格蕾丝·A·奥贡里诺拉（Grace A Ogunrinola）
1尼日利亚奥贡州奥塔圣约大学生物科学系
约翰·O·奥耶瓦勒（John O Oyewale）
1尼日利亚奥贡州奥塔圣约大学生物科学系
奥耶武米·O·奥沙米卡（Oyewumi O Oshamika）
1尼日利亚奥贡州奥塔圣约大学生物科学系
格蕾丝·I·奥拉塞因德（Grace I Olasehinde）
1尼日利亚奥贡州奥塔圣约大学生物科学系
摘要
人体微生物组包含定植于体内外的细菌、古菌、病毒和真核生物，它们通过调节代谢和免疫功能影响生理健康。微生物在人体不同部位形成特定生态位：兼性厌氧菌主导胃肠道，严格需氧菌定植于呼吸道、鼻腔和皮肤表面。长期与免疫系统共演化的本土微生物通过调节免疫应答维持宿主防御。肠道菌群紊乱可引发多种疾病，其诱因包括生活方式改变和基础疾病。微生态失衡（dysbiosis）会增加感染风险，且与特定解剖部位相关。微生物组的多样性决定了其代谢功能的特异性，研究其组成与活性对健康维护和疾病防治具有重要意义。
1. 引言
人体微生物群指与宿主共生的微生物集合，其相互作用包括共生、互利共生和致病关系。微生物组专指特定部位微生物群的基因组内容，定植于皮肤、黏膜、胃肠道、呼吸道、泌尿生殖道和乳腺等部位，形成适应局部环境的复杂生态系统。从出生起，人体与微生物建立共生关系，通过共同进化调节宿主适应性。微生物组的动态变化受年龄、营养、生活方式等因素影响，菌群失调可能导致危及生命的疾病。平衡的微生物组对健康维持至关重要，其中肠道微生物群是健康调控的核心力量。研究表明，免疫环境改变与肠道菌群失调直接相关，抗生素耐药性导致的难治性感染、癌症、心血管疾病和炎症性肠病均与微生态失衡有关。
2. 人体微生物组与疾病
2.1 癌症
肠道菌群通过生物化学活动影响癌症发生发展（见图1）。持续性腹腔感染或抗生素使用导致的菌群失调增加结直肠癌风险。菌群代谢产物可通过调节肠道细胞功能促进或抑制肿瘤发生。例如，梭杆菌属（Fusobacterium）和梭菌属（Clostridium）在胃癌患者中显著富集。乳腺癌患者的乳腺组织中更常见芽孢杆菌属（Bacillus）、肠杆菌科（Enterobacteriaceae）和葡萄球菌属（Staphylococcus）。从乳腺癌患者分离的大肠杆菌（Escherichia coli）和表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）可诱导HeLa细胞DNA双链断裂，而具有健康益处的乳酸杆菌属（Lactobacillus）在癌变组织中缺失。前列腺癌与拟杆菌属（Bacteroides massiliensis）丰度增加相关。
图1. 微生态失衡与健康影响
致癌代谢毒素通过肠道菌群产生，可能触发胃肠道癌症和免疫反应。肝脏氧化三甲胺生成三甲胺N-氧化物的过程与心血管疾病相关。
2.2 炎症性肠病（IBD）
致病微生物积累可引发异常免疫反应，导致自身免疫病和系统性炎症。肠道菌群与免疫系统共进化形成的平衡关系受损时，会引发免疫失调。Sunil等研究发现肠道屏障完整性破坏与IBD密切相关，紧密连接蛋白异常导致促炎细胞因子（IL12、IFN-γ）水平升高，抗炎因子IL-10减少。某些蠕虫感染可通过调节炎症反应预防易感小鼠的IBD。
2.3 心血管疾病
肠道菌群代谢产物三甲胺N-氧化物（TMAO）与心脏病显著相关。膳食中左旋肉碱、胆碱和磷脂酰胆碱经肠道菌群代谢生成TMAO，影响脂质转运并促进泡沫细胞形成和动脉硬化。科霍研究发现，心血管高风险人群的肠道菌群存在显著紊乱。高血压患者粪便中的普氏菌属（Prevotella）和克雷伯菌属（Klebsiella）移植到无菌小鼠可升高血压，其粪便厚壁菌门/拟杆菌门比例显著增加。
2.4 细菌易位引发的系统性感染
菌群失调导致肠道屏障损伤时，细菌可从黏膜易位至肠外部位（见图2）。免疫抑制患者（如住院、手术或创伤患者）的系统性感染风险显著增加。大肠杆菌（E. coli）、肺炎克雷伯菌（K. pneumoniae）、肠球菌属（Enterococcus spp.）等易位菌可通过产生尿毒症毒素激活系统性炎症反应。2015年临床研究发现，接受血液透析的慢性肾病患者体内存在肠道菌群易位现象。
3. 人体微生物组与过敏疾病
菌群失衡与过敏性疾病的关联机制已初步明确。剖宫产新生儿因缺乏母体正常菌群定植，易患过敏性疾病。分子研究显示，剖宫产儿童肠道拟杆菌门（Bacteriodetes）丰度较低，导致抗炎活性减弱，增加哮喘和过敏性鼻炎风险。流行病学研究证实，菌群失调与儿童过敏抗原（IgE）产生和呼吸道疾病显著相关。微生物多样性较低的儿童（如双歧杆菌属、阿克曼菌属和粪杆菌属丰度下降）更易出现多过敏原敏感性（polysensitisation）并发展为哮喘。农场环境中的微生物多样性可降低呼吸道过敏发生率，其机制与呼吸道上皮固有免疫激活相关。
4. 人体微生物组的健康维持作用
4.1 内稳态维持
微生物组在免疫系统启动、炎症稳态调节中发挥关键作用（见图3）。梅利研究发现，成年后患过敏的儿童早期双歧杆菌属和乳酸杆菌属丰度较低。微生物组可降解重金属、多环芳烃等环境污染物，并在泌尿道通过降解毒素维持局部稳态。女性生殖道的本土菌群通过分泌细胞因子和抗菌肽建立先天免疫防御。
图3. 共生菌群与人体的相互作用
共生菌群促进免疫系统发育、营养吸收和定植抗力，维持内环境稳定。
4.2 宿主免疫系统发育
微生物群与免疫系统的共进化使宿主能有效区分病原体与共生菌。肠道菌群调控适应性免疫系统的发育，其紊乱与II型免疫过度激活和过敏反应相关。剖宫产、久坐生活方式、环境污染和西方饮食模式与儿童过敏性鼻炎发病率上升相关。益生菌、母乳喂养、维生素D暴露和特异性免疫疗法可促进免疫系统发育。肠道菌群激活Th17细胞和调节性T细胞（Tregs），通过Toll样受体通路调控中性粒细胞衰老，减少炎症损伤。
4.3 宿主营养
结肠微生物群通过发酵不可消化的复杂碳水化合物产生短链脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸），为结肠上皮提供能量并促进黏膜脂质合成。非洲母亲和婴儿粪便中拟杆菌门和短链脂肪酸水平显著高于西方饮食人群。微生物群还合成维生素K（促进凝血因子合成）和叶酸（DNA/RNA合成前体），参与红细胞和白细胞生成。益生菌治疗通过抑制抗原诱导的T细胞激活和下调肿瘤坏死因子（TNF）信号通路改善过敏性疾病。
5. 结论与建议
人体微生物组研究为疾病防治提供了新视角，但广谱抗生素滥用可能破坏微生物平衡。建议推广益生菌和益生元治疗，加强感染性疾病中益生菌疗法研究，并探索微生物组对心理健康的影响。未来需关注真菌组（mycobiome）和病毒组（virome）对菌群稳态的作用机制。
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