微生物学领域近年来取得显著进展，尤其在对人体内栖息微生物的认知方面。微生物群（microbiota）与微生物组（microbiome）是两个常用术语，尽管常被混用，但其含义截然不同，分别指向人体内微生物世界的不同维度。
什么是微生物群？
微生物群指特定环境（如人体）中实际存在的微生物种群，包含细菌、真菌、病毒、藻类、古菌及小型原生生物等共存于特定生态系统（如人体肠道）的生物体。
过去关于是否将病毒等遗传物质纳入微生物群存在争议。目前公认定义指特定环境中活体微生物的集合体。由于噬菌体、病毒、质粒、朊病毒、类病毒及游离DNA等遗传物质不被视为活体微生物，故不包含在微生物群范畴内。
什么是微生物组？
微生物组指特定环境中栖息微生物的集体基因物质，包含所有生物体的基因组、微生物结构元件、代谢产物及微生物生存的环境条件。在人体语境下，微生物组涵盖构成人体微生物群的微生物基因。人体微生物群贡献的遗传信息量超过人类自身150倍。
宿主分子、微生物产生的代谢物（如信号分子、毒素、有机与无机分子）以及周围环境因素均属于微生物组组成部分。噬菌体、病毒等遗传物质包含在微生物组中，但不属于微生物群。
肠道：微生物组的栖息地
肠道指从口腔至肛门的整个消化系统，包含口腔、食道、胃及大小肠。大部分肠道微生物群栖息于大肠，尤其在盲肠这一膨大部分。大肠内壁覆盖厚黏液层，将微生物生存的肠腔与肠壁及血液隔开。大肠细胞间存在紧密连接，肠壁内驻留免疫细胞，这些结构可防止微生物群致病。小肠则仅覆盖薄黏液层。
肠道微生物群：复杂生态系统
在人体各微生物群落中，肠道微生物群尤为重要。肠道细菌可发酵食物、抵御病原体、刺激免疫应答并合成维生素。肠道微生物群主要由六大菌门构成：
- 放线菌门
- 拟杆菌门
- 厚壁菌门
- 梭杆菌门
- 变形菌门
- 疣微菌门
其中厚壁菌门和拟杆菌门占主导地位，乳酸杆菌、链球菌及肠杆菌也较常见。人体胃肠道总计容纳超100万亿微生物。肠道菌群多样性在童年至成年期递增，70岁后逐渐降低，且个体微生物组具独特性并随生命周期动态变化。
微生物群的动态演变
人类与其微生物组终生协同演化。肠道微生物组在不同人群及代际间存在差异。例如，20世纪初几乎所有人的胃部优势微生物为幽门螺杆菌（Helicobacter pylori），该菌种百年内近乎消失。如今幽门螺杆菌是消化性溃疡和胃癌的风险因子，而其缺失则与儿童期哮喘、花粉症及皮肤过敏相关。
研究人员对比美国居民与饮食富含玉米的瓜希博美洲印第安人、马拉维人的微生物组样本发现：美国成年人肠道多样性显著较低；美洲原住民及马拉维人分解植物多糖所需酶类增多，而美国成年人分解单糖的酶类增加。
饮食、生活方式、药物及宿主遗传等多因素影响肠道微生物组构成。高脂高糖饮食、地中海饮食或生酮饮食均会改变肠道微生物比例。植物性饮食对微生物组的扰动小于动物性饮食，且饮食变化会改变微生物产物，进而影响疾病风险。
微生物群与微生物组对人类健康的意义
人体微生物群与微生物组对健康影响深远，参与消化、代谢、免疫功能乃至脑活动等生理过程。微生物群分泌的分子可作用于全身，包括：
- 胆汁酸
- 尿酸
- 短链脂肪酸
- 芳烃受体配体
- 儿茶酚胺
- 组胺
- 前列腺素
这些分子调控先天与适应性免疫系统，显著影响个体终身疾病发生风险。体内微生物的精妙平衡对维持整体健康及预防多种疾病至关重要。
微生物群与微生物组在疾病与健康中的作用
肠脑轴是肠道与大脑间的双向通信系统，微生物组作为生理关键部分参与健康与疾病调控。影响肠脑轴的因素包括：
- 遗传与表观遗传
- 饮食
- 分娩方式
- 环境因素
- 药物
- 运动
微生物组影响脑神经生理的实例涵盖：
- 食物摄入
- 认知行为
- 帕金森病
- 情绪
- 压力
- 社交互动
新兴研究证实，人体微生物组组成与多样性的改变与胃肠疾病、肥胖、自身免疫病及精神障碍等相关。肠道微生物扰动可引发以下疾病：
- 抑郁症
- 焦虑症
- 自闭症谱系障碍
- 帕金森病
- 阿尔茨海默病
- 慢性阻塞性肺病
- 肥胖
- 糖尿病
- 癌症
- 龋齿及口腔健康问题
- 心血管疾病
- 哮喘
- 肺炎
- 类风湿关节炎
- 炎症性肠病
- 心脏病
- 肝病
- 慢性肾病
肠道微生物群失衡（称为菌群失调）会破坏微生物生态系统稳态，促使疾病发生。理解微生物组在疾病发生中的作用，为治疗干预及个性化医疗开辟新路径。
人类微生物组计划
为深入解析人体微生物组，美国国立卫生研究院（NIH）于2008年启动人类微生物组计划（HMP），旨在表征人体栖息微生物群落并探索其与健康疾病的关系。该计划取得重大成果：
- 测序3000株人体分离细菌基因组
- 分析300人的微生物组特征
- 完成细菌、真菌、病毒及原生生物群落的完整数据集
微生物组检测
测序技术进步使人体微生物组构成与功能分析更为精准。微生物组检测（即微生物组分析）通过采集肠道或皮肤等样本进行DNA测序，识别并量化现存微生物，提供微生物物种多样性与丰度信息，助力个性化医疗与疾病管理。
微生物群与微生物组研究的未来
得益于测序技术、分析方法及计算工具的发展，微生物组研究领域快速演进。对微生物群与微生物组的深入认知正推动更优微生物组支持疗法。未来研究将聚焦微生物群与微生物组和免疫功能、代谢及心理健康等健康维度的复杂关联。开发调控微生物组的靶向干预与疗法有望防治多种疾病，例如粪便微生物移植已用于艰难梭菌感染患者的健康微生物组重建。
专家观点：赛义德·卡里姆·昌迪奥医学学士
理解微生物群（即实际微生物）与微生物组（其集体基因物质及环境）的差异，是把握这些生态系统如何影响健康的关键。健康的肠道微生物群通过肠脑轴支持消化、免疫乃至情绪调节。抗生素、饮食及生活方式等因素可在数日内破坏此平衡，导致菌群失调，进而与肥胖、炎症性肠病及情绪障碍等相关。尽管微生物组检测提供洞见，但结果解读需谨慎，因临床应用仍在发展中，且非所有商业检测均获临床验证。
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