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人類健康與微生物

微生物與人類的關(guān)系

你和你的微生物

人體微生物與人類的健康

摘要:人體攜帶有大量的微生物,這些微生物群對(duì)于人體有著重要的生理作用。通過(guò)對(duì)其分布、生理作用及功能的研究以及微生物和宿主的關(guān)系可以充分了解人體微生態(tài)平衡的意義及作用,對(duì)于人類疾病的治療意義重大。

關(guān)鍵詞:微生物菌群;微生態(tài);微生態(tài)失衡;前言人體正常微生物群,是指棲息在人體皮膚或黏膜上,并隨宿主長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程形成的,在一定時(shí)期定植在宿主皮膚上或腸道黏膜等的微生物群落。1950年,我國(guó)著名醫(yī)學(xué)微生物學(xué)家魏曦提出菌群調(diào)整療法,即把正常菌群的成員制成活菌制劑給病人服用來(lái)輔助缺失或減少的細(xì)菌,即“促菌生”——需氧臘樣芽胞桿菌。此外,目前醫(yī)學(xué)上廣泛使用的菌劑還有大腸桿菌活菌制劑(Colibiogen),乳桿菌活菌制劑(Lactobiogen),腸球菌活菌制劑(Enterococcobiogen)等。人體所攜帶的菌群分為正常菌群和過(guò)路菌群兩種。正常菌群數(shù)量是巨大的,約有1014個(gè)。在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中,通過(guò)個(gè)體的適應(yīng)和自然選擇,正常菌群中不同種類之間,正常菌群與宿主之間,正常菌群、宿主與環(huán)境之間,始終處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)中,形成一個(gè)互相依存,相互制約的系統(tǒng),因此,人體在正常情況下,正常菌群對(duì)宿主表現(xiàn)不致病。過(guò)路菌群是由非致病性或潛在致病性細(xì)菌所組成,來(lái)自周圍環(huán)境或宿主其它生境,在宿主身體存留數(shù)小時(shí),數(shù)天或數(shù)周,如果正常菌群發(fā)生紊亂,過(guò)路菌群可在短時(shí)間內(nèi)大量繁殖,引起疾病。

1.人體正常菌群的分布及生理功能

人體所攜帶的微生物總量十分巨大,約100萬(wàn)億個(gè)。菌群種類更是高達(dá)1000余種。總重量約1271克,體積相當(dāng)于一個(gè)肝臟。其中99.9%是以雙歧桿菌和類桿菌為主的專性厭氧菌,僅有0.1%是以腸桿菌科細(xì)菌為主的兼性厭氧菌。這些數(shù)量龐大的微生物分布于人體各處,其中腸道、口腔、皮膚、陰道是人體四大菌庫(kù),這些分布在人體不同組織結(jié)構(gòu),的正常菌群各自有著不相同的生理功能,以腸道菌群數(shù)量最多最具代表性。皮膚菌群,是指在皮脂腺管中有厭氧的瘡庖丙酸桿菌以及表皮葡萄球菌。此外,皮膚表面還棲居著金黃色葡萄球菌、鏈球菌、棒桿菌、微球菌以及白色念球菌和皮癬菌等皮膚正常菌群。可以說(shuō)皮膚正常菌群是人體第一道生物屏障,它對(duì)于皮膚的營(yíng)養(yǎng)代謝和體溫調(diào)節(jié)等具有重要生理作用。口腔菌群,口腔黏膜上棲息著卟啉單胞菌、梭桿菌、普氏桿菌、消化鏈球菌以及溶血鏈球菌、乳酸桿菌、變形鏈球菌、韋榮球菌、金黃色葡萄球菌、衣氏和內(nèi)氏放線菌以及白色念球菌等。其生理功能是在維持口腔潔凈,抵御致病菌生物侵襲(防止病從口入),促進(jìn)免疫功能等方面發(fā)揮重要作用。腸道微生物分為兩種,第一種稱為正常菌群,還有一種稱為過(guò)路菌群,又稱外籍菌群。腸道正常菌群包括:胃內(nèi)黏膜定植著酵母菌、螺旋菌、乳桿菌、少量球菌。小腸由于腸蠕動(dòng)過(guò)快,很少有常住菌定植,只有腸球菌、乳桿菌、腸桿菌等過(guò)路菌;結(jié)腸定植著大量正常菌群,差不多有1013CFU/g腸內(nèi)容物,即千百兆個(gè)活菌,它們由類桿菌、雙歧桿菌、優(yōu)桿菌、梭菌、消化鏈球菌、韋榮球菌、乳桿菌、大腸桿菌、腸球菌等差不多50個(gè)菌屬400—500個(gè)菌種組成。腸道正常菌群對(duì)人體來(lái)說(shuō)十分重要,在維持機(jī)體生物、化學(xué)、免疫屏障以及對(duì)宿主營(yíng)養(yǎng)、健康、抵御致病微生物侵襲、提高定植抗力、免疫、抗腫瘤、抗衰老等方面發(fā)揮重要的生理作用。呼吸道正常菌群是在人出生大致12-15h后,鼻、咽、喉部(即上呼吸道)出現(xiàn)正常菌群。先是需氧菌如表皮葡萄球菌和金黃色葡萄球菌、鏈球菌和漢森氏球菌、韋榮球菌、嗜血桿菌等,繼而也出現(xiàn)厭氧菌如普氏桿菌、卟啉單胞菌和韋榮球菌。

呼吸道正常菌群對(duì)維持呼吸道健康,刺激機(jī)體局部免疫功能,保護(hù)機(jī)體免受致病菌侵襲等方面起重要作用。生殖道正常菌群,女性生殖器從幼稚到成熟過(guò)程中就有微生物棲居和定植,大致上包括產(chǎn)黑色素類桿菌、卟啉單胞菌、普氏桿菌、類桿菌、乳桿菌、金黃色葡萄球菌、鏈球菌等十幾種細(xì)菌為正常菌群。其生理功能主要有:維持生殖道酸性環(huán)境;保持生殖道自凈;拮抗致病菌定植致病;提高機(jī)體定植抗力和免疫功能方面起重要作用。

2.微生物群落各成員間的相互作用

生態(tài)系特定生境中長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的具有特定的性質(zhì)、數(shù)量、結(jié)構(gòu),并具有特定功能的微生物群體成為微群落。宿主所攜帶的微群落之間的相互關(guān)系總體上分為共生關(guān)系與競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系兩種。共生關(guān)系是生物間關(guān)系的高度發(fā)展,又分為共生、棲生、互生和助生四種。當(dāng)兩種或兩種以上的微生物處于同一環(huán)境時(shí)不發(fā)生任何相互影響的生長(zhǎng)關(guān)系稱為共生。常見(jiàn)于對(duì)營(yíng)養(yǎng)要求不同的微生物,如人體上呼吸道各種微生物形成的正常菌群。棲生是指兩種微生物共同生長(zhǎng)時(shí),一方受益,另一方不受任何影響的生長(zhǎng)關(guān)系。互生是指兩種微生物共同生存時(shí)可相互受益,并且“可分可合,合比分好”。如好氧性自生固氮菌和纖維素分解菌。而助生則是兩種微生物共同生長(zhǎng)相互收益的一種專性關(guān)系。競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系大體上也可分為四種。兩種微生物共同生存時(shí)為獲得能源、空間或有限的生長(zhǎng)因子而發(fā)生的爭(zhēng)奪現(xiàn)象的稱為競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。兩種微生物共同生長(zhǎng)時(shí)一方產(chǎn)生一種抑制對(duì)方生長(zhǎng)的因子,前者本身不受不利影響或反而受益,后者的生長(zhǎng)受到不利影響的稱為偏生關(guān)系。如:產(chǎn)生抗生素的真菌與對(duì)該細(xì)菌素敏感的細(xì)菌。

寄生關(guān)系由宿主和寄生物兩方面形成,如噬菌體對(duì)相應(yīng)細(xì)菌的感染和裂解等。一種微生物吞入并消化另一種微生物的稱為吞噬,如阿米巴原蟲(chóng)對(duì)細(xì)菌的吞噬。

3.正常微生物種群與宿主的關(guān)系

微生物在宿主體內(nèi)一定生境或解剖位置黏附并繁殖的狀態(tài)稱為定植。以腸道菌群為例,來(lái)理解微生物群落與宿主的關(guān)系。腸道原籍菌在人體內(nèi)的定植分為初級(jí)定植和次級(jí)定植。初級(jí)定植發(fā)生在出生后:0d:腸道無(wú)菌(胎糞無(wú)菌)。1~2h:菌出現(xiàn),數(shù)量很少,腸球菌、大腸埃希菌;1d:乳酸桿菌、芽胞梭菌、葡萄球菌等,10/g;2d:厭氧菌開(kāi)始生長(zhǎng),出現(xiàn)雙歧桿菌并成為優(yōu)勢(shì)菌,其他厭氧菌也迅速生長(zhǎng),形成競(jìng)爭(zhēng);5d:需氧菌和兼性厭氧菌降為第二位,厭氧菌:需氧菌1000:1~10000:1。腸道菌的原籍菌群定植次級(jí)演替分為:新生兒離乳期時(shí)腸道內(nèi)原籍菌主要為糞桿菌、真桿菌、消化鏈球菌與雙歧桿菌。由嬰兒雙歧桿菌型向青春雙歧桿菌型過(guò)渡;隨著宿主年齡的增加,腸道菌群開(kāi)始向老年菌群過(guò)渡,芽胞梭菌、乳酸桿菌與大腸埃希菌增加,雙歧桿菌減少、厭氧菌減少。此外細(xì)菌的定植需要一定的前提和條件,需要細(xì)菌具備對(duì)宿主黏膜的黏附功能,如細(xì)菌是否具有菌毛、定居因子、K抗原等;而宿主要有接受細(xì)菌黏附的條件,如是否攜帶受體,還要受到生態(tài)位的pH、抗體、分泌物等影響。并且當(dāng)細(xì)菌定居后,還要根據(jù)是否有適宜的營(yíng)養(yǎng)和適宜的宿主反應(yīng),才能決定是否細(xì)菌可以在此部位進(jìn)行進(jìn)一步繁殖。

4.微生態(tài)平衡與微生態(tài)失調(diào)

微生態(tài)平衡是指正常微生物群與其宿主生態(tài)環(huán)境在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成生理性組合的動(dòng)態(tài)平衡。微生態(tài)平衡對(duì)宿主和微生物具有重要影響,根據(jù)宿主和微生物的狀態(tài)不同,微生態(tài)也動(dòng)態(tài)的發(fā)生變化,而當(dāng)外環(huán)境改變時(shí),微生物與宿主由生理性組合轉(zhuǎn)變?yōu)椴±硇越M合后,就會(huì)引發(fā)宿主病變,即微生態(tài)失調(diào)。微生態(tài)失調(diào)主要分為菌群失調(diào)、定位轉(zhuǎn)移、血行感染、易位病灶四種。菌群失調(diào):在原正常微生物群發(fā)生的定量和定性的異常變化,其中主要是量的變化。也稱比例失調(diào)。菌群失調(diào)還可分為一度和二度以及三度。一度失調(diào):使用抗生素后,抑制一部分細(xì)菌,卻促進(jìn)另一部分細(xì)菌,造成數(shù)量上異常變化。臨床無(wú)或僅有輕微反應(yīng),停藥后自然恢復(fù)。二度失調(diào):菌群內(nèi)生理波動(dòng)轉(zhuǎn)為病理波動(dòng),不可逆,臨床上多表現(xiàn)為慢性病如慢性腸炎、慢性腎盂腎炎、慢性口腔炎等。三度失調(diào):原籍菌群大部分被抑制,少數(shù)菌種轉(zhuǎn)化為優(yōu)勢(shì)菌,表現(xiàn)為急性狀態(tài),病情兇險(xiǎn),亦稱交替感染或二重感染。引起二重感染主要以金黃色葡萄球菌、革蘭陰性桿菌(如綠膿桿菌、大腸桿菌、肺炎桿菌等)和白假絲酵母菌為多見(jiàn)。多發(fā)生在用藥后2~3周,發(fā)生率為2%~3%,主要表現(xiàn)為消化道感染、醫(yī)院內(nèi)肺炎、尿路感染、敗血癥等。二重感染的病原菌常對(duì)多數(shù)抗菌藥物耐藥,而病人抵抗力因原發(fā)病和(或)原發(fā)感染而顯著降低,因此,二重感染常難以控制,呈急性狀態(tài),病情兇惡,病死率較高。

定位轉(zhuǎn)移:也稱易位。即病變菌群在宿主體內(nèi)發(fā)生了位置的改變。分為橫向轉(zhuǎn)移和縱向轉(zhuǎn)移。橫向轉(zhuǎn)移即病院菌群由原位向其周圍轉(zhuǎn)移。縱向轉(zhuǎn)移則是病原菌群經(jīng)由體表、上皮細(xì)胞、淋巴細(xì)胞最后到達(dá)巨噬細(xì)胞的有體表到體內(nèi)的轉(zhuǎn)移。血行感染:發(fā)生在定位轉(zhuǎn)移之前或之后。是指微生物從宿主體內(nèi)的感染灶(如扁桃體炎、鼻竇炎、皮膚感染等)侵入血流,逐步侵染臟器,形成的自上而下感染。異位病灶:正常微生物群可因其他誘因所致,在遠(yuǎn)隔的臟器或組織形成病灶。

5.微生態(tài)失調(diào)的防治

微生態(tài)失調(diào)引起多種宿主病變,因此要盡可能維持微生態(tài)的平衡。

其防治方法主要有以下幾點(diǎn):

一、保護(hù)厭氧菌,提高定植抗力。定植抗力是指宿主對(duì)致病菌在正常微生物群中定植和繁殖的抵抗力。受宿主因素和正常微生物群的雙重影響,尤以后者為重要。注意保護(hù)厭氧菌,可有效提高定植抗力。β-內(nèi)酰胺類、林可霉素類、紅霉素、氯霉素、甲砜霉素、四環(huán)素等對(duì)厭氧菌有較強(qiáng)抗菌作用。

二、采用微生態(tài)免疫和營(yíng)養(yǎng)調(diào)整的聯(lián)合療法。一方面提高宿主的免疫力,另一方面通過(guò)補(bǔ)充宿主所需要的營(yíng)養(yǎng)來(lái)促使微生態(tài)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。例如:要對(duì)體內(nèi)雙歧桿菌進(jìn)行補(bǔ)足,可給予胡蘿卜、初乳、乳糖、野芝麻四糖、棉子糖、半乳糖及果糖等功能性低聚糖。要調(diào)整宿主體內(nèi)乳桿菌,可服用乳糖、蔗糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

三、抗生素的使用。要注意保護(hù)生態(tài)平衡,小量、窄譜、非口服用藥、保護(hù)厭氧菌的使用原則。謹(jǐn)慎使用抗生素。并且要做到先抗后調(diào)。使用抗生素類藥物之后要及時(shí)對(duì)體內(nèi)微生態(tài)菌群進(jìn)行調(diào)理,恢復(fù)宿主體內(nèi)的微生態(tài)平衡。