高級食品微生物學- 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10萬億個細菌，能合成人體生長發(fā)育必須的維生素、可以和蛋白質(zhì)殘渣合成氨基酸、參與糖類和蛋白質(zhì)的代謝，同時還能促進礦物元素的吸收。這些營養(yǎng)物質(zhì)對健康有著重要作用，一旦缺少會引起多種疾病。它們還能影響體重和消化能力、免疫能力，還可以控制人體對藥物的反應。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)到的細菌有400余種。1）根據(jù)細菌的數(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宿主發(fā)揮生理功能的菌群，在很大程度上影響著整個菌群的功能，決定著菌群對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)勢菌群。7/38二、腸道微生物的分類、組成及分布2）根據(jù)對人體的作用分三個大類：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，這類細菌的大量生長會引發(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菌，如大腸桿菌、腸球菌等，在正常情況下對健康有益，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.影響腸道菌群結構和分布的因素二、腸道微生物的分類、組成及分布11/38保護腸道參與物質(zhì)代謝對機體免疫系統(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、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：機體抵抗力下降時，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、細胞毒性藥物。飲食習慣。年齡。腸道動力異常。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：外層物理保護層、中層黏液保護層、內(nèi)層免疫防御層。由黏液層、上皮細胞、免疫細胞共同構成腸黏膜保護層，防止腸道共生微生物進入機體系統(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)共生菌識別TLR；共生菌調(diào)控NF-kB，下調(diào)炎癥；共生菌產(chǎn)生信號分子維持固有免疫應答強度；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)通過多種免疫應答機制保護宿主抵御病原菌的感染：分子模式識別受體（PRRs，包括TLRs和NLRs）對病原菌的識別；IL-38-TH17細胞信號通路的激活；前炎癥性反應的放大?？咕鞍踪|(zhì)的分泌以及招募中性粒細胞。適應性免疫的激活將導致sIgA的表達與分泌。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IBD易感性的影響炎性腸病又稱炎癥性腸?。↖BD），為累及回腸、直腸、結腸的一種特發(fā)性腸道炎癥性疾病。臨床表現(xiàn)腹瀉、腹痛，甚至可有血便。包括潰瘍性結腸炎（UC）和克羅恩?。–D）。潰瘍性結腸炎是結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、結腸和肛周。20/38二、腸道微生物對IBD易感性的影響腸道微生物對IBD易感性的影響因素：微生物種群失調(diào)代謝效應屏障破損先天免疫適應性免疫腸道神經(jīng)系統(tǒng)21/38二、腸道微生物對IBD易感性的影響微生物種群失調(diào)22/38二、腸道微生物對IBD易感性的影響Figure2:MetabolismandbalanceofintestinalsphingolipidsinphysiologicalconditionsandIBD.

代謝效應宿主代謝與菌群密切相關。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IBD易感性的影響

PerturbationstoTrpMetabolisminDiseases代謝效應必需氨基酸色氨酸被降解為吲哚-3-乙醛，進而促進固有淋巴細胞產(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IBD易感性的影響屏障破損IBD時，腸屏障受損，TJS的表達和差異分布降低。這些分子的缺失或減少通過增加免疫細胞分泌的幾種促炎性細胞因子，包括IL-1β、TNF-α和IFN-γ，導致IBD的嚴重程度增加。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促炎細胞因子和免疫細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)歷一個過程才能獲得。炎癥反應是人一生下來就有的能力。固有免疫對各種入侵的病原微生物能快速反應，同時在特異性免疫的啟動和效應過程也起著重要作用。26/38二、腸道微生物對IBD易感性的影響先天免疫哺乳動物的免疫系統(tǒng)與其固有的微生物種群共同進化，保持剛性平衡：對共生菌的耐受和對致病菌的威脅。平衡被破壞，產(chǎn)生炎癥。宿主免疫系統(tǒng)能識別自己和非已，既可識別微生物的保守結構基序，也可識別細菌的代謝產(chǎn)物。27/38二、腸道微生物對IBD易感性的影響適應性免疫特異性免疫(specificimmunity)又稱獲得性免疫或適應性免疫，這種免疫只針對一種病原體。28/38二、腸道微生物對IBD易感性的影響腸道神經(jīng)系統(tǒng)腸神經(jīng)系統(tǒng)由200-600萬個神經(jīng)元組成。主要功能包括調(diào)節(jié)腸蠕動、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、膽結石、肝硬化、脂肪肝。腸道菌群可以調(diào)節(jié)人體脂肪的儲存。腸道中擬桿菌門和厚壁菌門細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人體不能直接消化的糖類復合物，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。腸上皮細胞產(chǎn)生的禁食誘導脂肪因子可抑制人體脂蛋白酶表達，而腸道菌群可以抑制Fiaf表達，從而促進LPL的表達，將大量甘油儲存于脂肪細胞中，誘導肥胖。腸道菌群可以促進脂肪合成基因及其調(diào)節(jié)蛋白合成基因的表達，從而促進甘油三酯在肝臟脂肪細胞中的積聚。個體腸道內(nèi)復雜的微生物種群具有“專人專用”的代謝技能，而微生物構成特征可能影響能量的儲存或能量的消耗，從而誘發(fā)代謝相關疾病。33/38第三節(jié)腸道微生物與代謝類疾病改變腸道菌群達到減肥的目標飲食運動藥物手術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)病機制可能主要與腸道通透性及免疫功能的改變有關。腸道菌群紊亂改變對食物組分的其產(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致糖脂代謝紊亂的可能機制能量假說：腸道菌群可能