正常菌群-课件

正常菌群Normal

FloraKeyWordsNormalflora

正常菌群Opportunistic

pathogen

Normal

microbiota条件致病菌Opportunistic

infection

机会感染Nosocomial

infectionMicroeubiosis

医院感染

微生态平衡

微生态失衡/失调microdysbiosisFriends

orFoe?Microbes

and

humansVery

few

microbesarealways

pathogenic医学微生物学Manymicrobes

arepotentially

pathogenic条件致病菌–正常菌群Mostmicrobesarenever

pathogenic本课讨论的内容生态学（microecology）：是20世纪70年代出现的新兴学科,涉及：进化、生物多样性、物种相互作用、生物修复等…医学微生物学中所指的微生态（microbiota）：在人体(健康者、患者)中共栖、共生或机会致病性微生物组成的生态（ecology

ofa

microhabitat）。-

microbiome微生态平衡（microeubiosis）：在机体中，正常微生物群的种类和数量处于动态平衡中，不引起疾病。微生态失衡（microdysbiosis）：如宿主因素变化、正常微生物群种类、数量和位置改变和环境理化因素的影响，微生态平衡被打破，就会导致疾病，最常见-菌群失调。微生态制剂（Probiotics）：Élie

Metchnikoff（1907）提出

"the

dependence

ofthe

intestinal

microbes

onthe

foodmakesit

possible

toadopt

measures

tomodify

the

flora

in

ourbodiesandto

replace

the

harmful

microbes

by

useful

microbes".2012.6.13NIH启动人类微生物组计划（Human

Microbiome

Project

，HMP）测序：健康人正常微生物组成-database,人正常微生物变异的界限（boundaries

ofnormalmicrobialvariationinhuman）意义？结果是否具有普遍性？242位健康志愿者（U.S.

）>5,000samples

from

15(men)to

18(women)

bodysites

：mouth,nose,skin,lower

intestine

(stool),vagina……Themicrobial

genome

datawereextractedbyidentifying

thebacterialspecific

ribosomal

RNA,

16SrRNA.>10,000

microbial

species

occupy

thehuman

ecosystem,81–99%ofthe

genera.授课内容1.正常菌群的分布及相关特点存在部位，动态皮肤、消化道、呼吸道、泌尿生殖道正常菌群

(Normalflora，Normalmicrobiota)定义：正常人体表和腔道黏膜表面寄居的的微生物（细菌和真菌），当人体免疫功能正常/微生态平衡时，对宿主无害分布：存在于人体体表与外界相通的管道中：GItrackSkin&

Mucosa,

eyes,Upper

respiratory

trackgenitourinary

track…眼结合膜眼睑眼睫毛毛囊呼吸道（口腔、鼻咽腔）外耳外耳道皮肤和粘膜不同部位-M.种类不同-M.数量不同消化道（不同部位）-微生物来自人体、动物、环境生殖道-尿道开口-生殖道外部-阴道-动态不同细菌栖居不同组织细菌组织Corynebacterium

diphtheriae

ThroatStreptococcus

mutansStreptococcus

salivariusTooth

surfacesTongue

surfacesSmallintestineepitheliumEscherichiacoliStaphylococcusaureusNasal

membranesStaphylococcusepidermidis

Skin为什么不同的菌群偏好定居在不同的部位？•

细菌的组织嗜性（tissue

tropism）：•

组织微环境提供了生长因子，生长条件-

有些组织提供不友好的环境：胃酸、胆汁、溶菌酶等•

细菌表面成分

（荚膜、菌毛、细胞壁等）-定居部位的宿主细胞的受体•

细菌在组织中形成生物膜，或居住在其他细菌生物膜中在德国手术之前，鼻部局部使用抗生素2-3天，为什么？金黄色葡萄球菌携带者:~20%非携带者（noncarrier）间歇性携带者（

intermittent

carrier

）~20%持续携带者(persistentcarriers)鼻涕:代谢组学分析-“营养不良”/缺甲硫氨酸人工合成鼻涕培养基（syntheticnasal

medium，SNM3)-金黄色葡萄球菌良好培养基-表皮葡萄球菌在其中生长不良Nutrient

Limitation

GovernsStaphylococcus

aureus

Metabolism

and

NicheAdaptation

intheHuman

Nose.Andreas

Peschel,

etal，PLoS

Pathog.

2014Jan;10(1):e1003862人工合成鼻涕培养基S.a.：金黄色葡萄球菌S.e.：表皮葡萄球菌CoNS：凝固酶阴性葡萄球菌细菌具有2种生活方式单细胞生物浮游状态：Planktonic

(free-swimming)附着状态（生物膜状态）Sessil（Surface-attached）:–

“群体”-社区（communities）–biofilm细菌的“biofilm”不同于生物化学中的

“biofilm”-

“biological

membrane”中文：生物膜，

有人翻译为“生物被膜”我们在医学微生物学学习中所了解的细菌-单细胞生物Planktonic

cellsLouisPasteur

(1822-1895)Bacteria单个菌细胞菌落14Robert

Koch(1843-1910)细菌生物被膜/生物膜（bacterial

biofilm)细菌在（医疗高分子）材料表面附着，由细菌及其分泌的胞外多聚物共同组成的菌细胞群。细菌的一种生存方式，bacterial

community高度耐药、抵抗免疫系统的清除作用-医院感染细菌生物膜的定义“

A

structured

community

of

bacterialcells

enclosed

in

a

self-producingpolymeric

matrix

and

adherent

to

an

inertor

livingsurface.”细菌粘附

微菌落+胞外多聚物

生物膜Bacterial

Biofilms:

A

Common

Cause

ofPersistentInfections

-J.W

Costerton，sicence

1999

p:1318-1322J.W

Costerton

Center

for

Biofilm

Engineering,

MontanaUSAAnton

vanLeeuwenhoek(1632-1723)细菌生物膜的历史•

在物体表面形成的细菌生物膜，很久以前就观察到dental

biofilmIn

1990s,

the

biofilmconcept

was

introduced

tothemedical

community,

doctors

began

tomake

theconnection

between

chronic,

low-grade

infectionsand

the

biofilmmode

of

growth.•

细菌生物膜-疾病的关系•

Bacterialbiofilm

associateddiseases细菌生物膜细菌存活的有效策略-以多取胜-“共产主义”Onefor

allandallforone

，“人人为我，我为人人”对抗不同的环境-耐抗生素等药物的作用>1,000倍-抵抗机体免疫因素的清除BacterialBiofilmBacterialbiofilmsandchronicwoundsInthebiofilms,

theremay

existmultiple

bacterialspecies眼结合膜眼睑眼睫毛毛囊呼吸道（口腔、鼻咽腔）外耳外耳道不同部位皮肤和粘膜-M.种类不同消化道（不同部位）-M.数量不同-微生物来自人体、动物、环境生殖道-动态-尿道开口-生殖道外部-阴道10<1-3105-6109102Human

body–

1013

cells–

1014

bacteria

有些细菌可存在于不同部位1

有些细菌仅存在于某个特定部位组织嗜性（

tissuetropism

）取决于细菌成分-宿主受体相互作用

同一部位存在由多种共同组成的微菌群（microflora）

菌群会发生改变影响正常菌群的因素•

正常菌群组成的影响因素：-遗传-年龄-性别因此，菌群的组成是在“动态变化中的”-应激-营养mutualistic-饮食/食谱-抗生素或其他药物…-婚姻？皮肤菌群成人皮肤：2平米，面对不友好的环境（细菌和真菌）

腋下,

会阴,脚趾蹼3种主要微环境

手、脸、躯体

上肢和下肢表皮葡萄球菌（S.

epidermidis）皮肤菌群的90%金黄色葡萄球菌（S.

aureus）鼻腔、会阴、会阴皮肤可随着年龄变化，新生儿最多，成人减少微球菌（Micrococci）、类白喉杆菌（Diphtheroids）痤疮丙酸杆菌（Propionibacterium

acnes）10岁以下儿童罕见•

一过性微生物（Transientmicrobes)contactwithenviro•

定居微生物（Resident

mic出汗、冲洗不改变皮肤菌群–肥皂、消毒剂减少菌群，但正常菌群迅速恢复眼结合膜：存在多种细菌，但菌量少湿度干眼症：易出现什么现象？眨眼（机械除菌）泪腺分泌（lysozyme）消化道咽部口腔食道胃十二指肠大肠（结肠）小肠直肠25消化道正常菌群•

消化道（GI

tract

）是人体与外界相通的最长的管道，粘膜为界，隔离外部与内部组织–

管道与外周环境相通•

菌群的多样性及分布取决于消化道环境的条件的改变

(pH,

氧压力,

解剖)•

口腔、结肠、直肠

存在大量的菌群•

口腔正常菌群（陈力教授详解）-口腔结构的特殊性-菌群的多样性、特殊性-唾液：108-9ml，>700

species•

结肠正常菌群108-1011

/g,厌氧菌，粪便的味道26GI的不同部位，微生态不同•

食道，唾液，食物•

胃环境不利•

结肠109-1011/ml>350

species~10E.coli=0.1%•

小肠主要是厌氧菌103-108（兼性需氧菌-耗氧）成人每天排出菌

3x1013–

近端小肠(十二指肠

和空肠)–

远端小肠

(回肠)GI

微生态是动态变化的胚胎-无菌28出生-4-12h无菌口腔：乳酸杆菌链球菌新生儿期出牙期青春期接触环境-喂奶…年龄、食谱改变-拥抱、处理等-肠道菌群组成改变微生物导入形成正常菌群29微生态–

出生：无菌–

母乳喂养

双歧杆菌（Bifidobacteria

species）–

转为牛乳喂养：肠道杆菌（Enteric）类杆菌（bacteroides）肠球菌（enterococci）乳酸杆菌（lactobacilli）梭形杆菌（clostridia）–

转为固体食物菌群类似于父母–

食谱的改变

-培养基的改变，菌群是否会改变？出生方式及喂养对肠道菌群的影响自然生产•

正常菌群接种•

过敏反应少见剖腹产•

未接触阴道菌群•

过敏反应多见(哮喘,湿疹)人工喂养母乳喂养•

双歧杆菌&乳酸菌

•粪链球菌&肠杆菌&梭菌•

IgA•体液免疫失衡•

Th2-过敏反应•

Th1=Th2平衡消化道不同部位细菌量肠道部位

(成人)十二指肠空肠和回肠细菌数/克（内容物）103-106105-108108-1010盲肠和横结肠乙状结肠和直肠1011消化道菌群是动态的（“质”&“量”

）不同部位的生理功能EsophagusMajor

bacteria

presentOrganMajor

physiologicalprocessesEsophagusPrevotellaStreptococcusVeillonellaHelicobacterProteobacteriaBacteroidetesActinobacteriaFusobacteriaSecretion

ofacid

(HCl)StomachDigestionofmacromoleculespH2DuodenumJejunumEnterococciLactobacilliContinued

digestionSmallAbsorption

ofmonosaccharides,aminoacids,

fattyacids,

waterintestinepH4–5BacteroidesBifidobacteriumClostridiumEnterobacteriaEnterococcusEscherichiaEubacteriumKlebsiellaLactobacillusIleumColonAbsorption

ofbileacids,vitamin

BLargeintestine12pH7Methanobrevibacter(Archaea)PeptococcusPeptostreptococcusProteusRuminococcusStaphylococcusStreptococcusAnus消化道正常菌群©2012PearsonEducation,

Inc.PositiveBalanceNegative

Balance交感神经和副交感神经的平衡交感神经/应激副交感神经不平衡神经→肠道菌群？肠道菌群→神经？消化不良食欲不振合适的

pH(1-3)pH

or

健康的黏液层黏液层薄细菌生长快细菌生长慢完整的肠道免疫屏障

小肠通透性正常菌群失衡(dysbiosis)

正常菌群平衡有规律的排空排空无规律Soderholm

JD.Stressand

gastrointestinal

tract.II.

Stressand

intestinalbarrier.AmJPhysiol

GastrointestLiver

Physiol,

280(1),G7-G13.2001应激对肠道菌群的影响•

Monkeys:–

Separation

ofinfantandmother

:fecalflora(Lactobacilli)•

Rats:-Chronic

stress：

Permeability-Cortisol

resultsin：

Permeability

Mucinproduction

IgA

secretion肠道菌群对人的影响•

比喻（Metaphor）–

“GutInstinct”，

“Gut

feeling”

-直觉–

“Listentoyourgut”-相信你的直觉–

“Something's

eatingme

upinside”•

Neuropeptides

from

the

gutinfluenceouremotions忧郁症、焦虑症、孤独症

-微生态：“因”“果”关系？呼吸道SinusesNasopharynxPharynx上呼吸道Oral

cavityLarynxTracheaBronchi下呼吸道Lungs©2012PearsonEducation,

Inc.鼻窦鼻前庭鼻入口喉软腭呼吸道鼻咽会咽支气管气管细支气管右肺左肺39呼吸道正常菌群上呼吸道

有菌/无菌？下呼吸道

有菌/无菌？如呼吸道解剖或组织结构异常，患者易出现什么现象，什么微生物感染？…下呼吸道(气管,

细支气管,

肺组织)通常无菌–纤毛上皮细胞–黏液层-

截留作用–肺泡巨噬细胞如果正常菌群到达下呼吸道:-机会感染（opportunistic

infections）呼吸道正常菌群呼吸道与外界相通的管道口腔链球菌-第一定居的细菌鼻入口、鼻前庭、前鼻咽-金黄色葡萄球菌，葡萄球菌，棒状杆菌鼻咽部-链球菌（Strep,spp

)，

奈瑟菌（Neisseria）流感嗜血杆菌（Haemophilus.influenza）口咽部（扁桃体和下咽部）-葡萄球菌（Staph

spp），棒状杆菌，a链球菌，奈瑟菌(Neisseria

spp)42尿生殖道正常菌群生理因素影响正常菌群组成上尿道

-通常无菌(肾脏，输尿管，膀胱)阴道

(雌性激素,

糖原,

pH)正常菌群存在的位置

出生时：如母亲

(PH5)新生儿：如自身皮肤肠道杆菌，链球菌

(PH7)女性-阴道、尿道口男性青春期：乳酸杆菌，皮肤菌群，厌氧菌，链球菌

(PH5)–前尿道

如皮肤菌群肠道杆菌，肠道球菌更年期:恢复至to青春期前菌群43女性泌尿生殖道的有菌部位男性泌尿生殖道的有菌部位-阴道、尿道口–前尿道如泌尿道解剖或组织结构异常，患者易出现什么现象，什么微生物感染？为什么尿路感染时，医生让患者多喝水？痰标本尿道炎标本阴道菌群涂片人体无菌部位内部组织：血液脑人体的有菌/无菌部位，不同部位的种类？肌肉脑脊液组织脏器Sites

of

NormalMicrobiotaMicrobe-free

sitesRef2.正常菌群的生理功能抵抗病原菌的入侵与免疫的关系与营养的关系等与消化的关系3.正常菌群与机会感染正常菌群是人类健康所必需的（essential）生物拮抗

生物屏障-受体竞争、代谢产物、营养竞争，正常菌群营造防止病原菌入侵感染的环境，促进宿主的免疫抵抗力营养作用

合成维生素K、B、叶酸等，食物代谢（酶）免疫作用

促进免疫器官的发育、交叉抗原-抗体阻断致病菌的吸附

（无菌动物的免疫强/弱？）抗衰老作用

清除氧自由基肠道正常菌群与免疫刺激无菌生物学（Gnotobiology）无菌动物（Gnotobiotic

animals:

“germfree”

）(axenic)无菌手术（剖腹产）取出无菌胚胎，胚胎在无菌环境（隔离器）中生长，解剖和生理正常

淋巴系统发育不良

肠壁薄，盲肠扩大肠道蠕动障碍，死于肠无张力

(intestinal

atonia)

抗体滴度低说明正常菌群的对人类健康的影响

对病原菌易感

需要补充

vitaminKandB

complexes

无菌斑或龋齿有菌无菌营养有限消化力粘液分泌IgA血管生成3.正常菌群与机会感染正常菌群-风险（Risks）•

龋齿•

牙周病（Periodontal

disease）•

炎性肠道疾病

(Inflammatory

bowel

disease)•

肥胖（Obesity）•

某些细菌引起机会感染(Staphylococcus

aureus,Streptococcusmutans,Enterococcus

faecalis,

Streptococcuspneumoniae,Pseudomonas

aeruginosa,

etc.)•

皮肤粘膜屏障损伤：创伤，手术，烧伤•

细菌移位，在某一部位为共栖菌，在另一个部位可能变为致病菌致癌物的（Carcinogens）的产生某些菌可以修饰摄入食物中的化学物质，转变为致癌物质，如增甜剂-致癌物-膀胱的致癌物质（bladder

carcinogens）机会致病菌

Opportunistic

pathogen某些条件下，正常菌群与宿主之间的动态平衡被打破，某些正常菌成为机会致病菌。正常菌群-机会致病菌：1.寄居部位改变：进入血、泌尿道等无菌部位2.宿主免疫力低下：老人、婴幼儿、免疫抑制剂使用者、肿瘤患者等

Pseudomonas

aeruginosa:

cysticfibrosis/burn

Kaposi’s

sarcoma(herpesvirus):

AIDS

E.coli，Staphylococcus3.菌群失调（dysbacteriosis），二重感染/重叠感染:抗生素长期治疗过程，导致正常菌群之间比例失调，耐药菌（金葡菌、真菌等）过度生长导致疾病;抗生素的长期使用，劣势耐药菌大量繁殖（金葡菌、假丝酵母）肠炎、肺炎、鹅口疮…正常菌群-条件致病菌•

共栖菌存在的Risk（风险/危险）•

广谱抗生素治疗降低肠道中所有细菌量在恢复过程（repopulation）中，生长快的需氧肠杆菌科的细菌量超过生长缓慢的厌氧菌-革兰阴性菌可能增加-与组织的交叉反应:

超级抗原（Superantigen）-

慢性轻度炎症-

细胞因子网络（network）的失衡肠道菌群•

抗生素的过度使用-抗生素相关腹泻-艰难梭菌（C.

dfficile）相关腹泻(CDAD)假膜性肠炎（Pseudomembranouscolitis）抗生素相关性肠炎antibiotic-associated

diarrhoea假膜性肠炎pseudomenbranous

colitis耐药菌:金黄色葡萄球菌E.ColiC.Difficile假丝酵母菌（真菌）正常菌群(益生菌)的补充？粪便移植(灌肠或胶囊)Fecal

microbiotatransplantation

(FMT)The

suffix

“-emia”–

菌血症（bacteremia）•

病原菌由原发部位侵入血流，未在血中繁殖，到达致病部位–全身感染正常菌群可能引起的临床表现正常菌群的Risk牙周炎咽炎脑脓肿败血症心内膜炎皮肤感染肺炎胎儿流产？胃肠炎腹膜炎尿道生殖道感染Cystic

fibrosis（囊胞性纤维症）白种人的遗传性疾病肺、胰、肝、小肠肺部铜绿假单胞菌感染生物膜感染引起的疾病龉齿常见形成生物膜菌链球菌等产酸性革兰氏阳性球菌牙周炎口腔革兰氏阴性厌氧菌嗜血流感杆菌中耳炎骨骼肌感染坏死性筋膜炎胆道感染骨髓炎革兰氏阳性球菌（如葡萄球菌）A族链球菌大肠埃希菌等肠道细菌多种细菌和真菌－常为混合性细菌性前列腺炎细菌性心内膜炎囊胞性纤维症肺炎类鼻疽大肠杆菌和其他革兰氏阴性菌草绿色链球菌铜绿假单胞菌和洋葱伯克霍尔德菌类鼻疽假单胞菌慢性难愈合创面感染铜绿假单胞菌等或微生物混合感染医院感染见后表常见形成生物膜菌医院感染重症监护病房肺炎缝合部位感染引流口感染动静脉分流术隐型眼镜革兰氏阴性杆菌表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌铜绿假单胞菌和革兰氏阳性球菌革兰氏阳性球菌Schleralbuckle尿道导管性膀胱炎尿道结石性感染腹膜透析腹膜炎宫内节育器大肠埃希菌和其他革兰氏阴性杆菌多种细菌和真菌以色列放线菌和其他微生物多种细菌（铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌等）和真菌表皮葡萄球菌和白色念珠菌表皮葡萄球菌和其他细菌金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌革兰氏阳性球菌气管导管（呼吸机相关性肺炎）希克文氏化疗导管中心静脉导管人工心瓣膜血管移植胆管支架堵塞骨科用装置人工阴茎多种肠道菌和真菌金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌细菌生物膜与胆道感染-伤寒玛丽（伤寒菌携带者）微生态平衡与失调Microeubiosisµdysbiosis微生态学（microecology）正常微生物群、宿主与外部环境处于动态平衡，称为微生态平衡。微生态失调-菌群失调症种群的定量及定性变化，寄居部位改变益生菌

（微生态制剂）

-注意酸奶中有什么菌？改善宿主微生态平衡而发挥有益作用,达到提高宿主健康水平和健康状态的活菌制剂及其代谢产物，动物体内有益的细菌或真菌主要有：乳酸菌、双歧杆菌、放线菌、酵母菌等现代生活-现代病-与微生物的相关？细菌生物膜与隐形眼镜隐形眼镜和容器：污染率：20%~80%（细菌、真菌）小心细菌生物膜！Kingdom:BacteriaPhylum:

ProteobacteriaClass:

GammaProteobacteriaOrder:

LegionellalesFamily:

LegionellaceaeGenus:

LegionellaSpecies:

L.pneumophila军团菌

–嗜肺军团菌

（1976）“空调病”自然界生活在水中，寄居在阿米巴不是所有的军团菌都具有致病性

–生物膜冷水塔-空调-气溶胶-吸入-肺炎/条件致病性控制-冷水塔的水消毒处理益生菌/益生元•

益生菌（Probiotic）-对人体有利的细菌–口服活菌（微生态制剂）促进健康–作用机制:与其他细菌竞争，刺激固有免疫力–菌种特性:粘附，生长

(tropism)•

益生元（Prebiotic）-刺激细菌生长和活性的物质–

食物（

Non-digestible

food

）可刺激肠道正常菌群的生长或活性，

双歧杆菌和

乳杆菌(非炎性菌)–

典型的碳水化合物：可溶性纤维环境因素对感染的影响•

社会环境因素-经济状况为什么现代的传染病表现或传播模式-卫生习惯-交通的发展-社会的动乱…不同于十八/十九世纪？•

自然环境因素-气候、地理我们活在当下微生物也活在当下请给出专业的理由-水、旱、火-自然疫源地的破坏-旅游…医院感染（Nosocomial

infection）一、医院感染的分类1.内源性医院感染自身感染，正常菌群失调，机会致病菌2.外源性医院感染交叉感染

医护-患者接触环境感染

气溶胶、医护用品、诊疗设备、气溶胶二、医院感染的基本特点1.机会致病菌：耐药、适应性强、变异2.感染对象：医院内的人群（患者-年龄、基础疾病）医院感染的流行病学特征医院感染+

传播途径感染源+

易感人群接触传播病人（医护人员）空气传播病原携带者环境传染贮源动物传染源媒介物质传播昆虫传播Global

Handwashing

Day2008-October15th“My5Moments

forHand

Hygiene”清洁/消毒之前接触病人之前接触病人之后接触病人体液之后接触病人物品之后SaxH,

Allegranzi

B,UçkayI,LarsonE,Boyce

J,PittetD.