每个个体都具有独特的肠道菌群配置，它在宿主营养代谢、保持肠道黏膜屏障的结构完整性、免疫调节和抗病原菌方面扮演着多种特定功能。肠道菌群由不同细菌物种组成，按属、科、目和门进行分类。每个人的肠道菌群在早期生活时形成，其组成取决于婴儿的过渡过程（出生胎龄、分娩方式、喂养方式、断奶期）和抗生素使用等外部因素。这些个人和健康核心肠道菌群在成年后相对稳定，但由于菌群类型、体重指数（BMI）水平、运动频率、生活方式以及文化和饮食习惯的差异而在个体之间存在差异。因此，并不存在一个独特的最佳肠道菌群组成，因为对于每个人来说都是不同的。然而，必须尊重健康宿主-微生物平衡，以便在营养代谢和免疫功能的最佳发挥以及疾病发展的预防方面发挥作用。本综述将概述关于同一个体内以及个体间肠道菌群平衡的研究，并强调肠道菌群变化与疾病之间的密切互生关系。事实上，肠道菌群失调不仅与肠道疾病有关，还与许多肠外疾病，如代谢和神经疾病有关。了解这些肠道菌群平衡在健康和疾病中的原因或结果以及如何维持或恢复健康的肠道菌群组成应有助于开发有前途的治疗干预措施。人体胃肠道（GI）含有丰富多样的微生物群落，超过100万亿个微生物。结肠中细菌细胞的密度被估计为每毫升1011到1012个细胞，使结肠成为已知地球上密度最高的微生物栖息地之一。肠道微生物组编码超过300万个基因，产生成千上万种代谢产物，而人类基因组由大约2.3万个基因组成。多年来，科学家们对肠道菌群很感兴趣，但相关研究的一个主要困难就是培养这些微生物。在过去几年中，新技术使研究人员能够通过直接从粪便中提取核酸（DNA和RNA）来从系统发育上鉴定和/或定量肠道菌群的组成。其中大多数技术是基于DNA的提取和16S核糖体RNA基因（rRNA）的扩增。16S rRNA测序已成为突出显示微生物组多样性和丰度的最有用技术。可以利用16S rRNA基因序列与聚合酶链反应（PCR）和宏基因组测序相结合，对微生物菌株进行表征。考虑到肠道菌群的特性，如多样性、稳定性和恢复能力以及与宿主的共生互动，我们可以将宿主和居住在其中的微生物定义为“超个体”，它可执行免疫和代谢功能。肠道细菌是胃肠道消化的关键调节因素。益生菌在许多营养物质和代谢产物的提取、合成和吸收中发挥着重要作用，包括胆汁酸、脂类、氨基酸、维生素和短链脂肪酸（SCFA）。肠道菌群在免疫功能中起着关键作用，通过抑制病原菌的生长、利用可用营养物质和/或产生杀菌物质来抑制病原菌的定殖。肠道菌群还通过维持肠道上皮层的完整性来防止细菌侵袭。微生物通过许多竞争过程来防止病原菌定殖，包括营养物代谢、pH值调节、抗菌肽分泌和对细胞信号传导途径的影响。此外，最近的研究发现，共生菌和其产物在调节先天和适应性免疫细胞的发育、稳态和功能方面起着关键作用。值得注意的是，尽管每个人的肠道菌群组合因个体间和个体内的变异而具有特定性，但肠道菌群的功能在个体之间高度保持一致。本综述旨在定义维持这些优化菌群的免疫和代谢功能的最佳肠道菌群组成。在界定个体内和个体间的菌群变异后，我们强调肠道菌群失调在各种肠道和肠外疾病发展中的作用，并描述肠道菌群多样性与健康之间的密切关系。我们将看到这些肠道菌群变异可能对肠道和肠外疾病产生重大影响，因此可能影响健康。乳喂养的方法
研究表明，与母乳喂养婴儿相比，配方奶喂养婴儿更容易被大肠杆菌、拟杆菌和难辨梭菌所定植。在放线菌门细菌的丰度方面，双歧杆菌属与母乳喂养和配方奶有关。然而，与配方奶喂养的婴儿相比，母乳喂养的婴儿通常具有更复杂和多样化的双歧杆菌菌群。母乳喂养的婴儿的肠道菌群中双歧杆菌细胞数量比配方奶喂养的婴儿增加两倍以上。母乳喂养的婴儿具有更有益的肠道菌群，双歧杆菌属的丰度和多样性较高，难辨梭菌和大肠杆菌的数量较少（表1）。
双歧杆菌属负责将半乳寡糖（GOS）发酵产生短链脂肪酸（SCFAs），GOS是母乳的主要组成成分之一。实际上，双歧杆菌属具有一种名为乳-N-双醣酵素的酶，促进了对GOS的同化。如果双歧杆菌数量增加，粪便中人乳寡糖的数量减少，导致乙酸和乳酸浓度升高，pH值降低；双歧杆菌在婴儿肠道中对人乳寡糖的消耗可能表明人乳寡糖对婴儿肠道菌群具有益生作用，通过选择性地刺激双歧杆菌属。β-棕榈酸是一种天然的人乳脂肪酸，也是一些婴儿配方奶的成分之一，对婴儿肠道微生物的益生作用通过积极影响双歧杆菌属（和乳酸杆菌属）的丰度得到了证明。此外，在孕期保持健康平衡的母体肠道微生物群也被认为是积极影响乳汁微生物组成的重要因素。此外，经产道分娩的母亲口服益生菌补充剂可以增加母乳中双歧杆菌属和乳酸杆菌属的丰度。这些研究表明，本土核心菌群是在早期生活中形成的：在满月、经产道分娩和母乳喂养的婴儿，其健康平衡的母乳微生物组被认为是健康的。研究应该努力证明这种本土核心菌群组成对肠道健康和后续疾病的作用。断奶期引入固体食物和停止喂奶/断奶与肠道微生物组的重大变化相一致。断奶后，双歧杆菌属、梭状芽胞杆菌属和拟杆菌属的丰度较高。饮食习惯、婴儿断奶和喂养实践成为肠道微生物群变化的决定因素并起到至关重要的作用。高纤维和碳水化合物食物（传统食物）的引入导致厚壁菌门和前杆菌的增加，而高纤维和动物蛋白食物的引入导致拟杆菌门的增加。此外，研究表明北欧国家与婴儿肠道微生物群中双歧杆菌属的比例较高，而南欧国家则特别高的拟杆菌属和乳酸杆菌属水平。一岁时，婴儿的微生物群组成特点是丰富的粘液链球菌(Akkermansiamuciniphila)、拟杆菌属(Bacteroides)、弯曲菌属(Veillonella)、球状梭菌种(Clostridium coccoides spp.)和肉毒梭菌种(Clostridiumbotulinum spp.) 。微生物群多样性随年龄增加而增加，直到形成以三个菌门（表1）为主导的成年人稳定的微生物群组成：厚壁菌门（Lachnospiraceae和Ruminococcaceae）、拟杆菌门(Bacteroidetes)（Bacteroidaceae、Prevotellaceae和Rikenellaceae）和放线菌门(Actinobacteria)（双歧杆菌科(Bifidobacteriaceae)和角杆菌科(Coriobacteriaceae)）。这是由遗传、环境、饮食、生活方式和肠道生理等因素引起的成熟的结果。大约在三岁左右，儿童的肠道微生物群组成和多样性最像成人。至于年龄超过70岁的老年人，消化和营养吸收的变化以及免疫活力的减弱可能会影响肠道微生物群组成。膳食习惯的改变（更单一）也可能削弱肠道微生物群的多样性。观察到厌氧菌如双歧杆菌属的减少以及梭菌属和变形菌门(Proteobacteria)的增加。鉴于双歧杆菌属在免疫系统和代谢过程的刺激中的作用，双歧杆菌的减少可能部分解释了老年人低系统性炎症状态和营养不良的原因。抗生素的使用可能会更或少地影响肠道微生物群组成。一项后续研究探讨了不同作用方式的抗生素对人类肠道微生物群组成的影响，并证明抗生素治疗会改变肠道微生物群组成，出现某些物种的丰度/出现率增加和其他物种的减少/消失（表1）。广谱抗生素会导致厚壁菌门和拟杆菌门之间的失衡。在治疗过程中，细菌多样性和这些细菌的丰度都会减少。微生物组成的改变取决于抗生素的类别、剂量、暴露时间、药理作用和靶向细菌（表1）。抗生素具有的特定性质，如抗菌作用或作用方式，对于选择肠道微生物群具有强大的影响力，并部分负责抗生素治疗期间细菌组成的变化。不同类别的抗生素具有不同的特性和排泄系统，导致微生物组成变化的模式也不同。一项在同一种抗生素（环丙沙星）作用下，对三个人在使用抗生素前、期间和后期的肠道微生物群进行了无培养调查。这项研究揭示了对抗生素的不同程度的耐受性，但也说明在某些情况下，系统可能会对过去的干扰保持记忆，并且在所有情况下，反复干扰会导致持久的转变。抗生素干扰对微生物群、未来抗生素治疗的耐受性的影响因此在不同个体间也可能存在显著差异。我们已经提到，肠道菌群组成在同一个个体中会有变异，而现在我们会看到它也会在不同个体之间发生变化。这些个体间的变异主要是由于菌群进化型、体重指数（BMI）水平以及生活方式、运动频率、种族、饮食和文化习惯等外部因素的影响。个体间菌群丰度的变化如表2所示。每个个体的肠道菌群具有特定的细菌群集，被称为菌群进化型。三种菌群进化型由三种主导的菌群组成（表2）：拟杆菌属（进化型I）、普氏杆菌属（进化型II）或隆毛球菌属（进化型III）。每个进化型都包含不同的菌属（表1）。这三种进化型不仅仅是细菌的列举，它们还根据功能特点进行了具体的再分类。实际上，一个进化型是几种细菌种类的功能协调组合，而不是简单地将细菌种类进行系统性的累加。每个进化型并不像血型那样有明确的身份；然而，进化型可以作为个体的特征，并且在成年后保持稳定，如果发生变化，也可以被恢复。每个进化型具有其独特的菌群群集和相应的功能特征，定义了一种独特的利用结肠内可发酵底物产生能量的方式。实际上，进化型I的菌群群集主要通过糖类代谢途径，主要采用糖酵解和磷酸戊糖途径从碳水化合物中获取能量，而进化型II和III的菌群群集能够分解肠道黏膜层中的黏蛋白。菌群进化型似乎主要是根据膳食习惯来确定的。了解菌群进化型的起源和功能可能有助于增加对肠道菌群与人体健康之间关系的了解。几项研究研究了儿童BMI对肠道菌群组成的影响，并证明体重超重或正常BMI的儿童比体重不足的儿童具有更高的微生物多样性。肠道菌群的多样性根据BMI级别逐步降低。研究表明，和瘦健儿童相比，肥胖儿童的菌群具有更高的厚壁菌门和拟杆菌门比例。此外，在肥胖菌群中观察到了双歧杆菌属（Bifidobacterium vulgatus）的相对比例较低和乳杆菌属（Lactobacillusspp.）浓度较高的情况。研究证实了肥胖与肠道菌群中厚壁菌门（如隆毛球菌科）丰度升高和拟杆菌门（如拟杆菌科（Bacteroidaceae）和拟杆菌属（Bacteroides））丰度降低相关。肥胖儿童的短链脂肪酸（SCFAs）水平较高，表明底物利用增加。这些发现表明，肠道菌群的失衡可能为肥胖的病理生理学贡献，并且厚壁菌门与拟杆菌门比例的增加与SCFAs的增加和结肠发酵中的能量收获增加相关。体重不足的BMI水平也表现出明显的肠道菌群变异。研究对比了15名神经性厌食症（AN）女性和健康对照组的肠道菌群和人体测量特征的综合数据分析。结果显示，与健康对照组相比，AN肠道菌群中Enterobacteriaceae和Methanobrevibactersmithii的比例显著增加。相反，Roseburia、Ruminococcus和Clostridium属的比例减少与AN中总SCFAs明显降低一致。BMI水平代表对肠道菌群失衡的可靠预测价值。研究表明，肠道菌群的变化与SCFAs的增加或减少相关，这可能分别是肥胖或神经性厌食症的病理生理学的因素。益生菌和后生元等干预措施可能是管理儿童肥胖和神经性厌食症患者的可能解决方案。尽管健康个体的肠道菌群相对稳定，但肠道微生物动态确实受到生活方式和饮食文化选择的影响。对欧洲儿童（以西方饮食为主）和布基纳法索儿童（主要摄取富含小米/高粱及少量脂肪和动物蛋白的本地蔬菜饮食）的研究发现非洲儿童的菌群中有大量的普雷沃特拉属（Prevotella）和木聚糖酶杆菌属（Xylanibacter）。此外，志贺氏菌属（Shigella）和大肠杆菌（Escherichia）的数量明显较少。另一项研究对比了哈达察狩猎采集者和意大利肠道菌群。在门水平上，哈达察肠道菌群的蛋白菌门（Proteobacteria）和螺旋菌门（Spirochaetes）富集程度很高，而这在意大利肠道菌群中非常罕见；而放线菌门（Actinobacteria），作为意大利肠道菌群的重要次优成分，几乎不存在。在属水平上，哈达察肠道菌群相对富集于普雷沃特拉属（Prevotella）、厚壁菌属（Eubacterium）、震颤杆菌属（Oscillibacter）、黄杆菌属（Butyricicoccus）、孢子杆菌属（Sporobacter）、绿短肠杆菌属（Succinivibrio）和梅毒螺旋菌属（Treponema），与此相应，它们在双歧杆菌属（Bifidobacterium）、拟杆菌属（Bacteroides）、布劳提亚属（Blautia）、多利亚属（Dorea）、未分类拟兰氏菌科（unclassified Lachnospiraceae）、玫瑰布劳菲亚属（Roseburia）、粪肺杆菌属（Faecalibacterium）、瑞氏菌属（Ruminococcus）和未分类红斑链菌科（unclassifiedErysipelotrichaceae）方面贫乏。这两项研究表明，非洲肠道菌群明显表现为普雷沃特拉（enterotypeII）型；富含小米/高粱及少量脂肪和动物蛋白的非洲饮食与双歧杆菌科（Desulfovibrionaceae）协同降解粘液。欧洲肠道菌群（西方饮食）主要表现为拟杆菌（enterotype I）型：富含脂肪和动物蛋白的欧洲饮食通过发酵从碳水化合物和蛋白质中产生能量。研究比较了以植物为基础的饮食菌群（高纤维、低脂肪和蛋白质）与以动物为基础的饮食菌群（低纤维、高脂肪和蛋白质），以及两种饮食对菌群的改变，并证明转向以动物为基础的饮食会增加耐受胆汁的微生物（Alistipes、Bilophila和Bacteroides）的丰度，同时降低能够代谢膳食植物多糖的厚壁菌门菌群的水平（Roseburia、瑞氏拟杆菌（Eubacterium rectale）和Ruminococcus bromii）。此外，当饮食类型发生变化时，碳水化合物和蛋白质发酵之间的微生物活动进行交替。这种变化仅在饮食到达远端肠道微生物群落的一天后发生。研究表明饮食快速且可重复地改变人类微生物群。研究提出了运动频率与年轻儿童和青少年肠道菌群组成之间的关联。每天锻炼会增加肠道微生物多样性（见表2），并富集了菌群中的厚壁菌目（Clostridiales）、瑞氏布劳菲亚属（Roseburia）、拟杆菌科（Lachnospiraceae）和未分类红斑链菌属（Erysipelotrichaceae），从而产生更多的短链脂肪酸（SCFAs），这可能会增加结肠上皮中紧密连接蛋白的表达，增强肠道屏障的抵抗力，降低粘膜通透性，并抑制炎症因子。
研究探索了运动和蛋白质摄入对国际橄榄球队的职业运动员肠道菌群的影响。与高、低BMI（身体质量指数）对照组相比，运动员展现出更高的肠道微生物多样性，代表了超过20个不同门的菌群。实际上，这项研究显示运动增加了肠道微生物的多样性（见表2），而蛋白质摄入与微生物多样性呈正相关。这些结果提供了运动对肠道菌群多样性的有益影响的证据，但也表明运动和菌群多样性之间的关系可能与相应的极端膳食相伴而行。
肠道菌群的组成变化非常大。在健康肠道菌群的背景下，根据年龄、种族、生活方式和饮食习惯，这种变化本身被认为是生理性的。然而，这些生理性肠道菌群变异在肠道和肠外疾病中具有重要意义。事实上，菌群失调通常被定义为肠道菌群组成的改变，既可以是疾病的原因，也可以是疾病的结果。往往很难确定变化是有益还是有害的。对于人类的状态而言，变化代表了在新环境中更好地适应的挑战，并可能增强适应能力。然而，长期的外部刺激对于一个未结构化的生态系统来说可能是有压力和破坏性的。我们将讨论几种疾病与肠道菌群组成变化之间的相关性。3.1 肠道疾病
肠易激综合征（IBS）是最常见的胃肠道疾病之一，其与细菌的作用得到了广泛的研究。一项研究通过对IBS患者和健康对照者的粪便和结肠粘膜活检样本进行分析，发现与健康对照组相比，IBS患者的粪便样本中需要氧气的细菌（如乳酸杆菌物种）的浓度显著降低。另一项研究表明，与对照组相比，IBS患者的微生物群落富集了变形菌门（Proteobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes），但寡杆菌门（Actinobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）的含量降低。具体而言，菌门厚壁菌门下属的Lachnospiraceae家族的16S rDNA序列在IBS的克隆文库中含量较多。其他研究证实并揭示了与IBS患者相比，健康对照组中的某些门和属的变化：厚壁菌门和拟杆菌门比例增加，某些厚壁菌门家族（乳酸杆菌、Faecalibacterium）和拟杆菌门的群体（双歧杆菌、Collinsella）减少，某些厚壁菌门家族（Veillonella、链球菌和Ruminococcus属）和变形菌门（Enterobacteriaceae属）增加。因此，这些发现表明了微生物多样性的丧失，可能与氨基酸合成、细胞连接的完整性和炎症反应有关，这表明肠道上皮屏障功能的薄弱，在一定程度上解释了IBS的症状。炎症性肠病（IBD）是指包括溃疡性结肠炎（UC）和克罗恩病（CRD）在内的非特异性、慢性和反复发作的胃肠道炎症疾病。研究结果表明，与对照肠道菌群相比，IBD患者中毛螺菌科和拟杆菌门微生物群的比例减少，变形菌门家族的比例增加。肠道菌群的变异在UC和CRD之间似乎是不同的。确实，相对于对照组，UC患者中丁酸产生罗氏菌属和普拉梭菌的含量降低，而CRD患者中则观察到相反的情况，他们的普拉梭菌水平增加，但整体多样性降低。 对于CRD患者，另一项研究表明，戴阿利斯特菌(Dialister invisus)、未分类的梭状芽孢杆菌属（Clostridium spp.）物种、双歧杆菌属（Bifidobacterium adolescentis）和瘤胃球菌(Ruminococcusgnavus)的含量降低。研究证实了CRD患者中普拉梭菌的减少，并且还证明给予活性普拉梭菌口服，可以减轻结肠炎的严重程度，并倾向于纠正肠道菌群失调。这些结果表明，在CRD治疗中使用普拉梭菌作为益生菌来平衡菌群失调是一种有希望的策略。这些结果并未显示微生物菌群失衡与IBD病理生理之间的因果关系，而是暗示肠道微生物不平衡可能对疾病的严重程度起到贡献作用。乳糜泻（CD）是由于遗传易感个体对膳食中的麸质蛋白异常免疫反应引起的慢性肠道炎症性疾病。肠道菌群的变异可能在CD的发病机制中扮演重要角色；事实上，失调菌群与乳糜泻患者的炎症环境相关。乳糜泻是由麸质、遗传因素以及肠道微生物菌群等环境因素之间的相互作用引起的。研究表明，未接受治疗的CD患者中的双歧杆菌属（Bifidobacteriumspp.）、长双歧杆菌（Bifidobacterium longum）、溃疡性梭状芽孢杆菌（Clostridium histolyticum）、C. lituseburense和普拉梭菌（Faecalibacterium prausnitzii）群体相对于健康对照组而言更少。事实上，与健康人相比，CD患者显示有益物种（乳酸杆菌和双歧杆菌）减少，潜在致病菌（拟杆菌和大肠埃希菌）增加。CD患者的黏膜层未能稳定肠道菌群，也未能防止有害抗原和病原体的入侵。这种菌群失衡在无麸质饮食后得到了改善，但可能仍有残留。结直肠癌是全球第三大癌症死因。研究已经证明了CRC患者和健康志愿者之间在粪便菌群结构上的分离。CRC患者的肠道菌群富集了厌氧梭菌（Bacteroides fragilis）、肠球菌（Enterococcus）、大肠杆菌/志贺菌（Escherichia/Shigella）、克雷伯菌（Klebsiella）、链球菌（Streptococcus）和类梭菌属（Peptostreptococcus），而丝孢链霉菌（Roseburia）和其他脂肪酸产生菌门（Lachnospiraceae）的菌群则相对贫乏。健康志愿者的肠道菌群则富集了普通拟杆菌（Bacteroides vulgatus）和均匀拟杆菌（Bacteroidesuniformis）。因此，肠道菌群的变异，如脂肪酸产生菌的减少和机会性致病菌的增加，构成了CRC患者肠道菌群的主要结构失衡。研究证明，在与对照组相比，CRC患者中变形菌门（Proteobacteria）的含量更高，拟杆菌门（Bacteroidetes）的含量更低。在属水平上，相对于对照组，CRC患者中多雷氏菌属（Dorea spp）和Faecalibacterium spp的含量增加，而拟杆菌属（Bacteroides spp）和脓球菌属（Coprococcus spp）的含量较低。基因组分析发现了拟杆菌属与结直肠癌的关联，CRC患者的肠道菌群富含拟杆菌属，而拟杆菌门和厚壁菌门（Firmicutes）则相对贫乏。此外，拟杆菌属可能通过炎症介导的机制促进肿瘤发生，但是拟杆菌在结直肠癌发病机制中的具体作用还需要进一步研究。所有这些发现揭示了CRC菌群的改变可能对结直肠癌的发病学做出贡献。进一步研究可能会产生一些能够操控菌群以预防结直肠癌的策略，以及能够识别高风险个体的方法。我们强调了肠道菌群与宿主之间的关键关系参与了许多肠道疾病。最近的研究进展表明，这种共生的肠道菌群-宿主关系似乎在许多肠外疾病中起着重要作用，如代谢性疾病和与“肠-脑轴”相互作用的神经系统疾病，以及与“肠-视网膜轴”相互作用的复杂的多因素性疾病如老年性黄斑变性。动物研究是将微生物组成变化与肥胖之间联系的绝大部分因果证据，而在人类中，数据更加多变。此外，虽然大部分鼠肠道物种是独特的，但在分支水平上，鼠和人的菌群相似，具有厚壁菌门和拟杆菌门的优势。对于通过食用相同多糖富集饮食的遗传性肥胖ob/ob小鼠和瘦小鼠的肠道菌群的分析显示，肥胖ob/ob小鼠中拟杆菌门的相对丰度较低（50%），而厚壁菌门则相对较高。事实上，相较于其瘦小鼠同胞，患有犁田菌科（Ruminococcaceae）和莱肯尼拉菌科（Rikenellaceae）的抗瘦素（促进饱腹感）和糖尿病小鼠（db/db）中有更多的菌株。此外，饲喂高脂饮食的小鼠中犁田菌科和莱肯尼拉菌科的相对丰度的增加不仅取决于摄入的饮食，而且与肥胖和2型糖尿病密切相关。此外，犁田菌科的丰度与肥胖和2型糖尿病的关联已经得到证实。其他研究证实了变形菌门（Proteobacteria）在肥胖中的作用，通过产生如脂多糖等促炎分子，帮助获取能量并增加宿主脂肪储存。相反，研究者们最近证明了生活在黏液层中分解黏液的菌群——粘膜阿克曼氏菌（Akkermansiamuciniphila）在遗传性和饮食诱导性肥胖小鼠中都减少。所有这些研究都强调了肥胖与肠道菌群组成变化的关联，包括物种多样性的降低和与代谢有关的基因丰度的改变。这些肠道菌群的变异影响着微生物群落，使其具有更高的能量采集能力，并且这些变化可以传播。肠道菌群可以被视为肥胖病理生理学的一个影响因素，并且可能具有潜在的治疗意义。几项研究证明，患有2型糖尿病的患者的肠道菌群组成发生了变化，但目前还不清楚这些变化是疾病的原因还是结果。研究发现，与健康组相比，2型糖尿病患者的厚壁菌门和梭菌目的含量显著降低。此外，2型糖尿病患者与健康患者相比，拟杆菌门和酪蛋白杆菌门的比例、拟杆菌属-普雷沃特菌属的比例以及β-变形菌门的丰度显著增加，并且与血浆葡萄糖呈正相关。对中国2型糖尿病患者肠道菌群进行的一项元基因组关联研究表明，2型糖尿病患者的肠道菌群中丁酸产生菌（如Roseburia属）的数量减少，而各种机会性致病菌（如梭菌属、Bacteroides caccae）的数量增加，此外还富集了其他具有硫酸盐还原功能的微生物（Desulfovibrionaceae属）。肠道菌群与宿主的感知和信号通路相互作用，从而调节内分泌系统、免疫反应、神经系统活动，进而使人易患代谢性疾病。肠道菌群的菌群紊乱驱动并暗示了糖尿病及相关代谢性疾病的新治疗策略。目前，全球有超过4600万人患有痴呆症。阿尔茨海默病（AD）和帕金森病（PD）被认为是老年人最常见的痴呆形式。阿尔茨海默病（AD）是一种慢性、快速进展的神经退行性疾病，与认知功能受损和脑部淀粉样蛋白β沉积相关。研究证明，在认知受损和脑部淀粉样变质患者中，大肠杆菌/志贺氏菌丰度的增加和E. rectale丰度的降低可能与外周炎症状态相关。研究比较了诊断为AD和未诊断为AD的患者的肠道菌群组成，发现AD参与者的肠道菌群与对照组（年龄和性别匹配的个体）的组成有明显差异，其中厚壁菌门和双歧杆菌丰度降低，拟杆菌门丰度增加。肠道菌群的变异也与帕金森病的发病机制有关。研究认为，与大多数其他研究一致，帕金森患者与健康对照组相比，乳酸菌科（Lactobacillaceae）的丰度增加。此外，在PD病例和对照组之间未观察到α多样性差异，但发现了β多样性在三个细菌家族（乳酸菌科、巴内斯杆菌科和肠球菌科）之间的差异。帕金森病与肠道菌群的变化有关，这种肠道菌群的菌群紊乱可能是导致帕金森病病理过程中的神经炎症机制。肝性脑病（HE）是肝硬化的并发症，定义为肝功能障碍患者的一系列神经精神异常。将肠道菌群组成与HE的认知功能和炎症联系起来。与对照组相比，肝硬化患者的粪便菌群在肠杆菌家族（Enterobacteriaceae）、碱杆菌家族（Alcaligenaceae）和梭菌科（Fusobacteriaceae）方面显著增高，在隆氏球菌科（Ruminococcaceae）和拉克诺螺菌家族（Lachnospiraceae）方面显著降低；此外，在帕金森病患者中高水平的副隆氏菌科（Veillonellaceae）与肝硬化患者而没有HE的患者相比有所不同。在肝硬化组中，碱杆菌科和紫菌科（Porphyromonadaceae）与认知障碍呈正相关。梭菌科、副隆氏菌科和肠杆菌科与炎症呈正相关，而隆氏球菌科与炎症呈负相关。因此，与健康个体相比，肝硬化，尤其是合并HE时，与明显的肠道菌群改变相关。某些细菌家族（碱杆菌科、紫菌科和肠杆菌科）与HE的认知功能和炎症密切相关。与没有自闭症的儿童相比，患有自闭症的儿童的肠道菌群多样性较低，双歧杆菌和厚壁菌门（Firmicutes）水平较低，乳酸杆菌、梭菌属（Clostridium）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、脱硫弧菌属（Desulfovibrio）、暖性细菌（Caloramator）和方球菌属（Sarcina）的水平较高。研究显示，在自闭症受试者的肠道菌群中，双歧杆菌和黏附物分解菌属粘膜克星菌（Akkermansia muciniphila）的数量比对照组明显降低。研究发现，在自闭症患者中，厚壁菌门与拟杆菌门比例增加，而萨特氏菌丰度显著增加，与对照组相比。这些发现表明，肠道菌群紊乱与自闭症的胃肠道和行为表现密切相关。肠-脑之间的双向相互作用意味着大脑也可以改变肠道菌群的组成。一项关于成年小鼠社会干扰模型的研究表明，暴露在压力下会导致肠道菌群组成的显著变化：压力诱导小鼠中的拟杆菌属数量降低，梭菌属数量增加。压力如何影响肠道菌群组成的机制尚不清楚，但包括压力引起的肠道运动和粘液分泌变化导致微生物栖息地的改变。其他研究发现，慢性心理压力可以在微生物群组成中得到反映。实际上，由于慢性压力事件引起的抑郁症与肠杆菌科（Enterobacteriaceae）增加有关，而心理压力与乳酸杆菌属（Lactobacilli）减少和大肠杆菌属（Escherichia coli）和假单胞菌属（Pseudomonas）增加有关。肠道菌群的变异与这些神经系统疾病的发生密切相关，肠道细菌群可能成为治疗干预的目标。每个健康的人都有独特的肠道菌群。核心本地菌群在早期生活（4-36个月）中被肠道成熟所塑造，这个成熟过程受到肠型，出生孕龄，分娩方式，喂养方式，断奶期，生活方式，饮食和文化习惯等因素的影响。当一个孩子到达2-3岁时，肠道菌群的组成相对稳定。早期塑造的富度和多样性特征是健康肠道菌群的标志。然而，这种最佳的健康肠道菌群组成对于每个个体是不同的。在整个生命过程中，菌群越丰富和多样化，就越能抵御外部威胁。确实，肠道菌群代表了一个不断变化的生态系统，受到不平衡的饮食、压力、抗生素使用或疾病等许多因素的严重考验。为了最佳地发挥代谢和免疫功能，并预防疾病的发展，必须尊重健康宿主-微生物的平衡。的确，微生物和宿主关系的紊乱可能破坏免疫系统的发育，从而导致疾病。尽管肠道菌群的作用机制还有更多探索内容，但肠道菌群紊乱与肠道和肠外疾病的密切关联已经得到证实。这也是为什么菌群紊乱可以被视为这些疾病的生物标志，并且研究菌群平衡应该成为未来预防和治疗疾病的优先事项之一！本文献原文自 MDPI· 《What is the Healthy Gut Microbiota Composition?A Changing Ecosystem across Age, Environment,Diet, and Diseases》.
