腸道微生態(tài)的生理學(xué)研究進展

方明

【摘要】本文詳細(xì)分析了關(guān)于腸道微生態(tài)的生理學(xué)方面的研究，主要包括組織結(jié)構(gòu)發(fā)育、機體新陳代謝、腸腦軸、內(nèi)分泌、免疫系統(tǒng)五個方面，為相關(guān)研究提供參考。

【關(guān)鍵詞】腸道微生態(tài)；生理學(xué)

目前，隨著分子生物學(xué)、基因組學(xué)等方面不斷進步，關(guān)于人體微生態(tài)方面的認(rèn)識程度不斷加深，在人體各個組織結(jié)構(gòu)中均存在大量微生物，而腸道中微生物數(shù)量最大。腸道菌群通常與腸黏膜維持著共生關(guān)系，在機體免疫、新陳代謝方面均發(fā)揮著重要作用。

1腸道微生態(tài)和組織結(jié)構(gòu)發(fā)育

腸道中存在豐富的微生態(tài)系統(tǒng)，微生物種類高達1000多種，其微生物數(shù)量在人體微生物總數(shù)中占比高達約78%。新生兒出生后從所獲得的微生物主要從周圍環(huán)境中獲得，3歲左右腸道微生物可維持相對穩(wěn)地。有學(xué)者指出，無菌小鼠腸道黏膜表面積、黏液層顯著減少，腸絨毛明顯變薄，腸系膜淋巴結(jié)、集合淋巴結(jié)、脾白髓等均發(fā)育不完善。有學(xué)者提出人機體免疫系統(tǒng)與腸道微生物的形成發(fā)育同步，而機體營養(yǎng)不良則與發(fā)育不完善的腸道菌群有一定的關(guān)系。

2腸道微生態(tài)和機體新陳代謝

2.1脂質(zhì)和膽鹽代謝

機體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的消化、轉(zhuǎn)運、代謝以及調(diào)節(jié)機體能量等過程均有膽汁酸的參與，膽汁酸是機體代謝中重要的物質(zhì)。膽汁酸主要是由肝臟將膽固醇轉(zhuǎn)化后而成，腸道會對膽汁酸進行吸收，其中，腸道微生態(tài)主要利用法尼醇x受體、G蛋白耦聯(lián)膽汁酸受體信號來對膽汁酸的合成、代謝、重吸收過程進行調(diào)節(jié)，最終對機體脂質(zhì)情況進行調(diào)節(jié)。膽汁酸能促進小腸內(nèi)先天性免疫基因活化而對腸道微生態(tài)產(chǎn)生影響。有學(xué)者指出，Akkermansia等特定腸道菌與糖尿病、肥胖等疾病有著緊密聯(lián)系。

2.2營養(yǎng)物質(zhì)代謝

腸道微生物菌群能對食物中的抗性淀粉、多糖等合成短鏈脂肪酸進行降解處理，且可結(jié)合G蛋白耦聯(lián)受體類對腸道黏膜上皮屏障維持、免疫調(diào)節(jié)、能量供應(yīng)等生物學(xué)過程產(chǎn)生影響。小腸直接分解吸收食物中小部分蛋白質(zhì)，大部分蛋白質(zhì)直接被運送至大腸，且在大腸微生物菌群的作用下被分解為酚類、多胺、吲哚類等代謝產(chǎn)物、如腸道微生物菌群代謝處理色氨酸后產(chǎn)生的色胺、吲哚一3一乙酸、吲哚等物質(zhì)能直接對免疫細(xì)胞中孕烷受體、芳香烴受體產(chǎn)生作用，從而達到調(diào)節(jié)腸粘膜免疫功能、維持腸粘膜屏障的目的。

2.3藥物代謝

有學(xué)者認(rèn)為高度變異腸道微生物菌群在藥效發(fā)揮方面發(fā)揮著重要作用。腸道微生物菌群能對藥物代謝動力學(xué)過程產(chǎn)生影響，如腸道微生物菌群能調(diào)節(jié)肝臟藥物代謝相關(guān)基因，或可通過微生物合成酶來修飾藥物分子結(jié)構(gòu)，或者也可以通過對藥物靶點的競爭作用來影響藥物治療效果。不僅如此，部分藥物對腸道微生物菌群有著直接影響，如柳氮磺胺吡啶、非那西汀、地高辛、抗生素等藥物，臨床上用藥時需要考慮菌群影響因素。

3腸道微生態(tài)和腸腦軸

腸腦軸是胃腸道與大腦之間神經(jīng)、免疫、內(nèi)分泌等信號雙向交流的系統(tǒng)，而腸腦軸受腸道微生物菌群的影響。無菌小鼠在應(yīng)激條件下的焦慮行為、大幅度下丘腦一垂體一腎上腺軸調(diào)節(jié)活動的異常程度均大于無特定病原體級小鼠，無菌小鼠內(nèi)臟的高敏感度與肥大細(xì)胞過度激活有緊密聯(lián)系。腸道微生物菌群代謝產(chǎn)物SCFAs參與血清素的合成和分泌、腸道中樞以及神經(jīng)元活動、腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)傳遞、維持血腦屏障等過程。

4腸道微生態(tài)和內(nèi)分泌

有學(xué)者指出，部分激素或激素樣化合物可由腸道菌群微生物直接合成，且腸道菌群能對腸道內(nèi)分泌細(xì)胞合成以及相關(guān)激素的合成進行調(diào)節(jié)。相關(guān)研究中，腸道菌群代謝產(chǎn)物SCFAs能對L細(xì)胞表面G蛋白耦聯(lián)受體41產(chǎn)生作用，能對胰高血糖素樣肽一1、葡萄糖依賴性促胰島素多肽釋放等進行調(diào)控，可影響機體對胰島素的敏感性，能對嗜鉻粒細(xì)胞合成分泌血清素過程產(chǎn)生影響，并調(diào)節(jié)腸道運動、分泌反射、遠(yuǎn)端組織器官功能活動等。

5腸道微生態(tài)和免疫系統(tǒng)

在生理條件下，腸道菌群中抗原和血液、淋巴間形成了持續(xù)免疫選好，能在不同生理狀況下維持腸道菌群穩(wěn)定。腸道微生物菌群與免疫系統(tǒng)之間的關(guān)系直接決定著人體健康狀況。在天然免疫反應(yīng)中，宿主免疫細(xì)胞通過多種機制來對外源微生物信號進行識別，如胞外微生物組分的細(xì)胞膜表面Toll樣受體、胞漿中受體Nod樣受體等，能特異性地對侵入細(xì)胞中微生物組分進行識別。微生物菌群直接對腸道淋巴細(xì)胞發(fā)育產(chǎn)生影響，淋巴細(xì)胞中受體AhR介導(dǎo)分泌的細(xì)胞因子IL-22在維持腸道黏膜屏障中發(fā)揮著重要作用。

6小結(jié)

腸道微生態(tài)與營養(yǎng)物質(zhì)的分解代謝、藥物和毒素代謝調(diào)節(jié)、免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)、腸屏障等過程有著緊密聯(lián)系。腸道菌群的失衡可能與多種疾病的發(fā)生均有關(guān)聯(lián)，而加強對腸道微生態(tài)的研究對防治相關(guān)疾病有著重要作用。因此，需要加強對腸道微生態(tài)方面的研究，加強腸道微生態(tài)失衡與疾病狀態(tài)、腸道菌群與病毒等方面的認(rèn)識，以進一步提高醫(yī)療水平。