【感染科普笔记2023-12-17】吕龙贤丨人体微生态与感染的发生发展及防治

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讲者丨吕龙贤（浙江大学医学院附属第一医院）
整理丨黄奉毅/汪晓妮（重庆市长寿区人民医院）
审核丨兰乖平（西安秦皇医院），蓝雪0816
来源丨SIFIC 2023“全国感控与耐药感染”联合大会

在正常情况下，人体的皮肤和与外界相通的腔道均有正常菌群存在，菌群主要分布在皮肤、口腔、呼吸道、胃肠道、泌尿生殖系统、眼结膜、外耳道等。除了菌群外，微生物群还包含病毒群、古菌群和真核细胞型微生物群。微生态失调和多种疾病的发生发展有直接或间接的关系，随着对人体微生态的全面认识，现在认为微生态失调也与许多感染性疾病的发生发展密切相关。浙江大学医学院附属第一医院吕龙贤教授在SIFIC 2023“全国感控与耐药感染”联合大会上分享了人体微生态与感染的发生发展及防治。



一、人体微生态结构功能解析（一）微生态是人体的有机组成，贯穿生命始终。人体微生态包含细菌、古细菌、真菌及病毒等，仅细菌约1000种、约100万亿个，是人体细胞的10倍，基因是人体的100倍，包含重要的遗传信息，分布于肠道、皮肤、口腔、呼吸道、泌尿生殖道等部位。人们不再认为人体是一个简单的有机个体，而是一个超级生物体，与体内各种微生物互利共生。
人体的微生态在不同部位存在分布差异。胃部微生态主要菌谱是需氧革兰阳性链球菌、葡萄球菌、乳杆菌及酵母菌；小肠生态系近端主要菌谱是链球菌、葡萄球菌、乳杆菌，其他厌氧菌少；小肠生态系远端主要菌谱革兰阴性菌数量超过革兰阳性；大肠生态系和粪便主要菌属类杆菌、双歧杆菌、消化链球菌、优杆菌、梭菌等。
肠道微生态中含有大量的病毒，正常粪便包含病毒样颗粒约108～109/g，按照宿主类型可分为人类病毒、膳食来源植物和动物病毒、噬菌体、感染原生动物的病毒。病毒样颗粒有90%以上为噬菌体，其余为真核病毒，包括疱疹病毒等。真菌菌群是肠道微生态中不可忽视的部分，现已明确与人相关的肠道真菌种类有400余种，主要分四大类：子囊菌门、担子菌门、壶菌门和接合菌门，肠道真菌菌群对整体肠道微生态平衡有着重要的作用。
人体口腔中含有近700种细菌，仅在龈下缝隙中就检测到400～500种细菌，其余分布在舌头、牙齿表面、颊粘膜、扁桃体软腭和硬腭以及唇前庭的不同区域。不同生境微生物组成，既有重叠，又有差异，如唾液链球菌主要定植于舌头，而密螺旋体通常局限于龈下缝隙。成年人口腔携带约500～1000亿个细菌。唾液的微生物是由所有部位脱落微生物混合组成。唾液微生物组相对丰度由高到低通常为厚壁菌门、变形菌门、拟杆菌门、放线菌门和酸杆菌门。
皮肤是细菌、真菌和病毒的家园，仅细菌就有约200种，500万个/cm2，总量上千亿个。皮肤微生物在防止病原体入侵、免疫系统发育维持、天然产物的分解方面起着至关重要的作用。皮肤微生态的组成主要取决于皮肤部位的生理学，与潮湿、干燥和皮脂腺微环境相关。皮脂腺部位以亲脂性丙酸杆菌为主，而在潮温环境中（如肘部和脚部弯曲）以葡萄球菌和棒状杆菌物种为主。除足部外，皮肤其它部位的真菌分布以马拉色菌属为主，足部则由马拉色菌属、曲霉菌属、隐球菌属等更多样化的组合定植，是皮肤各点位细菌含量是最丰富的，真菌含量较少。即使在真菌多样性高的脚上，整体真菌丰度也很低。
阴道微生态是独一无二的，育龄女性每日产生约1～4ml的阴道液，每lml有108～109个细菌，随着年龄的变化，菌群从青春期前的厌氧微生物过渡到生育年龄时富含乳酸杆菌。在大多数健康育龄妇女中，阴道微生物群以乳酸杆菌为主，占70%。
人体上呼吸道微生态特征，前鼻孔以厚壁菌门、放线菌门和变形杆菌门，属水平主要是葡萄球菌属、丙酸杆菌属和棒状杆菌属。鼻咽与前鼻孔有相当大的重叠，多洛西吉拉努姆属、嗜血杆菌属和链球菌属栖息于此。口咽部更多样化，特征在于链球菌属、奈瑟菌属、罗氏菌属等。上呼吸道广泛存在病毒，健康儿童呼吸道病毒总检出率67%，包括人鼻病毒、人腺病毒、和人类冠状病毒等。宏基因组发现还有许多其他病毒，指环病毒科最普遍。上呼吸道也有许多真菌，包括曲霉菌、青霉菌和念珠菌属。
下呼吸道肺微生物组是由外来病原微生物侵入肺部繁殖导致肺炎，口咽是成人肺部微生物群的主要来源，细菌通过直接黏膜分散和上呼吸道微抽吸进入肺部，细菌的另一个潜在来源是直接吸入环境空气，组成类似于上呼吸道微生物群。
微生态是人体基本生命活动的参与执行者，微生态参与人类生长发育、进化、屏障功能、免疫调节、代谢与营养、衰老等方面。
二、微生态与感染发生发展的关系微生态与众多疾病的发生发展相关，微生态与感染性疾病如新突发感染、艰难梭菌感染、细菌耐药、内源性感染等；微生态与肝病如重症肝炎、肝硬化、肝移植等；微生态与肿瘤如结肠癌、肝癌、胃癌等；微生态与代谢类疾病如肥胖、糖尿病、脂防肝等；微生态与精神类疾病如自闭症、忧郁症等。
微生态失衡根据其严重程度分为三度：①一度失衡主要由于短期使用抗生素，一般停止使用后可自行恢复；②二度失衡主要由于慢性疾病，部分属于不可逆；③度失衡主要由于大量使用抗生素、免疫抑制及缺陷、大型手术、外伤、休克、射线、禁食及肠外营养等，易导致二重感染发生。
大多数感染病患者肠道菌群多样性降低。多样性是指肠道菌群种类数目和/或群落中个体分配的均匀性，通常用ACE、Chao1、Simpson、Shannon等描述。研究表明，COVID-19感染者、甲型流感病毒感染者、治疗前活动性肺结核患者、与女性发生性关系的男性艾滋病患者、无肝硬化的丙肝患者、艰难梭菌感染患者等，肠道菌群多样性降低；结核分枝杆菌感染BALB/C小鼠的前6天内，小鼠的肠道微生物群Shannon多样性指数突然下降，说明感染病发生发展中，使得肠道微生物种类减少。在感染病患者肠道菌群中，厚壁菌门中多个梭菌目成员相对丰度降低、多个拟杆菌门成员相对丰度降低、多个γ-变形菌门成员相对丰度升高。COVID-19患者出院后6个月肠道菌群的多样性仍未恢复。基于16S rDNA测序技术，动态监测30例COVID-19急性期(病毒转阴前) 、康复早期(病毒转阴后)和康复期(出院6个月) 患者，发现肠道菌群多样性显著低于健康对照组，直至出院后6个月仍未恢复到正常水平。
基于Bray-Curtis的主坐标分析(PCOA)显示，COVID-19患者的总体微生物组成与未感染对照存在偏差，肠道菌群组成有从急性期向恢复期移动的趋势。COVID-19患者康复期肠道菌群多样性影响肺功能。菌群多样性低的患者在急性期CRP更高，更多的患者需要收住ICU和借助高流量吸氧维持氧合状态。相反，肠道菌群多样性高的患者出院后6个月的肺功能参数、用力肺活量FVC(p= 0.03)、第一秒用力呼气容积FEV1(p=0.02)、吸气肺活量IVC和肺总量TLC显著优于肠道微生态多样性低的患者。国际上首次提出肠道微生态多样性参数与COVID-19患者肺功能恢复有关，这一研究对于指导全球大量COVID-19患者康复期治疗具有重大意义。
微生态失衡（细菌易位）导致内源性感染，肝病、肿瘤等许多疾病的终末期都存在着感染，成为患者死亡的重要原因。标记细菌从肠道向肠系膜淋巴结和腹水易位，揭示了自发性细菌性腹膜炎的发生过程。肠道微生态失衡，定植抗力减弱，细菌或(和)其产物突破肠黏膜进入体内，肠道微生物分泌抗菌物抵御病原微生物侵袭，感染引起的肠道微环境改变是造成肠道菌群变化的原因，非肠道感染常引起包括肠道在内的系统免疫变化，肝炎、西尼罗河病毒感染病还会引起免疫之外的肠道理化性质改变。
肠道微生物变化促进感染病发生发展，某些致病菌利用宿主肠道菌群信号来扩散并加速感染，如一种柠檬酸杆菌能利用宿主肠道菌群所产生的信号分子来诱发疾病，并且引发长效感染；肠道菌群失调小鼠固有免疫和适应性抗病毒免疫受损；结核治愈后，患者更易复发可能也与肠道微生态有关。
感染病肠道微生态结构变化研究值得关注的几个问题：①是多数结果源于横断面研究，从“易感染人群到发病” 前瞻性队列的肠道微生态研究，对揭示因果关系十分关键。②是肠道菌群绝对数量变化披露较少，其对感染病的影响值得关注。③是感染病发生发展中哪些肠道微生物处于活跃状态也很关键。
三、微生态在感染病防治中的作用微生态在不明原因感染疾病的诊断中变的越来越重要，NGS在感染诊断中成为一个研究和应用方向，不断登上NEJM等期刊，衍生出许多产品，B/E值作为评估肠道定植抗力的非侵入性指标。定植抗力：肠道内以双歧杆菌为代表的专性厌氧菌抑制肠道内兼性厌氧的潜在致病菌过度生长繁殖的能力；BE 值：李兰娟教授在2000年提出，采用双歧杆菌与肠杆菌科菌群水平的比值(即B/E值)来评价机体定植抗力大小。一般健康的人肠道内该BE值≥1.0。
抗细菌治疗可能造成肠道菌群损伤。结核分枝杆菌治疗小鼠模型：利用异烟肼、利福平和吡嗪酰胺联合处理后一天，无论是结核分枝杆菌感染还是未感染小鼠肠内细菌多样性均降低，微生物群落结构受到干扰(梭菌减少) ，并未在2周内恶化，但在治疗后至少持续3个月。另一项研究，抗生素停止后，乳杆菌减少，拟杆菌和变形菌增加，在治愈个体治疗后可持续14个月。在结核病患者治疗过程中，一线治疗未造成肠道菌群多样性显著变化，但其中的拟杆菌、乳酸杆菌、普雷沃氏菌发生了显著变化。
抗病毒治疗可能促进肠道菌群恢复，核苷类逆转录酶抑制剂联合整合酶抑制剂治疗，恢复了由HIV感染引起的粪便细菌多样性减少。HCV肝硬化患者接受直接作用抗病毒药物 (DAAS)治疗1年后，肠道微生物群多样性明显回升，总体组成发生了变化，治疗后肠杆菌科、肠球菌和葡萄球菌减少。年龄相关的HBV感染的免疫清除，需要肠道菌群的建立。在实验中成年小鼠肠道微生物群的成熟刺激了肝脏免疲，导致HBV快速清除。
通过刺激肠道免疫增强结核治疗效果，结核分枝杆菌感染模型小鼠的饮用水中，连续两周添加热灭活的赛特分枝杆菌，肺部分枝杆菌负荷、肉芽肿浸润降低，促炎细胞因子降低。在结核病标准治疗期间，口服热灭活的赛特分枝杆菌能显著降低治疗结束后活动性结核病的复发率。
抗生素的使用可对人体产生重大影响。怀孕期间服用抗生素，可能导致早产、胎膜早破、胎儿宫内发育迟缓、先兆子癫。肠道菌群在生命前三年是关键时期，双歧杆菌、乳酸杆菌、拟杆菌、真细菌等水平持续上升至稳定水平，大肠杆菌、肠球菌水平先上升后下降至稳定水平，直到老年双歧杆菌下降、乳酸杆菌上升等。服用抗生素期间接种疫苗可能削弱疫苗效果。
抗生素的应用使定植抗力下降造成艰难梭菌感染，再用抗生素治疗易造成感染反复。粪菌移植已成为艰难梭菌感染复发的重要治疗手段，高达90%。临床试验证实粪菌移植在艰难梭菌感染复发的治疗中有效。多个研究显示腔镜下粪菌移植明显优于非达霉素、万古霉素和自体粪菌移植。
新发与重大感染性疾病破坏人体免疫、黏膜屏障，使口腔、肠道、泌尿道等人体微生态失衡，微生态结构功能变化又加重了感染性疾病的恶化，形成恶性循环。
微生态疗法是未来十大生物医学技术之一。微生态制probiotics(益生菌)、prebiotics (益生元)、synbiotic(合生元)、postbiotics (代谢副产物)给益生菌提供营养支持，模拟益生菌功能，具有降低炎症产生、调节和预防细胞凋亡、促进肠道屏障修复等作用。
四、展望基于以上的研究结果，吕龙贤教授提出了感染性疾病诊治的“3T”原则:①Tool应用 B/E值或16S RNA测序在感染性疾病中检测肠道菌群失街应该成为常规手段；②Targel维持肠道微生态平衡在感染性疾病治疗中应该成为新的医学目标；③Treatment应用微生态调节剂调节肠道菌群在感染性疾病中应该成为必要辅助治疗手段。
五、小结吕龙贤教授对人体微生态结构功能进行解析，对微生态与感染发生发展的关系及微生态在感染病防治中的作用进行介绍，最后提出了感染性疾病诊治的“3T”原则，强调采取综合手段促进患者健康和疾病治疗。
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梅花丁

人体微生态，微生态失衡等等，路过学习了，谢谢分享

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