高級(jí)食品微生物學(xué)- 課件 第七章 腸道菌群

第七章腸道菌群1/38目錄2/38第一節(jié)腸道微生物群概述第二節(jié)腸道微生物與免疫系統(tǒng)相互作用第三節(jié)腸道微生物與代謝類疾病第四節(jié)腸道微生物與其它疾病第五節(jié)腸道菌群與食物的相互作用3/38第一節(jié)腸道微生物群一、定義腸道微生物群：亦稱腸道菌群，是人體內(nèi)腸道的微生物，人體的腸道內(nèi)大約寄生著10萬億個(gè)細(xì)菌，能合成人體生長發(fā)育必須的維生素、可以和蛋白質(zhì)殘?jiān)铣砂被?、參與糖類和蛋白質(zhì)的代謝，同時(shí)還能促進(jìn)礦物元素的吸收。這些營養(yǎng)物質(zhì)對(duì)健康有著重要作用，一旦缺少會(huì)引起多種疾病。它們還能影響體重和消化能力、免疫能力，還可以控制人體對(duì)藥物的反應(yīng)。4/38二、腸道微生物的分類、組成及建立分類在腸道菌群中，可以培養(yǎng)到的細(xì)菌有400余種。1）根據(jù)細(xì)菌的數(shù)量分類：主要菌群和次要菌群。5/38二、腸道微生物的分類、組成及建立主要菌群指的是腸道菌群中數(shù)量或密度比較大的細(xì)菌，包括類桿菌屬、優(yōu)桿菌屬、雙歧桿菌屬、瘤胃球菌屬和梭菌屬等，通常屬于原籍菌群。這種數(shù)量或者密度較大的菌群是對(duì)宿主發(fā)揮生理功能的菌群，在很大程度上影響著整個(gè)菌群的功能，決定著菌群對(duì)宿主的生理病理意義。6/38二、腸道微生物的分類、組成及建立次要菌群數(shù)量較少，主要為需氧菌或兼性厭氧菌，如大腸桿菌和鏈球菌等，流動(dòng)性大，有潛在致病性，大部分屬于外籍菌群或過路菌群。乳桿菌雖然數(shù)量較少，只是在回腸中含量較高，但它具有較為重要的功，因此在功能上歸屬于優(yōu)勢(shì)菌群。7/38二、腸道微生物的分類、組成及分布2）根據(jù)對(duì)人體的作用分三個(gè)大類：有益菌、有害菌和中性菌有益菌，稱益生菌。有害菌，數(shù)量一旦失控將大量生長，這類細(xì)菌的大量生長會(huì)引發(fā)多種疾病，產(chǎn)生致癌物等有害物質(zhì)，或者影響免疫系統(tǒng)的功能。中性菌，顧名思義具有雙重作用的細(xì)菌，如大腸桿菌、腸球菌等，在正常情況下對(duì)健康有益，一旦增殖失控，或從腸道轉(zhuǎn)移到身體其他部位，就有可能會(huì)引發(fā)許多問題。8/382.組成男性（左）和女性（右）體內(nèi)腸道菌群在門（上）和屬（下）水平的組成二、腸道微生物的分類、組成及分布9/383.分布體內(nèi)腸道菌群的分布二、腸道微生物的分類、組成及分布10/384.影響腸道菌群結(jié)構(gòu)和分布的因素二、腸道微生物的分類、組成及分布11/38保護(hù)腸道參與物質(zhì)代謝對(duì)機(jī)體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生影響炎癥、癌癥、心血管疾病、肥胖、糖尿病等等。三、腸道微生物的功能12/38失調(diào)類型比例失調(diào)：I度（暫時(shí)、可逆）、II度（不可逆）和III度（引起感染，又稱菌群交替癥）。定位轉(zhuǎn)移：又稱易位，分為橫向轉(zhuǎn)移和縱向轉(zhuǎn)移。自身感染：機(jī)體抵抗力下降時(shí)，腸道的正常菌群可以轉(zhuǎn)化為條件致病菌引起自身的感染。四、腸道微生物的失調(diào)與致病13/382.致病因素藥物：抗生素、免疫調(diào)節(jié)劑、細(xì)胞毒性藥物。飲食習(xí)慣。年齡。腸道動(dòng)力異常。腸道免疫功能障礙。器官移植。四、腸道微生物的失調(diào)與致病14/383.與腸道微生物有關(guān)的疾病四、腸道微生物的失調(diào)與致病15/38第二節(jié)腸道微生物與免疫系統(tǒng)相互作用1.腸道微生物與免疫系統(tǒng)相互作用腸粘膜免疫是人類粘膜免疫系統(tǒng)的重要組成部分。分為三層：外層物理保護(hù)層、中層黏液保護(hù)層、內(nèi)層免疫防御層。由黏液層、上皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞共同構(gòu)成腸黏膜保護(hù)層，防止腸道共生微生物進(jìn)入機(jī)體系統(tǒng)及組織。16/38第二節(jié)腸道微生物與免疫系統(tǒng)相互作用2.免疫系統(tǒng)與腸道微生物種群相互協(xié)調(diào)以維持腸道穩(wěn)態(tài)共生菌識(shí)別TLR；共生菌調(diào)控NF-kB，下調(diào)炎癥；共生菌產(chǎn)生信號(hào)分子維持固有免疫應(yīng)答強(qiáng)度；免疫系統(tǒng)攝取共生菌并利用腸道共生菌產(chǎn)生的定植抗力抵制病原菌。宿主產(chǎn)生抗菌肽—防御素抑制病原菌，并參與病原菌引起的免疫應(yīng)答。17/38第二節(jié)腸道微生物與免疫系統(tǒng)相互作用2.免疫系統(tǒng)與腸道微生物種群相互協(xié)調(diào)以維持腸道穩(wěn)態(tài)18/38第二節(jié)腸道微生物與免疫系統(tǒng)相互作用3.在腸黏膜區(qū)域，黏膜免疫系統(tǒng)通過多種免疫應(yīng)答機(jī)制保護(hù)宿主抵御病原菌的感染：分子模式識(shí)別受體（PRRs，包括TLRs和NLRs）對(duì)病原菌的識(shí)別；IL-38-TH17細(xì)胞信號(hào)通路的激活；前炎癥性反應(yīng)的放大?？咕鞍踪|(zhì)的分泌以及招募中性粒細(xì)胞。適應(yīng)性免疫的激活將導(dǎo)致sIgA的表達(dá)與分泌。共生菌與致病菌競爭或間接通過調(diào)節(jié)腸道免疫系統(tǒng)的方式幫助宿主抵御感染。19/38二、腸道微生物對(duì)IBD易感性的影響炎性腸病又稱炎癥性腸病（IBD），為累及回腸、直腸、結(jié)腸的一種特發(fā)性腸道炎癥性疾病。臨床表現(xiàn)腹瀉、腹痛，甚至可有血便。包括潰瘍性結(jié)腸炎（UC）和克羅恩病（CD）。潰瘍性結(jié)腸炎是結(jié)腸黏膜層和黏膜下層連續(xù)性炎癥，疾病通常先累及直腸，逐漸向全結(jié)腸蔓延,克羅恩病可累及全消化道，為非連續(xù)性全層炎癥，最常累及部位為末端回腸、結(jié)腸和肛周。20/38二、腸道微生物對(duì)IBD易感性的影響腸道微生物對(duì)IBD易感性的影響因素：微生物種群失調(diào)代謝效應(yīng)屏障破損先天免疫適應(yīng)性免疫腸道神經(jīng)系統(tǒng)21/38二、腸道微生物對(duì)IBD易感性的影響微生物種群失調(diào)22/38二、腸道微生物對(duì)IBD易感性的影響Figure2:MetabolismandbalanceofintestinalsphingolipidsinphysiologicalconditionsandIBD.

代謝效應(yīng)宿主代謝與菌群密切相關(guān)。菌群可通過引起宿主代謝改變影響炎性疾病。23/38二、腸道微生物對(duì)IBD易感性的影響

PerturbationstoTrpMetabolisminDiseases代謝效應(yīng)必需氨基酸色氨酸被降解為吲哚-3-乙醛，進(jìn)而促進(jìn)固有淋巴細(xì)胞產(chǎn)生IL-12.H和硫化氫在不同區(qū)域產(chǎn)生存在差異，參與免疫調(diào)節(jié)。24/38二、腸道微生物對(duì)IBD易感性的影響屏障破損IBD時(shí)，腸屏障受損，TJS的表達(dá)和差異分布降低。這些分子的缺失或減少通過增加免疫細(xì)胞分泌的幾種促炎性細(xì)胞因子，包括IL-1β、TNF-α和IFN-γ，導(dǎo)致IBD的嚴(yán)重程度增加。腸道微生物群在調(diào)節(jié)TJS和粘膜屏障完整性方面也有重要

作用。腸道病原體能夠通過誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子和免疫細(xì)胞浸潤增加腸道通透性來改變屏障功能。25/38二、腸道微生物對(duì)IBD易感性的影響先天免疫也叫非特異性免疫，是人一生下來就具有，而特異性免疫需要經(jīng)歷一個(gè)過程才能獲得。炎癥反應(yīng)是人一生下來就有的能力。固有免疫對(duì)各種入侵的病原微生物能快速反應(yīng)，同時(shí)在特異性免疫的啟動(dòng)和效應(yīng)過程也起著重要作用。26/38二、腸道微生物對(duì)IBD易感性的影響先天免疫哺乳動(dòng)物的免疫系統(tǒng)與其固有的微生物種群共同進(jìn)化，保持剛性平衡：對(duì)共生菌的耐受和對(duì)致病菌的威脅。平衡被破壞，產(chǎn)生炎癥。宿主免疫系統(tǒng)能識(shí)別自己和非已，既可識(shí)別微生物的保守結(jié)構(gòu)基序，也可識(shí)別細(xì)菌的代謝產(chǎn)物。27/38二、腸道微生物對(duì)IBD易感性的影響適應(yīng)性免疫特異性免疫(specificimmunity)又稱獲得性免疫或適應(yīng)性免疫，這種免疫只針對(duì)一種病原體。28/38二、腸道微生物對(duì)IBD易感性的影響腸道神經(jīng)系統(tǒng)腸神經(jīng)系統(tǒng)由200-600萬個(gè)神經(jīng)元組成。主要功能包括調(diào)節(jié)腸蠕動(dòng)、跨黏膜液體通量、局部血流量、釋放腸激素、營養(yǎng)物質(zhì)吸收和與免疫系統(tǒng)相互作用。29/38第三節(jié)腸道微生物與代謝類疾病代謝性疾病即因代謝問題引起的疾病，包括代謝障礙和代謝旺盛等原因，主要包括以下這些疾?。禾悄虿√悄虿⊥Y酸中毒高血糖高滲綜合征低血糖癥痛風(fēng)蛋白質(zhì)-能量營養(yǎng)不良癥維生素A缺乏病壞血病維生素D缺乏病骨質(zhì)疏松癥30/38第三節(jié)腸道微生物與代謝類疾病腸道菌群與代謝性疾病31/38第三節(jié)腸道微生物與代謝類疾病一、肥胖與腸道菌群肥胖的危害：三高引起心腦血管病、糖尿病、胰腺功能減退、膽結(jié)石、肝硬化、脂肪肝。腸道菌群可以調(diào)節(jié)人體脂肪的儲(chǔ)存。腸道中擬桿菌門和厚壁菌門細(xì)菌在能量代謝過程中起不同作用。32/38第三節(jié)腸道微生物與代謝類疾病二、腸道菌群參與能量代謝對(duì)人體不能直接消化的糖類復(fù)合物，腸道菌群可以降解利用這些多糖，轉(zhuǎn)化成人體可吸收利用的小分子。腸上皮細(xì)胞產(chǎn)生的禁食誘導(dǎo)脂肪因子可抑制人體脂蛋白酶表達(dá)，而腸道菌群可以抑制Fiaf表達(dá)，從而促進(jìn)LPL的表達(dá)，將大量甘油儲(chǔ)存于脂肪細(xì)胞中，誘導(dǎo)肥胖。腸道菌群可以促進(jìn)脂肪合成基因及其調(diào)節(jié)蛋白合成基因的表達(dá)，從而促進(jìn)甘油三酯在肝臟脂肪細(xì)胞中的積聚。個(gè)體腸道內(nèi)復(fù)雜的微生物種群具有“專人專用”的代謝技能，而微生物構(gòu)成特征可能影響能量的儲(chǔ)存或能量的消耗，從而誘發(fā)代謝相關(guān)疾病。33/38第三節(jié)腸道微生物與代謝類疾病改變腸道菌群達(dá)到減肥的目標(biāo)飲食運(yùn)動(dòng)藥物手術(shù)34/38第三節(jié)腸道微生物與代謝類疾病三、腸道菌群與糖尿病糖尿病分為I型、II型和妊娠糖尿病腸道微生物在糖尿病發(fā)生、發(fā)展過程中的作用腸道菌群作為環(huán)境因素參與I型糖尿病的發(fā)生；腸道菌群參與的發(fā)病機(jī)制可能主要與腸道通透性及免疫功能的改變有關(guān)。腸道菌群紊亂改變對(duì)食物組分的其產(chǎn)物。35/38第四節(jié)腸道微生物與其它疾病三、腸道菌群與糖尿病腸道菌群導(dǎo)致糖脂代謝紊亂的可能機(jī)制能量假說：腸道菌群可能