肠道微生物组是生活在胃肠道中的微生物群落，连同它们的基因和代谢功能。虽然微生物存在于多个身体部位，但肠道微生物组因其密度、多样性和代谢活性而成为研究最广泛的领域。
为了说明规模，这些微生物的总数等于或超过人体内人类细胞的总数。这些微生物与我们在数十万年间共同进化，并在健康和疾病中扮演着重要角色。
构成肠道微生物组的大多数微生物是细菌，但也可能存在真菌、病毒和古菌。虽然微生物遍布整个消化道，但最大浓度存在于大肠（结肠），那里是食物残渣被发酵的地方。
肠道微生物组最好被理解为一个生态系统：一个由许多不同微生物组成的生命群落，它们彼此互动，并与人体互动。像自然生态系统一样，它拥有食物网，其中一些微生物将复杂的膳食纤维分解成更小的化合物，供其他微生物使用。由于不同的微生物通常可以执行相似的工作（称为功能冗余），因此生态系统的整体功能对于健康而言，可能比任何单一物种的存在或缺失更重要。
肠道微生物组是一个可测量的生物系统
肠道微生物组是正常人体生理机能的基础。它是一个动态的生态系统，影响着免疫调节、肠道屏障完整性、新陈代谢和全身信号传导。
这是一种双向关系。微生物组有助于代谢活动，产生生物活性化合物，并参与免疫信号传导。
反过来，身体提供支持肠道微生物的营养物质，并影响它们的行为。饮食、免疫活动和肠道状况都决定了哪些微生物繁盛以及它们做什么。
微生物组是一个具有临床相关性的生物系统，对复杂和多系统临床表现具有重要影响。在临床上，这对于症状无法简单归因于单一诊断或明确原因的患者尤其重要。
肠道微生物组是一个多样化的微生物群落
肠道微生物组是一个多样化的微生物群落，通过新陈代谢、竞争以及与免疫系统和肠道内壁的相互作用，积极塑造肠道功能。这个群落包括：
- 细菌
- 古菌
- 病毒
- 真菌
肠道微生物的作用取决于生态环境
一种微生物所扮演的角色并非固定不变，它取决于肠道环境和群落的整体生态平衡。宿主-微生物相互作用通常分为四大类：
- 共生菌：存在于宿主中，但无明显益处或害处。
- 互利共生菌：对代谢、免疫调节或屏障完整性产生积极贡献。
- 机会致病菌：通常为中性，但当生态平衡改变时可能造成伤害。
- 病原菌：能够引起疾病或破坏正常功能。
微生物将燃料转化为影响健康的化合物
肠道微生物以可利用的底物为食，包括膳食纤维、蛋白质和宿主衍生的化合物，并将它们转化为与身体系统相互作用的代谢物。其中一些代谢物在肠道内局部起作用，影响屏障完整性和免疫信号传导。其他的则进入血液，影响全身的器官和过程。
产生的物质取决于：
- 物种：存在的微生物
- 功能通路：它们执行的关键代谢功能
- 主要底物：它们利用的主要燃料来源
- 肠道环境：肠道内存在的条件，如pH值、氧气可用性和营养物可用性。
因此，微生物组评估越来越侧重于功能能力和代谢产出，而不仅仅是物种检测。
仅仅知道存在哪些微生物是不够的，你需要了解生态系统正在做什么
个体之间的微生物组构成差异很大。虽然某些微生物群在人群中普遍存在，但其相对丰度、多样性和功能输出因人而异。
功能比标签更重要
微生物组构成在个体间差异很大。这种变异性由许多因素决定，包括饮食、药物使用、遗传、环境暴露和生活方式，所有这些因素都会影响微生物组成和代谢能力。
两个个体可能拥有相似的广泛微生物群，但在其特定物种或菌株上存在显著差异，而这些物种和菌株可能携带具有不同代谢能力的基因。反之亦然：两个具有截然不同微生物概况的人可能具有相似的功能输出，因为不同的物种可以产生相同的代谢物。
肠道微生物组的关键有益功能
肠道微生物组并非通过直接控制器官，而是通过其产生的代谢物及其产生的信号来影响健康。虽然微生物组对身体的影响很广泛，但有四个特征明确的领域与临床实践尤为相关：新陈代谢、免疫调节、肠道屏障完整性和全身信号传导。重要的是，这种关系是双向的——身体的环境，包括饮食、免疫活动和肠道状况，也塑造了微生物组。
- 新陈代谢：肠道微生物就像一个代谢器官，利用饮食和宿主衍生的化合物产生数千种不同的代谢物。其中一些代谢物停留在肠道内，可能影响炎症、传输时间和肠道内壁。其他的则进入血液，可能影响全身的炎症、能量平衡、脂质加工和代谢调节。
- 免疫调节：微生物组不断与肠道相关淋巴组织内的免疫细胞相互作用。微生物抗原和代谢物有助于校准免疫反应性——支持对无害信号的耐受性，同时保持对真正威胁作出反应的能力。例如，一些短链脂肪酸促进调节性T细胞的产生，有助于防止过度反应性炎症。微生物组并非简单地刺激免疫，而是在免疫稳态中发挥核心作用。
- 肠道屏障功能：肠道屏障是一组将肠道内容物与血液分隔开的层：粘液层、单层上皮细胞以及这些细胞之间的紧密连接。微生物代谢物——包括丁酸盐和一些色氨酸衍生的吲哚类化合物——可以通过为肠道细胞提供能量来源和促进紧密连接完整性来加强这一屏障。因此，屏障功能并非纯粹的结构性，而是由微生物代谢积极维持的。
- 全身信号传导：微生物代谢物与身体的受体相互作用，并影响肠道以外的信号通路，包括肠内分泌信号、神经回路和免疫通路。肠道和大脑通过神经（包括迷走神经）、激素和免疫信号进行交流。肠道微生物可以通过产生或修饰神经活性化合物以及调节炎症水平来影响这些通路。
微生物组是人体生物学的一部分，而非与之分离。
什么塑造了一个人的肠道微生物组
肠道微生物组并非静止不变的，它不断根据环境进行调整。一系列可改变和不可改变的因素会影响哪些微生物繁盛以及它们做什么，其中许多因素是可改变的。
- 饮食：尤其是纤维摄入量和整体饮食模式。多样化的植物性食物提供多种纤维，可以支持微生物多样性和短链脂肪酸的产生。
- 药物：抗生素、质子泵抑制剂、二甲双胍等药物都可能改变微生物组成。特别是抗生素，可能对微生物组产生重大且有时持久的影响。
- 感染和炎症：肠道感染和炎症状况可以改变微生物组的生态平衡，例如，通过改变肠道中的营养物可用性或氧气水平，这可能导致某些生物体相对于其他生物体过度生长。
- 生活方式和环境：睡眠、压力、运动、饮酒和吸烟等因素都有可能影响肠道功能，进而影响微生物组成。
当微生物组失衡时会发生什么
不存在单一的“完美”微生物组。健康的人可以拥有截然不同的微生物概况。然而，当平衡显著改变时，可能会影响微生物组产生什么以及身体如何反应。失衡的微生物组——有时称为生态失调——通常涉及以下一种或多种情况：
- 有益微生物（例如，纤维发酵的短链脂肪酸生产者）的丧失。
- 潜在有害微生物的过度生长。
- 多样性降低（更少的不同类型的微生物）。
- 微生物组功能的转变——例如，产生更少的保护性分子和更多的炎症分子。
失衡如何影响免疫系统和炎症
免疫系统是肠道微生物组影响全身健康最直接的途径之一。当微生物代谢物的平衡发生改变，抗炎产物（如丁酸盐）减少，而促炎产物（如六酰化脂多糖）增多时，免疫细胞可能会长时间保持激活状态，导致低度慢性炎症。这种类型的炎症与许多慢性疾病有关。
- 促炎性脂多糖：特定类型的脂多糖是炎症的强效触发因素，因为它们可以激活免疫细胞上的TLR4受体，从而启动炎症级联反应。其他类型的脂多糖较弱，甚至可能有助于阻断这种信号传导。当平衡转向产生强效促炎性脂多糖的细菌时，炎症信号传导可能会增加。在克罗恩病、类风湿性关节炎和强直性脊柱炎中观察到这些细菌的水平升高。
- 纤维摄入不足时的粘液层损伤：如果膳食纤维有限，一些微生物可能会转而使用粘液作为燃料来源。在动物研究中，缺乏纤维的饮食增加了降解粘液的细菌，使粘液屏障变薄，并增加了对感染和炎症的易感性。在人类中，粘蛋白降解通路的相对丰度与粪便钙卫蛋白（一种肠道炎症的临床标志物）呈正相关。
- 丁酸盐和吲哚丙酸产生菌水平降低：丁酸盐是一种短链脂肪酸，是结肠细胞的主要能量来源，并在免疫调节中发挥关键作用。吲哚丙酸是一种色氨酸衍生的代谢物，也参与免疫调节和维持肠道屏障完整性。产丁酸盐菌和血浆吲哚丙酸水平降低与炎症性肠病和2型糖尿病相关。
- 防御病原体：一个多样化的微生物组，拥有足够水平的丁酸盐产生菌，可以通过竞争空间和营养、产生抗菌物质以及维持关键信号通路来帮助防止有害微生物的过度生长。当微生物组被破坏时，例如在抗生素治疗后，这种保护功能可能会受损，使人更容易受到病原体感染。
临床解读中最重要的是什么
由于微生物组与多个生物系统相互作用，它可以在慢性和复杂的临床表现中提供额外的解释背景——尤其是在传统标志物不能完全解释患者症状时。微生物组最好不通过“好菌 vs. 坏菌”的视角来理解。正如前文所述，当临床解读考虑以下关键因素时，它更具信息量：群落的生态平衡、存在的功能通路、这些通路的代谢产出，以及个体患者的背景。
- 生态平衡：群落稳定性和多样性：健康的微生物组不是由特定生物体的存在来定义的，而是由整个群落的平衡和多样性来定义的。通过抗生素、饮食改变或感染对这种平衡的破坏，可以将微生物相互作用从有益转变为机会性。
- 功能通路：微生物做什么，而不仅仅是存在什么：两个人可能拥有截然不同的微生物物种，但共享相似的功能能力，例如产生丁酸盐或降解粘蛋白的能力。同样，两个看似相似的概况可能在其实际产生的东西上有所不同。评估微生物组能够做什么，通常比编目存在哪些物种提供更具临床意义的见解。
- 代谢产出：产生的化合物及其影响：微生物代谢物与身体组织相互作用，影响免疫调节、屏障完整性、新陈代谢和全身信号传导。产生的微生物代谢物取决于存在的微生物、它们携带的功能通路、肠道环境以及它们可用的燃料来源。
- 患者背景：免疫状态、饮食和环境：相同的微生物概况可能因个体因素而产生不同的临床效果。许多因素，包括饮食、药物使用、免疫功能和肠道屏障完整性，都可以塑造微生物组的行为以及结果可能对该患者意味着什么。
关键要点
肠道微生物组是人体生理学中一个可测量、可改变的部分。它像一个生态系统一样运作——像任何生态系统一样，其健康取决于整个群落的平衡、多样性和功能能力，而不仅仅是单个生物体的存在与否。
对于临床医生而言，来自微生物组最有用的见解通常是功能性而非分类学上的：微生物群落正在产生什么，这如何与患者的免疫系统、肠道屏障和代谢调节相互作用，以及这些产出如何在该个体的饮食、药物和临床状况背景下发生变化。
对于临床医生而言，好的，我继续完成翻译。
意味着什么
对于临床医生，微生物组见解提供了理解全身调节的另一个视角，尤其是在慢性且复杂的症状模式中。
随着我们对微生物组理解的加深，利用它作为临床评估中有意义的一部分的机会也随之增加，特别是对于那些症状模式复杂或多系统的患者，传统标志物只能讲述故事一部分的患者。
【全文结束】