肠道微生态

修复肠道微生态平衡：改善重症患者胃肠道并发症的新靶点1广州军区广州总医院肖桂珍目录01肠道微生态的最新进展02肠道微生态失衡与重症03修复肠道微生态平衡的策略23肠道微生态的最新进展肠道微生态成为研究热点050010001500200025002011201220132014201562196113961858583年份文献数/篇2100以”gutmicrobiome”为关键词，在pubmed上检索文献对肠道微生态系统的新认识52010年3月4日，人体肠道元基因组研究(MetaHIT)计划的研究小组公布阶段性重大成果，引起世界的关注从这个基因集中可以估计人肠道中存在约1000到1150种细菌2015年10月28日到11月6日，8天，《自然》、《科学》、《细胞》三大杂志对微生物研究，发表了6篇重磅论文Qin,J.etal.Nature.2010Mar4;464(7285):59-65消化道的细菌组成胃104CFU/g白色念珠菌幽门螺旋杆菌乳酸杆菌链球菌食管没有自身微生物群微生物来自食物和口腔十二指肠103-104CFU/g拟杆菌白色念珠菌乳酸杆菌链球菌空肠105-107CFU/g拟杆菌白色念珠菌乳酸杆菌链球菌回肠107-108CFU/g拟杆菌梭状芽孢杆菌肠杆菌肠球菌乳酸杆菌韦荣球菌结肠1010-1011CFU/g拟杆菌杆菌双歧杆菌梭状芽孢杆菌肠球菌真杆菌梭形杆菌消化链球菌瘤胃球菌链球菌…………...6人类肠道菌群主要分为五类：•厚壁菌门•拟杆菌、•放线菌（包括柯林斯菌和双歧杆菌等益生菌）•变形菌门•和疣微菌肠道菌群组成具有多样性7LozuponeCA,etal.Nature.2012Sep13;489(7415):220-30YatsunenkoT,etal.Nature.2012May9;486(7402):222-7梭形菌厚壁菌拟杆菌放线菌•4个年龄相仿的美国人，从大类门的水平进行分析：−A个体拟杆菌大约占60%，厚壁菌占35%左右，其余为放线菌等−B和C个体，是该队列的典型，厚壁菌大约占80%，拟杆菌大约占18%，其余为放线菌等−D个体梭形菌大约占20%，厚壁菌占75%左右，其余为放线菌和疣微菌同一个人群不同个体肠道菌群在各个分类学层次存在明显差别•进一步分析B和C个体的厚壁菌进行种(species)水平的分析，则两者的差别就很大，几乎每个家族(family)都有差别给肠道微生物群病理生理研究带来挑战肠道菌群组成具有多样性厚壁菌门拟杆菌门BiolLett.2014Feb12;10(2):20131037；.•不同地理区域有明显差别：居住在北纬较冷地区人群肠道内厚壁菌较多，且肠道厚壁菌的比例随个体所处纬度增加而增大，或许可以解释为什么生活在北方的人比较魁梧8肠道内厚壁菌门多于拟杆菌门，导致更有效吸收食物中的热量，从而导致肥胖肠道微生态与机体代谢关系密切寒冷导致小鼠肠道菌群组成发生明显变化将“寒冷微生物群”移植给无菌小鼠，肠道、绒毛和微绒毛的长度增加→体重增加9Cell.2015Dec3;163(6):1360-74肠道微生态与机体代谢关系密切肠道菌群改变可以是肥胖的直接原因10肠道微生态在延长寿命中起到重要作用BMCMicrobiol.2015Dec;15(1):386厚壁菌门放线菌拟杆菌门变形菌门无壁菌门结果:1、大城市老年人肠道厚壁菌门、无壁菌门和放线菌显著高于长寿村；2、大城市老年人肠道内厚壁菌门/拟杆菌门的比例显著增高11•方法：大城市与长寿村老年人的肠道菌群的研究，共纳入69例长寿村的老年人(平均年龄69.96±11.14岁)和40例大城市的老年人(平均年龄53.00±8.47岁)肠道微生态参与机体多种疾病的发生发展KobozievI,etal.FreeRadicBiolMed.2014Mar;68:122-33杨云生,王子恺.中华消化杂志.2013;33(12):803-805肥胖风湿性关节炎糖尿病炎症性肠病动脉粥样硬化多发性硬化12营养素与肠道微生态影响机体代谢胃肠道管腔内胃肠道组织胃肠激素免疫细胞黏液层传出神经元中枢机制能量平衡代谢功能食欲，饱腹感能量消耗代谢功能肝胰脏营养素胆汁酸肠道微生态NieuwdorpM,etal.Gastroenterology.2014May;146(6):1525-33肠道微生态、黏液层、胆汁酸和营养素之间的相互作用相结合影响体内新陈代谢和能量平衡13肠道微生态可预测心血管风险TangWH,etal.JAmCollCardiol.2014Nov4;64(18):1908-14由肠道菌群分解食物中的肉毒碱和其他营养物质产生代谢物——三甲胺-N-氧化物(TMAO)•在心力衰竭患者中空腹血浆水平明显高于没有心衰的受试者•随其基线浓度的升高，心衰患者的5年死亡率明显升高•肠道菌群产生的代谢产物可以预测心衰患者的死亡风险14肠道微生态与炎症密切相关过多的营养物质改变肠菌群，削弱肠屏障，产生内毒素血症，激发炎症通路15JMolMed(Berl).2016Sep17.抑制有害细菌生长保护肠黏膜屏障功能免疫调节：调节炎症反应，平衡肠道环境营养物质利用：利用不消化的多糖产生有益物质，保持益生菌生长16正常肠菌群在肠道中的作用Cell.2015Dec3;163(6):1326-32.修复肠道微生态平衡，成为疾病预防治疗的新靶点D'ArgenioV,SalvatoreF.ClinChimActa.2015Jan10•微生态平衡对于维持健康状况起重要作用•从微生态角度出发制定新的诊断方法、预防以及重要治疗策略应运而生1718肠道微生态失衡与重症生理状态与机体共生的生理性菌群炎症潜在的条件致病菌群侵入性病原菌群微生态正常的肠道微生态19RoundJL,MazmanianSK.NatRevImmunol.2009May;9(5):313-23ClementeJC,etal.Cell.2012Mar16;148(6):1258-70•正常情况下，肠道微生态是动态平衡且相对稳定•微生态系统组成：正常微生物群与其宿主的微环境•肠道微生物群主要由肠道菌群构成，包括3大类：肠道微生态与各功能相关20肠菌群与代谢、免疫、感染和炎症之间相互影响重症患者的肠道微生态21ShimizuK,etal.NeurogastroenterolMotil.2011Apr;23(4):330-5BakerJW,etal.JTrauma.1988;28(7):896-906大鼠出血性休克30分钟后盲肠部位细菌侵犯固有层高倍视野下细菌跨大肠粘膜•严重的疾病和创伤，如脓毒血症、严重创伤、烧伤等发生时，肠道是一个重要的损伤靶器官•由于缺血、药物、机体应激等因素的影响，肠道微生态严重紊乱、肠屏障功能损伤、肠黏膜通透性增加•这些因素促使菌群移位、肠源性感染的发生，进一步导致全身炎症反应综合征和多器官功能衰竭，如伴发肠道微生态严重紊乱和肠运动功能障碍，则患者的致死率提高重症感染导致肠道菌群失衡严重SIRS，益生菌降低，致病菌增加短链脂肪酸显著减少，肠道pH增加JTrauma.2006Jan;60(1):126-33.•入选病例:N=25,严重SIRS，CRP10mg/dL,ICU治疗2天+双歧杆菌乳酸杆菌金葡菌益生菌乙酸丙酸丁酸23抗生素提高肠道菌群黏附量•抗生素治疗后，未被机体吸收的抗生素可破坏附着到肠粘膜的正常菌群，导致细菌负荷显著升高•而且存在的细菌具有较高的致病潜力01234567对照组抗生素组结肠粘附菌群量(logCFU/g)4±0.45.8±0.5P=0.0102468结肠粘附菌群量(logCFU/g)4±0.45.4±0.4#*与对照组相比，P=0.001#与对照组相比，P=0.03抗生素治疗停止7天对照组抗生素治疗停止3天6.7±0.4*抗生素治疗3天后抗生素破坏的肠道微生态抗生素前多样化的肠道微生态抗生素破坏的肠道微生态抗生素后耐药菌蔓延Science.2016Apr29;352(6285):535-8抗生素减少肠道益生菌，增加机体感染的易感性抗生素影响肠道菌群伪膜性肠炎金黄色葡萄球菌肠炎病毒性肠炎霉菌性肠炎25伪膜性肠炎：主要发生于结肠的急性粘膜坏死性炎症，并覆有伪膜常见于应用抗生素治疗之后由难辨梭状芽孢杆菌的毒素引起抗生素影响肠道菌群及代谢26•肠道菌群组成以及代谢水平改变在抗生素使用第6、11、14天最为剧烈。•第11天时，肠道微生物的生物多样性和丰度都达到最低值•抗生素应用后期，营养供给代谢下降•糖酵解•丙酮酸脱羧•三羧酸循环•谷氨酸代谢•铁的摄取Gut.2013Nov;62(11):1591-60127修复肠道微生态失衡的策略？肠道微生态平衡肠道微生态失衡•复杂多样的细菌•主要是厚壁菌门和拟杆菌门•代谢生成短链脂肪酸•完整的粘膜屏障•无明显的炎症反应•细菌多样性减少•致病性菌群增加•短链脂肪酸生成减少•粘膜屏障破坏•肠源性感染修复肠道微生态平衡粪菌移植抗生素益生菌、益生元微生态失衡宿主遗传因素环境因素(抗生素、饮食、疾病)性别、年龄修复肠道微生态平衡的策略28KobozievI,etal.FreeRadicBiolMed.2014Mar;68:122-33当前常规治疗策略有效，但仍有争议LozuponeCA,etal.Nature.2012Sep13;489(7415):220-3029平衡的肠道微生态抗生素强效清除彻底破坏肠道微生态留下单一的、类似杂草的菌种疯长益生元(促进有益细菌的生长)我们能否除去杂草？益生菌(添加有益细菌)粪菌移植(改善生态环境)未解决的问题：哪种治疗策略修复失衡更快、更有效、获益更多？•修复肠道微生态失衡类似修复自然界草坪失衡•抗生素：强效干预措施，清除病菌的同时也破坏了肠道有益菌，同时滋生了耐受菌，最终可能需要重新建立肠道微生态系统当前的治疗策略均有一定的临床疗效，但是哪种策略对修复肠道微生态失衡起效更快、疗效更优、获益更多，仍有很大争议粪便菌群移植在临床应用上的挑战30SatokariR,etal.AlimentPharmacolTher.2015Jan;41(1):46-53发现合适的供者供者筛选粪便移植物的制备•粪菌移植已经用于难辨梭状芽孢杆菌感染、炎症性肠病、顽固性便秘、代谢病、肠道免疫缺陷、肠道过敏等疾病临床应用存在的挑战•FDA将粪便纳入药品管理，要求进行正规的程序申请（艰难梭菌感染除外）•粪便菌群移植(FMT)可以重建肠道菌群粪菌移植粪便菌群移植方法31粪菌移植微生态制剂含有一定数量的活菌制剂。如双歧杆菌、乳酸菌、肠球菌等。益生菌1人体不能利用却能选择性刺激肠内有益菌生长繁殖的物质。如各种低聚糖。益生元（细菌的食物）2益生菌和益生元的混合物，既能补充益生菌，又能选择性刺激益生菌繁殖，益生作用更强。合生元3修复肠道微生态失衡补充益生菌推荐升级----加拿大重症营养指南332009年DhaliwalR,etal.NutrClinPract.2014Feb;29(1):29-43因证据不足，未推荐重症患者使用益生元/益生菌/合生元(Prebiotics/Probiotics/Synbiotics)2015年基于3项1级和20项2级研究结果，推荐重症患者应当考虑使用益生菌(Probiotics)修复肠道微生态失衡修复肠道微生态失衡•尽管常规ICU患者使用已研究过的益生菌种似乎是安全的，但我们只建议选择性的在随机对照试验已经证实益生菌安全，同时可以获益的一些内科以及外科患者中使用。目前我们尚不能对ICU患者常规使用益生菌作出推荐。（证据级别：低）【SCCM2016】补充益生菌推荐补充益生菌对危重病人的作用35死亡率对住院死亡率无影响2015Canadaguideline补充益生菌对危重病人的作用36死亡率对ICU死亡率无影响2015Canadaguideline补充益生菌对危重病人的作