肠道微生物组在维持健康中的作用
人体肠道内栖息着数万亿微生物构成的复杂生态系统,这些微生物远非被动存在,而是积极参与调节昼夜节律、营养代谢以及免疫系统的发育与调节。通过与宿主建立精密的共生关系,肠道微生物组在局部和系统层面共同维持体内平衡。
微生物群与微生物组的区别
虽然"微生物群"(microbiota)和"微生物组"(microbiome)常被混用,但存在本质差异:
- 微生物群指特定环境中存在的活体微生物,如口腔和肠道微生物群
- 微生物组指该环境中所有微生物的基因组集合,包含微生物群落及其结构性成分、代谢产物和环境条件
肠道微生物组最深远的贡献在于其对免疫系统的塑造作用。从生命早期到成年阶段,先天性和适应性免疫应答的发育与功能均受到微生物信号的精细调控。共生微生物通过校准免疫耐受、教育免疫细胞维持平衡的炎症反应。
当这种微生物平衡被抗生素、不良饮食或环境变化打破时,就会引发菌群失调(dysbiosis)。这种失衡会导致肠道通透性增加、免疫反应异常,并提高感染和慢性炎症疾病的易感性。值得注意的是,这种影响不仅限于炎症性肠病等胃肠道疾病,还延伸到类风湿性关节炎、神经退行性疾病、代谢综合征等全身性疾病,以及癌症。
菌群失调与癌症风险上升
菌群失调指微生物组组成或功能失衡,导致有益共生菌减少、致病菌增殖。这种失衡会破坏宿主与微生物的共生关系,成为癌症风险的潜在驱动因素。
免疫失调与慢性炎症
健康微生物组可调节免疫应答并抑制慢性炎症,而菌群失调会导致免疫功能障碍和炎症信号通路持续激活。NF-κB信号通路的异常激活与结直肠癌等肿瘤相关的促炎环境密切相关。在这种情况下释放的促炎细胞因子会重塑肿瘤微环境,促进肿瘤发生和转移。
此外,菌群失调还会导致T细胞分化异常、巨噬细胞极化改变及调节性T细胞功能受损,这些因素共同促成促肿瘤微环境的形成。
代谢改变与致癌物生成
菌群失调会改变肠道微生物组的代谢输出,积累潜在致癌代谢物:
- 健康个体中,膳食纤维发酵产生具有抗炎和抗肿瘤特性的短链脂肪酸(如丁酸盐)
- 微生态失衡时,短链脂肪酸产量下降,削弱保护作用
- 异常微生物将胆汁酸转化为脱氧胆酸等次级胆汁酸,通过DNA损伤和氧化应激引发结直肠癌和肝癌
肠道屏障功能破坏
肠道上皮完整性是抵御病原体和系统性炎症的重要防线。菌群失调会:
- 降低紧密连接蛋白表达
- 增加肠道通透性("漏肠症")
- 导致脂多糖等微生物成分进入血液,通过激活免疫细胞的Toll样受体引发系统性炎症
长期暴露于这些内毒素与肝炎和肝细胞癌,以及其他组织的炎症驱动型癌症密切相关。
针对菌群失调的癌症预防与治疗
随着对肠道微生物组与癌症关系研究的深入,菌群失调被证实是恶性肿瘤的潜在驱动因素而非单纯伴随现象。通过影响炎症反应、代谢途径、屏障功能和免疫监视,微生物失衡推动肿瘤发生。
这一研究进展使肠道微生物组成为癌症预防和治疗的重要靶点。新兴干预手段包括:
- 调节微生物组的饮食方案
- 益生菌应用
- 微生物组靶向免疫疗法
未来研究将深入解析生活方式(如饮食、运动、压力)对肠道微生物组的影响,同时探索微生物群落如何影响癌症免疫治疗效果,为开发个性化治疗方案提供依据。在系列后续文章中,我们将探讨如何通过靶向调节肠道微生物组革新癌症预防和治疗策略。
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