi.org/10.2217/fon-2019-0374

通常在我们的认知中，双歧杆菌是益生菌，但实际上，双歧杆菌与其宿主之间可以建立不同的生态关系，从机会性致病相互作用（例如齿双歧杆菌）到共生甚至促进健康的关系（例如双歧双歧杆菌和短双歧杆菌）。

在已知的促进健康的菌群中，双歧杆菌代表了最主要的群体之一，一些双歧杆菌物种通常被用作许多功能性食品中的益生菌成分。

在当前的文献中，人们越来越意识到双歧杆菌的潜在致病性。双歧杆菌的致病潜力尚不清楚；有报道称在免疫功能低下的宿主和肠道屏障受损的宿主中具有“败血症样图像”的侵袭性。

双歧杆菌的促炎作用

LimHJ,etal.,JMicrobiolBiotechnol.2020

先前的研究表明，最常见的引起双歧杆菌感染是长双歧杆菌和齿双歧杆菌。在儿科和成人菌血症病例中，无论是否使用过益生菌，公认的菌种是婴儿双歧杆菌、青春双歧杆菌、短双歧杆菌、长双歧杆菌和齿双歧杆菌（在较早的文献中称为埃里克森双歧杆菌）。

已经报道了由双歧杆菌引起的几种类型的感染。偶尔的感染发现还包括B.scardovii。

在一项研究中，从无菌场所分离出的15种推定的双歧杆菌分离株或大量存在的双歧杆菌被鉴定到物种水平，鉴定出四种：A.omnicolens、B.breve、B.longum、B.scardovii，来自胃肠道或泌尿生殖道，B.breve来自血液。Scardoviawiggsiae是一种新物种，与严重的幼儿龋齿有关。

在血培养分析中，双歧杆菌约占厌氧血培养分离株的0.5-3%，截至2015年，文献中仅报道了15例成人双歧杆菌菌血症，因此，双歧杆菌还是相对安全的。

双歧杆菌属属于放线菌门、放线菌纲（高G+C革兰氏阳性菌）、双歧杆菌目和双歧杆菌科。

产生B族维生素

双歧杆菌可产生硫胺素、核黄素、维生素B6和维生素K。还有报道称它们具有合成叶酸、烟酸和吡哆醇的能力。这些维生素B复合物在人体中被慢慢吸收。

产生乳酸

关于含有双歧杆菌的发酵乳的营养特性的现有信息表明，与非发酵乳相比，它们的残留乳糖含量较低，游离氨基酸和维生素含量较高。它们优先含有(+)-乳酸[双歧杆菌除乙酸外还产生(+)-乳酸，而乳酸菌产生()-乳酸]，更容易被人体代谢。这对于1岁以下的婴儿尤为重要，因为在这些婴儿中代谢性酸中毒可能是一个问题。

所有与人类有关的物种都可以发酵乳糖；在考虑将双歧杆菌应用于乳制品和作为益生菌培养物以缓解乳糖吸收不良不适的预期效果时，这是一个重要特征。

主要代谢途径：果糖6-磷酸途径

双歧杆菌使用果糖6-磷酸途径（双歧途径）作为碳水化合物代谢的主要途径，其中Xfp是该途径的主要酶，具有双底物特异性，最终代谢产物是乙酸盐、乳酸盐和乙醇。

注：Xfp——果糖6-磷酸磷酸酮醇酶

其他代谢途径

人们认为，双歧杆菌能够与其他胃肠道细菌竞争并在胃肠道区域的细菌菌群中占据很大比例，部分原因可能是它能够利用多种分子提供能量。双歧杆菌可能还参与的其它代谢通路如下：

2-氧代羧酸代谢

ABC转运体

丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢

氨基糖和核苷酸糖代谢

氨酰-tRNA生物合成

精氨酸和脯氨酸代谢

精氨酸生物合成

细菌分泌系统

碱基切除修复

氨基酸的生物合成

抗生素的生物合成

次级代谢物的生物合成

不饱和脂肪酸的生物合成

生物素代谢

丁酸代谢

C5-支链二元酸代谢

碳青霉烯生物合成

碳代谢

氯代烷烃和氯代烯烃降解

柠檬酸循环（TCA循环）

氰基氨基酸代谢

半胱氨酸和甲硫氨酸代谢

D-丙氨酸代谢

D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢

DNA复制

芳香族化合物的降解

脂肪酸生物合成

脂肪酸降解

脂肪酸代谢

叶酸生物合成

果糖和甘露糖代谢

半乳糖代谢

谷胱甘肽代谢

甘油脂代谢

甘油磷脂代谢

甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢

糖酵解/糖异生

乙醛酸和二羧酸代谢

组氨酸代谢

同源重组

肌醇磷酸代谢

胰岛素抵抗

赖氨酸生物合成

代谢途径

甲烷代谢

不同环境中的微生物代谢

错配修复

内酰胺生物合成

萘降解

烟酸盐和烟酰胺代谢

氮代谢

非核糖体肽结构

核苷酸切除修复

一个由叶酸组成的碳库

其他聚糖降解

氧化磷酸化

泛酸和CoA生物合成

戊糖和葡萄糖醛酸相互转化

戊糖磷酸途径

肽聚糖生物合成

苯丙氨酸代谢

苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成

磷酸转移酶系统(PTS)

聚酮化合物糖单元生物合成

卟啉和叶绿素代谢

丙酸代谢

蛋白质输出

嘌呤代谢

嘧啶代谢

丙酮酸代谢

RNA降解

RNA聚合酶

核黄素代谢

核糖体

次级胆汁酸生物合成

硒化合物代谢

鞘脂代谢

淀粉和蔗糖代谢

链霉素生物合成

硫代谢

牛磺酸和亚牛磺酸代谢

萜类骨架生物合成

硫胺素代谢

双组分系统

酪氨酸代谢

泛醌和其他萜类醌生物合成

缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成

缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解

万古霉素耐药

维生素B6代谢

β-内酰胺抗性

Bifidus在拉丁语中的意思是裂开或分开（当营养受限时，细胞的特征性分叉很明显）。

双歧杆菌属的物种具有较高的rRNA16S序列相似性，构成了一个连贯的系统发育单元。

2002年，来自长双歧杆菌的第一个基因组被发表，并且此后公开可用的双歧杆菌基因组数量稳步增加。截至2016年4月，共有254个公开的双歧杆菌基因组序列，其中61个代表完整的基因组序列。通过比较不同物种的基因组，揭示了该属的系统发育和进化适应性。

双歧杆菌基因组平均长度为2.2Mb，通常编码52-58个tRNA基因和3-5个rRNA操纵子。

通常，在婴儿肠道内以婴儿双歧杆菌和短双歧杆菌为优势菌群；

而在成人肠道内则缺少这两种双歧杆菌，仅有少量双岐双歧杆菌、青春双歧杆菌和长双歧杆菌存在

通过使用不同的方法和技术，已经观察到双歧杆菌的数量和多样性会随着年龄的增长而减少（当然这个目前仍然不明确）。

其中能在人体肠道内定植并能用于制备保健食品的双歧杆菌主要有5种：

婴儿：双歧杆菌占90%，断奶后迅速下降

双歧杆菌通常是婴儿肠道微生物群中最丰富的分类群（高达90%），其丰富性与对婴儿健康的各种有益影响有关，包括肠道中叶酸的产生、对疫苗接种的免疫反应增加和预防或减少过敏性疾病。

已知双歧杆菌产生的紧密粘附菌毛会刺激结肠上皮细胞增殖，从而可能影响新生儿肠道的成熟。富含双歧杆菌的健康肠道微生物群在母乳喂养期间继续存在，但相对丰度在断奶后迅速下降。

成人：双歧杆菌参与复杂碳水化合物的代谢

到目前为止，饮食类型（西方、亚洲、地中海）与特定双歧杆菌种类在肠道中的富集之间尚无明确关系，但据报道不同人群和国家之间存在差异。

老人：双歧杆菌物种水平变化

在老年人（百岁老人）中也提到了物种水平的变化。结果仍然有些争议。在某些地区，百岁老人的微生物群组成仍然与成年人相似，然而，也有些地方百岁老人的双歧杆菌比例高于年轻老人。

双歧杆菌介导的健康益处是双歧杆菌、肠道微生物群的其他成员和人类宿主之间建立的复杂动态相互作用的结果。

在双歧杆菌益处中，抑制肠病原体和减少轮状病毒感染是它们最确定的结果。许多体外研究表明，双歧杆菌可以通过产生有机酸、抗菌肽、群体感应抑制剂来抑制病原体,或免疫刺激以及其他机制，为它们预防某些感染的能力提供分子线索。

双歧杆菌的抗菌作用

另一个事实表明，存在一个关键的双歧杆菌-肠道微生物群-宿主串扰，即婴儿早期微生物群的建立似乎遵循一种精心策划和有组织的菌群演替模式。

与人类肠道菌群的串扰机制表现在：

第一批肠道定殖者，双歧杆菌占主导地位

有助于减少环境并产生代谢物，使其他细菌种群能够稳定地定植肠道。

和其他肠道细菌间存在显著的共生效应

多形拟杆菌能够在长双歧杆菌存在下，扩大其利用多糖的能力，这表明常驻肠道共生体能够调整其底物利用以响应对双歧杆菌。

通过补充益生菌调节双歧杆菌

通过补充益生菌调节双歧杆菌水平可以改变肠道微生物群的整体组成和代谢。

在源自人肠道的微生物群小鼠模型中补充长双歧杆菌菌株会增加丙酮酸、丁酸和生物素的产量。可能是由于长双歧杆菌和Bacteroidescaccae的共存。

双歧杆菌分子调节肠道菌群

体外研究表明，在双歧杆菌胞外多糖存在的情况下，脆弱拟杆菌和Faecalibacteriumprausnitzii（粪栖杆菌，又名普拉梭菌）会改变它们的代谢。

通过补充益生元调节双歧杆菌

对益生元代谢分析，了解双歧杆菌与其他菌群的交叉喂养机制

B.longumNCC2705和E.rectaleATCC33656之间的交叉喂养机制，有利于双歧杆菌菌株和产丁酸菌在同一生态位中共存。为阿拉伯木聚糖寡糖的产双歧和产丁酸作用提供了新的见解。

理解双歧杆菌和拟杆菌属物种以及双歧杆菌和普拉梭菌之间的交叉喂养机制)，这将有助于理解共培养发酵的产丁酸活性。这些结果也有助于阐明益生元发酵过程中肠道内的细菌相互作用。

双歧杆菌菌株间的潜在串扰

分析长双歧杆菌和短双歧杆菌菌株之间的相互作用，证明它们对碳水化合物利用酶的产生显著影响。

双歧双歧杆菌PRL2010和短双歧杆菌UCC2003之间存在交叉喂养机制：

短双歧杆菌UCC2003不能在体外利用唾液酸作为唯一的碳源，尽管它可以以消耗唾液酸的残留物为代价生长。

双歧双歧杆菌PRL2010从粘蛋白上裂解。事实上，对双歧杆菌属糖苷利用能力的详细分析强调了特定物种专门针对特定碳水化合物的利用，因此表明双歧杆菌物种可能在肠道内合作利用碳水化合物。

也就是说益生菌菌株的混合物可能会产生协同效应，提高它们对肠道菌群以及宿主健康发挥作用的能力。

值得强调的是，某些双歧杆菌定植特征受肠道因素调节，包括其他微生物的存在。具有不同肠道微生物群组成的个体似乎对双歧杆菌补充剂的反应不同，这一事实提供了双歧杆菌-肠道微生物群串扰存在的进一步证据。

双歧杆菌与其他菌群可能的相互影响如下：

尽管这种不同行为背后的串扰的分子机制还远未被理解，但对它们的理解将极大地帮助设计基于益生菌的疗法，即使在目前在临床试验中被归类为“无反应者”的那些亚群中也能发挥作用。

双歧杆菌是革兰氏阳性菌，必须能够在胃肠道运输中存活下来，了解双歧杆菌对克服胃肠道应激因素的反应，对于合理选择益生菌菌株和开发分子工具箱以提高其性能至关重要。最近的发展，如表达载体和突变生成系统，以及功能基因组学和其他组学技术的巨大进步，揭示了双歧杆菌使用多种策略来适应人类肠道的特定环境条件。

在通过胃肠道期间，口服益生菌会遇到各种恶劣的环境条件（下图）。这些条件危及这些有益微生物的生存，损害它们的生存能力和功能。这些包括消化酶、胃中的酸性pH值、防御素和肠道中高浓度的胆汁盐。

人类胃肠道的示意图和双歧杆菌对各种环境因素或生态位的反应

低pH值

胃液成分造成的强酸性条件是双歧杆菌在胃中应对的首要障碍之一。除动物双歧杆菌和嗜酸双歧杆菌外，双歧杆菌对酸的耐受性较低。因此，益生菌的使用需要分离具有良好耐酸性的菌株，这些菌株通常对其他技术和胃肠道应激因素表现出交叉抗性。

细菌可能通过一系列酸诱导机制对随后的酸胁迫产生耐受性。双歧杆菌中这种耐酸反应(ATR)的分子机制在部分研究中已经被报道。长双歧杆菌中的乳酸和酸适应与F0-F1-ATP酶亚基的过量产生有关，这通过增加的H+排出活性来抵消这种H+积累。

注：暴露于低pH值会影响质子动力，导致H+在细胞内积累。

在双歧杆菌中发现了环境条件（例如可发酵碳源的可用性或生长期）对酸耐受性的强烈影响。这突出了体外模型模拟双歧杆菌在肠道中面临的条件的局限性。

胆汁

胆汁的存在是双歧杆菌在肠道中必须面对的生理障碍之一。胆汁酸是这种生物体液的主要成分，它们具有类似洗涤剂的抗菌特性。这些酸在细胞质中的积累会影响细胞的稳态，导致离子泄漏。

双歧杆菌对这种肠道疾病的抵抗力取决于物种，尽管它们可以通过接触胆汁获得稳定的抵抗表型。这个过程经常涉及对其他压力因素的交叉抗性的出现、抗生素抗性模式的改变、碳水化合物代谢、细胞表面结构和组成，以及它们与肠道生态系统的相互作用等。

酶和抗菌肽

双歧杆菌在胃肠道中存活和功能受到多种因素的影响，其中包括消化酶（如胃蛋白酶和胰酶）、肠道抗菌肽（如防御素和导管素）以及某些益生菌的刺激。

研究表明，消化酶可能影响双歧杆菌的粘附，而肠道抗菌肽可能影响双歧杆菌的存活和功能，但其机制尚未完全了解。

某些益生菌会刺激肠道防御素的产生。B.animalis亚种lactisBb12导致人体中β-2-防御素的产生增加，这可能解释了双歧杆菌预防某些感染的能力。

微生物对肠粘膜的粘附是定植过程中的一个重要特征，并且与菌株与宿主相互作用的能力有关。因此，对粘膜的粘附经常被用作选择益生菌菌株的标准。

菌株的粘附能力似乎对免疫调节和竞争性排斥病原体也很重要。肠粘膜的外部区域由覆盖上皮细胞的粘液层组成。这种粘液富含糖蛋白和糖脂，为细菌粘附提供了丰富的目标，包括碳水化合物部分。

竞争性排除肠道病原体

一些益生菌与肠道病原体共享碳水化合物结合特异性，这为使用益生菌对抗过度竞争的病原体以预防感染提供了明确的理由。因此，对人肠粘液和/或人肠上皮细胞系的粘附一直是评估细菌粘附的最常用模型。在这方面，某些双歧杆菌菌株具有从肠道细胞和人体肠道粘液中竞争性排除肠道病原体的能力。

细菌粘附到胃肠道粘膜的机制很复杂，涉及非特异性现象，细胞壁特性和组成以及粘附素的存在等因素，构成了菌株粘附粘膜能力的最重要决定因素。

双歧杆菌在预防疾病方面的作用仍在研究中，但它们的一些有益作用包括：

doi.org/10.3389/fbioe.2021.770248

补充双歧杆菌也被证明可以增强肠道新陈代谢，理论支持两者之间的协同相互作用双歧杆菌和其他有益的肠道菌种。

治疗消化系统疾病中发挥作用

在消化系统中可以看到双歧杆菌最流行的治疗效果之一：

在因使用抗生素而出现腹泻的婴儿中，含有双歧杆菌和嗜热链球菌的益生菌配方可显著降低腹泻的发生率。

施用婴儿双歧杆菌CECT7210和短双歧杆菌K-110可成功抑制轮状病毒并治疗腹泻。

双歧杆菌的抗病毒作用

动物双歧杆菌已发现发酵乳制品中的双歧杆菌可以改善结肠规律性，这引发了关于双歧杆菌是否可以帮助治疗便秘的问题。

治疗感染疾病中发挥作用

双歧杆菌已被证明对产气荚膜梭状芽孢杆菌、肠病原性大肠杆菌和轮状病毒具有作用。双歧杆菌的另一种普遍尝试的临床应用涉及粪便移植作为治疗复发性艰难梭菌结肠炎的方法。

虽然作用机制尚不清楚，但研究报告称，双歧杆菌可减轻炎症性肠病的症状，缓解溃疡性结肠炎，并降低早产儿坏死性小肠结肠炎的发生率。尽管溃疡性结肠炎症状有所改善，但益生菌在克罗恩病的治疗中没有显示出益处。

双歧杆菌属的抗炎作用

治疗肝病中发挥作用

双歧双歧杆菌可能通过帮助重建肠道菌群在慢性肝病的管理中发挥作用，肠道菌群是肝硬化期间受到干扰的环境。在这些患者中，含双歧杆菌的益生菌补充剂可有效预防肝性脑病的发展，但无法确定对总体死亡率的影响。

免疫反应中发挥作用

双歧杆菌也可能在刺激宿主的免疫反应中发挥作用：给予长双歧杆菌的小鼠产生了T和B淋巴细胞的显著增加，以及巨噬细胞吞噬活性的增加。有趣的是，已发现乳糜泻患者肠道微生物组中的双歧杆菌水平较低，并且在一些研究中，益生菌给药可降低TNF-α水平并改善症状。

B.animalis、B.longum和B.bifidum的某些菌株在体外和体内实验中展示的对免疫功能影响的示意图

doi.org/10.3389/fmicb.2017.02345

治疗过敏性疾病中发挥作用

服用含双歧杆菌的益生菌后，患有特应性皮炎和过敏性鼻炎症状的儿童得到改善。还对高危婴儿的特应性皮炎的预防进行了研究，一些证据表明对产前或产后妇女给予益生菌有益。

治疗代谢性疾病中发挥作用

双歧杆菌对糖尿病、肥胖症和高脂血症的有益作用也得到了研究，证据显示其对普通人群的血糖水平和胰岛素抵抗具有有益作用，同时还能降低孕妇妊娠糖尿病的发病率。

一些数据也已发表，显示含有双歧杆菌的补充剂在降低胆固醇水平方面的功效，尽管更多的证据表明其他益生菌菌株的功效更大。双歧杆菌属，也显示出对减轻体重和减少体脂有益。

治疗精神类疾病中发挥作用

双歧杆菌益生菌干预在改善重度抑郁症患者的症状方面显示出显着疗效，一些数据表明，服用含双歧杆菌的益生菌补充剂的健康个体和精神分裂症患者的抑郁和焦虑水平发生率较低。

婴儿人群中发挥作用

在婴儿人群中，补充双歧杆菌可降低极低出生体重婴儿患坏死性小肠结肠炎的风险、降低全因死亡率以及迟发性败血症。

双歧杆菌菌株在人体试验中显示出有效性

编辑

doi.org/10.1128/microbiolspec.BAD-0010-2016

总之，大量证据支持双歧杆菌在治疗和预防多种人类疾病方面的安全、有益作用。

各种研究报道双歧杆菌通过不同的机制表现出抗肿瘤作用，包括发酵和生物转化。

不同种类的双歧杆菌通过下调和上调抗凋亡和促凋亡基因对结直肠癌细胞表现出抗癌活性。

此外，双歧杆菌可以与现有的癌症治疗手段发挥协同效应，通过调节免疫反应以帮助抗癌。越来越多的证据表明，双歧杆菌的某些物种和菌株可以改善免疫监视和抗肿瘤反应。

通过对非小细胞肺癌患者队列中癌症治疗有反应者和无反应者的肠道微生物群进行比较，作者发现，对治疗有反应的患者的粪便样本中富含双歧杆菌。

特定的双歧双歧杆菌菌株与癌症治疗协同作用

Hall,L.J,etal.,NatMicrobiol2021

在癌症小鼠模型中测试了四种商业双歧杆菌菌株。只有那些在细胞壁中表达高水平肽聚糖的菌株在额外处理的同时，才会产生协同效应。产生协同作用的菌株诱导TLR2依赖性反应，导致IFN-γ和IL-2水平升高，并增加抗肿瘤白细胞。研究结果表明，用某些双歧杆菌菌株补充，可能会使无反应患者变得有反应。

体内和体外研究表明，长双歧杆菌和短双歧杆菌菌株能够保护DNA免受致癌物的侵害，并在大鼠模型中抑制两种不同致癌物的遗传毒性作用。

另一项研究表明，动物双歧杆菌对致癌物喹诺酮具有抗突变活性。在研究双歧杆菌的潜力在预防和/或治疗癌症方面，发现益生菌和细菌的组合可以减少小鼠结直肠癌模型中致癌物诱导的癌细胞。

双歧杆菌在免疫监视和刺激宿主免疫反应中的作用

一项早期研究表明，将短双歧杆菌添加到淋巴集结细胞的培养物中会导致免疫反应增强，如抗脂多糖抗体生产。

一项更近期的综合研究比较了口服或未口服双歧杆菌的小鼠黑色素瘤的生长情况。接受细菌制剂的小鼠表现出自发的抗肿瘤作用，这些作用在粪便转移后被逆转。

此外，肿瘤控制得到了与检查点封锁相同程度的改善，两者的结合几乎消除了肿瘤的生长。这些作用是通过增加树突状细胞功能、增强CD8+T细胞启动和肿瘤微环境中的积累来介导的。

双歧杆菌可以作为一种运载工具，这种运载工具可以被设计用来表达感兴趣的基因/质粒。

双歧杆菌最有前途的作用，也是未来的药物输送载体。作为一种非致病性厌氧共生细菌，它成为了一种有吸引力的药物递送候选物，第一个肿瘤靶向研究表明该细菌在艾氏腹水小鼠肿瘤中高度定位。双歧杆菌对肿瘤组织的独特定位源于该细菌只能在缺氧条件下生存的厌氧特性：缺氧是恶性肿瘤的普遍现象，在肿瘤中心更为明显，从而选择性地吸引双歧杆菌生物体。

类似的后续工作证明了双歧杆菌不仅能够定位于肿瘤组织，而且能够表达lux报告基因的工程质粒。

几项研究证明了双歧杆菌作为疫苗递送载体、所需基因质粒的载体、可在无需质粒转染的情况下富集抗癌物质（如硒）的细菌的广泛用途。在不同的模式中，双歧杆菌证明有效地选择性靶向肿瘤细胞，同时表现出抗肿瘤作用。

当使用青春双歧杆菌菌株递送时，内皮抑素是一种广泛的血管生成抑制剂，可成功并选择性地抑制血管生成。

肝癌小鼠异种移植模型注射了经改造以表达内皮抑素基因的青春双歧杆菌。结果与细菌对肿瘤的选择性定位一致，因为在处死的正常组织中没有发现杆菌，并且与对照小鼠相比，血管生成受到强烈抑制，肿瘤生长减少。

考虑到双歧杆菌选择性定位于厌氧肿瘤环境的能力，及其携带转染质粒的能力，“货物”基因传递的可能性几乎是无限的。这种运载工具已被用于提供靶向分子通路调节剂。

双歧杆菌递送PTEN，抑制肿瘤生长

一个例子是使用长双歧杆菌穿梭载体递送PTEN，这是一种主要的肿瘤抑制基因，通常在癌发生的早期步骤中丢失，试图“挽救”其在小鼠实体瘤中的表达，并重建抑癌活性。尽管结果尚未完全发表，但已描述了携带线性质粒的长双歧杆菌L17菌株的成功改造，该质粒由pMB1和PTENcDNA上游的HU基因启动子组成。当对小鼠实体瘤给药时，它会显着抑制肿瘤生长。

双歧杆菌递送中草药

如前所述，通过双歧杆菌载体递送药物/产品的可能性实际上是无限的，并且可能会扩展到包括递送正在临床评估的传统医学中使用的产品，比如，臭椿酮。

双歧杆菌递送生物转化剂

双歧杆菌也已被用于将生物转化剂递送至肿瘤部位。在该模型中，将无活性前药转化为其有效活性形式所需的酶通过双歧杆菌穿梭输送，确保在肿瘤内选择性地发生激活。

这种生物转化模型实现了两个目标：

此外，在有假体关节或心脏瓣膜等异物的患者中，细菌可能会脱靶到这些厌氧部位，需要高度警惕。

关于双歧杆菌属药物递送系统的可用临床前研究

双歧杆菌是杂食“动物”，许多食物有利于促进其生长。

优质益生元：

低聚半乳糖GOS、低聚果糖FOS和母乳低聚糖HMO已被用于婴儿配方奶粉，以增强婴儿肠道中的双歧杆菌。它们是经过临床验证的益生元，对促进肠道中的双歧杆菌非常有效。

含有多酚的食物：

苹果皮、红茶和绿茶、黑巧克力、咖啡、橄榄、橄榄油、姜黄和石榴、蔓越莓、蓝莓、黑莓和覆盆子等深色水果，适量葡萄酒等。

含有可溶性纤维的食物：

苹果、梨、燕麦、大麦、萝卜、西兰花、鳄梨和豆类。

含有抗性淀粉的食物：

绿色或半绿色香蕉、煮熟和冷却的土豆、煮熟和冷却的米饭、豆类和豆类。

某些发酵食品：

例如，酸奶，开菲尔，泡菜等。

其他食物：

例如：菊苣、洋葱、大蒜等。

如何知道这些吃进去的食品或补充剂对双歧杆菌产生影响？

肠道菌群检测是目前较为直观地反映补充剂和食物对肠道双歧杆菌影响的方法，使用DNA测序技术评估肠道中的菌群丰度。

如果通过检测发现双歧杆菌处于正常水平，则不需要额外补充，过高的双歧杆菌水平并不代表更健康；如果发现双歧杆菌缺乏，那么通过食物或益生菌补充剂等各种针对性补充方式是有利于健康的手段之一。

双歧杆菌是益生菌混合物的重要组成部分，当以适当的剂量给药时，它基本上具有各种有益健康的特性，包括抗感染、抗炎、抗癌、促进宿主心理和身体健康以及调节宿主免疫系统。

双歧杆菌通过抑制促炎细胞因子，诱导抗炎细胞因子来调节免疫系统，表明其作为感染性或炎症性疾病或癌症的潜在疗法的有效性。

当然，并非所有双歧杆菌都可以是益生菌菌株，需要正确识别益生菌干预的菌株、病理学和对应人群。深入理解双歧杆菌在宿主微生物组中的作用机制，从而了解更多未来使用这些微生物治疗疾病的影响和安全性。

此外，双歧杆菌工程可以促进增值化学品的生物产量的增加，同时消耗更少的资源。有必要进一步研究双歧杆菌作为工程宿主的可行性。

除了特定保健食品和医药行业外，双歧杆菌在微生态护肤、畜业、水产业和肉制品加工中也广泛应用，大有开发价值。

注：本账号内容仅作交流参考，不作为诊断及医疗依据。

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近日，多地发生诺如病毒感染事件，诺如病毒引起的急性感染性腹泻进入发病高峰期。那么什么是诺如病毒？我们又该如何预防？

诺如病毒和轮状病毒都是传染性很强的肠道病毒，是导致急性胃肠炎的最重要原因之一。会引起腹泻、脱水或呕吐等症状，在最严重的情况下甚至会导致患者死亡。

在本文中，谷禾介绍了目前对诺如病毒和轮状病毒的一些了解，包括它们的基本信息，致病性、易感人群以及对身体的危害。

组织血型抗原在诺如病毒和轮状病毒感染中起重要作用，同时近年来的研究发现宿主的肠道微生物群会影响诺如病毒等肠道的病毒感染。这些相互作用可能改进针对这些病毒的预防策略。

在成都妇女儿童医院谢晓丽主任课题组（谷禾开放基金）研究项目中针对诺如病毒感染的婴幼儿肠道菌群进行的检测分析，发现诺如病毒感染会极大的改变肠道菌群构成，破坏正常肠道菌群，导致肠道炎症。诺如病毒感染的同时有超过一半的患者存在肠道细菌感染。

在最后，谷禾针对现有的技术和医疗条件，给出了一些对于诺如病毒和轮状病毒的预防及治疗措施，希望能有效地防治这些肠道病毒，在今后的生活中拥有更健康的肠道。

本文主要内容

●诺如病毒的介绍

●轮状病毒的介绍

●轮状病毒与肠道感染

●肠道微生物在病毒感染中的作用

●诺如病毒、轮状病毒的预防及治疗

诺如病毒（Norovirus），又称诺瓦克病毒，是人类杯状病毒科中诺如病毒属的一种病毒。

人类诺如病毒是世界范围内非细菌性胃肠炎的主要原因，具有高发病率和高死亡率。据估计，在全球范围内，人类诺如病毒每年导致6.99亿人患病和21.9万人死亡。

诺如病毒为无包膜单股正链RNA病毒，病毒粒子直径约27-40nm。

电子显微镜下的诺如病毒

LuceroY,etal.Viruses.2021

A.在急性胃肠炎患者的粪便样本中通过免疫电子显微镜观察到的小圆结构病毒的原始图像;B.高分辨率冷冻电子显微镜下的GII.4诺如病毒颗粒

详细结构

ORF2和ORF3分别编码主要结构蛋白（VP1）和次要结构蛋白（VP2）。病毒衣壳由180个VP1和几个VP2分子构成，180个衣壳蛋白首先构成90个二聚体，然后形成二十面体对称的病毒粒子。

根据蛋白在衣壳中的位置，每个衣壳蛋白可分为两个主要区域，分别为壳区（S区）和突出区（P区），二者之间是由8个氨基酸组成的铰链区（Hinge）连接。S区由衣壳蛋白的前225个氨基酸组成，形成病毒内壳，围绕病毒RNA。P区由剩余的氨基酸组成，进一步分为两个亚区P1区和P2区。P区通过二聚体相互作用增加衣壳稳定性并形成电镜下可见的病毒粒子突出端。P2区高度变异，包含潜在的抗原中和位点和受体组织血型抗原（HBGAs）识别位点。VP2位于病毒粒子内部，被认为参与衣壳聚集。

人类诺如病毒对组织血型抗原（HBGAs）的识别和结合被描述为病毒颗粒进入细胞之前的原始步骤。

HBGAs是红细胞、呼吸道、消化道和泌尿生殖道粘膜上皮细胞表面的一类复杂糖类,可结合糖蛋白及糖脂类物质,同时以游离寡糖的形式存在于唾液、乳汁和血液等体液中。HBGAs的FUT2基因分泌状态影响人的易感性。

在人类诺如病毒中，组织血型抗原结合点位于VP1的P结构域的P2亚结构域，这是高度可变的。在不同的诺如病毒基因组中发现了该结合位点的可变性。这是由于每个诺如病毒基因组/基因型可以结合不同的组织血型抗原。

组织血型抗原影响对诺如病毒抵抗力

一项研究表明，人类诺如病毒与组织血型抗原的相互作用是低亲和力的，并且不诱导VP1中显著的结构重排。

有易感性研究表明一些个体对人类诺如病毒感染有抗性。组织血型抗原的产生是由岩藻糖基转移酶2介导的。呈现这种功能基因的个体被称为分泌者，易受人类诺如病毒感染。

岩藻糖基转移酶2(FUT2)，该基因是编码半乳糖苷2-L-岩藻糖基转移酶的两个基因之一。编码的蛋白质对于可溶性ABO血型抗原合成途径的最后一步很重要。它还参与细胞间相互作用、细胞表面表达和细胞增殖。

相比之下，没有这种功能基因的人被称为非分泌者，对人类诺如病毒感染有抵抗力。组织血型抗原作为个体对病毒感染易感性的关键因素，事实上，已经表明分泌者阳性个体感染轮状病毒的可能性是非分泌者个体的26.6倍。

★易感人群

虽然人类诺如病毒可以感染所有年龄段的人，但是高危人群主要是是5岁以下的儿童，老年人以及免疫力低下的人群，其中老年人是死亡率最高的。

婴幼儿

婴幼儿身体的各项器官发育的不是特别完善，断奶后失去了母乳提供的抗体。所以在这种情况下身体是比较虚弱的，会非常容易受到轮状病毒的感染。

免疫力低下的人

诺如病毒具有较强的传染性，传播途径也比较广泛，如果患者平时没有保持良好的生活习惯，不注意锻炼身体，身体免疫力可能会比较低下，诺如病毒更容易侵入这类人群的体内，感染几率会增加。

有基础疾病的人

如果患者本身患有慢性消化系统疾病、心脑血管疾病等基础疾病，也会增加诺如病毒感染的风险。

没有做好防护的人

如果患者经常外出，在外出时没有做好防护工作，诺如病毒可能会通过气溶胶传播，这类人群也容易感染。

潜伏期为24-48小时，一般不超过96小时。

症状

与其他病毒性胃肠炎相似，起病突然，主要症状为发热、恶心、呕吐、痉挛性腹痛及腹泻。可单有呕吐或腹泻，亦可先吐后泻，也称为诺如病毒感染性腹泻。

成人腹泻较突出，儿童呕吐较多。粪便呈黄色稀水便，每日数次至十数次不等，无脓血与黏液。可伴有低热、咽痛、流涕、咳嗽、头痛、肌痛、乏力及食欲减退。

提醒：以呕吐、腹痛、腹泻为主要症状的胃肠道疾病，在不同季节发作的特点各有不同。

夏季由于气温高，食物容易变质滋生细菌，所以夏季胃肠道疾病多因大肠杆菌等细菌感染所致，症状严重的话，除了腹泻特别厉害，还会出现脓血便的特点。

而秋季在婴幼儿中出现较多的腹泻主要是秋季轮状病毒感染，症状严重者一天多次呕吐(5、6次及以上)，同时会拉蛋花样大便。患儿一般先呕吐、后腹泻，病程稍长，一般为7天。

而冬季诺如病毒所致的胃肠道疾病，儿童一般以腹痛、呕吐多见，腹泻较为少见，病程一般1至3天。容易因群体传染而致病。

一项志愿者人体试验研究表明，诺如病毒的免疫保护力一般可持续6-24个月，即使先前感染过诺如病毒，同一个体仍可重复感染同一毒株或不同毒株的诺如病毒。

部分人群即使暴露于大剂量诺如病毒仍不会感染，这可能与先天宿主因素和后天获得性免疫有关。组织血型抗原（HBGAs）包括H型、ABO血型和Lewis抗原被认为是诺如病毒的可能受体。1,2-岩藻糖转移酶基因突变导致组织血型抗原缺乏表达者（非分泌型），可能不容易感染诺如病毒。

先天免疫

先天免疫系统针对RNA病毒如人类诺如病毒的主要细胞途径，是控制病毒复制的I型和III型干扰素(IFN)系统。

RNA病毒主要通过模式识别受体(PRRs)检测，其包括TLR和RIG-I样受体(RLR)家族成员。

TLR3位于巨噬细胞、B淋巴细胞和cDCs的细胞内区室中，并且它被表征为RNA病毒。属于RLR家族的RIG-1和MDA5同样是检测细胞内RNA病毒的细胞质传感器。

TLR3识别内体区室中的任何dsRNA，而MDA5识别长dsRNA，RIG-1感知细胞质中含有dsRNA的三磷酸。

干扰素限制诺如病毒复制

少数报道表明干扰素途径的效应物限制了人类诺如病毒复制。据报道，人α干扰素(IFN-α)在控制Huh-7细胞和BHK21细胞中的人类诺如病毒复制中发挥作用，这表明干扰素的产生可能是控制诺如病毒感染的宿主抗病毒机制之一。

此外，以下证据表明，I型和III型干扰素系统可以在控制人类诺如病毒感染中发挥重要作用：

1.在接种GII.4菌株的猪的肠道内容物和血清中检测到高IFN-α细胞因子产生；

2.MNV-1的复制在体内和体外对I型和III型干扰素系统敏感；

3.用基因组诺如病毒RNA转染Huh-7细胞后，当细胞用来自已用干扰素诱导剂、聚肌苷酸/聚胞嘧啶酸（polyI:c）转染的细胞的上清液预处理以诱导IFNα/β产生时，抑制了细胞中的诺如病毒复制；

4.胆汁酸允许GI.1、GII.3和GII.17人类诺如病毒菌株的复制，并在人类肠道肠道中的GII.4变体中增强。

在最近的研究中使用诺如病毒复制子系统，有可能评估不同类型干扰素的抗病毒活性。具体来说，这些研究表明，三种类型的干扰素对人类诺如病毒复制有限制作用:I型干扰素(IFNα)、II型干扰素(IFNγ)和III型干扰素(IFNλ1和3)。

不过还需要进一步的研究来了解诺如病毒与宿主相互作用，以便设计针对这些病毒的适当抗病毒疗法。

适应性免疫

针对人类诺如病毒的适应性免疫反应几乎不为人所知。然而，一些研究提供了关于人类如何对这些病毒产生体液和细胞免疫反应的见解。

抗体对诺如病毒感染起到一定防护

同样，在成年志愿者中进行的其他研究结果表明，与先前抗体滴度较低的志愿者相比，感染前存在高血清或粪便滴度的特异性抗体降低了感染该病毒的概率。此外，在儿童中，高血清抗体水平似乎与保护有关，可能是由于短期免疫和最近接触这些病毒。

多次暴露于诺如病毒下可能产生抗体

这些证据表明，频繁暴露于诺如病毒可以刺激对诺如病毒诱导的疾病的抗性。这些观察结果背后的一个可能机制是多次暴露于人类诺如病毒诱导抗体产生，已知IgA抗体在针对病毒的短期免疫保护中起作用。

粘膜IgA在诺如病毒感染志愿者的小肠组织中产生。为了支持这一观点，需要进一步的研究来充分阐明对人类诺如病毒的短期免疫背后的机制。

诺如病毒在几年后可能会再次感染

另一方面，没有证据证明对这些病毒具有长期保护性免疫力。事实上，一些在诺如病毒攻击后发病的志愿者在6-14周后再次暴露于病毒后，表现出对该疾病的部分免疫力。

在这一现象之后的几年里，人类诺如病毒爆发的数量有所减少，这表明人群中产生了群体免疫，从而防止GII.4诺如病毒感染。然而，重要的是要记住，如果出现新的毒株，个体可能再次变得易感。

总之，人类诺如病毒感染后的体液保护具有非常复杂的异型免疫应答模式。迄今为止，没有任何研究表明，人类诺如病毒感染者血清中存在高交叉反应性和交叉阻断活性，这可能是由于人类诺如病毒衣壳基因的快速分子进化，保证了对这些病毒未来感染的长期保护。

诺如病毒感染后细胞免疫也增强

还研究了人类诺如病毒的细胞免疫反应。具体而言，来自10名受诺如病毒（GI.1-1968株）感染的志愿者中的6名外周血单个核细胞（PBMC），在体外用不同同源或异源GI株进行刺激后，IFN-γ分泌显著增加。

有趣的是，发现细胞免疫反应优先靶向替代的胃肠道VLP，而不是感染菌株。这些数据表明Th1反应是针对同源和异源人类诺如病毒菌株的。

此外，患有人类诺如病毒胃肠炎的旅行者的粪便样品中，IFN-γ(Th1细胞因子)也显著增加。对于白细胞介素2(白细胞介素细胞因子)和IL-5(Th2细胞因子)，也检测到了比攻击前滴度更小但显著的增加。

对诺如病毒的体液和细胞免疫反应的完全理解还需要更多的研究发现。

轮状病毒（Rotavirus，简称RV）是一种双链核糖核酸病毒，属于呼肠孤病毒科。它是婴儿与幼儿腹泻的主因。

几乎世界上每个大约五岁的小孩都曾感染过轮状病毒至少一次。然而，每一次感染后人体免疫力会逐渐增强，后续感染的影响就会减轻，因而成人就很少受到其影响。

轮状病毒总共有七种，以英文字母编号为A、B、C、D、E、F与G。其中，A种是最为常见的一种，而人类轮状病毒感染超过90%的案例也都是该种造成的。

病毒颗粒大约直径76.5nm，并且并没有病毒包膜。

轮状病毒的基因组包括了11条独特的核糖核酸双螺旋分子，这11条中总共有18555个核苷碱基对。每一条螺旋或是分段即是一个基因，并且依照分子尺寸由大到小依次编号为1到11。

每一个基因都可以编码成一种蛋白质，而其中第9基因与第11基因比较特别，它们都可以编码成两种蛋白质。核糖核酸外围则是包围了三层二十面体的蛋白质壳体。

人轮状病毒直立和反向刺突蛋白构象

JenniS,etal.JVirol.2022

一些观察性研究调查了不同组织血型抗原或基因型与体内轮状病毒感染易感性之间的关联。

组织血型抗原也影响轮状病毒感染率

组织抗原缺乏者——非分泌型，可能不容易感染轮状病毒。

尽管关于P4基因型的研究较少，但类似的差异已有报道，一些研究表明分泌者和Lewis阳性(Lewisb表型)是易感性的标志，而不仅仅是分泌者阳性。一项研究，报道在非分泌者中没有P4感染，但是Lewis阳性非分泌者易受P8轮状病毒感染。

总之，观察性研究提供了强有力的证据，证明分泌抗原和Lewis抗原在P基因型依赖的轮状病毒易感性中起重要作用。

一些研究也将ABO血型与易感性联系起来，但还需要更多的研究。

6~24个月的婴儿

由于婴儿免疫机制还没有发育完整，免疫力低下，尤其早产儿，发生感染以及严重脱水和胃肠道并发症的风险较高。

免疫抑制患者：

免疫抑制的患者由于体内免疫系统异常，尤其是原发性免疫缺陷和造血干细胞移植患儿，发生并发症风险高。

与患者密切接触的人群

由于该病毒也可在接触感染者的生活用品后感染疾病，所以如果未感染的人群与患者的体液和排泄物的密切接触，很容易被病毒感染。

不注意个人卫生的群体：

该疾病的传播途径和是粪-口传播，不注意饭前便后洗手的人群易感染该类细菌病毒。

轮状病毒肠胃炎是一种从温和到严重的疾病，有一些表征像是呕吐，水状腹泻，以及低程度的发热。当儿童受到这类病毒感染时，在症状发生前大约会有两天的潜伏期。

症状通常是从呕吐开始，接着是四到八天的大量腹泻。轮状病毒感染造成的腹泻常引起脱水的现象。

注意：脱水是轮状病毒感染的最常见的死因。

另一方面，病毒依赖宿主细胞生存；因此，它们进化出各种机制来逃避或削弱宿主免疫力，从而操纵宿主细胞蛋白质成功复制和传播。

干扰素也能限制轮状病毒感染

轮状病毒感染在肠粘膜中迅速引发先天免疫反应，在此期间产生I型和III型干扰素和其他细胞因子，限制病毒复制。干扰素是控制轮状病毒感染和调节抗病毒免疫反应的核心。

病毒感染的和未感染的肠上皮细胞与肠造血细胞一起产生I型和III型干扰素。这些I型和III型干扰素是宿主抗病毒防御机制的主要部分，因此缺乏它们的受体会增加对病毒感染的易感性。

大多数细胞可以感知和应答I型干扰素，而上皮细胞只应答III型干扰素。虽然很少有关于能够分泌IFN-λ的特定细胞的公开数据，但是有研究证明一些细胞可以产生IFN-λ和I型IFN。

人群中IFN-λ及其受体的存在支持了它们在轮状病毒感染中起保护作用的假设。对III型IFN在病毒感染和抗病毒免疫中的作用的综述中得出结论，IFN-λs在病毒感染的初始阶段在上皮表面提供抗病毒保护。

此外，这些细胞因子使Th1和Th2细胞平衡向Th1表型转移。因此，IFN-λ作为先天免疫的一个组成部分，可能参与了适应性免疫反应的调节。

干扰素还能防治病毒在肠道外复制

此外，这两种干扰素一起防止轮状病毒在肠道外复制。与其他几种病毒感染类似，轮状病毒宿主范围的限制是由同源和异源轮状病毒干扰宿主IFN反应的不同效率决定的。

其他宿主蛋白抑制轮状病毒感染

有许多关于轮状病毒和其他宿主蛋白之间相互作用的研究，结果显示一些宿主蛋白对轮状病毒具有抵抗作用。

STAG2缺失增加抗病毒性

STAG2(粘附蛋白复合物的一部分)的缺失赋予了对细胞培养物和人肠道中轮状病毒复制的抗性。缺乏STAG2导致gDNA损伤和强烈的干扰素表达，导致JAK-STAT活化和ISG表达，从而保护免受轮状病毒感染。

鞭毛蛋白诱导NOD样受体C4分泌白细胞介素

NOD样受体C4(NLRC4)和TLR5在抗轮状病毒宿主免疫应答中起重要作用。鞭毛蛋白诱导的树突状细胞TLR5激活刺激了白细胞介素22的产生，导致肠上皮细胞中保护性基因表达系统的产生。

鞭毛蛋白还通过诱导NOD样受体C4(NLRC4)刺激白细胞介素18的产生，从而导致立即清除轮状病毒感染的细胞。

NOD样受体P9b限制轮状病毒感染

最近还证明了NOD样受体P9b(Nlrp9b)在抗轮状病毒宿主免疫反应中的作用，Nlrp9b限制了肠上皮细胞中轮状病毒的感染。他们显示肠内NLRP9b的减少在活生物体内导致小鼠对轮状病毒复制的易感性增强。

诺如病毒和轮状病毒有什么区别？

2.感染对象：轮状病毒感染对象以婴幼儿更为多见，而诺如病毒在学龄儿童和成人中也均可感染；

3.传播途径：轮状病毒主要经粪-口传播，而诺如病毒可经由食用被污染的食物或水源而传染；

腹泻病是低收入国家5岁以下儿童死亡的重要原因，也是中高收入国家医疗资源利用的重要原因。儿童腹泻的主要原因是病毒(70-90%)。

历史上，轮状病毒是儿童病毒性腹泻的主要原因，然而，随着轮状病毒疫苗的引入，诺如病毒已成为中度-重度腹泻的主要原因。

病毒通过几种机制产生腹泻，包括上皮细胞的损伤或死亡、上皮吸收的改变、通过对肠神经系统，以及由病毒因子介导的分泌。

最近的体外和体内研究发现，免疫细胞和肠上皮细胞受到诺如病毒的感染。小鼠诺如病毒有效感染免疫细胞，包括培养的巨噬细胞、树突状细胞和B细胞。

一些证据证实了诺如病毒对体内免疫细胞的感染性。在从人类诺如病毒感染的志愿者获得的肠道活检的单核固有层细胞中检测到病毒抗原。

同样，病毒感染的黑猩猩在十二指肠中显示出病毒阳性的树突状细胞和B细胞，人类诺若病毒感染的共生小牛在肠道固有层中含有类似巨噬细胞的抗原阳性细胞，人类诺如病毒感染的免疫低下小鼠在脾脏和肝脏中含有抗原阳性细胞，其形态与巨噬细胞相似。

诺如病毒感染细胞的一些证据

KarstSM,etal.JMedVirol.2016

诺如病毒感染大多是急性的，在12-48小时的潜伏期后出现症状。典型症状包括呕吐、腹部绞痛、发烧、大便中出现粘液、水样腹泻、头痛、发冷和肌痛。

需要注意的是，诺如病毒感染在儿童早期可能是无症状的，可能是由于母乳喂养和转移的母体抗体。

症状消失后体内可能还存在病毒

这些数据表明宿主内存在延长的诺如病毒复制，其发生与有症状的感染无关，并且可能是人类群体中病毒维持的主要促成因素。

除了诺如病毒感染的急性症状表现外，还有一些证据表明诺如病毒感染与后遗症有关，包括感染后肠易激综合征(IBS)和炎症性肠病(IBD)。

感染过诺如病毒容易出现肠易激综合征

在一项为期两年的前瞻性队列研究中，分析了一起由食源性诺如病毒，经历过急性胃肠炎的受试者的肠易激综合征患病率显著高于对照组受试者。

另一项对病毒性胃肠炎大规模爆发的个体进行的研究也表明，病毒性胃肠炎可导致相当比例的患者出现感染后肠易激综合征。

诺如病毒影响炎症性肠病的严重性

诺如病毒和炎症性肠病之间的一个有趣的联系也被发现。在右旋糖酐硫酸钠治疗的背景下，发现人炎症性肠病易感基因Atg16L1突变的小鼠中持续的诺如病毒感染会导致肠道病理学增强。

★Atg16L1基因异常使致死率和发病率增加

在突变ATG16L1等位基因纯合子的人炎症性肠病患者中观察到潘氏细胞细胞的组织学变化。Atg16L1表达亚型的小鼠在潘氏细胞细胞的形态和转录谱方面显示出显著变化，促炎细胞因子和脂质代谢基因的表达增加。

潘氏细胞回肠隐窝底部的上皮细胞，是专门分泌多种抗微生物化合物和蛋白质的分泌细胞，如α-防御素和TNF-α，它们共同充当宿主-微生物相互作用的关键介质。

有趣的是，使用抗肿瘤坏死因子α（TNFα）或γ干扰素的阻断抗体，或使用广谱抗生素治疗，可以减少感染小鼠中观察到的肠道病理学增强。

注意：该模型的抗生素反应性作为一个早期迹象，表明微生物群可能在肠内诺如病毒感染的影响中起重要作用。

总之，这些研究表明，在一些环境和遗传背景下，诺如病毒可能是肠易激综合征或炎症性肠病的病毒触发因素，也表明肠道微生物群可能对诺如病毒的发病机制很重要。

谷禾会在后面的章节具体讲述肠道内病毒和肠道细菌之间许多有趣的相互作用。

病毒进入体内后，会感染粘膜上皮细胞，并在细胞胞质溶胶中复制。病毒细胞进入有两种途径，包括直接进入上皮质膜，或通过上皮细胞内吞作用。

因此，病毒和靶细胞受体之间的分子相互作用影响病毒的进入途径。

轮状病毒细胞进入过程包括蛋白水解引发、细胞附着、外壳的消化和轮状病毒双层颗粒(DLPs)内化进入细胞质。

轮状病毒入侵的具体过程

轮状病毒细胞进入过程

AmimoJO,etal.FrontImmunol.2021

轮状病毒需要VP7和切割的VP4之间的相互作用来启动细胞进入过程。VP4蛋白被切割成VP8*和VP5*结构域，每个结构域在细胞进入过程中发挥不同的作用。

胰蛋白酶化的轮状病毒诱导Cr的快速释放由VP5*切割产物促进的细胞，该切割产物使脂质小泡通透在试管内。因此，VP5*是参与轮状细胞细胞进入的特异性透膜衣壳蛋白。

另一方面，受体介导的胞吞作用依赖于内体的酸化，导致部分脱壳或进入细胞;然而，通过直接穿透进入轮状细胞不受溶体营养剂或内吞抑制剂的抑制。不考虑进入途径，已报道轮状病毒进入机制涉及膜透化和外壳层的脱壳。

肠上皮细胞对轮状病毒有一定的抵抗作用

轮状病毒主要靶向末端分化的肠上皮细胞，主要是回肠和空肠，因此肠上皮细胞充当第一道物理屏障。除了物理屏障外，肠上皮细胞还利用几种先天免疫机制来抑制肠道病原体的感染。

上皮细胞用来抵抗轮状病毒感染的机制包括粘液产生、细胞因子/趋化因子的分泌以及TLR表达和信号传导。轮状病毒感染的第一步是使用细胞表面分子如组织血型抗原和整联蛋白作为受体或共受体。

特定聚糖影响轮状病毒的附着

轮状病毒对肠细胞的附着发生在特定的聚糖(包括粘蛋白聚糖和细胞表面聚糖)存在的情况下。虽然宿主聚糖特异性是调节轮状病毒传染性的关键因素之一，但其他因素也被认为影响不同人群中不同轮状病毒基因型的相对流行和出现。

这些因素可包括但不限于不同基因型轮状病毒的可变聚糖识别和结合亲和力、额外辅受体/辅因子的存在或缺乏、免疫反应的差异以及其他未定义的宿主因素。

注：先前的工作表明，多聚糖识别机制的变化与轮状病毒物种嗜性、人畜共患病潜力、适应性和流行病学流行率的差异相一致。

粘蛋白是高分子量上皮细胞的高分子量产物。这些高度糖基化的蛋白质是粘液的关键成分。粘蛋白作为天然免疫系统的一部分，具有化学屏障和结合病原体的功能。

粘蛋白对轮状病毒具有抑制作用

通过补充鼠肠粘蛋白抑制了轮状病毒与细胞的结合，这表明粘蛋白的分子模拟允许它们干扰病毒-细胞附着。

然而，他们表明神经氨酸酶处理去除鼠血清唾液酸(SA)抑制粘蛋白阻止轮状病毒附着于宿主细胞的能力，表明粘蛋白聚合结构和血清唾液酸含量在其诱导作用中的功能意义。

在回肠中，响应轮状病毒感染而产生的聚糖的可用性有利于大量的聚糖降解细菌，这导致粘蛋白对轮状病毒感染的保护作用进一步降低。

例如，粘蛋白降解细菌具有比非粘蛋白降解细菌更接近宿主上皮的能力，从而间接促进轮状病毒与上皮的附着。

总之，粘蛋白结构似乎是轮状病毒的一个重要的宿主屏障。因此，深入了解轮状病毒与粘蛋白多糖的相互作用可以为轮状病毒适应、传播和宿主限制提供更多的见解，这可能有助于开发针对轮状病毒感染的靶向治疗。

由细菌、真菌等组成的大量不同的共生微生物群栖息在胃肠道中。共生微生物群和它们的宿主的共同进化导致了互利的条件，其中宿主可以受益于微生物群提供的生理、代谢和免疫调节，而共生微生物群绝对依赖于宿主获得营养和繁殖场所。

作为肠道病原体，诺如病毒和轮状病毒与它们相互作用。在病毒感染的调节中，肠道微生物群可以通过不同的机制促进或抑制病毒传染性。

几项研究证明了益生菌对肠道病毒感染和许多其他疾病的有益作用。益生菌通过调节肠道微生物群组成、增强肠道屏障功能和促进粘膜免疫来保护宿主免受病毒感染。

益生菌可以抑制诺如病毒

此外，它们通过竞争性排斥来干扰病毒与其靶细胞的结合，通过阻断病毒受体和结合表面的病毒来促进它们在粪便中的消除。

一些益生菌抑制诺如病毒的证据：

Bifidobacteriumadolescentis的存在抑制了体外人诺如病毒与上皮细胞的粘附。

类似地，干酪乳酪杆菌(Lacticaseibacilluscasei)和EscherichiacoliNissle1917损害了GI.1P颗粒对HT-29细胞的附着。

在另一项研究中，用LacticaseibacillusrhamnosusGG和EscherichiacoliNissle1917定植的新生猪感染了GII.3和GII.4基因型的人类诺如病毒，观察到病毒粪便脱落低于检测极限，表明这种细菌的定植对诺如病毒感染有显著抑制。

部分细菌对轮状病毒也有抗性作用

至于轮状病毒，EscherichiacoliNissle1917似乎通过调节免疫反应减少了无菌猪的腹泻。

细菌鞭毛蛋白对轮状病毒感染有效，因为它诱导产生白细胞介素22和白细胞介素18。

Ruminococcusgauvreauii，一种从人胆汁中分离的细菌，因此可能存在于轮状病毒感染部位(小肠),可以结合轮状病毒。这种结合可能是由细菌表面存在的组织血型抗原介导的。

进一步实验证明Ruminococcusgauvreauii在体外干扰轮状病毒感染，因为在它的存在下发现病毒感染性降低了三分之二，证明了这种细菌的抗轮状病毒作用。

尽管有关于肠源性细菌在抑制病毒感染中的作用的重要证据，但一些研究认为微生物群在促进病毒感染中的作用。

当使用脊髓灰质炎病毒、呼肠孤病毒和小鼠乳腺肿瘤病毒感染无菌或抗生素治疗的小鼠时。观察到与微生物定居的小鼠的感染相比，感染发生了实质性的减弱。将肠道微生物重建到抗生素治疗的小鼠中足以恢复脊髓灰质炎病毒的致病性。

部分肠道菌群会增强病毒致病性

与对照组小鼠相比，抗生素治疗组的肠道呼肠孤病毒滴度显著降低。当使用抗生素治疗或无菌小鼠时，轮状病毒和诺如病毒也报告了类似的发现，表明一部分微生物群增强了多个肠道病毒家族的致病性。

肠道微生物群可以通过几种机制直接促进肠道病毒复制，包括稳定病毒颗粒和促进病毒附着于宿主细胞。

细菌影响抗病毒免疫反应，导致病毒传染性和致病性增强

通过改变抗病毒免疫反应，间接增强肠道病毒的感染。受益于微生物群的几种肠道病毒结合细菌表面多糖，导致病毒传染性和致病性增强。当脊髓灰质炎病毒和其他微小核醣核酸病毒科成员与脂多糖结合，可以观察到在高温和稀释的氯漂白剂存在下热稳定性和抗失活性的增加。

诺如病毒与肠道微生物群成员的相互作用已经得到证实，包括：

阴沟肠杆菌(Enterobactercloacae)；

大肠杆菌（Escherichiacoli）；

幽门螺杆菌（Helicobacterpylori）。

组织血型抗原介导菌群与病毒的作用

这些相互作用是通过这些细菌表面表达的组织血型抗原介导的，尽管已有报道称诺如病毒可结合微生物群中广泛表达的其他碳水化合物残基。在体外，人诺如病毒能够在组织血型抗原包被的细菌存在下感染B细胞，并且如果细菌不存在，在该模型中观察到病毒复制的减少。

如果细胞与阴沟肠杆菌一起孵育，B细胞的感染会恢复，这表明病毒颗粒与组织血型抗原包被细菌的结合能够将病毒摄入宿主细胞。

还观察到，表达组织血型抗原的细菌，如一些大肠杆菌菌株，在热处理过程中保护诺如病毒，如食品加工过程中完成的一种，促进其传播。

有人认为，肠道微生物群限制了依赖干扰素λ的先天免疫，从而允许诺如病毒持续存在。

以婴儿为供体的粪便材料移植在模型中没有限制传染性，这表明供体的微生物群不能控制该模型中的轮状病毒感染，并且该过程需要小鼠自身细菌。

尽管不能排除取决于宿主和病毒株的差异，但所有这些数据都表明微生物群是限制轮状病毒复制的主要因素。

维生素A通过影响乳酸杆菌丰度加强抗诺如病毒的作用

关于微生物群对诺如病毒传染性的数据较少。流行病学研究表明，补充维生素A有抗诺如病毒的作用。

对小鼠诺如病毒的研究表明，补充维生素A后，小鼠肠道乳酸杆菌的数量增加，并且假设这些细菌的抗病毒作用（在体外对RAW264.7细胞进行了证明）可以减少诺如病毒感染。

胆汁酸丰度影响病毒的感染

如上一节所述，其他动物模型和诺如病毒的使用表明微生物群在该病毒群的复制中具有积极作用。

然而，需要注意的是，对抗生素治疗小鼠进行的最新和详细分析表明，尽管微生物群增强了肠道远端区域的小鼠诺如病毒株MNV-1感染，但它限制了近端小肠的感染性。

这种效应的区域化是由取决于肠道位置的胆汁酸受体的明显丰度介导的，胆汁酸受体参与触发近端肠道细菌增强的抗诺如病毒IFNλ反应。因此，小肠中胆汁酸的微生物修饰对不同肠道位置的小鼠诺如病毒感染有影响。

用梭状芽胞杆菌（Clostridiumscindens，一种已知能将初级胆汁酸转化为次级胆汁酸的细菌，在抗生素治疗的动物中被降低）接种抗生素治疗动物，恢复了近端小肠中的病毒抑制作用，尽管它不会增强远端肠道的感染。

免疫调节正在成为这一现象的基础机制，并扩展到不针对肠道的病毒。特定的细菌类群也被描述用于预防病毒性疾病，如小鼠脑心肌炎病毒全身感染，其中抗生素治疗也加剧了感染。

经黏液真杆菌可以限制病毒复制

与其他测试的肠道细菌相反，在肠道微生物群成员中，发现了经黏液真杆菌属（Blautiacoccoides）是一种能够限制单克隆小鼠全身脑心肌炎病毒复制的细菌。在携带经黏液真杆菌属的动物中，巨噬细胞诱导IFNβ的能力得以恢复，IFNβ可抵抗脑心肌炎病毒。

注意：I型干扰素（IFNβ）在对抗病毒病原体的反应中起着关键作用。缺乏细菌会导致较弱的先天免疫反应，其特征是IFNβ的低表达，这阻碍了有效的巨噬细胞抗病毒反应。

一些细菌成分或衍生代谢物通过产生IFNβ参与引发宿主对呼吸道病毒的先天免疫，例如来自拟杆菌在流感感染中或乙酸盐(以及丙酸盐或丁酸盐),其本身能够在小鼠的肺中诱导IFNβ反应，并在补充到饮用水中时保护它们免受呼吸道合胞病毒的感染。

白细胞介素在对抗轮状病毒中起重要作用

上述研究证实了微生物群对肠道病毒感染以及其他非肠道病毒的影响。然而，对于轮状病毒和诺如病毒来说，其发生的机制还不清楚，需要新的研究来获得关于它们的知识。

识别细菌鞭毛蛋白的TLR4和炎症体的NLR-C4成分对于白细胞介素22和白细胞介素18的产生是至关重要的，白细胞介素22和白细胞介素18在对抗轮状病毒中是重要的。

研究表明，微生物群的减少导致白细胞介素22的产生减少，并且通过施用白细胞介素22可以实现针对轮状病毒的保护。

在这种情况下，白细胞介素22介导的保护不涉及干扰素，因为在缺乏转录因子STAT1的小鼠中也发现了干扰素，STAT1增加了干扰素刺激基因的表达。

微生物通过免疫球蛋白限制感染

微生物群可以用来限制感染的另一个可能的机制是分泌型免疫球蛋白A(sIgA)。免疫球蛋白A分子被分泌到肠腔中，在那里它们附着抗原并作为粘膜防御的第一道屏障。

肠道微生物群已被证明能够调节免疫球蛋白的产生，并且肠道中的IgA水平在无菌小鼠中显著降低。

认识了危害我们肠道健康的诺如病毒和轮状病毒后，重点在于如何防治它们。

谷禾在这里整理了一些预防诺如病毒及轮状病毒的方法，以及在出现症状之后能做的一些措施。

保持手部卫生

保持良好的手部卫生是预防诺如病毒感染和控制诺如病毒传播最重要和最有效的措施。

上完厕所或换完尿布后；在吃或处理食物之前；在给自己或别人吃药之前，用肥皂和水彻底洗手。

注意食物卫生

在准备和食用食物之前，仔细清洗水果和蔬菜。将食物彻底煮熟，避免生食。可能被诺如病毒污染的食物应该扔掉。

注：诺如病毒相对耐热，它们可以在高达145华氏度的温度下存活。

与病患及时隔离

患者应根据病情居家或入院隔离至症状完全消失后3天；检测呈诺如病毒阳性但无感染性腹泻症状的隐性感染者，也须居家隔离3天。

尽量不要和其他健康的家人近距离接触，尤其不要做饭或照顾老人和幼儿。

做好消毒工作

保持室内空气流通，每日开窗通风不少于2次，每次不少于30分钟。无人的空间可定期用紫外线对空气消毒，每次不少于30分钟。

有人呕吐或腹泻后，应立即彻底清洁和消毒整个区域:对患者呕吐物或粪便污染的环境和物品须使用含氯制剂进行消毒。在清理受到呕吐物污染的物品时，应戴塑胶手套和口罩，避免直接接触污染物。

消毒过程：戴上橡胶或一次性手套，用纸巾擦拭整个区域，然后按照产品标签上的说明，使用以漂白剂为基础的家用清洁剂消毒该区域。

将漂白消毒剂留在受影响的区域至少五分钟，然后用肥皂和热水再次清洁整个区域。最后，清洗脏衣服，倒垃圾，洗手。

对于诺如病毒，目前尚无特效的抗病毒药物，也没有可用于预防的疫苗，出现呕吐、腹泻主要是靠对症治疗或支持疗法。

日常护理

应注意患者的饮食卫生，少吃生食，少吃冷食，同时注意患儿的保暖，并少去人群过于集中的公共场所。

预防脱水

虽然此病大部分可以自行恢复，但医生提醒，脱水是诺如病毒感染性腹泻的主要死因，对严重病例尤其是幼儿及体弱者应及时输液或口服补液，以纠正脱水、酸中毒及电解质紊乱。

营养治疗

腹泻营养治疗原则是饮食上进行调整，停止进食高脂肪和难以消化的食物，以减轻胃肠负担，逐渐恢复消化功能，切忌滥用抗生素。积极采取饮食治疗对恢复体力非常重要。

止泻治疗

诺如病毒容易引起肠道感染，患者出现反复腹泻或腹泻比较严重时，可在专业医生指导下给予止泻药物进行治疗，如蒙脱石散等。

蒙脱石散对肠道内的细菌以及病毒，具有较好的抑制作用，对于改善腹泻有较好的效果，此外，蒙脱石散还具有保护肠道黏膜的作用。不过过量服用蒙脱石散可能会造成便秘。

轮状病毒的预防大部分与诺如病毒类似，主要还是从环境方面注意。

远离传染源

轮状病毒的发病一般与接触传染源有关，因此必须要主动隔离传染源，对密切接触者和患者进行严密观察和隔离，防止水源和食物被污染，而患者粪便要做好消毒工作，儿童玩具和餐具也要及时清洁消毒。

切断传播途径

轮状病毒可通过粪便或口腔接触传播。因此，排便后要用消毒洗手液或肥皂洗手，同时要避免接触任何受污染的物体，在疾病高发期，必须保持环境卫生和个人卫生，以此来切断病毒传播途径。

接种疫苗

轮状病毒感染患病率比较高，传染性强，目前最为有效的预防方法之一就是接种疫苗，能够降低发病率，轮状病毒疫苗有两种，一种是适合6个月以内的宝宝，一种是适合6个月以上的，要根据孩子的情况正确选用。

两种对抗轮状病毒A种感染的疫苗已经证明对儿童是安全而且有效的：分别是由葛兰素史克制造的“罗特律”（Rotarix）与由默克大药厂制造的“轮达停”（RotaTeq）。

当自己有腹泻、恶心、呕吐、发热等症状时，大家要引起注意，及时去医院做检查，并积极地进行治疗。

补充电解质

轮状病毒主要造成腹泻，腹泻最主要的危害是容易出现脱水、酸碱平衡紊乱和电解质紊乱，所以预防腹泻引起的症状很重要，监测患儿有无脱水表现。

如果有轻度脱水可给予口服补液盐预防脱水，严重可通过输液纠正脱水、酸碱平衡紊乱和电解质紊乱。

调理肠道

益生菌疗法

体外试验和动物模型研究发现部分益生菌菌株，可用于治疗轮状病毒感染。

益生菌在临床试验中治疗轮状病毒的作用

Pea-GilN,etal.IntJMolSci.2021

干扰素

近年来，干扰素(IFN)也被用来治疗轮状病毒感染、这种药可以抑制病毒在人体内的繁殖，从而减轻症状，缩短病程。

诺如病毒以及轮状病毒等肠道病毒严重影响着人们的健康。这些病毒不仅影响着肠道，还有可能对全身免疫产生影响。

同时越来越多的证据表明，细菌、真菌、古细菌等肠道微生物在维持肠道内环境稳定中的重要性。许多肠道病毒，如诺如病毒和轮状病毒，与肠道微生物群具有密不可分的联系。

对宿主、肠道微生物群和肠道病毒之间建立的复杂关系深入研究，将为新的抗诺如病毒和抗轮状病毒疗法开辟新途径。

Pea-GilN,Santiso-BellónC,Gozalbo-RoviraR,BuesaJ,MonederoV,Rodríguez-DíazJ.TheRoleofHostGlycobiologyandGutMicrobiotainRotavirusandNorovirusInfection,anUpdate.IntJMolSci.2021Dec15;22(24):13473.doi:10.3390/ijms222413473.PMID:34948268;PMCID:PMC8704558.

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俗话说“病从口入”，我们的健康状况很大一部分取决于饮食。而食物基本上是由各种营养素构成的。

宏量营养素是人体大量需要的必需营养成分。宏量营养素指的是“三大”营养素：蛋白质、脂肪和碳水化合物，它们是我们饮食中的关键。

计算宏也是某些流行饮食计划的一个要素，例如生酮饮食，参与者计算脂肪、蛋白质和碳水化合物，希望获得更健康的饮食。

营养素是维持机体繁殖、生长发育和生存等一切生命活动和过程，需要从外界环境中摄取的物质。

来自食物的营养素种类繁多，根据其化学性质和生理作用可将营养素分为七大类，即蛋白质、脂类、碳水化合物、矿物质、膳食纤维、维生素和水。

根据人体对各种营养素的需要量或体内含量多少，又可将营养素分为宏量营养素（也称常量营养素）和微量营养素。

问

宏量营养素和微量营养素有什么区别？

三种主要的宏量营养素是脂肪、蛋白质和碳水化合物，需要大量它们才能为提供能量并在身体中发挥其重要作用。

微量营养素，如维生素和矿物质，对健康也是必不可少的，但需要的量较少。

答

如果按重要性对营养素进行排序，宏量营养素将位居榜首。

我们身体需要的三种宏量营养素是碳水化合物、蛋白质和脂肪，每一种都在身体中发挥着不同的、重要的作用——它们一起工作，保障我们身体的各种功能，如生长、繁殖、消化和运动，协调运转。

宏量营养素进行能量供应

能量供应是宏量营养素的关键作用。脂肪、蛋白质和碳水化合物等宏量营养素为我们的细胞提供能量，而微量营养素维生素和矿物质则不能。

宏量营养素通常以克为单位测量，有些人会记录一天中他们所消耗的每种宏量营养素的克数来获取更健康的身体。

宏量营养素对机体非常重要

宏量营养素除了提供能量外，每种必需的宏量营养素在体内都有重要的功能，例如参与构成和修复我们的身体组织；调节机体各种正常的生命活动。

注：含有宏量营养素的食物一般同时可以提供维生素和矿物质等微量营养素。

三种宏量营养素——蛋白质、碳水化合物和脂肪——都被认为是必需营养素（维生素、矿物质等微量元素也是必需营养素）。这些营养素被认为是“必需的”，因为身体需要它们才能正常运作。

注：这些营养元素均无法由身体自己创造，需要依赖从食物中摄入。

“术语‘宏观’意味着大而‘微观’意味着微小——我们需要大量的碳水化合物、脂肪、蛋白质宏量营养素，同时也需要微量的维生素、矿物质等微量营养素。

宏量营养素就像主角，微量营养素是饮食中的配角，每个角色对身体的健康表现都很重要。

矿物质

矿物质又称无机盐，是人体内无机物的总称。是构成人体组织和维持正常生理功能必需的各种元素，是七大营养素之一。

人们对一部分矿物质也比较熟悉，例如体内最丰富的矿物质包括钙、钠、钾和镁，通常毫克为单位。

★矿物质的作用

虽然矿物质在人体内的总量不及体重的5%，也不能提供能量，但是它们在人体组织的生理作用中发挥重要的功能。

构成机体组织的重要成份：钙、磷、镁——骨骼、牙齿。

多种酶的活化剂、辅助因子或组成成份：钙——凝血酶的活化剂、锌——多种酶的组成成份。

某些具有特殊生理功能物质的组成部分：碘——甲状腺素、铁——血红蛋白。

维持机体的酸碱平衡及组织细胞渗透压：酸性（氯、硫、磷）和碱性（钾、钠、镁）无机盐适当配合，加上重碳酸盐和蛋白质的缓冲作用，维持着机体的酸碱平衡；无机盐与蛋白质一起维持组织细胞的渗透压。

维持神经肌肉兴奋性和细胞膜的通透性：钾、钠、钙、镁是维持神经肌肉兴奋性和细胞膜通透性的必要条件。

矿物质的摄入要在一个适量范围

在人体的新陈代谢过程中，每天都有一定数量的矿物质通过粪便、尿液、汗液、头发等途径排出体外，人体内矿物质不足可能出现许多症状。因此必须通过饮食予以补充。

注：根据无机盐在食物中的分布以及吸收情况，在我国人群中比较容易缺乏的矿物质有钙、铁、锌。如果在特殊的地理环境和特殊生理条件下，也存在碘、氟、砸、铬等缺乏的可能。

但是，由于某些微量元素在体内的生理作用剂量与中毒剂量非常接近，因此过量摄入不但无益反而有害。矿物质如果摄取过多，容易引起过剩症及中毒。所以一定要注意矿物质的适量摄取。

维生素

维生素是人和动物为维持正常的生理功能而必须从食物中获得的一类微量有机物质，在人体生长、代谢、发育过程中发挥着重要的作用。

维生素，一般以微克进行测量。

缺乏维生素影响免疫与代谢

维生素虽然不能为人体提供能量，但是参与人体的生化反应，调节人体的代谢功能，如果维生素摄入不足，会导致人体新陈代谢失去平衡，会导致免疫力下降并可能导致营养不良，易患各种疾病。

维生素摄入过量胃肠道紊乱、脏器负担加大

维生素也不可以补用过量的，如果维生素补用过量会造成消化系统功能紊乱，维生素都属于酸性物质，如果补多了会造成胃肠道的吸收功能失调，从而会引起胃肠道的反酸、烧心、恶心、呕吐等，严重者还会明显的出现大便不成形或者黏液脓血便、稀便等。

另外维生素补多了还会造成肝脏、肾脏的负担加大，因为维生素主要是肝脏进行分解消化，肾脏进行排泄，长期维生素摄入过多会造成慢性的肝脏和肾脏的功能减退。

注意

根据疾病控制和预防中心指出，所有微量营养素对身体都至关重要，有助于预防疾病和改善健康。

无论是微量营养素还是宏量营养素，获取它们的最佳方法是食用各种健康、新鲜的天然食物。接下来将为您具体讲解宏量营养素的摄入。

宏量营养素的摄入相对更直观便于控制

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宏量营养素指的是碳水化合物、脂类、蛋白质，这三种营养素在膳食中所占的比重大、称之为宏量营养素。

三种营养素有相同之处，同时又有自己独特的作用，无法彼此替代，下面由谷禾讲述一下这三种宏量营养素。

很多人一听到脂肪就“谈脂色变”，过多的脂肪确实会造成我们肥胖及行动不便，而且过高的血脂，很可能是诱发高血压和心脏病的主要因素。导致很多人觉得应该摄入越少越好，但脂肪不应该是人们回避的营养素。

脂肪对于人体是不可缺少的

作为三大主要营养素之一，脂肪也是不可缺少的。

必需脂肪酸非常重要，如亚油酸和亚麻酸、DHA和ARA。

无论是橄榄油还是野生鲑鱼，我们可能听过医生或营养师对它们脂肪的推荐或赞美。确实，我们的身体需要这些食物中脂肪和油的必需脂肪酸。

脂肪除了具有提供能量，保护内脏器官，维持体温，也是构成人体细胞很重要的组成成分，有维持细胞的功能的作用；同时参与调节内分泌激素的作用；还可促进脂溶性维生素的吸收；增加食物的美味和增加饱腹感的作用。

尽量选择不饱和脂肪

但是注意，在饮食中选择的脂肪类型很重要。根据研究文献和饮食白皮书，理想情况下建议降低或限制饱和脂肪和反式脂肪等“坏脂肪”，因为这会增加你体内的低密度脂蛋白或“坏”胆固醇。

注：饱和脂肪存在于培根和香肠，而反式脂肪有时存在于加工食品中。

相反，选择单不饱和脂肪和多不饱和脂肪可以改善胆固醇，并可能降低患心脏病和中风的几率。橄榄油、牛油果和许多坚果中含有单不饱和脂肪，而鱼和亚麻籽含有多不饱和脂肪。

需要多少的脂肪？

从饮食中摄取足够的脂肪大部分人很容易做到。“绝大多数食物至少含有一点点脂肪，但是脂肪摄入不足与过量都不健康，如何确定自己需要多少脂肪呢？

如果有人通过计算克数(g)来计算他们的宏量，一般普通成年人每天需要40到70克脂肪，每克脂肪含有的热量大概是9大卡。

注：如果需要摄入大量健康脂肪，那么就需要适当增加摄入量。

地中海饮食降低了炎症和疾病风险

地中海饮食中烹饪时用植物油（含不饱和脂肪酸）代替动物油（含饱和脂肪酸）以及各种人造黄油，尤其提倡用橄榄油；脂肪占膳食总能量的最多35%，饱和脂肪酸只占不到7%~8%。

针对使用地中海饮食模式减少心脏病的研究表明，与常规饮食模式相比，地中海饮食中的脂肪主要来自单不饱和脂肪，有助于减少炎症和疾病风险。

地中海饮食改善了研究参与者的整体健康状况，并降低了死亡率。因为除了在烹饪中大量使用橄榄油外，可能还定期食用鱼类。为了获得omega-3脂肪对健康的益处，谷禾建议每周食用富含不饱和脂肪的鱼类2到3次。

单不饱和脂肪：橄榄油、花生油、菜籽油、杏仁、胡桃、榛子、南瓜籽和南瓜籽油、芝麻和芝麻油、鳄梨和鳄梨油

多不饱和脂肪：核桃、三文鱼、金枪鱼、鲱鱼、沙丁鱼、鳀鱼、鲭鱼、银鳕鱼、亚麻籽和亚麻籽油、菜籽油（同时含有单不饱和脂肪和多不饱和脂肪）

现在许多人采用富含蛋白质的饮食是有原因的。因为蛋白质在体内起着许多重要作用——它被认为是生命的基石，它参与一切生命的形成。生命的产生、存在、消亡都与蛋白质有关，没有蛋白质就没有生命。

身体的所有活动都离不开蛋白质

构建、修复身体

蛋白质几乎无处不在——在我们的骨骼、肌肉、头发、皮肤中等等。蛋白质由不同类型的氨基酸组成，可以构建、修复和维护我们身体。

调节生理功能

蛋白质的主要功能为调节生理功能，细胞功能、食物消化吸收、免疫调节、肌肉收缩、运送营养素、维持渗透压、体液、激素平衡等。

需要多少蛋白质？

谷禾统计研究发现，不同年龄段的人群蛋白质能量占比有所差异。每个人目标蛋白质会根据个人需求做调整，例如是否怀孕亦或是参与专业的体育运动。

一般建议每日卡路里的10%到35%来自蛋白质。哈佛大学公共卫生学院建议每9公斤体重摄入7克蛋白质。

例如一个人的体重为90公斤，那么每天的目标就是摄取70克蛋白质。

高蛋白饮食可能有助于减肥

有些人可能为了减肥而采用高蛋白饮食。2020年9月发表在《JObesMetabSyndr》上分析研究得出6-12个月临床试验证明，高蛋白饮食(HPD)具有减肥效果，并且可以防止减肥后体重反弹。

高蛋白饮食下的肠道激素

在肠道衍生的激素中，胰高血糖素样肽1、胆囊收缩素和肽酪氨酸-酪氨酸会降低食欲，而生长素释放肽会增强食欲。

高蛋白饮食会增加这些降食欲激素水平，同时降低促食欲激素水平，导致饱腹感信号增加，并最终减少食物摄入量。

此外，饮食诱导的产热增加、血液氨基酸浓度增加、肝脏糖异生增加以及由较高的膳食蛋白质引起的生酮增加都有助于增加饱腹感。

热量限制期间摄入更多蛋白质防止肌肉流失

另一项于2022年5月发表在《Obesity》杂志上的研究发现在热量限制期间增加蛋白质摄入量可改善饮食质量并减少瘦体重的损失，摄入更多的蛋白质防止肌肉流失。

蛋白质杠杆假说(PLH)

有一种宏量营养素调节模式被称为“蛋白质优先化”，即蛋白质杠杆假说(PLH)。根据PLH，即特定营养素的食欲相互作用，将膳食摄入引导至特定的膳食宏量营养素平衡，并且在宏量营养不平衡的饮食中，蛋白质调节主导脂肪和碳水化合物。

一个重要的优先事项是确定蛋白质杠杆是否在推动自由生活的人类的能量过度消耗和肥胖方面发挥作用，如果是这样，膳食蛋白质稀释的生态原因是什么。

研究表明，美国饮食中蛋白质的能量百分比随着肥胖的增加而下降，国家健康和营养检查调查(NHANES)和粮食及农业组织食物平衡表的数据都证明了这一点。

蛋白质摄入过量会增加心脏和肾脏负担

目前市场上有很多的蛋白粉和高蛋白产品，很多人也会选择通过蛋白粉这类产品增加蛋白质摄入。但是注意，过量的蛋白质会增加我们的卡路里摄入量，因为它不会简单地从体内排出。

动物蛋白，比如鸡肉、鱼肉、虾肉、猪肉、牛肉，这些动物的肉类当中都含有优质的蛋白质。

植物蛋白，比如黄豆、黑豆，这些豆类中也含有许多蛋白质。

乳类，比如牛奶、羊奶也含有丰富的优质蛋白质。

碳水化合物是最主要的供能营养素

碳水化合物是占比最大，是重要的营养素，机体50%以上的能量由食物中的碳水化合物提供。一般组织消耗的能量均来自碳水化合物在有氧条件下氧化。

食物中的碳水化合物经过消化产生的糖，一部分以肝糖原的形式储存在肝脏，一部分以肌糖原的形式储备在骨骼肌中。肝糖原维持血糖平衡，肌糖原满足骨骼肌的需要。

一般将碳水化合物分为3个主要类型：

糖，这是一种简单的碳水化合物（例如甜点和苏打水中的糖）

淀粉，这是一种复杂的碳水化合物（比如意大利面和土豆红薯等蔬菜中）

纤维，也是一种复杂的碳水化合物（存在于许多植物性食物中，如蔬菜、水果、坚果和豆类）

当然，碳水化合物也存在于高度加工食品。通常情况下，加工程度较低的食物，例如全谷物，可以提供更多的纤维和营养，过度加工的食品对健康不利。

简单碳水化合物和复杂碳水化合物有什么区别？

当讨论碳水化合物时，日常生活中经常用“简单”和“复杂”这两个词来区分它们，但这是什么意思呢？

这里有一个简单的比喻方法来区别：

简单的碳水化合物就像一个短串珠的手镯，而复杂的碳水化合物就像一个长串珠的项链。一个是短链，另一个是长链。

复杂碳水相对更健康

简单碳水化合物是指糖，如果糖、蔗糖和乳糖。

有些食物由两者组成——比如水果既含有果糖又含有纤维。减缓消化的是水果中的纤维，这意味着水果在体内不等同于糖果。

碳水摄入过低可能导致日常所需能量不足

如果按照某些饮食（如食肉动物饮食，本质上是全肉饮食）的指示，从饮食中清除所有碳水化合物，可能会感觉不太好。因为碳水化合物为身体的所有细胞提供精神和身体任务和活动所需的能量。它们提供了身体所需能量的一大半。

减少或排除它们，你可能会感到疲倦和头昏眼花。也就是说，许多低碳水化合物饮食的成功案例并不适合所有人和长期遵循，因为饮食中应该含有一些碳水化合物。

需要多少碳水化合物？

一般建议每天45%到65%的卡路里来自碳水化合物。这意味着对于一个摄入1800卡路里热量的人来说，每天从碳水化合物中摄取810到1170卡路里热量。

如果以克为单位计算碳水化合物，则相当于每天约203g至293克碳水化合物。

碳水化合物每克约含有4卡路里，仅供参考

绿叶蔬菜、地瓜、西兰花、菜花、豆子、鹰嘴豆、扁豆、坚果、原味、低脂或脱脂酸奶、燕麦片、藜麦、全麦面包、大麦、苹果、梨、浆果、香蕉

不太健康的碳水化合物

各种糖果、高糖分饮料，精制、加工和低纤维碳水化合物，如白面包、白米、烘焙蛋糕和饼干、披萨。

宏量营养素之间需要保持平衡，并且由于宏量营养素提供能量，因此摄入过多的任何一种营养素可能会提供比身体每天消耗的的卡路里。

谷禾的健康检测报告评估的3大宏量营养元素：蛋白质，脂肪，碳水化合物是一个百分比的结构，其中一个营养元素太高，其它就会低。

这意味着，如果你摄入高水平的蛋白质，那么其它两项常量营养素就会相对低，而且同时也会不经意地摄入比您需要的更多的卡路里。

那么我们应该如何做到均衡的饮食呢？

宏的计算公式

通过计算宏量营养素（简称宏）的相对含量，我们可以相对地做到饮食均衡。

宏的计数公式是什么？

首先，计算出你一天要摄入多少卡路里，然后估计出你的宏观目标。如果想采用生酮饮食且每天摄入2,000卡路里热量，那么你可能希望大约70%的卡路里来自脂肪。因此，将2,000乘以0.70得到1,400卡路里，那是你的脂肪宏观目标。

计算宏时，卡路里重要吗？

45%到65%的卡路里来自碳水化合物

20%到35%的卡路里来自脂肪

10%到35%的卡路里来自蛋白质

因此，假如一个人的目标是每天摄入1800卡路里的热量，他们可能需要810卡路里来自碳水化合物(45%)，630卡路里来自脂肪(35%)，360卡路里来自碳水化合物每天摄入蛋白质(20%)。

通常，碳水化合物每克含有4卡路里热量，脂肪每克含有9卡路里热量，而蛋白质每克含有4卡路里热量。

尽量计算宏量比计算卡路里更好吗？

计数宏确实比计算卡路里有一些好处。计算卡路里并不能说明您所吃食物的质量，与之不同，计算宏量可以带来更健康、更均衡的饮食选择。

例如，当你计算卡路里时，可能会从碳水化合物中获取大部分卡路里，而可能会错过宝贵的健康脂肪和蛋白质。

精确饮食有助于身材管理

此外，如果想更具体地定制饮食计划，公式会变得更加复杂。例如，在计算每天要摄入的卡路里目标数量时，还要考虑身高、体重、年龄和性别。

那么，为什么有这么多人致力于精确营养计算或计算宏呢？目前大多数计算宏的人这样做是为了减肥或优化运动或锻炼中的身体表现。未来不排除更多的人为了健康目标而加入这个“事业”。▼

计算宏在人群之中逐渐流行。那么宏观计数有哪些潜在的好处呢？

它可以帮助您开始更健康、更均衡的饮食

一袋薯片所含的卡路里与一片全麦面包和半个鳄梨所含的热量相似，但其中一种能为你提供饱腹感及营养，对身体有益，而另一种则不能。

例如，半个鳄梨含有超过10克对身体有益的脂肪、约6克碳水化合物（以及近5克有益纤维）和近2克蛋白质。

计算宏量可以让饮食更健康、均衡，但如果它导致强迫性测量并干扰正常的日常生活，比如与朋友外出就餐，就不建议长期坚持下去。对许多人来说，有条不紊地追踪常量营养素会变得乏味。

目前有多检测可以评估膳食宏量营养元素的摄入，比如通过菌群检测，营养素分析等。

它可以帮助你减肥（但这是有争议的）

关于计算宏量是否有助于减肥尚无定论，任何宏量摄入过多都会导致体重增加。但根据2017年8月糖尿病研究杂志发表的一项研究，经常追踪饮食的人长期减肥成功的几率更高。

一些人认为高蛋白饮食有助于人们减肥，但是美国梅奥诊所指出坚持高蛋白饮食长期以来，它与健康问题有关，例如增加患心脏病的风险。

出于同样的原因，计算碳水化合物并增加脂肪，同时将蛋白质限制在适量（生酮的标志性特征），以实现快速减肥而著称。

计算宏可能忽略了卡路里总量

相比之下，卡路里限制，无论宏量营养素阈值如何，都会导致体重减轻。

经常计算宏可能导致强迫症或饮食失调

记录消耗的宏量营养素可能会带来不良后果。与任何饮食一样，计算宏量，就像计算卡路里一样，会变成对你吃什么和吃多少的不健康的痴迷，这会导致饮食失调和其他健康问题。

准确计数可能较困难

计数宏的另一个缺点是它很难做到精准。许多食物含有大量营养素的组合，除非你是一位知道你所吃的每一种食物的分解的食品科学家，否则很难确切地知道自己在吃什么。

包装食品可能会在包装盒上清楚地标明每份宏量的数量，但大多数健康的天然食品（您想要放在盘子里的那些）如水果和蔬菜都没有营养标签，因此可能需要处理处理转换数据才能得到。

《中国营养学会》建议碳水化合物占总能量的55%-65%、脂肪占20%-25%，蛋白质占10%-15%，这个比例可以根据具体情况上下幅度内进行调整。

谷禾的健康报告中也含有营养元素的构成分析，可以借此来及时判断自我的健康状况。

虽然宏量营养素是我们饮食中不可或缺的一部分，但是日常生活中不必时刻计算他们，只需要保持饮食多样化，多考虑食物种类。通过一些食物的多样化可以满足我们的日常营养需求，帮助提升健康水平。

综上所述，掌握膳食中三大宏量营养素的摄入，对于保持良好的饮食健康是十分重要。主要参考文献：

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益生菌可以产生有益的维生素、消化酶、必需氨基酸、免疫调节和抗菌代谢产物，从而促进人体健康，预防肠道炎症性疾病、自身免疫性疾病和胃肠道感染。其宝贵特性已得到健康行业、医疗专业人士和公众的认可。

比起单菌株益生菌，多菌株益生菌在改善肠道微生物群稳定性和宿主健康更具优势。然而，总的来说，尚不清楚不同菌株会在多大程度上合作或竞争资源，以及共同生物膜微环境的建立如何影响它们的相互作用。需要新的方法来设计合成益生菌联合体，以克服单一菌株配方的局限性。

罗伊氏乳杆菌Lactobacillusreuteri和布拉酵母菌Saccharomycesboulardii是两种重要的益生菌。

罗伊氏乳杆菌L.reuteri是一种革兰氏阳性杆菌，可以抑制病原微生物的定植并改善宿主共生微生物群组成的平衡，减少促炎细胞因子的产生，可以加强肠道屏障功能。关于罗伊氏乳杆菌详见：认识罗伊氏乳杆菌(Lactobacillusreuteri)

布拉酵母菌S.boulardii是一种对胃环境有抵抗力并在低pH条件下具有良好生存能力的酵母。它带来肠道屏障功能的改善、病原体竞争排斥、抗菌肽的产生、免疫调节和营养效应。

本文介绍和验证了一个系统的方法来描述微生物在多种生长条件下的相互作用，该方法将共培养分析与代谢的基因组规模建模和多变量数据分析相结合，并将其应用于L.reuteri和S.boulardii这两种益生菌之间的相互作用，表征它们产生有益于人类健康的化合物的潜力。

结果表明，这些菌株可以建立一种混合的合作-拮抗相互作用，最好的解释是争夺共享资源，个体交换增加，但氨基酸和短链脂肪酸的净产量通常减少。

整个试验方法主要分为三个部分：

使用的菌株分别是

同时准备两种不同的培养基用于微生物培养，分别为tryptonesoyabroth(TSB)培养基和含0.4%葡萄糖的M9最小培养基。

为了测试菌株在不同生长条件下对生态相互作用(单一培养或混合培养)的影响，同时制作了含有10ml(浮游培养物)或2ml(生物膜培养物)的培养液。

生化测定使用生化检测试剂盒分别测定培养基中的代谢物，葡萄糖、甘油、琥珀酸盐、乙酸盐、乙醇、短链脂肪酸、L-氨基酸和氨水平。

将观察到的代谢活动扩展到基因组规模，对两例菌株及微生物群和生物膜发展采用了专用的建模策略。

代表混合培养的微生物群落基因组尺度代谢模型（简称，GSMM模型）是通过COBRA工具箱中的createMultipleSpeciesModel函数创建的。

结果是创建了一个共同的细胞外隔间，其中单个GSMMs被封装，并与环境共享边界代谢物交换，有效的模拟了交叉喂养和营养竞争。而为了模拟再现实验观察到的菌株在不同生长模式下的代谢活动，引入了群落生物量伪反应，定义如下:

μLR和μSB表示通过L.reuteri和S.boulardii的单个生物质假反应的通量。

对于S.boulardii菌株，使用的是现有的iMM904模型，这是一个经过验证的酿酒酵母GSMM模型。

为了全面了解每种条件下的代谢潜能，使用通量采样充分探索可实现的代谢状态。

使用MatlabR2017b和R3.5软件对数据进行了统计分析，主要有PCA、PLSCA和聚类分析。

观察在单一培养和混合培养下分别以浮游模式和生物膜模式生长时的干重动态，如下图：

结果表示：

◆S.boulardi菌株在6h时浮游模式生长得更快更好

◆L.reuteri菌株在48h时形成了更好的生物膜

◆L.reuteri的浮游生长模式在混合培养中急剧下降

◆S.boulardi的浮游生长则受到了积极的影响

分析两种菌株生长模式的潜在机制

◆S.boulardi是共生长的受益者

◆L.reuteri受到抑制

例如：S.boulardi可能受益于L.reuteri菌株产生的糖，同时L.reuteri可能会受到S.boulardi菌株生长代谢的伤害。

例如：S.boulardi生长耦合离子交换或有机酸的产生可能引发环境pH值降低，这可能在多个功能水平上影响L.reuteri的代谢。

在代谢水平上也观察到单一培养和混合培养之间存在的一些差异，如下图：

例如，M9混合培养6h的氨消耗量是相应的单一培养的近7倍。

还有，在浮游和生物膜混合培养中，乙酸和琥珀酸的形成大约多两倍。统计值如图D所示。

上述生化数据表明，在乳酸菌-酵母组合中，乙酸盐和琥珀酸盐的产量增加，但试剂盒所能测的代谢物毕竟有限。

为了全面估计未直接测量的代谢潜能，采用了如方法所述的基因组建模。

图A分别为使用实验测量数据和基于计算机建模预测生成的数据的PCA分析结果，与实验测量结果表现一致，只是在建模产生的数据中更加放大了复杂培养基中的共培养物与各自的单一培养物之间的鸿沟。研究人员因此有理由假设，在广泛的水平上，这种模式也发生在体外。

图B观察到不同条件导致的各代谢物的产出和消耗变化，如模型预测了S.boulardi的生物素分泌，当使用最小培养基时，生物素分泌在生物膜模式下减少，而在复杂培养基中增加。类似地，多菌株环境与最小培养基中生物素产量的减少有关，而在复杂培养基中观察到相反的趋势。

为了评估模型预测的可信度，同时再现上述结果，研究人员测量了不同条件下的总氨基酸分泌率，如下图显示：

尽管模型通量相对于实验值些许膨胀，但趋势是一致的，特别是与S.boulardi菌株相比，混合培养中总氨基酸产量的下降。因此，在所有条件下，S.boulardi产生氨基酸的速率最高，但生物膜也与这种速率的大幅降低有关。

图A应用PLSCA分析，重点研究了菌株水平的代谢交换率与包括菌株、培养基、培养类型和生长方式在内的因素集之间的关系。

可以观察到菌株和培养基类型是对生长归一化代谢物交换影响最大的参数，因为它们位于距离原点最远的地方。

随着作用强度的降低，培养类型(单一培养或共培养)和生长方式(生物膜、浮游)也随之改变。其中，培养类型的影响比生长模式更强，这突出表明两个物种之间的生态相互作用对它们的代谢物产生有显著影响。

下图展示了在单一培养和共培养下，各代谢物归一化后的增长率差异，以更好地评估群落建立的影响，并做出更详细的互动机制假设。

这是一个综合实验和计算机建模方法来探究生长方式（生物膜vs浮游生长）对生态相互作用（单一培养vs混合培养）的影响的研究。

研究发现，特定微生物代谢物的产生会受到生长模式、生长培养基的组成、微生物种类及其在共培养中的相互作用的显著影响。

研究人员表示通过文中提出的计算方法，可以设计新的益生菌产品，并为代谢工程方法的应用提供科学见解，以优化所需有益代谢物的生产。

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锌与肠道微生物

锌(Zn)是人体必需的微量元素，是人体中第二丰富的矿物质。锌在细胞和器官功能中起着关键的催化、调节和结构作用。

★膳食锌缺乏或过量均不健康

锌缺乏与发育不良、免疫功能低下、味觉丧失、不良妊娠结局、脱发、皮肤损伤和神经行为异常有关。

世界卫生组织估计，全球三分之一的人口面临锌缺乏症的风险，他们的饮食锌摄入量不足或食物中锌的生物利用度低。

不过需要注意不可在没有医嘱下擅自过量补充，导致锌的摄入量超过既定的营养需求。锌摄入过量也不利于健康，容易导致氧化应激增加、长期记忆受损、肠道吸收和分泌能力改变以及内脏脂肪增加。

近年来的几项体内研究表明，膳食锌摄入缺乏或过量会影响肠道菌群的组成和功能，进而对人体健康产生一定的影响。

有助于进一步了解膳食锌对人体肠道微生物组的影响，并阐明利用肠道微生物组作为潜在锌状态生物标志物的适用性。帮助人们更好地控制锌的摄入量来塑造自身健康。

锌还是人体必需的微量元素之一，起着极其重要的作用。

维持正常食欲，利于生长发育

锌有助于生长发育、智力发育，缺乏锌会对我们的身体，特别是生长发育造成严重影响。所以，补充足够的锌是必须的。

增强人体免疫力

锌是免疫器官胸腺发育的营养素，只有锌充足才能有效保证胸腺发育，正常分化T淋巴细胞，促进细胞免疫功能。失调的锌稳态会损害整体免疫功能，从而增加对感染的易感性。

锌还以类似于钙的方式作为免疫反应的离子调节剂，通过作为细胞内信使参与信号通路。

锌在单核/巨噬细胞信号传导中的作用

KimB,etal.MolCells.2021

影响伤口恢复

锌作为许多转录因子和酶系统的辅助因子，包括锌依赖性基质金属蛋白酶，可在伤口修复过程中增强自体清创和角质形成细胞迁移。

缺锌易导致皮肤疾患，患口腔溃疡，受损伤口不易愈合，青春期痤疮等。

★锌对肠道微生物有重要影响

肠道微生物在宿主营养状况中发挥着重要作用，在免疫、与宿主细胞相互作用、代谢不可消化的营养素和合成必需维生素等方面发挥着关键作用。

锌结合蛋白占细菌蛋白质组的5%，突出了细菌定植胃肠道的主要锌。锌是一种重要的营养物质和抗菌剂，近年来的研究发现，膳食中锌含量的不同导致肠道微生物的组成和功能产生改变，进而对人体健康产生一系列影响。

膳食锌(锌缺乏或锌过量)对肠道菌群的影响

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ChengJ,etal.CritRevFoodSciNutr.2023

接下来跟随谷禾了解一下膳食锌缺乏和过量情况下肠道微生物的具体改变

1.在缺锌条件下，发现能够有效竞争锌的细菌(即肠杆菌科和瘤胃球菌科以及肠球菌属和脱硫弧菌属)增殖。

六项研究比较了锌缺乏相对于锌充足对肠道菌群的影响，其中五项研究通过膳食锌控制诱导锌缺乏。

与锌充足对照组相比，锌缺乏组血浆/血清、指甲、羽毛、肝脏、睾丸和粪便锌含量降低。

以上实验研究主要是基于小鼠，大鼠，鸡和猪等动物实验，关于人类的临床实验还较少，但是动物的实验也可以为人类提供一定的参考价值。

锌缺乏影响微生物多样性

α多样性

缺锌对α多样性的影响具有差异

在锌缺乏的情况下，一项研究发现α-多样性以性别依赖的方式增加或减少(雄性小鼠增加，雌性小鼠减少)。

同样，在人类研究中，缺锌对α-多样性的影响也存在差异。在学龄儿童中，锌缺乏导致α-多样性增加，而在锌缺乏的母乳和配方奶喂养的婴儿中，α-多样性降低。

虽然每项研究中生物多样性变化的差异可能与不同的研究对象有关，但还需要在人类和动物模型中进一步研究锌缺乏对肠道微生物群改变的影响。

β多样性变化暂不明确

然而，在第六项研究中没有发现β-多样性的变化，该研究使用了θYC距离测量。β多样性的变化并不一定表明细菌类群的有益或消极变化。

●门水平

在门水平上，锌缺乏与变形菌门(Proteobacteria)和黑色素杆菌(Melainabacteria)的增加以及厚壁菌门(Firmicutes)的减少有关。

注：其中变形菌丰度的增加被认为是生态失调和疾病风险的潜在诊断标准，因为在健康的人类肠道中发现了低变形菌丰度。而厚壁菌门的许多成员都是有益菌

这或许可以从一部分角度解释锌缺乏对健康的不利影响

短期缺锌与长期缺锌菌群改变不同

短期缺锌会降低疣微菌门(Verrucomicrobia)的丰度(主要是Akkermansiamuciniphila属)，而长期缺锌则与疣微菌门丰度的增加有关。

菌群改变出现性别差异

发现与锌充足的野生型小鼠相比，通过ZnT7敲除诱导的锌缺乏导致了敲除（ZnT7-/-）和异质（ZnT7+/-）小鼠的红蝽菌科(Coriobacteriaceae)丰度和Allobaculum属丰度的增加，这种变化仅在雌性小鼠中发现。这表明锌的调节功能可能因性别而异。

注：因此锌对不同性别的人群影响可能不同

●属水平

除此之外还发现粪杆菌属（Faecalibaculum）增加，经黏液真杆菌属（Blautia）、乳杆菌（Lactobacillus）、Negativibacillus减少。

慢性缺锌的情况

在慢性锌缺乏的情况下，以下菌群丰度增加：

肠球菌（Enterococcus）↑↑↑

肠杆菌（Enterobacteriaceae）↑↑↑

瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)↑↑↑

而下列菌群丰度下降：

Clostridiales↓↓↓

消化链球菌科(Peptostreptococcaceae)↓↓↓

●物种水平

在物种水平上，LachnospiraceaeNK4A136和

真杆菌属（Eubacteriumcoprostanoligene）的丰度随着锌的缺乏而增加，而Ruminococcusgauvreauii的丰度随着锌的缺乏而降低。

此外还发现了一些菌群的增加和下降

增加的菌群：

吲哚梭菌(Clostridiumindolis)↑↑↑

未分类的某种拟杆菌↑↑↑，

减少的菌群：

酸奶瘤胃球菌(Ruminococcuslactaris)↓↓↓

肠球菌(Enterococcussp.)↓↓↓

Clostridiumlactatifermentans↓↓↓

Clostridiumclostridioformme↓↓↓

//注意

锌缺乏可能使得一些对人体有益的细菌丰度下降，而致病菌的丰度上升，从而对健康产生影响

虽然在上述研究中发现了从门到属水平的显著差异，但在一些学者的研究中，微生物群的相对丰度没有显著差异。

锌缺乏对菌群主要代谢产物——短链脂肪酸的影响

研究了锌缺乏与微生物代谢物(短链脂肪酸)生产和功能的变化。

锌缺乏影响短链脂肪酸的产量

一项小鼠研究发现，短链脂肪酸产量在短期锌缺乏时增加，但在长期锌缺乏时减少。鸡的研究发现，相对于锌充足，锌缺乏会降低短链脂肪酸的产量。

短链脂肪酸浓度影响锌的利用与吸收

说明锌与短链脂肪酸存在相互作用的关系

一组研究人员发现锌缺乏导致乙酸盐产量下降，这可能是由于产生短链脂肪酸的细菌属，如梭状芽胞杆菌和瘤胃球菌的减少。

锌缺乏与代谢通路变化

额外的微生物类群改变与锌缺乏和肠粘蛋白丰富有关。由杯状细胞产生的黏液层由粘多糖和糖蛋白组成，并容纳有助于消化矿物质的肠道微生物群。

粘蛋白——黏蛋白关键特征是其形成凝胶的能力;因此它们是大多数凝胶状分泌物的关键组成部分，提供润滑，细胞信号通路及化学屏障的功能。

锌缺乏影响嗜黏蛋白阿克曼菌丰度

共生细菌以黏液蛋白为食并粘附在黏液蛋白上，与宿主相互作用并调节黏液蛋白基因的表达和分泌，与上皮细胞相互作用以维持黏液和上皮内稳态。

同样，在缺乏锌的情况下，发现经黏液真杆菌属（Blautia）和乳酸杆菌属，以及粪杆菌(Faecalibaculum)属的增加，这些都是可能影响粘蛋白丰度的类群。

乳酸菌的减少可能会减少肠道黏蛋白，因为某些乳酸菌会刺激黏液蛋白2(MUC2)的产生，黏液蛋白2是杯状细胞表达的主要肠道黏蛋白。

经黏液真杆菌属（Blautia）含量降低，经黏液真杆菌属含有粘蛋白降解基因是一种短链脂肪酸(丁酸和乙酸)生产者，其丰度可能预测锌状态的差异。

异杆菌属丰度增加有利于结肠上皮健康

异杆菌属（Allobaculum）与发酵碳水化合物(即粘蛋白)有关，以产生短链脂肪酸(乳酸和丁酸)，供异源菌群作为碳源利用，这表明异杆菌属（Allobaculum）丰度的增加可能与有利于结肠上皮健康的潜力有关。

小结

注：这些变化影响了人体原本正常的代谢，可能导致一些疾病的产生。

所有六项关于锌缺乏和肠道菌群改变影响的研究都使用了膳食锌作为锌源。对于α-多样性和短链脂肪酸产生的变化还缺乏共识，一个可能的解释可能是所使用的动物模型以及模型的生命阶段和性别的差异。

注：只有一项研究使用了大鼠模型，而所有其他研究都使用了小鼠模型。与其他研究相比，所使用的小鼠年龄最大，小鼠肠道菌群随着年龄的增长逐渐稳定。

三项研究仅使用男性受试者，一项研究仅使用女性受试者，两项研究同时使用女性和男性受试者，其中考虑到人类性别之间免疫功能的差异以及锌、免疫功能和肠道微生物组之间的联系，在设计阐明锌缺乏症对肠道微生物组组成和功能的影响的未来研究时，应考虑受试者的性别。

某些细菌具有通过有效的重金属排出系统来抵消高锌浓度的机制。在高锌条件下，发现了对增加金属锌暴露有进化适应的细菌(即梭状芽孢杆菌科、肠杆菌科和大肠杆菌)。

此外，高锌条件可能会潜在地增加耐药肠道微生物群，其中对高锌的进化适应以及抗生素和金属耐药基因的增选可能会由于水平基因转移而进一步延续这种耐药现象。

★锌过量的危害

1.一般情况下，补锌过量可能会导致机体出现锌中毒，大部分人群可能会出现胃肠道症状，如恶心、呕吐等。

2.抵抗力下降：过高的血锌会抑制白细胞的吞噬作用和杀菌作用，使人体的抵抗力下降，容易遭受致病菌侵袭。

3.记忆力下降：对于不缺锌的人，额外补充有可能造成体内锌过量，从而引发代谢紊乱，甚至会对大脑造成损害，可能损伤大脑神经元，导致记忆力下降。

4.贫血：有些家长误把锌制品当作营养品，给婴儿长期大量服用，殊不知补锌过量同样会带来危害，会使体内的维生素C和铁的含量减少，抑制铁的吸收、利用，容易引起、加重缺铁性贫血。

下面具体讲述一下锌过量状态下肠道微生物具体发生的变化

五项研究比较了高膳食锌或锌过载相对于锌充足对肠道菌群的影响。

高锌摄入降低锌转运蛋白ZIP4基因表达

ZIP4是锌从肠腔进入肠上皮细胞的主要导入物，由饮食中的锌调节，随着锌摄入的增加，ZIP4的表达下调。

两项研究发现，高锌摄入量会降低ZIP4基因的表达。还发现，高锌摄入的小鼠ZnT2表达增加(仅回肠)，MT1和MT2表达增加(回肠和结肠)，而其他测试的ZnT(4-7,9)和ZIP(1,3,5-11,13,14)蛋白的基因表达没有变化。

脂质代谢基因表达降低

抗性基因表达增强

抗生素耐药性增强

将抗生素抗性基因丰度的增加与肠杆菌的增加联系起来，其中高氧化锌饲粮已普遍用于猪，并导致促进抗生素耐药性。

具体而言，在猪肠道中发现耐多药大肠杆菌的患病率增加，这归因于高氧化锌饮食。

研究发现，饮食中锌过量会增加肠球菌，其中肠球菌具有质粒编码的耐药基因，本质上对许多常见抗菌剂不那么敏感。

尽管没有研究微生物代谢基因，但考虑到细菌类群对锌增加的适应性增加，考虑到金属耐药基因和抗生素耐药基因的共同共存，有可能存在抗生素耐药细菌基因的增加。

总的来说，高锌或锌过载似乎潜在地增加了耐抗生素的肠道微生物群，其中对高锌的进化适应以及抗生素和金属耐药基因的增选可能会由于水平基因转移而进一步延续这种耐抗生素现象，从而导致人体的抗生素和金属耐药性增强。

锌过量影响微生物多样性

高锌下α多样性降低

利用Pielou的均匀度α-多样性测量发现，α-多样性随着高锌而降低。通过1/Simpson多样性测量也发现，α-多样性随着Zn过载而降低。

此外，短期(4周)高饲粮锌或锌过载被发现不会显著影响α-多样性，长期高锌被发现不会改变(观察物种)或降低α-多样性，长期(8周)锌过载也不会改变α-多样性。

注：这可能取决于所使用的评估方法

α多样性下降,机会性病原体增多,双歧杆菌和拟杆菌显著减少,兼性厌氧菌、梭杆菌等增多，进而影响人体的的健康。

β多样性的变化未达成共识

高锌显著增加了梭状芽孢杆菌科(Clostridiaceae)的丰度，其中梭状芽孢杆菌科被发现具有通过有效的重金属外排系统来抵消高锌浓度的机制，该系统可能是从携带重金属抗性基因的质粒转移而来的。

梭菌科更适应高锌的浓度

注：在所选研究中，在不同的分类水平上研究了肠道微生物群的组成和功能的变化。在这五项研究中都发现了细菌类群的显著变化，这些变化可以归因于微生物群对有效锌浓度增加的适应。

门水平

对于细菌类群的变化，在门水平上，两项研究发现高锌没有显著改变细菌丰度。

虽然在两项利用猪模型的研究中拟杆菌门(Bacteroidetes)丰度有所增加，但在门水平上的其他变化没有达成共识。

研究发现短期(4周)高锌和锌过载会增加疣微菌门(Verrucomicrobia)的丰度，而长期暴露(8周)会降低疣微菌门(Verrucomicrobia)的丰度。

另一项研究发现，短期锌过载导致变形菌门丰度增加，长期锌过载导致放线菌门丰度增加。

科、属、种水平变化较小

锌过载时肠道菌群的具体变化

高锌显著增加了梭菌科（Clostridiaceae）丰度，降低了乳杆菌科（Lactobacillaceae）和肠杆菌科（Enterobacteraceae）丰度。

在利用猪模型的研究中发现，普雷沃氏菌(Prevotella)和乳酸菌属增加，琥珀酸弧菌属(Succinivibrio)减少。

另一组研究人员发现锌过载下列菌株丰度增加：

拟杆菌属（Bacteroides）↑↑↑

副杆菌属（Parabacteroides）↑↑↑

柯林斯菌属(Collinsella)↑↑↑

醋弧菌属（Acetivibrio）↑↑↑

经黏液真杆菌属（Blautia）↑↑↑

粪球菌属（Coprococcus）↑↑↑

普拉梭菌（Faecalibacterium）↑↑↑

霍尔德曼氏菌(Holdemania)↑↑↑

Subdoligranulum↑↑↑

Nestiinimonas↑↑↑

Lachnoclostridium↑↑↑

Pseudoflavonifractor↑↑↑

而以下菌群减少：

巨型球菌属(Megasphaera)↓↓↓

戴阿利斯特杆菌属（Dialister）↓↓↓

氨基酸球菌属（Acidaminococcus）↓↓↓

瘤胃球菌(Ruminococcus)↓↓↓

Treponema↓↓↓

锌过量对细菌主要代谢产物——短链脂肪酸的影响

高锌降低短链脂肪酸含量

长期(8周)高锌与对照组相比，短链脂肪酸总产量更低。具体而言，与锌充足相比，长期高饲粮锌导致盲肠戊酸、丁酸、乙酸、异戊酸、异丁酸和丙酸降低。

短链脂肪酸在管理炎症和促进肠上皮完整性方面发挥着重要作用，高锌除了抑制短链脂肪酸生成外，还发现导致结肠炎症增加。

锌过量与炎症及免疫

虽然锌通常被认为是安全的，因为它不具有氧化还原活性，但大量或过量的锌暴露与肠道功能的改变、免疫功能的改变和炎症有关，因此强调需要确定高剂量和锌过载剂量对肠道微生物组组成和功能的影响。

锌过量影响炎症疾病发病率

乳酸菌科的细菌与短链脂肪酸的产生有关，将碳水化合物发酵成乳酸。此外，乳酸菌，产生各种各样的胞外多糖，作为阳离子金属离子(如Zn2+)的结合位点，可以保护这些微生物免受金属毒性。

高浓度锌具有抗菌作用

此外，膳食中高浓度的锌在防御致病性大肠杆菌、单核细胞增生李斯特菌和链球菌方面发挥抗菌作用。

总的来说，在大多数选定的研究中，高饲粮锌和锌过载状态与α-多样性降低或不变、短链脂肪酸产量降低以及金属和抗生素抗性基因增加有关。

这些因素都在一定程度上影响人体的健康，对其产生不利的影响。

不足之处

饮食中高锌或锌过载对人类肠道菌群的影响研究较少。鉴于抗生素耐药性的潜在灾难性影响，未来的研究应了解微生物分类和多样性的变化，以及微生物代谢物产生的变化和驻留菌群的宏基因组潜力。

锌的每日推荐食用量

中国营养学会规定，婴幼儿(0-1岁)5毫克/天，儿童(1-10岁)10毫克/天。青春期男性15毫克/天，女性12毫克/天。

孕妇和哺乳期产妇因为母乳喂养，乳汁中的锌流失比较多，所以锌的摄入量也应多一点，每天20-25毫克。一般锌的摄入量不超过25毫克。

★含有锌的食物

海鲜类：如牡蛎、鱼、扇贝、虾仁等，不仅含有较多的锌元素，且含有较多的不饱和脂肪酸，有助于减少动脉硬化的发生风险，从而预防心血管疾病的发生，其中牡蛎的含锌量比较高；

肉禽类：如猪肝、瘦牛肉、猪肉、鸡肉等，通常会含有较多的蛋白质以及微量元素，如锌、铁、磷等，有助于补充锌元素以及预防缺铁性贫血的发生；

蛋类：如鸡蛋、鸭蛋中也含有一定的锌元素，还富含脂溶性维生素、磷脂等，有助于减少口唇干裂、皮炎等疾病的发生；

干果类：如花生、核桃、芝麻、蚕豆、黄豆、绿豆、板栗等，含有钙、锌等多种微量元素，以及胡萝卜素、核黄素等多种维生素和脂肪、碳水化合物，在补充锌元素的同时有助于能量的补充。

膳食锌缺乏与摄入过量都会影响肠道微生物组的组成和功能，进而影响人体正常代谢与健康。

缺锌时，肠道微生物组的改变包括α-多样性的改变、粘蛋白降解细菌丰度的下降、短链脂肪酸产生的减少以及影响碳水化合物和糖基代谢的代谢途径表达减弱。

过量摄入膳食锌的情况下，肠道微生物组变化包括α-多样性没有变化或减少，短链脂肪酸产量减少，细菌金属抗性和抗生素抗性基因的潜在增加。

未来期待更多关于锌等微量营养元素和肠道菌群互作以及影响机理的的人类试验，虽然人类膳食营养的研究中单一变量不太好控制，但是基于大人群的营养调查以及其他协变量控制情况下，去调查这些关键营养素与肠道菌群的扰动可以帮助进一步明确阐明营养在人体健康和疾病扮演的角色和作用机理，对于后续基于菌群或营养素的预防干预治疗有重要的指导价值。

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抑郁症和抑郁情绪是不一样的，如果说抑郁情绪是一阵悲伤或沮丧，那么抑郁症可以具有巨大的深度和持久力。抑郁症不只是沮丧发作，也不是性格弱点，无法以“快刀斩乱麻”的方式轻松摆脱。

世界卫生组织统计，全球约10亿人正在遭受精神障碍困扰，新冠疫情后，全球精神障碍疾病负担更加沉重，抑郁症患者激增5300万，增幅高达27.6%。受抑郁症影响的女性多于男性。

抑郁症患者通常会出现持续的压抑，兴趣减退，动力不足；除了在情绪上的悲观冷漠之外，很多抑郁症患者还常伴有食欲不振、便秘等胃肠道症状。

抑郁症是一种多因素，多重机制参与的复杂的疾病，病情绵长。它与神经递质表达异常、炎性因子分泌、神经细胞通路改变、下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴持续紊乱、肠道菌群改变及线粒体结构异常等诸多因素有关。

抑郁症在中医中属于“郁证”的范畴，几千年前的书籍中就已有所记载。《黄帝内经》中所述“心主血脉、心主神志”，这里“神志之心”与现代医学脑的生理功能基本对应，中医学“心与小肠相表里”理论与现代医学提出的“脑－肠轴”理论相通，其部分内涵可以理解为中枢神经系统与肠道菌群的密切关系。

近年来，越来越多的中药、中药复方被证实可以发挥抗抑郁作用，人们开始认识到中医药通过调节肠道菌群而影响抑郁症发生发展，这为抑郁症的治疗提供新思路。

本文主要内容如下：

抑郁症是一种常见的医学疾病，会对感受、思维方式和行为方式产生负面影响。它是一种复杂的疾病，有多种成因，包括各种生活方式、饮食、环境和遗传因素。

▼常见的抑郁症症状有哪些？

抑郁的人通常会出现以下几种症状：

▼抑郁症有哪些类型？

不同类型抑郁症的例子包括：

双相情感障碍、重度抑郁症（临床抑郁症）、持续性抑郁症和季节性情感障碍。

双相情感障碍的人会经历抑郁和躁狂（情绪异常升高）或轻躁狂（明显但不一定异常的情绪升高）交替状态。

重度抑郁症的特征是严重的症状会扰乱个人的日常生活，通常会影响食欲、睡眠、工作或享受生活的能力。

其他类型的抑郁症包括产后抑郁症、精神病性抑郁症和季节性情感障碍，每一种都在特定情况下发生。

产后抑郁症发生在女性分娩后的时期。症状包括焦虑、对照顾婴儿缺乏兴趣，以及悲伤、绝望或无能为力的感觉。

精神病性抑郁症是在精神病的背景下出现的，精神病可能涉及妄想、幻觉或偏执的症状。

季节性情感障碍的特点是抑郁症状在秋季和冬季发作，随着春季和夏季暴露于自然光的增加而缓解。

▼哪些人群患抑郁症的风险相对较高？

▼有什么方法可以治抑郁症？

目前用的较多的是药物和心理疗法。

目前常用的药物包括：

抗抑郁药可能会在使用的第一周或两周内产生一些改善，但可能需要两到三个月才能看到效果。

心理疗法帮助一个人识别扭曲/消极的想法，以更积极的方式应对生活中的挑战。

例如与他人建立积极的互动关系，识别消极的信念和行为并改善，学习设定切实可行的人生目标等。

心理疗法或“谈话疗法”有时单独用于治疗轻度抑郁症；对于中度至重度抑郁症，心理治疗通常与抗抑郁药物一起使用。

其他疗法包括：

▼什么原因可能导致抑郁症？

自尊心低、容易被压力压垮，对自己和世界产生消极想法，这样的人群似乎更容易患抑郁症。

持续暴露于暴力、忽视、虐待或贫困等不良环境，或不利的生活事件，会增加一个人患抑郁症的可能性或引发抑郁发作。

抑郁症可以在家族中遗传。例如，如果同卵双胞胎中的一个患有抑郁症，则另一个有70%的机会在一生中的某个时候患上抑郁症。

抑郁症的发病机制复杂且仍然难以摸透，目前已经提出了几种假说/理论来从不同的角度解释临床表现。

抑郁症的病理学

doi.org/10.3389/fpsyt.2022.1054726

单胺假说：

谷氨酸能假说和GABA能缺陷假说：

激素失调：

神经发生和神经可塑性假说：

肠道菌群理论：

关于肠道菌群如何通过微生物群-肠-脑轴影响抑郁症，我们在下一章节详细阐述。

肠道菌群与人体是共生互利密不可分的统一体，又被称为人的“第二大脑”，它的作用不仅局限于胃肠道，还可以通过“脑－肠轴”，参与调控脑发育、应激反应、焦虑抑郁、认知功能等中枢神经系统的活动，从而对脑的功能和行为产生重大影响。肠道菌群、肠道、脑三者间密切的信息交流，共同影响人的喜怒哀乐。

抑郁患者常伴有胃肠功能障碍,表现在食欲不振、代谢紊乱、胃肠功能紊乱及肠道菌群异常等方面的问题。即便不是抑郁症患者，我们回想一下，有时候对某些事件感到压抑，恐惧等情绪，或者一些状况感到焦虑的时候：是不是也会经历某种肠道不适，比如恶心、反胃、腹泻等。

胃肠道和大脑之间似乎有着某种联系，如果说大脑可以影响肠道，那么反过来肠道是不是也能影响大脑？这种联系究竟是怎么发生的？

本章节我们详细了解其中的故事。

近期发表在《自然通讯》杂志上的两项研究发现，肠道中的几种细菌与抑郁症状之间存在联系。

一“抑郁症状的肠道微生物组关联研究”：

该研究调查了来自鹿特丹研究队列的1,054名参与者的粪便微生物组多样性和组成与抑郁症状的关系，并在1,539名受试者的阿姆斯特丹HELIUS队列中验证了这些发现。

已知这些细菌参与谷氨酸、丁酸、血清素和γ-氨基丁酸(GABA)的合成，这些是抑郁症的关键神经递质。该研究表明，肠道微生物组成可能在抑郁症中发挥关键作用。

二“跨种族的肠道菌群和抑郁症状”的研究：

通过分析HELIUS队列的数据，研究人员描述了生活在同一城市地区的6个种族群体（荷兰、南亚苏里南、非洲苏里南、加纳、土耳其、摩洛哥；N=3211）的肠道微生物群及其与抑郁症状的关联。

考虑到人口统计学、行为学和医学差异，肠道菌群在个体内部（α多样性）和个体之间（β多样性）可预测抑郁症状水平。

以上我们了解到肠道菌群和抑郁症之间的关联。那么肠道菌群是如何影响抑郁症的？这就涉及到一个概念：

“微生物群-肠-脑轴”

1980年，由于对神经元和脑细胞中胃肠内分泌系统的激素信号传导的研究发现，肠-脑轴的概念意外诞生。在接下来的几十年里，这一概念得到进一步加强和扩展，包括微生物群对肠-脑轴的贡献。

目前，微生物群-肠-脑轴更像一个复杂的循环而不是单向关系，它代表了宿主体内中枢神经系统、内分泌化学信号系统、免疫调节、微生物群和代谢效应，以及大脑和肠道的屏障功能之间的相互作用。

以上这些因素的协调对维持个体的健康状态起着重要作用。如果微生物群-肠-脑轴失衡，则会引起包括抑郁症等精神障碍。

详见：肠道微生物组在人类神经系统疾病中的作用

深度解读|肠道菌群和中枢神经系统的关系

抑郁症，恐惧，压力和肠道微生物群脱不开的关系

这里我们结合最新研究再了解一下，通常肠道菌群可以通过以下三种主要途径参与抑郁症，包括：

肠道微生物群和大脑之间的沟通途径

LiB,etal.,JEthnopharmacol.2023

肠道菌群和大脑的沟通方式包括：

迷走神经、脊髓通路、短链脂肪酸（SCFA）、吲哚、色氨酸（Trp）、γ-氨基丁酸（GABA）、脑源性神经营养因子（BDNF）、去甲肾上腺素、多巴胺、5-羟色胺（5-HT）、细胞因子等。

接下来，我们就以上这些，逐一了解每个途径具体的运作方式。

Part1化学信号

神经递质——“信号兵”

神经递质是指脑内的化学物质，它们可以在神经元间的信息传递中起着重要作用，也就是充当“信号兵”的作用。根据其化学成分，神经递质分为：

神经递质——单胺

肠道微生物群影响单胺，包括多巴胺、去甲肾上腺素。例如，蜡样芽孢杆菌（Bacilluscereus）和蕈状芽孢杆（Bacillusmycoides）可以产生多巴胺。

神经递质——胆碱

胆碱是肠道、皮肤、神经系统和细胞中的必需营养素。胆碱水平会影响肠道菌群。如：胆碱缺乏可导致革兰氏阴性菌增加，并增强抑郁症患者的抑郁样行为。

肠道微生物群可以影响胆碱的生物利用度（如大肠杆菌可以抑制人体吸收胆碱的能力），从而导致胆碱缺乏和神经系统疾病的发生。

抑郁症患者的胆碱水平显著高于健康人。同时，抑郁症患者表现出肠道微生物群失衡。这表明影响胆碱代谢的肠道菌群可能参与中枢神经系统调节。

神经递质——谷氨酸

抑郁症患者的内侧前额叶皮质中谷氨酸水平降低。肠道细菌可影响谷氨酸代谢，如：

空肠弯曲杆菌(Campylobacterjejuni)

谷氨酸棒状杆菌(Corynebacteriumglutamate)

乳酸发酵短杆菌(Brevibacteriumlactofermentum)

肠道微生物群将蛋白质分解为氨基酸，其中大部分被肠内肠细胞顶膜上的转运蛋白（如兴奋性氨基酸C1）吸收。因此，谷氨酸被肠道吸收并进入血液。谷氨酸转化为γ-氨基丁酸（GABA）。

部分肠道微生物群可以直接产生GABA。例如，双歧杆菌可以分泌大量GABA。

注：GABA作为大脑中的神经递质，促进神经系统的稳定。这些神经递质由肠道产生，通过肠脑轴进入中枢神经系统，发挥各种功能。

胆汁酸

胆汁酸是胆汁的重要组成部分，在脂肪代谢中起着重要作用。胆汁酸在肝脏中产生，由肠道菌群产生的酶代谢，促进脂质的消化和吸收。

胆汁酸受体可以影响葡萄糖代谢，从而导致抑郁症的发生。肠道微生物群通过调节胆汁酸的变化，影响BA-TGR5-GLP-1途径，进而导致抑郁症的发作。

短链脂肪酸

短链脂肪酸主要由乙酸、丙酸、丁酸和戊酸组成。可以通过肠道吸收并穿过血脑屏障，影响大脑功能。

短链脂肪酸可以改变血脑屏障的通透性，肠道菌群如如长双歧杆菌和短双歧杆菌产生的短链脂肪酸促进5-HT的合成和循环，从而实现抗抑郁作用。临床上没有针对短链脂肪酸的药物。外源性短链脂肪酸的补充还可能加重疾病。通过肠道微生物群调节短链脂肪酸可以改善抑郁症。

三甲胺

三甲胺（TMA）是胃肠道化学递质的主要调节因子之一。肠道微生物群代谢肉类、高脂肪乳制品和其他食品中富含的胆碱和TMA。肠道微生物群产生的TMA由肝脏中的黄素单加氧酶3催化，生成三甲胺N-氧化物（TMAO），这会导致衰老、认知障碍、社会行为改变和脑部疾病。

TMA的产生可以通过调节肠道微生物群来抑制。

TMA被肠道吸收，并穿过血脑屏障进入大脑，导致神经元兴奋性毒性、氧化应激和炎症。

TMA的结构与谷氨酸类似，谷氨酸是一种兴奋性神经递质。抑郁症患者表现出明显低于健康人的谷氨酸水平，TMA激活受体，导致分子损伤和氧化应激。因此，TMA影响抑郁症的发病机制。

脑源性神经营养因子（BDNF）

BDNF——大脑和肠道细菌之间的重要纽带

肠道微生物群可以通过BDNF/TrkB信号通路实现双向肠道脑调节，这表明抑郁症的发病机制也与BDNF有关。

在抑郁症模型中，发现将BDNF注射到中脑和海马的齿状回区域会产生类似抗抑郁的效果，通过注射TRK抑制剂可以逆转这种效果。

色氨酸代谢

色氨酸是一种必需的氨基酸，可以影响人类的生长和健康。肠道微生物的变化可以通过调节色氨酸代谢来引起，而色氨酸代谢产物，如血清素、犬尿氨酸和吲哚，可以影响肠道微生物群和抑郁症之间的关系。

注：5-HT，5-羟色胺，又名血清素。

通过调节血清素的产生影响抑郁症

中枢神经系统中，色氨酸在酶的催化下生成血清素。血清素是参与控制睡眠、疼痛和情绪的关键神经递质。

肠道微生物群，例如乳球菌、乳杆菌、链球菌、大肠杆菌、克雷伯氏菌，通过表达色氨酸合酶来调节5-HT的产生，脑肠轴进一步影响大脑中色氨酸的代谢。

通过肠道菌群代谢产物犬尿氨酸影响抑郁症

犬尿氨酸是色氨酸的代谢产物。犬尿氨酸具有抗氧化功能，可防止大脑皮层中的脂质氧化。肠道微生物群通过犬尿氨酸途径影响犬尿氨酸代谢。

抑郁症患者的血清犬尿氨酸/喹啉酸比率显着降低。犬尿氨酸和喹啉酸代谢之间的平衡与大脑结构和功能有关，尤其是在海马体中。

通过肠道菌群代谢产物吲哚影响抑郁症

Part2神经通路

迷走神经

迷走神经：脑-肠之间的一条高速公路，可以双向传递信息。

迷走神经是连接胃肠道和神经系统的最长神经之一，在肠道和大脑之间的主要沟通途径中起着重要作用。

一方面，肠道微生物群通过激活迷走神经来改变下游神经活动，如BDNF、GABA和催产素信号。肠道包含肠感觉上皮细胞，这些细胞与迷走神经神经元形成回路，使大脑能够直接感知肠道的变化。

另一方面，迷走神经可以通过刺激传出神经释放乙酰胆碱，从而影响巨噬细胞和α-7烟碱胆碱能神经受体，同时抑制炎症因子以实现抗抑郁作用。

补充乳酸杆菌JB-1菌株降低了前额叶皮层GABAα2受体的mRNA表达，从而降低了应激诱导的皮质酮水平和减轻抑郁。

脊髓

脊髓是自主神经系统的重要组成部分。脊髓连接大脑和肠道，肠道是中枢神经系统最重要的部分。脊髓损伤导致肠交感神经和自主神经张力失衡，导致胃肠道疾病。

肠道微生物群会影响脊髓

脊髓损伤会损害肠道神经系统，导致肠道运输功能障碍。脊髓损伤后的并发症，包括肠道功能障碍、焦虑和抑郁，可能是由于微生物群-肠-脑轴相互作用所致。

脊髓影响抑郁症的发病机制

Part3免疫系统

免疫系统是肠脑轴的一部分，是从微生物到大脑的重要信号级联。肠道细菌失调导致肠道和血液之间的屏障变得可渗透，从而让“坏”细菌进入血液，可能引起炎症。

炎症可能是一个重要的免疫节点

免疫炎症反应机制：胃肠道系统是最大的免疫器官，抑郁症中存在一种慢性、低水平的炎症状态，肠道菌群可作用于免疫系统，降低外周血中促炎因子IL-1、IL-6、IL-8、IL-10、TNF-α、TGF-3等释放，并升高抗炎急性期蛋白、趋化因子、黏附分子、前列腺素等的表达，从而影响中枢神经系统，最终导致脑功能的改变。

临床上，抑郁症患者表现出细胞因子水平升高、神经发生减少和氧化应激水平升高。肠道菌群对免疫系统的调节是影响抑郁症的重要因素之一。

以上化学信号、神经通路、免疫系统三大途径，详细描述了微生物群-肠-脑轴之间的关联，以及肠道菌群是如何通过该轴影响抑郁症的发生发展。显而易见，肠道菌群其中扮演重要角色。

目前关于抑郁症的治疗，药物治疗是常见手段之一，化学合成药物因其疗效快、剂量低等优点被广泛使用，但容易引起耐药性，抑制质子泵，可能危害肠道健康。

药物对肠道菌群和肠道屏障的影响是药物安全性和有效性的重要评价指标。近年来，随着大众对肠道健康的日益重视，肠道已成为中药领域的研究热点。中药具有抗菌活性温和、修复作用以及人类不易对其产生耐药性等优点。

那么中药与肠道菌群有什么关联，与肠道菌群的相互作用及其肠道屏障的修复机制如何？下一章节我们来详细了解一下。

强调“整体性”

中医认为人与自然、社会环境具有整体性。自然界孕育人类的繁衍，人类活动顺应四时变化方能“精神乃治”，两者交互协作、对立统一，即通过“天人相应”实现“天人合一”。

作为人体内的微生态，肠道菌群与机体各项结构机能与内在环境共生共存，互根互用，构成一个有机整体。

中医提出体质是人体形态结构、功能活动的个体特征，与生命过程、遗传、后天环境等因素有关。

肠道菌群也受到饮食、生活方式、药物、社会环境、遗传、地理位置等多因素影响。

“个体化”防治

辨证论治作为中医基本原则之一，其核心目的是通过因人因时因地制宜辨证来更好地阐述个体疾病的易患因素和疾病发展的倾向性。

《黄帝内经》云：“胃足阳明之脉……是动则病洒洒振寒……心欲动，独闭户塞牖而处。甚则欲上高而歌，弃衣而走，贲响腹胀，是为骭厥。”

中医学提出人体由“形”和“神”构成，“形为神之宅”“神乃形之主”，即心理特征影响人的生理机能和形态结构，又同时受到机体生理病理情况反馈的影响。

现代医学提出心理压力或其他抑郁因素引起的饮食偏好、应激激素调节、炎症反应及自主神经反应可重塑肠道菌群，肠道菌群的代谢产物、毒素、神经激素等又能反过来调节宿主的饮食偏好或心情。

抑郁症可由“气”（生命能量）、血液循环障碍、“热”（炎症）、湿气和痰引起。

解气是抑郁症的常见治疗方法，从而促进血液循环、减少炎症和缓解疼痛。传统上，一些中药配方被用于治疗抑郁症，如逍遥散和小柴胡、甘麦大枣（GMDZD）和半夏厚朴汤。一些治疗胃肠道疾病的中药也具有抗抑郁类型的作用。

下面列一些常见的治疗抑郁症的复方中药配方：

逍遥散、解郁丸、四逆散、薯蓣散、小柴胡汤、柴胡温胆汤、柴胡桂枝汤

甘麦大枣汤、开心散、柴胡加龙骨牡蛎汤、酸枣仁汤

柴胡疏肝方、半夏厚朴汤、

补阳还五汤、血府逐瘀汤

百合地黄汤、小补心汤、归脾汤、桃红四物汤

栀子豉汤、栀子厚朴汤

大多数治疗抑郁症的中药都具有疏肝、益气、养血、活血、化痰的作用。

下表列出各种中药的主要生物活性成分：

以上是中药与肠道菌群的整体关联，以及常见的一些具有抗抑郁作用的中药及其生物活性成分，这些中药是如何通过调节肠道菌群，从而达到抗抑郁的效果？下一章节我们继续。

虽然目前对于中医药抗抑郁作用的潜在机制相对模糊，但可能涉及多种机制，其中之一可能包括肠道微生物群的调节。本章节讨论了由调节肠道微生物群的化学递质和细胞介质诱导的中药抗抑郁作用。

传统中药配方，包括复方中药、中药和主要生物活性成分，它们影响肠道菌群改善抑郁症如下：

迄今为止，大多数抗抑郁药物都是神经递质再摄取抑制剂，通过抑制神经递质的再摄取和增加突触间隙的神经递质供应来改善神经传递。

中医药在中枢神经系统疾病的治疗方面有着丰富的历史。

开心散

开心散（KXS）、栀子豉汤（ZZCD）和甘麦大枣汤是用于治疗抑郁症的不同类型的中药。研究发现，这些物质参与调节肠道微生物群，最终缓解抑郁症状。

注：栀子豉汤（ZZCD）首载于《伤寒论》，在中国被广泛用于治疗抑郁症、发热性疾病和失眠症已有1000多年的历史。

开心散调节肠道和大脑功能的重要组成部分。开心散治疗改变了CUMS诱导抑郁症小鼠肠道微生物群的相对丰度，并通过增加Allobaculum、Turicibacter、双歧杆菌，改善了抑郁症症状。

栀子厚朴汤

研究报告，栀子厚朴汤的抗抑郁类型效应由肠道微生物群介导，肠道微生物群影响神经递质的代谢。与未治疗组相比，栀子厚朴汤治疗组显著增加了Barnesiella和Lachnospiraceae的成分，但降低了链球菌。

潜在抗抑郁机制

甘麦大枣

甘麦大枣增加了大鼠肠道中的神经递质水平，缓解了抑郁症，这可能是由于活性成分甘草酸苷的作用。

其他

一些草药以5-HT受体为主要抗抑郁机制。

如来自葛根的葛根素不仅作为5-HT2C和5-HT2A受体的拮抗剂，而且作为5-HT1A受体的激动剂。

大量中药配方以及主要生物活性成分通过调节肠道微生物群中的神经递质发挥抗抑郁作用。如下表所示：

表中药对抑郁症患者化学神经递质的影响

研究发现，短链脂肪酸作为肠脑轴的递质，会影响抑郁症。例如，患者体内可产生短链脂肪酸的Alloprevotella的相对丰度增加。一些中药配方及其活性成分可以通过改变肠道中的短链脂肪酸含量来诱导抑郁症样症状。

DOI:10.16438/j.0513-4870.2022-0844

五味子素可以缓解抑郁小鼠肠道微生物群失衡，这与粪便短链脂肪酸水平的变化有关。

黄芩苷（BAI）是甘草的一种生物活性成分，通过促进肠道中产短链脂肪酸的细菌，影响抑郁症的发展。

栀子厚朴汤的抗抑郁类型效应通过调节肠道微生物群来促进丁酸分泌而发生。

杏仁可以增加肠道微生物群的含量，如瘤胃球菌和真细菌。人参及其提取物通过改变肠道微生物群的代谢产物，从而影响血清短链脂肪酸水平和大脑中的神经递质，从而达到抗抑郁作用。

黄连素和淡豆豉通过调节短链脂肪酸达到抗抑郁作用。

总之，如下表所示，研究结果支持各种中药制剂可以通过介导肠道微生物群的短链脂肪酸来治疗抑郁症。

中药对抑郁症患者短链脂肪酸的影响

目前，中医对短链脂肪酸的调节更广泛地用于治疗代谢性疾病，如肥胖症、糖尿病和高血脂，但通过中医调节肠道微生物组治疗抑郁症的研究相对较少。因此，将中医药作为深入研究抑郁症的切入点将有助于开发新药。

槲皮素

值得注意的是，槲皮素已被证明可以改变肠道微生物群。例如，槲皮素处理增加了肠道微生物多样性以及下列菌群的相对丰度：

在一项研究中，槲皮素能够改善大鼠的抑郁样行为，同时降低肠道微生物群的含量，如Verrucomichobiae和脱硫弧菌。

此外，槲皮素改善了受损的结肠组织，增强了海马中BDNF的表达。

肉苁蓉

肉苁蓉可以改善抑郁大鼠肠道微生物群的含量，如拟杆菌的增加和瘤胃球菌的减少。此外，肉苁蓉增加了抑郁症患者的BDNF水平。这些发现支持BDNF可能影响抑郁症的治疗。

据报道，其他复方中药和中药制剂和主要生物活性成分也通过调节BDNF实现抗抑郁作用，如下表所示：

表中药对抑郁症患者BDNF的影响

一些中药配方通过影响色氨酸-犬尿氨酸代谢平衡来改善抑郁症样症状。

人参皂苷

此外，人参皂苷治疗抑制小胶质细胞过度激活，以改善抑郁样行为。

天丝饮

天丝饮是一种中药，可以提高肠道微生物群（乳杆菌和毛螺菌科）的含量，然后调节色氨酸-犬尿氨酸途径的代谢产物，以改善抑郁症状。因此，色氨酸-犬尿氨酸代谢可能影响肠道微生物群。

据报道，其他复方中药和中药制剂和主要生物活性成分通过调节犬尿氨酸水平实现抗抑郁作用，如下表所示。

中药治疗抑郁症对犬尿氨酸的影响

中医药可以通过肠道微生物组调节犬尿氨酸来改善抑郁症状，具有安全性高、稳定性好的潜在优势。

越来越多的研究表明，改变肠道微生物群可以通过细胞因子调节影响抑郁症。

秋葵

秋葵处理增加了Barnesiella、拟杆菌和乳杆菌的相对丰度。此外，秋葵抑制toll样受体4的表达、NF-κB的核易位、高水平的促炎细胞因子和增强的丝裂原活化蛋白激酶信号传导。最终，秋葵达到了抗抑郁类型的效果。

柴胡疏肝散

柴胡疏肝散的主要成分皂苷A和D，在CUMS模型大鼠中发挥抗抑郁作用，恢复HPA轴的平衡，并通过提高肠道和海马促炎因子（如IL-1β、IL-6和TNF-α）的水平，减少神经炎症。

这些研究进一步证明，肠道微生物群可以通过调节细胞因子来影响大脑的神经系统。

据报道，其他复方中药和中药制剂和主要生物活性成分通过调节细胞因子发挥抗抑郁作用，如下表所示。

中药对抑郁症患者细胞因子的影响

临床上，有几种方法可以通过刺激神经通路来治疗抑郁症，如脑深部刺激（DBS）和迷走神经刺激（VNS）。然而，这些技术存在一些并发症，例如需要手术和术后恢复。

肠道微生物群通过迷走神经调节脑-肠轴信号。例如，长双歧杆菌NC3001通过迷走神经缓解焦虑样行为。柠檬酸杆菌(Citrobacter)通过调节迷走神经的活动产生焦虑-抑郁样行为。

中药通过调节迷走神经缓解抑郁症

因此，影响肠道的某些类型的中药，如四逆散（SNS）、柴胡温胆汤、柴胡桂枝方和桂皮方，通过调节迷走神经来影响抑郁样行为。

柴胡温胆汤通过调节迷走神经的活动来影响乙酰胆碱含量的变化，从而缓解抑郁症。

看起来，就缓解抑郁症而言，在调节迷走神经活动方面，使用中医药调理肠道微生物群，比直接使用药物更有效；这是一个值得进一步研究的研究方向。

中药通过调节脊髓损伤缓解抑郁症

在脊髓损伤中，益生菌复苏可以改善脊髓损伤。用抗生素治疗的小鼠表现出更严重的脊髓损伤。因此，中医可以通过调节脊髓通道的活动来调节肠道微生物群以缓解抑郁症。

●针灸影响肠道菌群

研究表明，针灸可以通过对胃肠动力、分泌和免疫的调节影响肠道菌群。

研究人员通过针刺应激性胃溃疡模型大鼠的百会、中脘、足三里穴位，结果表明，针刺能够有效改善应激性胃溃疡引发的胃黏膜损伤，可能与增加的菌群多样性，促使紊乱的肠道菌群水平回调有关。

研究人员对实验组溃疡性结肠炎的患者应用益阳愈溃汤结合针刺治疗，对照组仅给予益阳愈溃汤，治疗后实验组双歧杆菌、乳酸杆菌等优势菌种均高于对照组。

另外有研究人员认为早期针刺对中风患者的干预不仅可以促进神经功能的恢复，并可以有效降低中风后抑郁症的发病率，说明中医针灸治疗与肠道菌群也有某种联系，更有利于对肠道菌群的研究，从而拓宽抑郁症治疗的新方法和思路。

很少有研究报道了中药制剂在抑郁症临床治疗中的毒性。

柴胡皂苷D是柴胡中的主要生物活性成分，具有抗抑郁、肝毒性、神经毒性、溶血性和心脏毒性作用。因此，应注意中药配方中柴胡的用量。

黄芩苷在肠道中作为黄芩素代谢。黄芩苷在HepG2细胞中显示出比黄芩素更高的毒性，但肠道微生物群产生的黄芩苷代谢产物的毒性低于黄芩苷本身。因此，黄芩苷生产工艺应进一步优化，以治疗抑郁症。

开心散导致白细胞和淋巴细胞以及血糖水平升高，尽管所有患者在治疗30天后均表现出正常水平。因此，口服开心散被认为是相对安全的。

甘麦大枣汤与治疗抑郁症的不良反应有关，如口干、便秘、失眠和易怒。

补骨脂及其主要生物活性成分具有抗抑郁作用，但临床前安全性研究揭示了未知化合物和机制对肝脏和生殖系统的毒性作用。

一般来说，中药配方不会刺激肝脏或肾脏，也不会损害胃肠道。与西医使用的抗抑郁药物相比，中医药治疗抑郁症的副作用一般较少，不会产生依赖或成瘾，疗效稳定，从而防止治愈后复发。

人体大多数疾病都与肠道有关，肠道菌群调节越来越被认为是疾病的立足点和突破口。

从中医的角度来看，人的各个器官并不是独立存在的，而是相互联系的，共同影响着全身的生理机能。中医擅长于动态和整体上把握疾病的发生发展，这与肠道菌群反映人体健康动态的理念不谋而合。

通过监控肠道菌群的动态预测易感疾病，并运用其与人体自身的共生关系和个体化的生物学特征，使中医在疾病诊治中突出整体观和辨证论治的优势。

抑郁症的发病机制尚不确定，单胺、神经营养因子、神经递质和肠道菌群被认为参与了抑郁症的发展。抑郁症研究的重点已经从大脑转移到其他系统，微生物群-肠-脑轴可通过形成复杂的内分泌、神经、免疫炎症的生物学免疫机制，在影响抑郁症的发生发展中发挥重要作用。

中药与肠道菌群之间抗抑郁的关系不仅仅有中药对于肠道菌群的影响,还有肠道菌群对中药成分代谢和促进吸收的作用等值得探索。

目前仍需进行大量的研究以探寻中药与肠道菌群之间的相互作用，这对于研究抑郁症的发病机制和抗抑郁新药研发有深远意义。结合中医药理论，以肠道菌群为靶点，开发中药新药研究，将为中医药防治抑郁症提供新的思路和治疗方案。

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传染病，肠道微生物，营养

传染病和感染目前是许多地区尤其是低收入国家主要死亡原因，也是婴儿和老年人等弱势群体的主要风险。免疫系统在这些感染的易感性、持续性和清除中起着至关重要的作用。由于70-80%的免疫细胞存在于肠道中，肠道微生物群、肠上皮层和局部黏膜免疫系统之间存在着错综复杂的相互作用。除了肠道中的局部黏膜免疫反应外，目前越来越多的证据证实：肠道微生物组也会影响全身免疫。

临床医生未来可能会更多地利用关于免疫系统、肠道微生物组和人类病原体之间复杂相互作用的更多知识。现在公认的营养对肠道微生物群组成和免疫系统的影响阐明了营养在改善健康方面可以发挥的作用。

本文将综合介绍维持微生物群、肠道健康、局部免疫反应和全身免疫之间复杂平衡的机制，并将其与一生中的传染病联系起来，并讨论营养在传染病预防和治疗中的影响。

由于卫生条件的改善、疫苗接种和抗生素的使用，传染病的发病率在过去几十年中显着降低。然而，仍有近三分之一的死亡仍与传染病有关，尤其像新冠病毒这样的传播。

此外，感染仍然对婴儿和老年人等弱势群体构成重大风险。上呼吸道感染是医疗保健中的最常见疾病，在老年人中，流感和肺炎仍然是常见的死亡原因。

世界卫生组织指出，传染性肠道疾病是导致死亡的主要原因之一，根据2015年全球疾病负担、伤害和风险因素研究，感染性腹泻是全球主要的死亡原因，尤其是5岁以下儿童。

病原体需要克服三个主要障碍，才能在胃肠道中引起感染：

本小节主要介绍前两个：肠道微生物群和肠上皮层。

肠道微生物群由多物种微生物群组成，由细菌、真菌和病毒组成，它们生活在与宿主协同作用的特定生态位中。肠道微生物和哺乳动物共同进化，因此在微生物获得栖息地繁衍的同时，微生物调节宿主的各种生理功能，包括调节对病原体的保护性免疫。

肠道微生物群的组成受许多因素影响，例如遗传、性别、年龄、社会经济因素、营养、压力、疾病和环境因素（污染物、抗生素等）。

扰乱微生物群落结构和功能的因素，如抗生素的使用，为机会性病原体提供了定殖、生长和持续存在的空间。有几种机制可以确保微生物群防止定植、过度生长、病原体引起的损害以及随后的宿主感染。

定殖抗性

一种机制被称为定殖抗性，其中共生微生物群和入侵微生物在营养或功能空间方面竞争资源可用性或生态位机会。

群体感应

为了允许这种竞争，细菌细胞使用细菌复制过程中积累的信号分子不断地感知环境，从而监测种群密度并相应地调整它们的基因表达，这种机制称为群体感应。

化学信号导致细菌的表型变化，这些变化与粘附、运动和肠道密度或保护性化合物的排泄有关。

群体感应机制被共生体用来确保肠道内稳态，但也被病原体用来最小化宿主免疫反应并增加致病性。可能由饮食、压力、抗生素和药物治疗引起的微生物群落结构或非有益微生物群组成的改变会改变微生物群与宿主之间的整体动态，从而导致低度炎症、降低定植抗性和改变感染易感性。

肠道菌群会影响各种炎症和传染病

vandenElsenLWetal.,ClinTranslImmunology.2017

除了肠道微生物群，肠道上皮屏障在保护宿主免受病原体感染方面起着至关重要的作用。

这种将肠道中的共生细菌与下层组织分开的物理屏障是通过紧密连接的蛋白质复合物连接的单层细胞。紧密连接复合物的组装是一个动态过程，某些细菌会通过释放毒素来破坏该过程。

此外，上皮细胞层由一层粘液加强。这种上皮屏障的粘液“衬里”是肠道上皮细胞抵抗细菌入侵的首要防御机制之一，通过防止管腔和粘膜微生物直接与上皮细胞相互作用。

微生物群和抵御感染威胁的肠道屏障

IacobS,etal.,2019,FrontMicrobiol.

粘液和微生物之间存在相互关系，宿主炎症状态的变化和微生物群组成的变化都可能导致粘液产生和组成的改变，从而导致感染易感性增加。

短链脂肪酸在抗感染防御中的作用

过敏性炎症与特定细菌属的丰度较低有关。耗尽肠道微生物群已被证明会增加IgE的产生，这与Treg反应减少一起会导致过敏性炎症。

耗尽肠道微生物群会导致肠腔内缺乏微生物竞争已被证明会增加IgE的产生，这与Treg反应减少一起会导致过敏性炎症。

肠腔内缺乏微生物竞争会导致艰难梭菌定植。

最后，缺乏微生物信号也会降低对微生物的先天免疫和适应性免疫反应，使宿主更容易受到感染。

肠道微生物群和肠道上皮细胞之间的持续相互作用导致持续的免疫信号传导。在共生细菌和入侵病原体存在的情况下，这种免疫反应的调节以及上皮屏障的完整性和通透性对于维持肠道稳态至关重要。如果这个过程受损，可能会导致炎症和感染。

免疫反应在感染的易感性、持续性和清除率中起着至关重要的作用。

免疫系统由两部分组成：

先天免疫系统通过多种防御机制提供非特异性保护，包括：

适应性免疫系统的细胞，T和B淋巴细胞，识别并响应特定的外来抗原。T细胞识别已进入宿主细胞的感染因子。这种类型的适应性免疫依赖于细胞的直接参与，因此被称为细胞免疫。

此外，T细胞在调节B细胞功能方面发挥重要作用，B细胞分泌识别特定抗原的抗体和蛋白质。因为抗体通过体液（即体液）循环，所以由B细胞诱导的保护称为体液免疫。

这方面的证据来自比较年龄和性别匹配的没有肠道微生物群的无菌饲养小鼠、相同品系的常规饲养动物和具有特定微生物群的无菌小鼠，即所谓的无菌小鼠。特别是，使用无菌小鼠提高了我们对单一细菌菌株、菌株联合体、特定微生物表达基因和微生物产生的代谢物对肠道稳态以及局部和全身免疫的影响的理解。

这些研究的见解强调，先天免疫在首次识别和响应微生物衍生产物中起着关键作用。

肠道中的先天免疫始于直接暴露于肠腔内容物和微生物产物的单层肠上皮细胞(IEC)。宿主和微生物之间的关键平衡通过模式识别受体(PRR)识别微生物得到安全保护。

MyD88是PRR信号传导下游的重要衔接分子，将PRR激活与转录因子NF-B的激活联系起来，后者是炎症的主要调节因子。因此，MyD88的缺乏会导致免疫反应受损和对感染的易感性增加。

然而，PRRs的不当激活可能导致过度的免疫反应，甚至导致炎症性疾病和自身免疫；因此，PRR反应通过正负反馈回路和交叉调节受到严格调节。

此外，IEC分泌抗菌肽(AMP)，这是一种具有杀菌、抗炎和抗内毒素特性的先天免疫效应分子。

AMP是先天免疫防御的重要组成部分，可限制病原体与上皮的相互作用。它们的表达可以被某些病原体下调，并因特定微生物的存在而增强，因此，微生物群的组成是形成先天免疫反应的关键。

微生物群控制免疫反应的另一种机制是通过肠道微生物群从饮食成分、宿主产物或其他微生物代谢物产生的代谢物的形成。

种类繁多的微生物代谢产物介导了共生细菌的许多保护功能。

具有免疫保护能力的代谢产物包括：

短链脂肪酸、色氨酸代谢物、胆汁酸衍生物等。

短链脂肪酸通过特殊的肠上皮细胞增强抗菌肽和粘液的产生，并刺激结肠调节性T细胞的成熟和扩增，从而抑制对微生物群的局部炎症反应。

短链脂肪酸通过调节上皮屏障来支持结肠内的肠道稳态，并通过诱导这些细胞的增殖和分化来支持肠道细胞的修复。

短链脂肪酸在先天淋巴细胞(ILC3)的增殖中很重要，ILC3会释放IL22，这对上皮细胞诱导抗菌分子很重要。

色氨酸代谢物

胆汁酸衍生物

胆汁酸衍生物通过激活法尼醇X受体(FXR)和G蛋白偶联胆汁酸受体(TGR5)来支持肠道稳态并影响大量宿主功能。胆汁酸衍生物是通过特定细菌门表达的细菌胆汁盐水解酶(BSH)的作用从胆汁酸代谢而来的，而BSH基因丰度的丧失与炎症性肠病的发生有关。

以上表明肠道中的粘膜稳态是肠道微生物群、微生物代谢物和宿主因素之间的微妙平衡。这种持续的相互作用导致严格调节的生理低度炎症状态，维持最佳的宿主防御，从而影响对感染的易感性。

人们越来越认识到，肠道微生物群除了调节局部粘膜免疫系统外，还通过多种机制影响先天性和适应性细胞介导的全身免疫反应。

肠道菌群释放微生物可溶性产物，影响外周免疫细胞的激活

一种机制涉及释放微生物可溶性产物，这些产物转移到循环中并影响外周免疫细胞的激活。事实上，肠道远端器官中的常驻免疫细胞可以直接感知循环微生物衍生因子，而微生物群衍生信号分子的缺失会导致免疫功能发生改变，从而导致对全身感染的易感性。

肠道菌群对适应性免疫系统（T细胞）的影响

目前，肠道微生物组影响全身免疫反应的最佳表征机制可能是其对适应性免疫系统的T细胞室的影响。已经表明，胃肠道微生物群可以影响T细胞群分化为Th1、Th2和Th17细胞或具有调节表型的T细胞。

具体而言，丁酸盐作为一种短链脂肪酸可促进外周部位诱导的调节性T细胞的这种分化，并且以这种方式能够抑制全身炎症的发展。短链脂肪酸还能够重新编程细胞的代谢活动，从而诱导调节性B细胞，并通过戊酸抑制Th17细胞的产生，这可能与炎症性肠病和自身免疫性疾病有关。

宿主-病原体相互作用的研究：

结果表明，记忆T细胞的共生激活及其向发炎部位的运输，对于防止细菌病原体感染是必要的。

此外，通过共生菌主动控制IL10介导的抗炎反应对于防止感染性损伤很重要。这种效应可以使用特定的toll样受体(TLR)激动剂来重现，这会减少IL10的产生，通过增加细菌清除率使小鼠对感染具有更强的抵抗力，并使适当的炎症反应成为可能。

细菌在造血过程中影响调节免疫系统

微生物群释放的信号分子进入循环的能力，也使肠道中的常驻细菌在造血过程中影响免疫细胞发育，调节免疫系统，从而影响对感染的反应。

事实上，短链脂肪酸丁酸盐被证明可以促进骨髓单核细胞从炎症表型分化为更具耐受性的表型。

骨髓细胞也表达多种PRR（受体），并且对循环中的MAMP敏感，其影响由PRR表达和MAMP可用性决定。例如，在造血干细胞和祖细胞(HSPCs)上激活CLRdectin-1会导致诱导已经对单核细胞和巨噬细胞进行过训练的免疫。相反，在HSPCs上激活TLR2会产生具有高抗原呈递共刺激能力的耐受巨噬细胞。已显示通过AhR配体激活HSPC可导致产生能够免疫抑制的髓源性抑制细胞。

肠道微生物群衍生的信号调节先天免疫防御

除了影响T细胞发育和功能外，肠道微生物群衍生的信号被证明还可以通过脾脏中的淋巴刺激、中性粒细胞迁移和功能的调节、巨噬细胞的诱导和活化以及调节自然杀伤(NK)细胞的功能来调节先天免疫防御。

特定菌群降低皮质酮水平，从而调节炎症反应

最近，研究表明，特定的细菌种类还通过降低血浆皮质酮（肾上腺分泌的皮质醇激素控制炎症“关闭”过程。皮质醇也是身体的减压激素，这个我们下次单独讲）水平来调节炎症反应，这是一种抗炎类固醇，在控制对粘膜损伤的炎症反应中很重要。

综上所述，很明显，肠道微生物群的失调会导致诱导适当的局部和全身免疫反应的能力降低，从而导致局部炎症性疾病，但也会导致远端疾病。

一个远端部位是气道，这两个部位之间的这种特定的直接关系被称为：肠-肺轴。

肠道菌群影响肺部：哮喘、过敏性气道疾病、呼吸道感染等，益生菌可改善

事实上，在动物和人类研究中，已经表明抗生素引起的肠道微生物群改变可能与特应性表现、过敏性气道疾病和患哮喘的风险增加有关。

除了影响过敏性气道疾病的发展，已经表明肠道微生物群在防止细菌和病毒呼吸道感染方面发挥着至关重要的作用，因为肠道微生物群直接控制先天性和适应性免疫反应。

事实上，多项人体临床试验表明，使用益生菌可降低呼吸道感染的发生率并改善其健康结果。

肠道菌群影响肺部：通过粘膜免疫系统

肠道事件影响肺部疾病的另一种机制是通过常见的粘膜免疫系统，其中在肠道中引发的抗原特异性B细胞可以通过胸导管迁移到远端有效部位。

在肠-肺微生物群研究中，确定肠道微生物群变化是疾病的原因还是结果是具有挑战性的。此外，还需要进行纵向研究，以更好地了解肠道微生物群对已确诊肺部疾病的严重程度和病程的影响。

在人群中可以看到，年幼的婴儿和老年人特别容易受到感染。这两个人群的共同点是，在这两个人群中，免疫系统都没有发挥最佳功能。接下来的两个章节，主要介绍婴儿和老年人的免疫系统与肠道菌群的关联。

婴儿的免疫系统在出生时受到了极大的抑制，母体抗体提供保护

婴儿的免疫系统在出生时并没有完全发挥作用，这意味着他们的先天和适应性免疫反应都受到了极大的抑制。子宫内环境要求胎儿的免疫系统主动下调并耐受来自母亲的抗原，以避免可能导致终止妊娠的免疫反应。

然而，出生后，暴露于环境抗原，其中许多来自肠道微生物群，需要快速改变免疫反应，以保护婴儿免受病原体入侵。

在生命的最初几个月，母体IgG抗体提供了对许多感染的保护，该抗体从母亲转移到婴儿身上；然而，当这些抗体水平下降时，婴儿变得更容易受到感染。

幸运的是，先天免疫细胞提供了抵御入侵病原体的早期第一道防线，在胎儿期就已经发育成熟。但是，这种情况发生在不同的时期，与生命后期相比，新生儿先天免疫所有成分的功能仍然较弱。在抗原暴露的驱动下，适应性免疫系统也在生命的最初几个月迅速发展，从而导致免疫记忆的发展。

婴儿最初可能会在子宫内接触细菌，出生后会迅速出现肠道定植。定植模式受以下因素的影响：

有人提出，生命的前24个月是建立微生物组的关键发育窗口，甚至可能决定整个生命过程中肠道微生物群的组。由于部分免疫系统发育或成熟需要某些细菌，这两个过程密不可分。

实际上，需要共生微生物来训练免疫系统以区分成为耐受抗原的共生细菌和致病细菌。有缺陷的免疫耐受会加剧自身免疫和炎症性疾病，例如过敏。研究表明，特应性儿童和健康儿童的肠道微生物群组成不同，细菌多样性降低和生态失调与特应性疾病的发展有关。

在年龄范围的另一端，免疫系统也处于次优状态。这种以先天免疫和适应性免疫逐渐下降为特征的免疫系统生物老化是不可逆转的，被称为“免疫衰老”。

此外，这些变化会导致吞噬作用降低和呈递抗原的能力受损，并对树突状细胞的迁移能力产生负面影响。同样，研究表明，来自老年人的循环单核细胞、巨噬细胞和迁移性中性粒细胞显示出吞噬功能受损。

在单核细胞、树突状细胞和中性粒细胞中，TLR的表达和功能随着年龄的增长而下降。此外，TLR的定位受损可诱导细胞因子产生的变化。一个例外是老年人单核细胞上的TLR5表达，与年轻人单核细胞中的TLR5表达水平相比，它实际上有所增加，并导致老年人中细胞因子的产生增加。

此外，随着年龄的增长，T细胞会发生复杂的变化，包括表观遗传和代谢变化，这些变化会影响初始T细胞、记忆T细胞和效应T细胞。

Th17与调节性T细胞的比例似乎也有所增加，这被认为与老年人对感染的反应降低有关。除了T细胞区室的变化之外，老年人的B细胞库多样性较少，这可能导致老年人更容易受到感染。

免疫系统伴随炎症，共同导致慢病

免疫衰老伴随着一种慢性、无菌、低度炎症。有几种先天免疫系统的激活剂会导致炎症。此类刺激包括持续的病毒和细菌感染、细胞分解产物和错误折叠的蛋白质。免疫衰老和炎症共同导致感染、癌症、自身免疫和慢性疾病的患病率增加，以及老年人对疫苗接种的反应不佳。

衰老影响肠道菌群稳态

尽管老年人的肠道微生物群存在很大差异，但健康的成人肠道微生物群被认为是相当稳定的，直到衰老过程开始影响微生物群的稳态。由此导致的生物多样性减少，尤其是产生抗炎短链脂肪酸的细菌减少，以及肠道微生物群的稳定性受损，通常与感染易感性增加有关。

设计饮食干预实验时，应考虑免疫状态

最近的证据表明，衰老从根本上改变了营养对免疫功能的影响。因此，对调查饮食对免疫功能影响的研究数据的解释在很大程度上取决于受试者的年龄。

在调查膳食成分的功效时，研究设计至关重要，大多数涉及老年人的研究都包括基于病史、实验室测试的严格纳入/排除标准，一般健康状况，通常还有营养状况。

传统上，传染病专家的重点是识别和治疗个体病原体。最有效的治疗策略之一是使用抗生素。然而，抗生素耐药病原体的增加，突出了对替代策略的需求。

抗生素破坏肠道菌群结构和功能，给病原体生长的空间

肠道菌群与传染病之间关系最突出的例子是：抗生素使用后的艰难梭菌感染

在抗生素治疗期间，抗生素敏感细菌被杀死，导致微生物群的信号减少和对艰难梭菌的免疫反应减弱。

肠道菌群影响病毒感染

同样，多种肠道病毒，包括轮状病毒、诺如病毒（在我们的临床菌群检测报告中也会判别这两种病毒）和脊髓灰质炎病毒，已被证明利用细菌微生物组进行免疫逃避，支持进入肠道并在肠道中复制，从而增加感染率。

肠道菌群也可能影响疫苗反应和药物代谢

这是目前有一个非常有意义的领域；然而，这可能也是药物或疫苗特异性的。

在2017年一项调查益生元和益生菌对疫苗免疫原性和有效性影响的随机对照试验(RCT)的系统评价和荟萃分析中，比较了13项使用益生菌的试验和6项使用益生元的试验。

然而，应该谨慎解释这项荟萃分析的总体结果，因为它结合了使用不同益生元和益生菌菌株后疫苗反应的数据。查看个别研究中的效果，有时显示没有效果，有时显示干预的积极效果，强调结果高度依赖于干预。

众所周知，营养对肠道微生物群的组成和免疫系统有很大影响，因此可以在健康和疾病的发展中发挥重要作用。

例如，西方饮食通过诱导骨髓祖细胞的表观遗传和转录重编程与炎症反应增强有关，从而直接影响几种非传染性疾病的发展。

增加对肠道微生物群、宿主反应和其他微生物之间关系的理解甚至进一步提供了调节这个三元组的机会。

例如通过营养来帮助维持肠道稳态和抗感染性。应该考虑到不同的膳食成分，如矿物质、碳水化合物、维生素、脂质和蛋白质，都具有特定的特性，它们以不同的方式直接或间接地通过微生物组影响宿主与病原体之间的相互作用。在这些营养素之间建立机制联系，为影响健康提供了多种机会。

饮食干预——

“操纵宿主-微生物轴的宝贵工具”，以帮助维持肠道稳态和感染抵抗力

碳水化合物、脂质、蛋白质、植物化学物质、矿物质和维生素等膳食成分都具有独特的结构和化学（物理化学）特性，可通过微生物组直接或间接影响宿主病原体抵抗力。弥合饮食、宿主和微生物组之间的差距，因为它们与免疫和抗病性有关，是一个多方面的领域，需要了解它们对肠道稳态的综合影响。

饮食促成了微生物群、宿主和病原体之间相互交织的机制的黑匣子

因此，饮食干预应被视为调节传染病风险、防止病原微生物入侵、减轻感染严重程度和支持传染病治疗的宝贵工具；然而，需要在这个迅速兴起的领域进行进一步的研究。

★益生元

益生元是一种不易消化的食物成分，通过选择性地刺激结肠中一种或有限数量的细菌的生长和/或活性来对宿主产生有益的影响。这意味着并非所有的膳食纤维都是益生元，除非有证据表明该纤维被宿主有机体选择性地利用，从而对健康有益。

典型的益生元是人乳低聚糖(HMO)、菊粉和低聚果糖，以及低聚半乳糖。

★膳食纤维

膳食纤维不是典型的益生元，但具有益生元特性，例如，β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖(AX)、果胶和抗性淀粉。益生元和特定的膳食纤维通过充当发酵底物来促进肠道中有益细菌的生长，同时通过排除生态位来抑制病原体的生长。

主要的发酵产物是短链脂肪酸，它们对免疫系统有重大影响，如上所述，因此可以抑制传染病的发展。除了短链脂肪酸，正如Asadpoor等人最近审查的那样，益生元和膳食纤维还可以通过排除和抗菌活性直接预防胃肠道感染。

★益生元和膳食纤维

益生元和膳食纤维与上皮细胞和免疫细胞的直接相互作用也有助于预防感染。已证明DFs，如β-葡聚糖和AX可激活CLRdectin-1，这是一种参与训练免疫诱导的重要受体，可增加对继发感染的免疫反应。

HMO、AX和果胶还与TLR相互作用，从而提高DC（树突细胞）的功效，通过肠上皮细胞诱导产生耐受性树突系报告，并保护胃肠道免受过度的TLR信号传导，但也支持在胃肠道感染后消退炎症。

★益生菌

益生菌是活细菌，当以足够的量给药时，可为宿主提供健康益处。使用益生菌的基本原理主要是基于它们改变肠道微生物群的能力，支持共生细菌的生长超过病原菌的生长。

益生菌通过与病原体竞争营养和功能资源以及产生抗菌物质来塑造微生物群

许多研究调查了益生菌在预防和治疗传染病中的潜在作用；然而，并非所有数据都一致。

积极作用

在一项关于益生菌在急性腹泻中的疗效的Cochrane系统评价中，作者得出结论，益生菌通过缩短急性感染性腹泻的持续时间和减少平均排便频率具有明显的积极作用。

关于呼吸道感染，研究表明，使用益生菌的儿童在出生后第一年的呼吸道感染复发率较低，肺炎和严重急性下呼吸道感染的发生率也有所降低。

○单种益生菌未发现积极作用，联合治疗产生效果

一些研究并未发现对下呼吸道感染发病率的影响。例如，一项研究发现接受鼠李糖乳杆菌GG(LGG)组和对照组之间的中耳炎(OM)发生率没有差异。

然而，另一项针对72名婴儿的试验表明，与对照组相比，接受LGG和乳酸双歧杆菌联合治疗的儿童发生OM的几率显著降低。

为什么会出现不同的结果？

数据的异质性，主要是由于菌株、剂量、研究环境和测量结果的变化，限制了广泛使用益生菌预防感染的循证建议。

对营养成分（例如益生菌）的影响产生矛盾结果的原因之一，可能是调查营养影响的临床研究通常与调查药物化合物影响的研究类似。这种类似药物的方法可能不适合识别个体对饮食治疗的反应，与药物化合物的靶向作用相比，这可能是多因素的。

如果不报告个体对营养干预的反应，可能会错过对于更好地了解营养、微生物组和宿主之间的相互作用至关重要的信息，而这些信息对于设计个性化的营养方法是必需的。

有没有什么方法可以深入了解特定营养素对个体特定健康结果的影响？

网络分析、系统生物学和基于机器的学习技术可以整合基于预先存在的大型队列数据集的多个特征（通过多年的积累和持续迭代，谷禾健康已经构建了超过60万例肠道样本数据），可以深入了解特定营养素对个体特定健康结果的影响。

例如，提出了一种机器学习算法来预测对现实生活中膳食摄入反应。然而，由于个人的整体健康结果取决于许多过程和反应，未来还需要调查血液、血糖反应以获得个人健康状况的更多整体情况。

为什么不同人对营养化合物的反应不同？

个体对营养化合物的反应受个体遗传特征的影响。例如，炎症基因（如IL1B、IL6和TNFA）中的单核苷酸多态性(SNP)会导致不同的炎症反应，这可以解释观察到的对营养化合物的反应性差异的部分原因。

还有越来越多的证据表明，个体的遗传特征对于使肠道内的有益细菌定植至关重要，这会影响免疫系统、宿主的整体健康和传染病。

★合生元

除了分别使用益生元和益生菌外，还有一些营养概念将益生元和益生菌组合成混合物：合生元。考虑到上述临床研究的局限性，合生元已显示出部分临床上的成功，未来可能有望成为治疗选择之一。

这一点在最近在印度农村进行的一项随机、双盲、安慰剂对照试验中得到印证，该试验显示，在接受为期7天的合生元概念干预的新生儿中，败血症和随后的死亡显着减少。

注：败血症是发展中国家新生儿发病率和死亡率的主要原因，这一概念对促进全球儿童健康很有希望。

随着我们更多地了解肠道微生物群影响局部、先天和全身免疫的复杂机制，以及科学家，企业和临床医生开始利用这些信息来开发针对这些过程的方法，以支持改进预防和治疗策略为最终目标的传染性疾病。

这种干预策略应考虑到个体之间微生物组和免疫反应的显着差异，因此需要个性化的方法。饮食干预能够引起微生物组功能和下游免疫反应的快速变化，这一事实可用于开发量身定制的营养概念，从而影响传染病的发展和治疗成功。主要参考文献：

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炎症：就是平时人们所说的“发炎”，是机体对于刺激的一种防御反应。炎症，可以是感染引起的感染性炎症，也可以不是由于感染引起的非感染性炎症。

炎症在在各种症状中起重要作用，如脑雾、焦虑和抑郁、腹胀、各种身体疼痛和低血糖水平。为了更好地理解这是如何工作的，需要了解身体的炎症回路。

谷禾在本文中介绍了炎症的一些症状与原因，炎症回路如何影响人体的健康，并有研究发现肠道微生物在炎症回路中起重要作用，这有助于人们更好地认识炎症以及在炎症时做出正确的应对。

从本质上讲，炎症是身体对任何类型的压力做出反应的结果。这意味着这可能是由于身体或心理性质的压力。

举例来说，身体压力的一个例子可能是你跌倒摔断了腿，或者你患上了流感。另一方面，心理压力是你情绪的结果，如你在上班路上与路人发生激烈的争吵。

★炎症的症状

炎症是身体一系列变化的结果。这些是在分子和细胞水平上产生的信号，可以改变你的正常生理反应。炎症一般有四个症状：

Dolor–pain（疼痛、悲伤）

引起炎症局部疼痛的因素与多种因素有关。局部炎症病灶内钾离子、氢离子的积聚，尤其是炎症介质诸如前列腺素、5-羟色胺、缓激肽等的刺激是引起疼痛的主要原因。

炎症病灶内渗出物造成组织肿胀，张力增高，压迫神经末梢可引起疼痛，故疏松组织发炎时疼痛相对较轻，而牙髓和骨膜的炎症往往引起剧痛；此外，发炎的器官肿大，使富含感觉神经末梢的被膜张力增加，神经末梢受牵拉而引起疼痛。

Rubor–redness（发红）

由于炎症病灶内充血所致，炎症初期由于动脉性充血，局部氧合血红蛋白增多，故呈鲜红色。随着炎症的发展，血流缓慢、淤血和停滞，局部组织含还原血红蛋白增多，故呈暗红色。

Calor–heat（灼热、发热）

热是由于动脉性充血及代谢增强所致，白细胞产生的白细胞介素Ⅰ（IL-1）、肿瘤坏死因子（TNF）及前列腺素E（PGE）等均可引起发热。

Tumor（肿胀、肿瘤）

主要是由于渗出物，特别是炎性水肿所致。慢性炎症时，组织和细胞的增生也可引起局部肿胀。

身体对抗病原体产生炎症

当涉及到身体自我修复时，炎症是极其重要的，因为炎症过程允许身体对抗和摆脱任何造成伤害的东西。我们感觉到的症状——发红、肿胀、疼痛和发热——是这个过程的副作用。

当我们的身体开始保护自己免受侵入我们身体的毒素和病原体或身体开始愈合时，炎症就开始了。

炎症影响内分泌

在这个过程中，毛细血管扩张，而血管壁变得更加多孔。这允许白细胞穿过血管壁，从而到达因感染而造成损害的区域。

分子介质（即抗炎分子）也会引发疼痛，增加您的不适感。在炎症过程中感受到的热量是由于流向身体特定区域的血流量增加所致。

//小结

一般来说，炎症回路会对您体内的任何情况做出反应，以保持自身健康并以最佳状态工作。这是一种自然的生物反应。然而，当炎症不受控制时，就会出现问题。如果您身体的自然炎症反应没有得到抑制和控制，可能是慢性炎症。

炎症具有防御作用

在炎症过程中，以血管系统为中心的一系列局部反应限制并消除损伤因子，同时也促进受损组织的愈合。液体的渗出可稀释毒素，吞噬搬运坏死组织以利于再生和修复，使致病因子局限在炎症部位而不蔓延全身。

因此，炎症是以防御为主的天然的局部反应，一般而论，是对机体有利的。可以设想，如果没有炎症反应，细菌感染就无法控制，损伤永远也不能愈合，对机体可以造成严重的危害。

一些情况下炎症是有害的

但是在有些情况下，炎症又是潜在有害的。炎症反应是一些疾病的发病基础，如严重的超敏反应炎症过于剧烈时可以威胁病人的生命。

此外，特殊部位或器官所发生的炎症可造成严重后果，如脑或脑的炎症可压迫生命中枢，声带炎症阻塞喉部导致窒息，严重的心肌炎可以影响心脏功能，此时，应使用抗炎症药物抑制炎症反应。

如上所述，炎症是身体或心理压力的结果。然而，由心理压力引起的炎症通常比由身体（生理）压力引发的炎症影响要小。炎症是对身体所经历的任何威胁的自动反应。

急性炎症较容易控制

健康人的急性炎症很容易控制。健康身体在感知到威胁时被激活，然后它与感染作斗争并开始修复任何损坏。然而，一旦威胁过去，身体也会恢复正常，让身体再次正常运作。肾上腺分泌的皮质醇激素控制炎症“关闭”过程。

注：皮质醇也是身体的减压激素。

慢性炎症易反复发作，治疗较困难

虽然炎症的典型迹象很容易识别（发热、发红、疼痛和肿胀），但慢性炎症的迹象并不那么容易看到。其中包括：腹胀、食物敏感、焦虑、抑郁、肠漏（肠易激）、头晕等等。

持续炎症具有负面影响

莱姆病是一种以蜱为媒介的螺旋体感染性疾病，是由伯氏疏螺旋体所致的自然疫源性疾病。

EB病毒（Epstein-Barrvirus，EBV）是疱疹病毒科嗜淋巴细胞病毒属的成员，基因组为DNA。EB病毒具有在体内外专一性地感染人类及某些灵长类B细胞的生物学特性。人是EB病毒感染的宿主，主要通过唾液传播。无症状感染多发生在幼儿，3～5岁幼儿90%以上曾感染EB病毒，90%以上的成人都有病毒抗体。

许多疾病都伴有炎症

炎症也可能是环境或我们吃的食物中存在或身体代谢出来某些毒素的结果。在这种情况下，这些毒素会影响身体的不同部位，包括局部和全身。

有许多疾病和健康问题都包括炎症的一个方面。其中包括：纤维肌痛、狼疮、哮喘、中风、乳糜泻、自闭症、酸回流、对某些感染（病毒、细菌、真菌）的易感性、癌症、关节炎、皮肤问题，以及糖尿病、慢性疼痛、支气管炎、骨质疏松症等

任何能够引起组织损伤的因素都可成为炎症的原因，即致炎因子。可归纳为以下几类：

生物性因子

细菌、病毒、立克次体、支原体、真菌、螺旋体和寄生虫等为炎症最常见的原因。由生物病原体引起的炎症又称感染。

物理性因子

高温、低温、放射性物质及紫外线等和机械损伤。

化学性因子

外源性化学物质如强酸、强碱及松节油、芥子气等。内源性毒性物质如坏死组织的分解产物及在某些病理条件下堆积于体内的代谢产物如尿素等。

坏死组织

缺血缺氧等原因引起的组织坏死是潜在的致炎因子。

免疫反应

免疫反应所造成的组织损伤最常见于各种类型的超敏反应：I型变态反应如过敏性鼻炎、荨麻疹，II型变态反应如抗基底膜性肾小球肾炎，III型变态反应如免疫复合物沉着所致的肾小球肾炎，IV型变态反应如结核、伤寒等；另外，还有许多自身免疫性疾病如淋巴细胞性甲状腺炎、溃疡性结肠炎等。

慢性炎症的原因

慢性炎症的原因相较于急性炎症有所不同，主要是炎症回路变得不平衡。其中包括：

肠道菌群失调

环境毒素

生活方式和饮食不健康

某些药物，例如导致肠道菌群失调的抗生素

慢性压力对炎症有重要影响

慢性压力，无论是心理上的还是生理上的，都会导致肾上腺皮质醇的过量产生，从而导致炎症

注：肾上腺疲劳通常被忽视为炎症回路不平衡的原因。

炎症回路会及时对压力做出反应

当身体受到任何类型的“压力”时，炎症回路是关键的反应器之一。当对压力做出反应时，炎症反应与其他身体系统和器官协同工作。最直接影响炎症回路的身体系统包括：免疫系统、肠道（胃肠道）以及微生物组。

MedzhitovR.Science.2021

所有炎症反应都包括四个部分。这些信号包括触发反应的炎性刺激、检测它们的传感器、传感器产生的炎症信号以及炎症信号的各种目标。

负反馈回路直接消除病原体

炎症信号有两种类型的靶点：第一种是效应靶点，它们直接参与了炎症病原体的消除。炎症信号诱导效应细胞的激活、招募和分化。炎症回路的这一部分以负反馈的方式运作。

正反馈回路调节信号

第二种靶点是不直接参与病原体消除的组织和器官。根据问题是什么(调节、功能或结构的缺失)，炎症信号会以与稳态信号相同的“方向”改变这些功能，或者对抗稳态信号。

面对病原体激活炎性小体

2023CellSignalingTechnology

炎性复合体

炎性复合体通常含有胞质模式识别受体（PRR；一种核苷酸结合结构域和亮氨酸富集重复序列[NLR]或AIM2样受体[ALR]家族成员）、接头蛋白(ASC)和pro-caspase-1。

现已检测到许多不同的炎性体复合体，每个复合体有独特的PRR和激活触发物。特征最明显的是NLRP3复合体，它含有NLRP3、ASC、pro-caspase-1和丝氨酸-苏氨酸激酶NEK7。NLRP3炎性体在2个步骤的过程中被激活。

首先，PAMP或DAMP介导的TLR4或TNFR激活会诱导NF-kB信号转导，导致NLRP3、pro-IL-1β和pro-IL-18表达升高（引导步骤，信号1）。

接下来，大量信号（全病原体、PAMP/DAMP、钾外流、溶酶体损坏的环境因子[尿酸、硅和明矾]、内源性因子[淀粉样蛋白β、胆固醇结晶]和线粒体损害）会间接激活NLRP3，导致复合体组装和caspase-1激活（信号2）。

蛋白组分之间的结构域相互作用会形成复合体炎性体结构。其他炎性体通过更直接的方式被激活：双链DNA激活AIM2复合体，炭疽霉素激活NLRP1，细菌flagelllin激活NLRC4。激活的caspase-1会诱导促炎性细胞因子IL-1β和-18的分泌，而且调控代谢酶表达、吞噬体成熟、血管舒张和细胞焦亡（一种炎性程序性细胞死亡）。

炎性体信号转导会导致许多疾病的发作，包括动脉粥样硬化、II型糖尿病、阿尔茨海默病和自身免疫性疾病。

抗炎信号调节炎症器官

消除病原体本身并不足以控制炎症，在没有负调节因子的情况下，炎症反应总是极端过渡到病理状态。

控制炎症程度的抗炎信号（Anti-inflammatorysignals）包括IL-10、TGF-β和糖皮质激素等。如何抑制由炎症反应引起的附带损伤也很重要，一种机制有可能是通过靶组织对炎症信号的反应性不同，使最容易受到炎症损伤的重要组织和器官对炎症信号的反应性较低。

另一种可能机制是通过“反炎信号（counter-inflammatorysignals）”将组织的炎症状态恢复到原来的“稳态”状态。控制靶组织的反应程度，将炎症反应成本降到最低。

这些稳态信号很可能纠正机体偏离正常时的炎症状态，例如肾上腺素对支气管平滑肌的影响：组胺和白三烯在炎症反应中诱导支气管收缩，而肾上腺素通过诱导支气管松弛恢复到稳态来抵消这种作用。

目前发现的“反炎信号”（counter-inflammatorysignals）有调节性T细胞(Tregs，不仅控制炎症的大小，而且还控制组织稳态)和参与分解的信号分子(脂质素和分解素)。

需要注意的是，抗炎和反炎作用可能由相同的信号来实现。例如，腺苷和TGF-β可能同时具有抗炎(即作用于传感器细胞和效应细胞)和反炎(即作用于所有其他靶组织)来调节炎症的模式。

虽然现有的抗炎药物提供了一定的治疗效果，但它们增加了对感染的易感性。激活抗炎途径应该在不损害防御功能的同时，有助于恢复组织和器官的稳态。

抗炎途径的研究未来将是新型治疗方法开发的重要方向，更多抗炎信号的研究可能有助产生炎症领域的有效新药。

大部分炎症性疾病始于胃肠道

大多数不同的炎症性疾病始于身体的肠道（或胃肠道）。从那里扩散到身体的不同部位。肠道内壁是可渗透的，这意味着它允许某些物质通过并进入血液。

炎性物质可能会扩散到其他器官

然而，当这种渗透性增加时，不需要的物质也会通过，从而触发身体的免疫系统来对抗它。这可能不仅会导致炎症，还会导致过敏和疾病。在某些情况下，这些毒素会进入您的大脑，不仅会导致抑郁症，还会导致某些神经系统问题。

一旦问题成为系统性问题，换句话说，可能会影响整个系统，身体将不再能够正常消化，这使得你的身体很难获得身体所需的不同营养素、维生素和矿物质以有效地工作，无论饮食多么健康。

RathinamVAK,etal.TrendsMolMed.2018

炎性体影响肠道上皮细胞

炎性体激活的所有这些结果都会在不同程度上影响肠上皮细胞和固有层免疫细胞的功能，从而以依赖于环境的方式协调肠道稳态。

此外，细胞凋亡半胱天冬酶CASPASE-3可以裂解GSDME以响应化疗，从而引发癌细胞焦亡。然而，尚不清楚GSDME诱导的细胞焦亡是否参与肠道稳态。

下面让我们来看看可能由发炎的胃肠系统引起的一些症状。

食物敏感性和炎症回路

为什么对麸质敏感的人数增加了这么多？

小麦经过各种加工使其变得更易溶于水，以便与其他成分混合。这意味着我们实际上消耗的小麦数量比我们的祖先曾经做过的要多得多。

酶的攻击使肠道受损

如果您碰巧对麸质敏感，GALT会通过抗体攻击蛋白质。在患有乳糜泻的人中，分解麸质的蛋白质和酶都会受到GALT产生的抗体的攻击。

这种酶的另一个功能是帮助吸收营养。这是通过将肠道的微绒毛保持在一起来实现的。微绒毛是在肠壁中发现的毛发状结构。对这种酶的任何攻击都会导致微绒毛受损——进而对肠壁产生负面影响，使其更容易被毒素渗透，并导致称为漏肠的状况。抗体还可能攻击你自身的器官和组织，例如皮肤和大脑，结果就是发生自身免疫性疾病。

便秘与炎症回路

什么是便秘？

便秘是一种排便不规律的情况，导致排便困难，过程伴随痛苦的。偶尔便秘被认为是正常的，经常便秘可能会导致肠道疾病，从而影响炎症回路。

便秘会引起其他问题

便秘时上厕所不仅不舒服，而且用力也会引起一系列问题，例如痔疮或憩室病。

便秘的原因

便秘通常是肾上腺疲劳后期出现的并发症，因为您的身体能量水平降低，难以排便以保存能量。你的消化速度减慢，导致废物留在结肠中。这会增加毒性并导致炎症。

便秘的危害

便秘容易加重一系列疾病

由于胃不能产生足够的酸来分解食物以吸收营养，这会耗尽细胞，结果是一个循环导致整个系统减速以节省能量。然而，它可能导致以体重大幅减轻为特征的分解代谢状态。

在大多数情况下，甲状腺也会受到损害，会减慢速度以降低新陈代谢率以节省能量。这进一步加剧了疲劳并增加了便秘问题。由于废物堆积，毒素开始影响肝脏和肾脏功能。

改善肠道菌群有助于调节便秘

腹泻和炎症回路

腹泻会导致脱水并失去电解质。如果持续存在，可能表明存在更严重的问题。

注：如果发现大便中有血或粘液，并且发烧、疼痛或体重减轻，您可能需要尽快咨询医生或就医，因为这些是潜在的、更深层次的问题的迹象。

腹泻的病因

腹泻有多种常见原因。这些包括细菌，吃你过敏或敏感的食物，或病毒。其他原因可能包括克罗恩氏病、肠易激综合征(IBS)、糖尿病、某些癌症、甲状腺机能亢进和吸收不良等。

然而，在大多数情况下，腹泻与这些疾病中的任何一种都无关，而且问题通常可以通过药店买治疗腹泻的药就可以缓解。在大多数情况下，清淡的食物、充足的休息和保持水分会很有帮助。

患有肾上腺疲劳综合症(AFS)的人通常更容易患便秘而不是腹泻。另一方面，肾上腺衰竭晚期的人往往会出现非常严重的腹泻。

肠易激综合征和炎症回路

肠道最重要的目的之一是防止毒素、微生物、未消化的食物和外来物质进入血液。健康时，肠道黏膜细胞的连接很紧密，只允许身体所需的营养物质通过。当你的肠道渗漏时，这些连接处就不那么紧密了，毒素和其他颗粒会被允许通过。这些被免疫系统视为外来入侵者。然后你的炎症回路会攻击它们，导致炎症。

肠易激综合征(IBS)的症状包括：恶心、背疼、尿频、焦虑、疲劳、腹胀、肚子痛、便秘/腹泻、口臭、关节痛、头痛。

当实验室测试排除具有类似症状的其他情况时，通常通过排除过程来诊断肠易激综合征。它本质上是对胃肠道的刺激。

病因

许多因素会导致肠易激综合征，例如使用某些药物，抗生素，焦虑，抑郁，荷尔蒙失衡和各种其他因素。压力起着重要作用。

建议

某些补充剂，如omega-3脂肪酸、谷氨酰胺、植物甾醇、槲皮素和益生菌益生元，改善饮食等都可能有助于预防肠易激综合征的发生。某些类型的纤维甚至有助于帮助微生物组和加强炎症回路。

微生物组（microbiome）可以描述为体内特定环境中所有不同微生物的所有遗传物质。这是炎症回路的第二部分。

注：不应将术语微生物群与仅指特定环境中的微生物（microbiota），即仅指胃肠道中的微生物这一术语混淆。

据估计，人体中大约90%的细胞都不是人类的。在大多数情况下，它们本质上是原核生物。原核生物是单细胞的，没有线粒体，细胞核没有膜。这些原核细胞是来自1,800多个不同属的4万多种不同菌株的结果。而肠道中拥有最丰富的微生物群。

当我们年轻的时候，肠道的微生物组在我们免疫系统的形成中起着极其重要的作用。在免疫系统仍在发育的儿童早期尤其如此。

免疫系统影响炎症的产生

小时候，我们的身体免疫系统接触并习惯于抗原，并对它们产生耐受性。一旦达到稳态（平衡）状态，外来微生物和抗原将无法在体内引起炎症反应。

只有当我们的免疫系统较弱或发育不全时，接触外来过敏原才会触发炎症回路中的反应，导致自身免疫性疾病、过敏以及对化学品和某些食物的敏感性问题。

一个很好的例子是老鼠一生都被关在无菌环境中。虽然他们很健康，但他们的免疫系统还没有完全发育。一旦接触到外来微生物，它们往往会发展为自身免疫性疾病和其他健康问题。

微生物群对健康有重要影响

研究表明，婴儿的第一个肠道微生物组对他们的健康有着深远的影响。

身体某些部位的不同微生物具有相同的功能。一个例子是，两个人的舌头上有不同的微生物，但在分解糖分时，他们的工作完全相同。就我们所吃的食物而言，微生物需要一个稳定的栖息地。反过来，当它们分解某些被肠道消化的成分时，我们会从释放的热能中受益。

这意味着我们的身体和我们的微生物宿主之间存在明确的、有益的相互作用，并且身体中的某些功能依赖于这些微生物才能保持健康。当由于某种原因，我们的微生物群落失衡时，我们就处于生态失调状态。

肠道菌群影响炎症回路

ZhouB,etal.FrontImmunol.2020

肠道菌群和代谢物与肠道中的区域免疫系统相互作用。PRRs如NOD1、表达于肠粘膜上皮细胞的Toll样受体，识别肠道菌群的PAMPs和短链脂肪酸，从而激活炎症通路和炎症细胞因子的产生。

这会诱导骨髓细胞的分化、巨噬细胞和中性粒细胞的募集等，引发炎症反应，并激活局部免疫系统。这种相互作用还促进炎症因子的表达。

炎症通常是生态失调的结果。它在许多健康问题中发挥作用，包括糖尿病、肥胖症、哮喘、自闭症和心脏问题等。它还与某些与肠道有关的问题有关，例如克罗恩病。它也可能在大脑中发挥作用，被认为是肠易激综合征(IBS)的触发因素之一。这些情况都与肠道生态失调有关。

生态失调的一个常见原因是抗生素。它们会破坏保持系统平衡所需的“好”细菌。当“好”微生物组受到负面影响时，免疫系统也会受到负面影响。

肠道菌群失调引起炎症

肠道菌群失调可能引起炎症，进而导致粘膜损伤。当不同黏膜细胞之间的连接受损时，免疫系统会做出相应的反应。

健康的肠道细菌与多样化的微生物组相结合，可以形成健康的肠道来支持炎症回路。肠道健康的人通常更健康，感染或复发性疾病的可能性更低，因为他们的身体防御系统更强。

微生物组和神经系统疾病

肠道菌群失调与许多神经系统疾病有关。其中包括自闭症谱系、多发性硬化症(MS)和帕金森氏症。帕金森病患者的最初症状通常是便秘，随后是嗅觉和味觉丧失。其他症状，如震颤和摇晃，仅在胃肠道紊乱出现后很久才会出现。

有许多环境因素会影响神经系统状况和炎症回路。其中之一是大脑中没有正确使用蛋白质，导致许多神经退行性疾病。这可能是肠道炎症触发大脑中某些炎症反应的结果，导致蛋白质使用不足和大脑神经细胞退化。

炎症和肠道失衡也可能与某些自身免疫性疾病有关。西方国家的人群有相似的饮食和相应的更高的多发性硬化症发病率。随后的饮食可能会导致炎症，从而破坏肠道中存在的微生物的正常功能。

压力与饮食通过肠道进而影响炎症回路

帕金森氏症和多发性硬化症患者的肠壁通透性增加，导致针对多种抗原的抗体增加。有证据表明，持续的压力以及其他各种原因是炎症回路失调的原因。

阿尔茨海默氏症和认知功能下降的特点是氧化应激、免疫问题和大脑本身的变化。实验表明，这些都是由于饮食及其对肠道生物群落的影响。神经营养因子是一种保护和促进健康神经元的蛋白质，它依赖于健康的肠道生物群落。阿尔茨海默病患者在这方面表现出明显下降。

微生物组对精神疾病的影响

肠道微生物有助于神经与身体恢复

小肠细菌过度生长造成危害

原因

这种情况发展的原因有很多。最常见的原因包括：

高糖饮食、富含精制碳水化合物的饮食、酒精过多；

克罗恩病导致的疤痕会聚集细菌；

憩室病，其中小肠壁形成袋并收集细菌；

某些药物，例如对肠道菌群具有破坏性影响的抗生素；

由于念珠菌、莱姆病和人类疱疹病毒等感染导致炎症回路减弱

危害

如果小肠细菌过度生长未经治疗，它会对健康产生不利影响，导致慢性腹泻，导致身体所需营养物质吸收不足，最终导致营养不良。

抵抗外界病原体会触发炎症

炎症是免疫系统的重要组成部分。慢性炎症通常是感染、对自身身体物质的自身免疫反应或来自环境的抗原等的结果。

在慢性炎症的情况下，介质是单核细胞和巨噬细胞，它们是免疫系统的组成部分。也称为白细胞，白细胞在遇到问题时会释放化学试剂，靶向导致炎症回路反应的化学试剂。

修复自身组织也会触发炎症

然而，问题是这些细胞不仅针对入侵者，还针对您自己的组织，从而造成损害。这些受损组织需要不断修复。慢性感染也是导致您的身体不断发展新血管的原因。

完成的修复工作通常会引起刺激，从而导致炎症过程被重新触发。如果由于某种原因，这变成了一个循环，你的身体就会一直处于炎症状态，从长远来看，它会产生衰弱的影响。

注：现代医学并没有为问题提供长期的解决方案。有时，会开具某些抑制免疫力的类固醇。然而，这些药物通常只能提供短期的症状缓解，并不能解决问题的根本原因。

当处于压力之下时，免疫系统会发现并保护我们免受病原体的侵害，从而引发炎症反应来解决问题。免疫系统因此攻击并清除任何潜在的危险病原体。一个按预期发挥作用的免疫系统可以迅速摆脱某些慢性病原体和感染带来的危险。

免疫系统过强和减弱都会导致疾病

尽管免疫系统减弱通常是导致反复感染，甚至是那些难以摆脱的感染的原因，但这不一定是疾病的原因——免疫系统过度活跃也可能是原因。

在“正常”条件下，免疫系统会识别并瞄准敌人的病原体，而将那些被认为是有益的病原体留在一边。然而，有时情况并非如此，炎症回路变得过激，甚至对正常细胞和条件产生免疫反应。

由于强大的免疫系统，炎症回路不一定能正常工作，免疫系统会在过度活跃时导致自身免疫问题。

当这种情况发生时，某些抗体会混淆它们所看到的正常细胞和被认为是病原体的细胞。然后它不分青红皂白地攻击。结果，当这种情况发生时，炎症回路随后会出现与某些自身免疫状况一致的突然发作。

导致免疫过度的原因

考虑以下情况，身体可能会将自己的细胞识别为外来细胞并产生自身免疫类型的反应：

食物敏感性

吃我们敏感的食物会引起炎症，并导致我们的免疫细胞将我们的组织视为异物。免疫反应被激活以摆脱这些不受欢迎的客人。

微生物组失衡

我们的肠道本身就是一个完整的生态系统。当这个系统失去平衡时，如患有小肠细菌过度生长、胃反流、幽门螺杆菌、肠易激、炎症性肠病、分解代谢状态或肾上腺疲劳晚期胃部减慢的人，可能意味着好的有益细菌被外来的非有益细菌所取代。

外来机会性细菌和隐形病毒从休眠状态转变为活跃状态。这会导致免疫系统超速运转，从而导致慢性炎症。

在这个过程中，免疫系统，特别是在过度活跃的状态下，很容易混淆谁是真正的敌人。外来机会性细菌及其自身同时受到攻击，导致各种自身免疫性疾病。

HPA轴不平衡

HPA轴又叫下丘脑-垂体-肾上腺轴，是身体的主要压力调节激素轴。皮质醇是主要的抗应激激素。在肾上腺疲劳的晚期阶段，产生的皮质醇不足会导致猖獗的全身炎症，进而导致或引发自身免疫症状。

肠漏或肠道通透性增加

当食物颗粒穿过胃肠黏膜时，就会引发炎症。未消化的食物应该在胃肠道内。当它进入肝循环和身体其他部位时，免疫系统将其识别为异物，并尽一切努力尝试攻击和中和这些异物。

免疫系统的持续激活会导致免疫细胞与正常细胞发生交叉反应，从而引发自身免疫性疾病

重金属毒性和化学敏感性

环境毒素无处不在。如果一个人生活在城市世界中，就不可能逃脱。我们体内积累的过多毒素会触发我们的免疫系统在过度活跃的状态下工作，以清除我们身体中这些不需要的物质。那些不能自然而适当地发挥这种功能的人可能会出现自身免疫性疾病的症状。

慢性和隐形感染

生活中，让我们接触到不断涌现的病毒、真菌、细菌和原生动物等。一些病原体往往会长期伴随我们，处于休眠状态。当我们的免疫系统较弱时，它们会被激活并爆发。这些生物包括伯氏疏螺旋体、小巴贝虫、白色念珠菌、孢疹病毒等。这些病原体引起的疾病会导致免疫系统过度活跃。

与体内正常组织的交叉反应并不少见。这些传染病中的许多都具有自身免疫性疾病的症状，例如肿胀、关节痛、牛皮癣、疲劳和食物过敏。自身免疫实验室标志物可能在血液测试中会升高。

身体或情绪压力过大

情绪压力持续可能会降低病原体入侵的障碍，触发我们的免疫系统进入超速状态。换句话说，压力会使任何先前存在的临床或亚临床自身免疫性疾病恶化。

由于现有的微生物群失衡、胃肠道刺激或反应性代谢物超负荷而导致身体发炎，很难完全确定是否存在真正的自身免疫性疾病（如原发性桥本氏甲状腺炎或狼疮），或者只是出现类似于自身免疫性疾病的症状。

抗体等测试也可能会混淆。但是注意在这些情况下，它们可能是正常的或临界高，而不是像真正的原发性自身免疫状态那样高。

不幸的是，目前临床医生较少对这种依赖于详细病史进行正确评估的区分保持警惕。当正常或临界高实验室检查伴有疲劳、关节痛、牛皮癣、胃部不适、体重增加、血管炎和肌肉酸痛时，医生的下意识反应是跳到自身免疫性疾病的临床诊断。没有对身体进行全面的整体观察，很难对过度活跃的免疫状态找寻到其根本原因。

因为临床表现相似，所以很少努力将症状追溯到根本原因——无论是主要由病原体驱动、过度活跃的免疫状态驱动，还是两者兼而有之。患者经常服用类固醇和自身免疫药物。短期益处很常见，因为过度活跃的免疫状态会因皮质类固醇的抗炎特性而平静下来。

自身免疫性甲状腺炎

炎症回路过度运转导致甲状腺出现问题

当身体的炎症回路超速运转时，甲状腺系统通常是最容易因过度活跃的免疫状态而导致功能障碍的器官之一。

甲状腺控制着整体的新陈代谢率，并负责我们的体温调节。甲状腺功能的轻微变化会导致疲劳、体重增加和甲状腺功能减退侧感觉寒冷以及焦虑和心悸。

在过度活跃的免疫状态下，靶向一种或多种甲状腺成分的抗甲状腺自身抗体（也称为抗甲状腺抗体）可能会被激活。最重要的一种是抗TPO抗体。它存在于大约90%的桥本甲状腺炎、10%至20%的结节性甲状腺肿或甲状腺癌以及75%的格雷夫斯病中。

甲状腺炎的诊断

临床医生通常根据在疲劳和低能量的临床环境中显示抗TPO抗体的实验室测试来诊断桥本氏甲状腺炎。

此外，应该注意的是，10%到15%的正常个体可以具有更高水平的抗TPO抗体滴度。他们没有像上面提到的那些原发性自身免疫性疾病。当我们的炎症回路处于超速状态时，高滴度可能继发于过度活跃的免疫系统。这些患者可能被错误地诊断为患有临床或亚临床原发性桥本甲状腺炎。通常开始甲状腺替代治疗。很少考虑其他原因，例如炎症回路过载。

根据实验室测试和症状，甲状腺减慢症状被视为自身免疫问题，而实际上，有些时候它代表了处于炎症回路问题的身体。在这种情况下，甲状腺替代疗法只是掩盖了症状。应采用整体方法，以充分理解根本原因并影响全面的长期恢复计划。

炎症回路是人体为克服压力而部署的神经内代谢应激反应的一部分。过度和失调的炎症反应会破坏人类的身体，导致一系列疾病和不良症状。

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