肠道菌群：藏在你身体里的 “健康搭档”—— 一篇读懂它的秘密与价值

摘要：肠道菌群（Gut Microbiota）是伴随人类进化的 “亲密伙伴”，早已成为人体不可或缺的一部分。从出生开始，菌群就随宿主共同发育，直至成年保持相对稳定。近年来，基因组测序、宏基因组学（Metagenomics和culturomics）等技术的突破，让我们得以深入探索这群 “小居民” 的特征与功能 —— 它们不仅在消化道内分布有别，还能通过代谢、免疫、结构和神经四大维度影响健康，甚至关联到肥胖、抑郁症等疾病。如今，益生菌、益生元、粪菌移植等干预手段的应用，更让肠道菌群成为健康管理的新靶点。理解肠道菌群的运作逻辑，正是解锁现代健康难题的关键之一。

一、引言：你不是 “一个人”，而是 “一个超级生物体”

提到肠道，你可能先想到消化食物，但其实肠道内还住着一个庞大的 “微生物社区”—— 肠道菌群。从进化角度看，人类并非独立个体，而是与万亿微生物共生的 “全生物体（Holobiont）”，我们的基因与菌群基因共同构成 “全基因组（Hologenome）”，一起适应环境变化。

2001 年人类基因组计划完成后，科学家发现：仅靠人类自身基因，无法完全解释健康与疾病的奥秘 —— 肠道菌群的作用被严重低估。随后，人类微生物组计划（HMP）、人体肠道宏基因组计划（MetaHIT）等项目陆续启动，聚焦口腔、肠道、皮肤等四大定植部位，其中肠道菌群因临床意义重大，成为研究焦点。

数据或许更直观：人体肠道黏膜面积达 200-300㎡，住着约10 万亿个微生物（涵盖 50 个菌门、100-1000 个菌种），数量是人体体细胞的 10 倍；它们的集体基因（即微生物组（Microbiome））规模，更是人类基因组的 150 倍。这些菌群中，150-170 种细菌占主导，既享受肠道温暖、富营养的环境，也为人体提供保护、代谢等关键服务。

二、如何 “看见” 肠道菌群？两种核心研究方法

想了解肠道菌群，首先要解决 “如何观察” 的问题。科学家主要通过两类方法探索这群微生物：

1. 培养依赖法：让菌群 “长出来”

1881 年，罗伯特・科赫（Robert Koch）发明平板培养技术，通过观察细菌的生化、生理特征来鉴定它们 —— 但这种方法有个大局限：只能检测到肠道内 30%-50% 的细菌，很多 “难培养菌” 在人工环境中无法生长。

后来，科学家不断改进：比如用富集培养技术，或把粪便样本先放在血培养瓶、瘤胃液中预处理，模拟肠道自然环境；再加入抗生素、噬菌体 “抑制优势菌”（比如抑制大肠杆菌，才能发现之前没见过的Enterobacter massiliensis）。

其中，culturomics（ culturomics）技术贡献突出：通过 “血培养瓶预孵育”“加瘤胃液”“加羊血” 三种改进，细菌分离率分别提升 56%、40% 和 25%；再结合质谱（MALDI-TOF MS）和 16S rRNA 测序，至今已鉴定出 1057 种原核生物，包括 146 种此前未在肠道发现的细菌，甚至 1 种古菌（Haloferax alexandrinus）。

2. 非培养依赖法：直接 “读” 菌群基因

1970 年桑格测序（Sanger Sequencing）出现后，卡尔・沃斯（Carl Woese）用16S rRNA 基因研究细菌 —— 这种基因有保守区和可变区（V1-V9），能精准区分菌种。随后 30 年，PCR-based 技术（如变性梯度凝胶电泳 DGGE）、芯片技术等陆续用于菌群多样性分析。

2005 年，下一代测序（NGS）彻底改变格局：它能快速、低成本地测序大量 DNA，2010 年就测出 330 万个肠道微生物非冗余基因（是此前研究的 200 倍）；后来更整合 1267 个样本，构建出 980 万个基因的数据库。

如今，第三代测序（如 PacBio RS II、MinION 纳米孔测序）更进一步：能生成更长的 DNA 读长，无需复杂拼接，还能直接检测 DNA 甲基化等修饰，甚至实时分析（比如用 MinION 44 秒就能检测埃博拉病毒）。

下图展示了非培养法研究菌群的核心流程：

三、肠道菌群的 “性格”：核心特征解析

肠道菌群不是杂乱无章的 “乌合之众”，而是有规律、有特点的 “社区”，主要有这些核心特征：

1. 共生与稳定性：互相适应，维持平衡

菌群要在肠道定居，需具备 “生存技能”：比如能利用肠道营养的酶、能附着在肠黏膜的表面分子、能躲避宿主免疫和噬菌体。宿主与菌群的关系多为 “共栖（Commensalism）”—— 菌群受益，宿主不受害（而非 “互利共生”）。

为维持菌群稳态，宿主会通过三种 “负反馈” 调控：一是激活特定免疫反应，筛选菌群；二是让不同菌群在肠道不同部位生长，减少相互干扰；三是提供替代碳源，避免菌群过度依赖彼此。这种 “自上而下（宿主筛选）” 和 “自下而上（菌群适应）” 的平衡，让肠道菌群保持稳定。

2. 多样性与肠型：每个人的菌群都不同

肠道菌群涵盖细菌、古菌、真核生物等，其中厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）占比超 90%。科学家还提出“肠型（Enterotype）” 概念：分拟杆菌型（Bacteroides）、普雷沃氏菌型（Prevotella）、瘤胃球菌型（Ruminococcus）—— 拟杆菌型擅长分解糖和蛋白质，普雷沃氏菌型能降解黏蛋白，瘤胃球菌型也能分解黏蛋白。

不过肠型并非绝对：有人认为更像 “连续谱” 而非三个独立集群，且受饮食影响大（长期吃动物蛋白 / 脂肪易成拟杆菌型，吃碳水多易成普雷沃氏菌型）。此外，菌群分 “核心菌群（Core Microbiota）”（如Faecalibacterium prausnitzii、Roseburia intestinalis，相对稳定）和 “灵活菌群（Flexible Pool）”（从食物、环境获取，帮助适应变化），两者还会交换基因（比如日本人因吃海苔，肠道菌获得了海苔降解基因）。

3. 消化道分布：不同部位菌群 “分工不同”

肠道不同部位的环境（如胃酸、胆汁、氧气）不同，菌群也差异显著：

胃：曾被认为 “无菌”，实则有耐酸菌（如乳杆菌（Lactobacillus）、幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）），65% 的菌来自口腔；

小肠：十二指肠因胆汁、氧气多，菌群密度低（10³⁻⁴ CFU/ml），以厚壁菌门、放线菌门为主；回肠末端接近大肠，厌氧菌增多；

大肠：水吸收和发酵的主要部位，菌群密度最高（10¹² CFU/ml），以厚壁菌门、拟杆菌门为主，两者比例常作为健康指标（如肥胖时比例可能改变）。

下图展示了肠道不同部位的菌群分布及功能：

4. 受年龄、遗传、地理影响：菌群也会 “变”

年龄：胎儿是否在子宫接触菌群仍有争议，但出生后菌群快速建立 —— 顺产婴儿从母亲阴道获得乳杆菌等，剖腹产婴儿从母亲皮肤获得葡萄球菌等（后者菌群多样性低，更易感染）；母乳宝宝肠道以双歧杆菌（Bifidobacterium）为主，配方奶宝宝则有更多梭菌（Clostridium）；3-5 岁菌群接近成人，成年后稳定（除非饮食、抗生素干扰）；百岁老人菌群有变化（如意大利百岁老人Akkermansia、Christensenella增多，被认为是健康长寿标志）。

遗传：宿主基因影响菌群，比如Christensenellaceae家族是可遗传菌群，给无菌小鼠移植该菌能减少肥胖；ABH 抗原分泌基因（FUT2）突变的人，双歧杆菌多样性更低。

地理：“Baas-Becking 假说” 认为 “微生物无处不在，环境决定分布”—— 比如坦桑尼亚 Hadza 狩猎采集者，肠道普雷沃氏菌（Prevotella）多，擅长分解纤维；城市人肠道粪杆菌（Faecalibacterium）多，还带有抗生素耐药基因。

四、肠道菌群的 “超能力”：四大核心功能

肠道菌群不仅是 “房客”，还能在代谢、保护、结构、神经四大维度 “工作”，影响健康：

1. 代谢功能：帮你 “消化” 和 “供能”

膳食纤维：人体只能消化 85% 碳水，剩下的膳食纤维（如菊粉、抗性淀粉）靠菌群发酵，产生短链脂肪酸（SCFA，如乙酸、丙酸、丁酸）——90%-95% 的 SCFA 被吸收，提供 10% 的热量；丁酸是结肠细胞的 “口粮”，还能促进激素分泌（如 GLP-1），调节血糖；

蛋白质/氨基酸：未消化的蛋白质被菌群分解为肽、氨基酸，再生成神经活性物质（如血清素）、SCFA 等，但部分代谢物（如苯酚、对甲酚）可能诱发肠炎、肠癌；

其他物质：菌群能代谢胆汁盐（生成次级胆汁酸，影响脂肪吸收）、胆碱（生成 TMAO，关联心血管病）、多酚（将植物多酚转化为活性物质，抗炎抗氧化）。

2. 保护功能：帮你 “抵御” 有害菌

黏液层：肠道杯状细胞分泌黏蛋白（Mucin），形成凝胶层，阻止菌群直接接触肠上皮；菌群也能利用黏蛋白（如Bacteroides thetaiotaomicron分解黏蛋白糖链，促进黏蛋白分泌）；

抗菌肽（AMP）：肠上皮细胞分泌防御素（Defensin）、cathelicidin等，能破坏细菌细胞膜 —— 比如 α- 防御素能直接杀灭有害菌，缺乏会增加沙门氏菌感染风险；

免疫调节：菌群通过 “肠相关淋巴组织（GALT）” 调节免疫 —— 比如促进 B 细胞产生分泌型 IgA（sIgA），包裹有害菌；代谢物 SCFA 还能激活调节性 T 细胞（Treg），减少炎症。

3. 结构功能：帮你 “加固” 肠道屏障

肠道上皮是单层细胞，靠紧密连接（Tight Junction）维持屏障功能 —— 菌群能通过两种方式保护屏障：一是促进紧密连接蛋白（如 ZO-1）表达，二是抑制有害菌（如艰难梭菌）分泌毒素破坏连接；若菌群失衡（如高脂饮食导致的Bilophila wadsworthia增多），会增加肠道通透性，引发炎症。

4. 神经功能：帮你 “调节” 情绪和认知

肠道和大脑通过 “肠 - 脑轴（Gut-Brain Axis，GBA）” 双向沟通 —— 肠道有 “第二大脑” 肠神经系统（ENS），通过迷走神经、下丘脑 - 垂体 - 肾上腺轴（HPA）连接大脑。

菌群能影响神经：一是生成神经递质（90% 的血清素、50% 的多巴胺来自肠道菌群）；二是通过 SCFA 促进血清素分泌，影响记忆；三是菌群失衡可能破坏肠 - 脑轴，关联抑郁症（如抑郁症患者拟杆菌门、变形菌门增多）、阿尔茨海默病（菌群失衡可能加剧大脑淀粉样蛋白沉积）。

五、如何 “调控” 肠道菌群？四大治疗干预手段

既然肠道菌群这么重要，如何通过它改善健康？目前主要有四种干预方式：

1. 益生菌：给肠道 “加好菌”

益生菌是 “足量摄入能带来健康益处的活微生物”，常见的有双歧杆菌、乳杆菌、酿酒酵母（Saccharomyces）。比如：

1905 年发现的保加利亚乳杆菌（Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus），能帮助消化乳糖；

一战时发现的大肠杆菌 Nissle 1917，能预防感染性腹泻；

益生菌还能调节免疫（如减少过敏）、改善认知（给阿尔茨海默病患者补充益生菌，能提升认知功能）、降低新生儿败血症风险（印度研究显示，给新生儿补充植物乳杆菌（L. plantarum），败血症率从 9% 降至 5.4%）。

2. 益生元：给好菌 “喂食物”

益生元是“能选择性促进好菌生长的物质”，常见的有低聚果糖（FOS）、低聚半乳糖（GOS）、菊粉。它们不被人体消化，到达大肠后被好菌利用，产生 SCFA—— 比如补充 GOS 能促进双歧杆菌生长，减少焦虑（通过调节大脑 5-HT2A 受体）；给营养不良婴儿补充唾液酸化低聚糖，能改善菌群，促进生长。

3. 粪菌移植（FMT）：给肠道 “换菌群”

粪菌移植是将健康人的粪便菌群移植到患者肠道，早在 4 世纪中国就用 “粪水” 治疗食物中毒，如今主要用于艰难梭菌感染（CDI）—— 抗生素治疗失败的 CDI 患者，FMT 成功率超 90%。它的原理是恢复菌群平衡：比如 CDI 患者厚壁菌门、拟杆菌门减少，变形菌门增多，FMT 能逆转这一趋势，还能通过调节胆汁酸抑制艰难梭菌生长。

4. 药物：通过菌群 “调疗效”

菌群会影响药物代谢：比如二甲双胍（治疗 2 型糖尿病）能增加产丁酸菌（如Roseburia），提升降糖效果；中药葛根芩连汤能增加Faecalibacterium prausnitzii，改善糖尿病；反之，菌群也可能让药物失效（如Eggerthella lenta能灭活强心药地高辛）。未来，“菌群导向药物” 可能成为新方向。

六、总结：肠道菌群 —— 你的 “隐形健康管家”

肠道菌群不是 “无关紧要的微生物”，而是与我们共生的 “健康伙伴”—— 它影响代谢、保护肠道、调节神经，甚至关联疾病与长寿。随着研究深入，我们对菌群的理解不断加深，益生菌、粪菌移植等干预手段也在不断成熟。

未来，通过 “个性化调控菌群” 改善健康可能成为常态 —— 但在此之前，保持均衡饮食、避免滥用抗生素，就是保护肠道菌群的简单有效方式。毕竟，肠道菌群的健康，才是我们整体健康的重要基础。

识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入

生物制品微信群！

请注明：姓名+研究方向！

本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观不本站。