肠道真菌和古菌如何影响人类健康 - 硒与微生态

肠道非细菌微生物组，特别是真菌和古菌，通过与细菌和宿主的复杂相互作用，在新陈代谢、免疫调节和微生物生态系统稳定性方面发挥着重要作用。新兴研究将真菌失调和产甲烷古菌与肥胖、炎症性疾病、胃肠道疾病以及潜在的未来微生物组疗法联系起来。

引言

肠道微生物组由影响健康和疾病的细菌、真菌、古菌、病毒和其他微生物组成。肠道细菌的生物学意义已被广泛认可；然而，测序技术的最新进展表明，肠道真菌组和古菌组都参与了影响肥胖、炎症性疾病和胃肠道疾病风险的新陈代谢、免疫调节和微生物平衡^1,2,3。尽管真菌仅占肠道微生物总数的一小部分，但它们通过免疫信号传导、微生物竞争和与细菌的相互作用可能产生不成比例的影响²。

本文探讨了肠道真菌和古菌如何与细菌和免疫系统相互作用，通过复杂的非细菌微生物组影响新陈代谢、消化、炎症和人类健康。病毒和噬菌体也是肠道中的主要非细菌居民，但本文主要关注真菌和古菌¹。

什么是人类真菌组？

健康成年人胃肠道中常见的真菌包括念珠菌属（Candida）、酵母菌属（Saccharomyces）、马拉色菌属（Malassezia）、枝孢菌属（Cladosporium）和曲霉属（Aspergillus）。酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和白色念珠菌（Candida albicans）是最常检测到的物种之一，但由于真菌群落丰度低、个体间差异大且时间上不稳定，目前尚无对健康肠道真菌组的单一共识定义^2,3。在粪便中检测到的一些真菌也可能反映的是近期饮食摄入而非长期的肠道定植^2,4。

真菌和细菌以复杂的方式相互作用：一些真菌支持细菌生长，而另一些则竞争营养物质并导致菌群失调。例如，白色念珠菌在抗生素暴露后会改变细菌组成，而有益真菌如布拉迪酵母菌（Saccharomyces boulardii）可能减少细菌毒素和肠道炎症的有害影响。混合真菌-细菌生物膜还能增强微生物存活率和抵抗宿主防御的能力，凸显了这些相互作用的生态重要性^3,4。

尽管胃肠道中的真菌多样性低于细菌多样性，但真菌物种可以强烈影响宿主生理和疾病过程^2,3。事实上，真菌失调已被牵涉或与炎症性肠病、肥胖、代谢紊乱、肠易激综合征、肝病和神经系统疾病相关联。饮食是一个重要的驱动因素：富含碳水化合物的饮食与较高的念珠菌丰度相关，而富含蛋白质和氨基酸的饮食则与较低的念珠菌和甲烷短杆菌属丰度相关^2,4。

古菌如何调节消化和能量提取

在细菌发酵复杂碳水化合物的过程中，氢气在胃肠道内积累，如果不加以清除，可能会抑制进一步的发酵。像史密斯氏甲烷短杆菌（Methanobrevibacter smithii）这样的产甲烷菌将过量的氢气与细菌发酵产生的二氧化碳转化为甲烷，从而使细菌更高效地代谢食物。Methanobrevibacter与多种细菌（如拟杆菌属Bacteroides和普雷沃菌属Prevotella）相互作用，这表明了古菌如何参与调节肠道功能和营养代谢的跨王国微生物网络^1,4。在一项针对健康成年人的测序研究中，Methanobrevibacter是最普遍的古菌属，在约30%的样本中被检测到，而其他古菌属则较少见⁴。

甲烷菌丰度的改变与肥胖、代谢紊乱、便秘和炎症等医学状况相关。一种假设认为，肠道内甲烷菌浓度的增加可能会增加从饮食中吸收的能量，导致体重增加，而甲烷的产生也与肠道传输减慢和便秘相关^1,4。然而，这些关联仍然较为复杂，并不能确定甲烷菌单独导致肥胖或代谢疾病¹。

人类肠道中的跨王国网络

肠道微生物组是一个复杂的生态系统，包含多个王国，包括细菌、真菌、古菌和病毒，它们持续相互作用并与宿主互动。真菌通过共享营养物质和代谢物与细菌交流，而其他物种则通过消耗营养物质和形成生物膜相互竞争。细菌还通过在碳水化合物发酵过程中提供氢气与产甲烷古菌相互作用，从而提高微生物发酵效率和从碳水化合物中提取能量的效率^1,3。由于噬菌体可以重塑细菌群落，病毒组可能间接影响真菌和古菌生态位，作为同一生态系统的一部分¹。

平衡的真菌和细菌种群维持免疫耐受和肠道屏障完整性，而微生物相互作用的破坏可能导致过度活跃的免疫反应。例如，真菌细胞壁成分如β-葡聚糖和甘露聚糖通过与免疫细胞上的受体（如Dectin-1）结合来诱导免疫反应，随后激活促炎通路并产生白细胞介素-17和肿瘤坏死因子-α等细胞因子。与其他共生真菌相比，一些真菌在细菌失调期间通过减少肠道损伤和调节宿主免疫力提供保护^2,3。

跨王国微生物关系的干扰可能导致菌群失调和疾病发展。抗生素、饮食变化和免疫系统受损会改变细菌和真菌的组成，为机会性微生物如白色念珠菌的过度生长创造理想条件。

由此产生的失衡与肥胖、炎症性肠病、代谢紊乱和感染等疾病相关。这些发现表明，了解微生物生态系统动态对于开发针对多个王国（而不仅仅是细菌）的基于微生物组的疗法至关重要^1,2,3。然而，许多报告的联系仍是观察性的，未来的研究需要将真菌、古菌、病毒和细菌一起测试，而不是作为孤立的部分^1,2。

临床意义

某些真菌物种（如白色念珠菌）水平升高以及物种多样性降低与肠道炎症和代谢损伤相关。此外，像史密斯氏甲烷短杆菌这样的古菌会改变能量代谢，并可能因甲烷气体产生而导致便秘^1,2,3。

相反，某些真菌如布拉迪酵母菌能保护肠道组织免受细菌产生的炎症和毒素的损害，表明它们作为益生菌补充剂具有潜在的治疗应用价值。饮食改变、抗真菌药物、粪便微生物群移植和微生物代谢物治疗等微生物组调节策略正在被越来越多地研究，以支持新陈代谢和免疫系统稳态^2,3。由于抗真菌治疗有时会加重动物模型中的炎症结果，对真菌组的治疗操作需要进行谨慎的疾病特异性评估^2,3。

随着测序技术的不断进步，研究人员正在识别粪便样本中特定真菌和古菌群落与疾病风险之间的关联和候选机制联系。具体来说，某些真菌的存在、甲烷产量变化和其他微生物标志物可能有助于预测疾病进展、治疗反应和/或对炎症和代谢紊乱的易感性，从而支持开发用于疾病预防和管理的个性化策略。目前，这些标志物最好被视为研究工具，而非经过验证的独立临床测试^1,2。

参考文献

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