肠道微生物与消化系统疾病：研究简史

进入21世纪以来，随着代谢组学和宏基因组学技术的发展，肠道微生物与多器官相互作用的研究迅猛发展。代谢组学能够全面检测肠道微生物代谢组分及其浓度，动态了解肠道微生物代谢状态，进而明确肠道微生物组成及其代谢谱与宿主代谢之间的相互作用。宏基因组学不依赖于单个微生物的分离与培养，有效解决了某些微生物难培养或不可培养的技术瓶颈；结合新一代基因测序手段，宏观了解肠道微生物的遗传组成及其群落功能，进而获得肠道微生物的遗传多样性和分子生态学信息。全基因组测序能够较为完整的保留微生物全部遗传信息，研究结果更接近真实情况，且在研究微生物特定基因的功能及代谢通路等方面明显优于标签序列测序；其缺点主要是计算量大、对稀有物种不敏感。标签序列测序能够克服上述缺点，但在研究微生物特定基因的功能及代谢通路等方面稍逊一筹。目前细菌基因组学研究主要采用16s RNA作为其生物标签序列，真菌基因组学研究则主要采用内转录间隔1区（internal transcribed spacer-1，ITS-1）、内转录间隔2区（internal transcribed spacer-2，ITS-2）作为其生物标签序列。美国国立卫生研究院（NIH）采用高通量测序技术开展“人类微生物组计划”，探索肠道微生物对人类健康作用的影响。在这一大背景下，探究肠道微生物与疾病的关系，通过改变肠道微生物种群的组成与结构治疗疾病，逐渐成为新的研究热点。

肠道微生物与肝硬化的相关研究最早可以追溯到20世纪中叶，当时已经有学者认识到肝性脑病发病可能与肠道过度吸收含氮代谢产物有关。此后逐渐有学者发现，肝硬化患者往往存在粪便细菌成分异常、小肠细菌过度生长等现象，进一步丰富和完善了肠道微生物与肝硬化相关研究。临床研究进一步揭示了肠道微生物在肝性脑病发病机制中的作用，部分抗生素和不可吸收的双糖能够通过调节肠道微生物改善肝性脑病。20世纪70年代有学者提出肝硬化导致肠道微生物失衡的风险明显增加，肠道细菌或细菌产物通过门静脉循环或淋巴系统进入肝脏和体循环，影响机体健康；在此基础上针对肝硬化患者肠道微生物群体改变进行了大量研究，并进一步提出“肠-肝轴”的概念（详见本章第2节）。肝硬化时可发生肠道微生态失衡，而微生态失衡可进一步加重肝功能损害。(www.xing528.com)

李兰娟院士团队通过对细菌16Sr RNA V3区进行焦磷酸测序首次揭示了肝硬化患者粪便的菌群特征。正常肠道微生物以专性厌氧菌为主，其中厚壁菌门和拟杆菌门约占85%，在肠道微生物中占绝对优势。肝硬化时肠道微生物失衡。从门水平来看，较之健康个体，肝硬化患者拟杆菌门细菌显著减少，变形菌门细菌和梭杆菌门细菌则显著增加。从科水平来看，肝硬化患者肠杆菌科、韦荣球菌科、链球菌科细菌均明显增加，毛螺菌科细菌则明显减少。肝硬化患者粪便链球菌科细菌含量与其Child-Pugh评分呈正相关，毛螺菌科细菌含量则与Child-Pugh评分呈负相关。随后，该团队采用宏基因组学技术建立了世界上首个肝硬化患者肠道微生物基因库，进一步验证了肝脏疾病对肠道细菌组成具有重要的影响。