微生物群与疾病及营养关系的研究综述

(PDF) A review on microbiota : relation with diseases and nutrients role

微生物群与疾病及营养关系的研究综述

摘要

微生物群在人类发育和机体稳态中发挥核心作用。个体及环境变量共同影响微生物群多样性，其通过关键生化活动（如维生素合成、免疫调节、能量代谢）影响宿主健康状态与疾病发展。充分理解微生物群、营养、免疫系统及生长发育间的关系，将为预防或治疗成人期疾病提供新方向。健康的肠道微生物群依赖长期可持续的饮食调控，这种饮食干预的持续性改变过程可通过维持膳食结构实现。本文系统综述了营养、微生物群与多种危及生命疾病的关联机制。

关键词：癌症、中枢神经系统、免疫系统、肠易激综合征、微生物群、营养

引言

微生物群的定义与特性

微生物群（microbiota）指在特定环境中形成的共生微生物系统，其在人体生命周期中动态变化。微生物群的构成包括肠道（乳酸杆菌、双歧杆菌、肠杆菌等）、皮肤（放线菌、蓝细菌等）、口腔（厚壁菌、变形菌等）、呼吸道和阴道等不同区域的特异性微生物群。通过内分泌、免疫及代谢产物介导的肠-脑轴、肠-肺轴等途径，微生物群参与维持人体能量供应、激素分泌、屏障功能、免疫稳态等功能。

微生物群的动态平衡

新生儿微生物群建立受分娩方式、哺乳方式、抗生素使用、环境暴露等因素显著影响。母体菌群特征（如妊娠并发症、吸烟等）与婴儿菌群（如出生体重、遗传因素）相互作用，最终形成个体化微生物群谱。微生物群通过合成维生素、调控免疫应答、维持肠道屏障完整性，在预防心血管疾病、糖尿病、炎症性肠病等方面发挥重要作用。

微生物群与危及生命的疾病

肠道微生物群与肠易激综合征（IBS）

IBS患病率全球达7-21%，其诊断依赖罗马IV标准和布里斯托尔粪便分类。IBS患者常伴随双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌减少。肠道屏障破坏导致病原体易位，引发系统性炎症反应。研究表明，间歇性禁食、粪菌移植等方法可改善IBS症状，但微生物群-肠-脑轴的具体作用机制仍需深入研究。

微生物群与中枢神经系统疾病

肠-脑轴通过迷走神经、神经递质（如5-羟色胺）和神经免疫介质实现双向调控。肠源性多胺、神经肽和神经调质参与形成脑-肠-微生物群轴。肠神经系统（ENS）与中枢神经系统（CNS）通过迷走神经、盆神经等建立连接，调控胃肠蠕动、酸分泌等功能。微生物群失衡（dysbiosis）可导致自闭症谱系障碍、抑郁症等神经发育异常。

微生物群与免疫系统发育

新生儿免疫系统通过识别母体微生物群建立免疫耐受，其中潘氏细胞、杯状细胞及细胞因子在维持黏膜屏障功能中至关重要。研究发现，肠道微生物群通过调控T细胞分化、调节性T细胞生成，影响宿主对病原体的防御能力。微生物群与免疫系统协同进化，其失衡可能引发自身免疫性疾病。

微生物群与癌症发生机制

微生物群与致癌作用

19世纪首次发现化脓性链球菌感染与肿瘤消退的关联。近年研究证实，特定微生物（如具核梭杆菌、幽门螺杆菌）通过诱导慢性炎症、破坏基因组稳定性等机制促进癌症发生。例如，2-3%的幽门螺杆菌感染者发展为胃癌，其通过引发DNA双链断裂促进癌变。真菌群（如马拉色菌）也与胰腺癌等恶性肿瘤相关。

肿瘤微环境中的微生物群

除肠道微生物群外，肿瘤内微生物群（tumor microbiota）通过调节免疫应答和治疗反应影响癌症进程。研究发现，黑色素瘤患者对免疫检查点抑制剂（ICI）的响应率与特定肠道微生物（如粪杆菌属）相关。粪菌移植（FMT）可逆转ICI耐药性，改善晚期黑色素瘤患者预后。

营养对微生物群的调节作用

宏量营养素的调控

• 碳水化合物：阿拉伯木聚糖等益生元促进罗氏菌属、双歧杆菌增殖，增加短链脂肪酸（SCFA）生成。
• 蛋白质：植物蛋白通过增加SCFA生产菌（如普雷沃氏菌）改善肠道屏障功能，而动物蛋白代谢产生支链SCFA与疾病风险增加相关。
• 脂肪：饱和脂肪酸降低微生物群多样性，n-3多不饱和脂肪酸则促进微生物群平衡。

膳食多酚的作用

多酚类物质（如白藜芦醇）通过调节肠道微生物结构（如增加双歧杆菌丰度）发挥抗癌效应。其代谢产物通过调控炎症通路、抑制组蛋白去乙酰化酶活性影响基因表达。研究显示，10%橄榄纤维摄入可使肥胖大鼠结肠菌群多样性显著升高。

发酵食品与微生物群

摄入开菲尔、酸奶等发酵食品可提升微生物群多样性，降低炎症标志物（如IL-6、TNF-α）。一项针对198名西班牙人群的研究显示，微生物群组成与新冠大流行期间焦虑、创伤后应激障碍等心理疾病特征显著相关。

新兴微生物群干预策略

粪菌移植（FMT）

FMT通过移植健康供体菌群有效逆转ICI耐药性，显著延长黑色素瘤患者的无进展生存期（PFS）和总生存期（OS）。2021年《科学》研究证实，接受FMT的受体患者肿瘤内免疫细胞浸润显著增加。

靶向微生物组干预

• 饮食调节：高纤维饮食能促进有益菌增殖，提升PD-1抑制剂疗效。
• 特定菌株移植：将罗伊氏乳杆菌DSM 17938用于转移性肾细胞癌免疫治疗，使6个月PFS从20%提升至58%。
• 噬菌体疗法：CRISPR-Cas3抗菌剂靶向艰难梭菌的清除效率达90%以上。

代谢干预

自噬过程与微生物群存在双向调控关系。研究显示，氯喹通过抑制自噬增强吉西他滨对胆囊癌的疗效，但需警惕视网膜毒性。伊曲康唑则通过诱导自噬和细胞凋亡抑制结肠癌进展。

未来展望

随着宏基因组测序、智能马桶等新技术发展，微生物群研究正向精准化迈进。通过代谢组学分析、可穿戴设备监测，可建立基于微生物群特征的个性化诊疗体系。当前研究重点包括微生物群功能基因的解析、菌群移植最佳供体选择、以及饮食干预与免疫治疗的协同优化。微生物群作为"第二基因组"，其调控有望成为癌症精准治疗的关键环节。

结论

微生物群作为连接饮食、免疫与疾病的重要纽带，其动态平衡对健康维持至关重要。未来需深入研究微生物群在不同癌症类型中的双重作用（促瘤与抑瘤），开发针对性干预措施。通过整合多组学技术，建立微生物群谱与临床结果的关联模型，将推动微生物群在癌症治疗中的应用转化。

资助声明

本研究无外部资金支持。

伦理声明

基于已发表数据，无需伦理审批。

利益冲突

所有作者声明无利益冲突。

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