高级食品微生物学- 课件 第七章 肠道菌群

第七章肠道菌群1/38目录2/38第一节肠道微生物群概述第二节肠道微生物与免疫系统相互作用第三节肠道微生物与代谢类疾病第四节肠道微生物与其它疾病第五节肠道菌群与食物的相互作用3/38第一节肠道微生物群一、定义肠道微生物群：亦称肠道菌群，是人体内肠道的微生物，人体的肠道内大约寄生着10万亿个细菌，能合成人体生长发育必须的维生素、可以和蛋白质残渣合成氨基酸、参与糖类和蛋白质的代谢，同时还能促进矿物元素的吸收。这些营养物质对健康有着重要作用，一旦缺少会引起多种疾病。它们还能影响体重和消化能力、免疫能力，还可以控制人体对药物的反应。4/38二、肠道微生物的分类、组成及建立分类在肠道菌群中，可以培养到的细菌有400余种。1）根据细菌的数量分类：主要菌群和次要菌群。5/38二、肠道微生物的分类、组成及建立主要菌群指的是肠道菌群中数量或密度比较大的细菌，包括类杆菌属、优杆菌属、双歧杆菌属、瘤胃球菌属和梭菌属等，通常属于原籍菌群。这种数量或者密度较大的菌群是对宿主发挥生理功能的菌群，在很大程度上影响着整个菌群的功能，决定着菌群对宿主的生理病理意义。6/38二、肠道微生物的分类、组成及建立次要菌群数量较少，主要为需氧菌或兼性厌氧菌，如大肠杆菌和链球菌等，流动性大，有潜在致病性，大部分属于外籍菌群或过路菌群。乳杆菌虽然数量较少，只是在回肠中含量较高，但它具有较为重要的功，因此在功能上归属于优势菌群。7/38二、肠道微生物的分类、组成及分布2）根据对人体的作用分三个大类：有益菌、有害菌和中性菌有益菌，称益生菌。有害菌，数量一旦失控将大量生长，这类细菌的大量生长会引发多种疾病，产生致癌物等有害物质，或者影响免疫系统的功能。中性菌，顾名思义具有双重作用的细菌，如大肠杆菌、肠球菌等，在正常情况下对健康有益，一旦增殖失控，或从肠道转移到身体其他部位，就有可能会引发许多问题。8/382.组成男性（左）和女性（右）体内肠道菌群在门（上）和属（下）水平的组成二、肠道微生物的分类、组成及分布9/383.分布体内肠道菌群的分布二、肠道微生物的分类、组成及分布10/384.影响肠道菌群结构和分布的因素二、肠道微生物的分类、组成及分布11/38保护肠道参与物质代谢对机体免疫系统产生影响炎症、癌症、心血管疾病、肥胖、糖尿病等等。三、肠道微生物的功能12/38失调类型比例失调：I度（暂时、可逆）、II度（不可逆）和III度（引起感染，又称菌群交替症）。定位转移：又称易位，分为横向转移和纵向转移。自身感染：机体抵抗力下降时，肠道的正常菌群可以转化为条件致病菌引起自身的感染。四、肠道微生物的失调与致病13/382.致病因素药物：抗生素、免疫调节剂、细胞毒性药物。饮食习惯。年龄。肠道动力异常。肠道免疫功能障碍。器官移植。四、肠道微生物的失调与致病14/383.与肠道微生物有关的疾病四、肠道微生物的失调与致病15/38第二节肠道微生物与免疫系统相互作用1.肠道微生物与免疫系统相互作用肠粘膜免疫是人类粘膜免疫系统的重要组成部分。分为三层：外层物理保护层、中层黏液保护层、内层免疫防御层。由黏液层、上皮细胞、免疫细胞共同构成肠黏膜保护层，防止肠道共生微生物进入机体系统及组织。16/38第二节肠道微生物与免疫系统相互作用2.免疫系统与肠道微生物种群相互协调以维持肠道稳态共生菌识别TLR；共生菌调控NF-kB，下调炎症；共生菌产生信号分子维持固有免疫应答强度；免疫系统摄取共生菌并利用肠道共生菌产生的定植抗力抵制病原菌。宿主产生抗菌肽—防御素抑制病原菌，并参与病原菌引起的免疫应答。17/38第二节肠道微生物与免疫系统相互作用2.免疫系统与肠道微生物种群相互协调以维持肠道稳态18/38第二节肠道微生物与免疫系统相互作用3.在肠黏膜区域，黏膜免疫系统通过多种免疫应答机制保护宿主抵御病原菌的感染：分子模式识别受体（PRRs，包括TLRs和NLRs）对病原菌的识别；IL-38-TH17细胞信号通路的激活；前炎症性反应的放大。抗菌蛋白质的分泌以及招募中性粒细胞。适应性免疫的激活将导致sIgA的表达与分泌。共生菌与致病菌竞争或间接通过调节肠道免疫系统的方式帮助宿主抵御感染。19/38二、肠道微生物对IBD易感性的影响炎性肠病又称炎症性肠病（IBD），为累及回肠、直肠、结肠的一种特发性肠道炎症性疾病。临床表现腹泻、腹痛，甚至可有血便。包括溃疡性结肠炎（UC）和克罗恩病（CD）。溃疡性结肠炎是结肠黏膜层和黏膜下层连续性炎症，疾病通常先累及直肠，逐渐向全结肠蔓延,克罗恩病可累及全消化道，为非连续性全层炎症，最常累及部位为末端回肠、结肠和肛周。20/38二、肠道微生物对IBD易感性的影响肠道微生物对IBD易感性的影响因素：微生物种群失调代谢效应屏障破损先天免疫适应性免疫肠道神经系统21/38二、肠道微生物对IBD易感性的影响微生物种群失调22/38二、肠道微生物对IBD易感性的影响Figure2:MetabolismandbalanceofintestinalsphingolipidsinphysiologicalconditionsandIBD.

代谢效应宿主代谢与菌群密切相关。菌群可通过引起宿主代谢改变影响炎性疾病。23/38二、肠道微生物对IBD易感性的影响

PerturbationstoTrpMetabolisminDiseases代谢效应必需氨基酸色氨酸被降解为吲哚-3-乙醛，进而促进固有淋巴细胞产生IL-12.H和硫化氢在不同区域产生存在差异，参与免疫调节。24/38二、肠道微生物对IBD易感性的影响屏障破损IBD时，肠屏障受损，TJS的表达和差异分布降低。这些分子的缺失或减少通过增加免疫细胞分泌的几种促炎性细胞因子，包括IL-1β、TNF-α和IFN-γ，导致IBD的严重程度增加。肠道微生物群在调节TJS和粘膜屏障完整性方面也有重要

作用。肠道病原体能够通过诱导促炎细胞因子和免疫细胞浸润增加肠道通透性来改变屏障功能。25/38二、肠道微生物对IBD易感性的影响先天免疫也叫非特异性免疫，是人一生下来就具有，而特异性免疫需要经历一个过程才能获得。炎症反应是人一生下来就有的能力。固有免疫对各种入侵的病原微生物能快速反应，同时在特异性免疫的启动和效应过程也起着重要作用。26/38二、肠道微生物对IBD易感性的影响先天免疫哺乳动物的免疫系统与其固有的微生物种群共同进化，保持刚性平衡：对共生菌的耐受和对致病菌的威胁。平衡被破坏，产生炎症。宿主免疫系统能识别自己和非已，既可识别微生物的保守结构基序，也可识别细菌的代谢产物。27/38二、肠道微生物对IBD易感性的影响适应性免疫特异性免疫(specificimmunity)又称获得性免疫或适应性免疫，这种免疫只针对一种病原体。28/38二、肠道微生物对IBD易感性的影响肠道神经系统肠神经系统由200-600万个神经元组成。主要功能包括调节肠蠕动、跨黏膜液体通量、局部血流量、释放肠激素、营养物质吸收和与免疫系统相互作用。29/38第三节肠道微生物与代谢类疾病代谢性疾病即因代谢问题引起的疾病，包括代谢障碍和代谢旺盛等原因，主要包括以下这些疾病：糖尿病糖尿病酮症酸中毒高血糖高渗综合征低血糖症痛风蛋白质-能量营养不良症维生素A缺乏病坏血病维生素D缺乏病骨质疏松症30/38第三节肠道微生物与代谢类疾病肠道菌群与代谢性疾病31/38第三节肠道微生物与代谢类疾病一、肥胖与肠道菌群肥胖的危害：三高引起心脑血管病、糖尿病、胰腺功能减退、胆结石、肝硬化、脂肪肝。肠道菌群可以调节人体脂肪的储存。肠道中拟杆菌门和厚壁菌门细菌在能量代谢过程中起不同作用。32/38第三节肠道微生物与代谢类疾病二、肠道菌群参与能量代谢对人体不能直接消化的糖类复合物，肠道菌群可以降解利用这些多糖，转化成人体可吸收利用的小分子。肠上皮细胞产生的禁食诱导脂肪因子可抑制人体脂蛋白酶表达，而肠道菌群可以抑制Fiaf表达，从而促进LPL的表达，将大量甘油储存于脂肪细胞中，诱导肥胖。肠道菌群可以促进脂肪合成基因及其调节蛋白合成基因的表达，从而促进甘油三酯在肝脏脂肪细胞中的积聚。个体肠道内复杂的微生物种群具有“专人专用”的代谢技能，而微生物构成特征可能影响能量的储存或能量的消耗，从而诱发代谢相关疾病。33/38第三节肠道微生物与代谢类疾病改变肠道菌群达到减肥的目标饮食运动药物手术34/38第三节肠道微生物与代谢类疾病三、肠道菌群与糖尿病糖尿病分为I型、II型和妊娠糖尿病肠道微生物在糖尿病发生、发展过程中的作用肠道菌群作为环境因素参与I型糖尿病的发生；肠道菌群参与的发病机制可能主要与肠道通透性及免疫功能的改变有关。肠道菌群紊乱改变对食物组分的其产物。35/38第四节肠道微生物与其它疾病三、肠道菌群与糖尿病肠道菌群导致糖脂代谢紊乱的可能机制能量假说：肠道菌群可能