我国人群亚健康状态下微生态失衡状况的调查(上)
袁杰利 李兵 康白
(大连医科大学微生态学研究所,大连,116027)
由于不良饮食习惯、环境污染及各种农药、化肥、抗生素、激素的不合理使用最终影响到人类的健康。这些影响中有些可能是一个累积的过程,不会立即导致人体患病,但可能导致人体微生态失衡,成为促成人体亚健康的重要因素。微生态学是近三、四十年来发展起来的一门新兴生物学科,他是研究宿主(人、动物、植物)与其体内的正常微生物和内外环境相互关系的学科。从生态学的角度,研究人体健康与内外环境的关系,揭示各种内外环境对人体的影响规律。微生态失衡是人体亚健康一个重要标志。出现微生态失衡预示人体即将患病或已经患病。纠正微生态失衡或者说纠正人体的亚健康,不能靠医疗部门去解决如此众多的人群问题。必须靠宣传和普及公众健康和营养知识来实现。
几乎所有引起亚健康的诱因都可能导致肠道微生态的失衡。肠道微生态的失衡既是亚健康的结果,同时也可能加重亚健康,导致疾病的发生。肠道微生态是机体最重要、最庞大,尤为特殊的生态系统。肠道内大量微生物菌时刻处在动态平衡和相对稳定之中。众多因素影响这个平衡。人体亚健康的发生、发展和治疗转归均伴随着肠道微生态正常菌群的变化或失衡。
近二十年来,中国从事微生态学的科学工作者已发表大量有关微生态失衡与疾病和健康关系的论文。从这些文献调查中,虽然不能直接得出中国人群发生微生态失衡的比例,但可以从亚健康人群中如婴幼儿、成人、老年人群的腹泻、便秘等一些症状,在文献中统计出相关病症或疾病发生微生态失衡的比例,然后通过国家权威部门对中国亚健康以及疾病发生率的统计报告来推算出中国人群发生微生态失衡的人群数量。
1便秘人群的发生率及肠道微生态
失衡情况的调查
随着人们饮食结构的改变以及精神心理和社会因素等多方面的影响,便秘已成为影响现代人生活质量的重要因素之一。于普林[13]等对6个城市8252名≥60岁的常住老年人进行横断面流行病学调查,发现老年人便秘城市患病率为10.9%,农村为12.3%,农村高于城市(P<0.01),且地区差异明显(P<0.01),北方地区患病率较高,为17.5%,见表1。老年人便秘总患病率为11.5%,随着年龄的增长患病率增加。见表2。老年人便秘患病率存在职业差别(P<0.01),从事家务、行政管理、科教文卫职业者患病率较高,见表3。性别、年龄、城乡和地区差异与便秘患病率密切相关,结果提示:随年龄增长老年人便秘的患病率增加,北方高于南方,女性高于男性,除年龄因素外,老年人便秘还可能与气候、膳食结构、体力活动量等因素有关。
对北京、天津和西安地区对六十岁以上老年人的调查发现,发生慢性便秘的比率高达百分之二十;而对北京地区十八至七十岁成年人进行的随机分级调查发现,慢性便秘的发病率为超过百分之六;女性比男性高四倍。
我国北京、西安等地区的流行病学调查显示[14,15]:慢性便秘发病率在6.07%~9.18%,天津刘世信等[16]报告该市区人群便秘患病率流行病学,以随机抽样方法入户问卷调查2030人,便秘者90人,患病率为4.43%,标化率为3.68%。结果表明:便秘与性别、年龄、职业、膳食结构、饮水量、家族史、文化程度、健康状况等有显著关系(P<0.05),与吸烟、饮酒、生育等无关。美国一项调查显示[17]20%的健康人群受到便秘的困扰,而且便秘也与结肠癌、心、脑血管以及老年性痴呆等发生有关。
已有文献调查显示[18~23]几乎所有便秘人群均发生不同程度的菌群失调。张旭等[18]调查南京便秘与非便秘老年人肠道微生态菌群,通过采集50岁以上便秘与非便秘老人粪便,做厌氧和需氧菌培养、计数与鉴定,见表4。结果显示:老年人群中有一定菌群失调改变,便秘组老年人双歧杆菌含量明显降低,经过营养宣教后有所改善,膳食结构和饮食行为可以有效改善老年人肠道微生态环境。
毕洪玲等[19]观察58例便秘患者粪便菌群的变化规律,并与56例健康人比较,结果健康对照组与便秘组比较,便秘组粪便中的双歧杆菌、类杆菌均减少非常显著(P<0.01);乳酸杆菌减少显著(P<0.05);梭杆菌增高非常显著(P<0.01);肠杆菌增高显著(P<0.05),B/E值减低非常显著(P<0.01)。其结果证实便秘病人肠道菌群的微生态平衡受到破坏,主要表现在以双歧杆菌为主的益生菌数量显著减少,腐败梭菌等条件致病菌数量显著增高。
张桂兰等[20]动态观察30例老年性便秘患者粪菌群的变化规律,并与32例健康老年人比较。结果显示老年性便秘组肠杆菌显著增高(P<0.05),梭杆菌非常显著性增高(P<0.01);类杆菌和双歧杆菌非常显著性减低(均P<0.01);乳酸杆菌显著性减低(P<0.05)。老年性便秘病人肠道菌群正常结构的生态平衡受到破坏。以双歧杆菌为主的有益菌数量非常显著性减低,腐败梭菌等条件致病菌数量呈非常显著性或显著性增高。
龙泽荣等[21]对便秘型肠易激综合征患者与健康人肠道菌群的变化进行研究,42例便秘组与38例对照组比较,结果显示,便秘型肠易激综合征肠道菌群结构的变化可能与梭状芽胞杆菌类致病菌增高,双歧杆菌类有益菌的降低有密切关系。
周景欣等[22]调查便秘与非便秘人群肠道菌群状况,考察便秘人群服用双歧杆菌低聚果糖合生元后肠道菌群改善的情况。结果显示便秘人群中出现肠道菌群失调,便秘组双歧杆菌、乳杆菌含量明显降低,服用双歧杆菌低聚果糖合生元后肠道菌群状况恢复到正常人群水平。服用双歧杆菌低聚果糖合生元可以改善便秘人群肠道菌群失调状况,对便秘人群具有一定治疗作用。
肖竻扬等[23]调查便秘和健康状况正常的老年人粪便中常见的6种厌氧菌群和4种需氧菌群。结果显示,临床上出现便秘的患者(患者组)粪便中需氧菌与厌氧菌菌群数,均比健康状况正常的老年人(正常组)的需氧菌与厌氧菌菌群数明显有改变(P<0.01或0.05);厌氧菌中患者组的类杆菌和梭菌属增多(P<0.01和0.05),但双歧杆菌属和乳杆菌属则明显减少(P<0.01);需氧菌中患者组的肠杆菌科增加(P<0.01)而肠球菌减少(P<0.01),差异有非常显著性。
2腹泻人群的发生率及肠道微生态
失衡状况的调查
所谓腹泻病者,确切地讲,应是以腹泻为主要临床表现的一个症候群,病因复杂多样,但最主要的仍是以细菌、病毒、肠道寄生虫等生物性因子引起的感染性腹泻。根据WHO确认的定义,凡急性起病、大便次数每日3次或以上并伴有性状改变(如稀便、水样便、粘液便、脓血便等)、持续时间未超过2周者为急性腹泻;若持续时间逾2周但未超过2个月时则为迁延性腹泻;若反复发作,持续时间2个月以上,甚至迁延数月或数年时则为慢性腹泻。本病是导致儿童营养不良、生长发育障碍和成人劳动力大量损失的重要因素之一,是遍及全球的一个严重公共卫生问题,以发展中国家最为突出。
腹泻病是我国的常见病,严重危害人民健康,特别是影响儿童,尤其是5岁以下儿童生长发育的多发病,不仅发病率高,而且是该年龄组的主要死亡原因之一。尽管我国腹泻病死亡率很低,并在逐年下降,但在一些经济不发达的边穷地区仍很严重。据1992年世界银行对我国1省市综合妇幼项目县(经济不发达地区)进行的基线调查,结果显示,1岁以下儿童腹泻病死亡被列为死因第5位,1~4岁组被列第2位,因此,腹泻病仍然是威胁我国儿童生命的主要因素之一。据世界卫生组织不完全统计,发展中国家每年约有150万5岁以下儿童死于腹泻病。
关于腹泻病发病率和死亡率的调查[24],全国各地做了大量工作,积累了许多宝贵的资料。由干我国幅员辽阔,人口众多,发展不平衡,各地情况差别很大,而且影响腹泻病发病的因索复杂。因此,1988年卫生部组织全国21省市,采用统一调查方案,开展了腹泻病发病及病例处理家庭入户调查,并据结果推算,全国人群腹泻总发病率为7次/人/年,其中5岁以下儿童腹泻病发病率为2.5~3.5次/人/年。1989至1993年,在世界卫生组织的支持下,采用世界卫生组织推荐的统一调查方案,先后在山东、云南、湖南、北京、江苏、甘肃、福建等省开展了22次城乡腹泻病发病率和病例处理的入户调查,调查表明,5岁以下儿童平均腹泻病发病率为2.5次/人/年(农村地区为2.9次/人/年)。
慢性腹泻的病因较多,也较为复杂,肠道菌群失调为其主要致病因素之一己逐渐被认识。致肠菌群失调的原因主要有[25]:(1)内在因素:免疫功能障碍者,如慢性肉芽肿病、色素缺乏易感性综合征、补体缺乏症、无丙种球蛋白血症、先天性胸腺发育不良综合征等均可致对细菌感染易感性增高而引起肠道菌群失调。此外,恶性肿瘤、艾滋病、糖尿病、肝病、烧伤、极度营养不良、肠道外科手术及高龄者等亦易致肠道菌群失调。(2)外在因素:大剂量放射线照射、滥用免疫抑制剂及皮质激素、长期或大量应用抗生素均可引起肠菌群失调症。Sullivan[26]指出,临床最常见的肠菌群失调致腹泻的原因之一为应用抗生素后的真菌感染。
肠菌群失调所致慢性腹泻的机制较为复杂。主要有:(1)以革兰阳性杆菌如双歧杆菌为主的某些肠菌可与肠黏膜细胞结合而形成一层生物学屏障,阻止致病菌和条件致病菌的侵害,如因肠道内此类细菌减少,则可由致病菌的作用而引起腹泻。(2)某些原因如胃酸过低,如萎缩性胃炎、长期应用抑酸剂均可致结肠内菌群上移至小肠定植,主要为类杆菌、双歧杆菌、韦荣球菌、肠球菌及梭菌等厌氧菌。此类细菌有胆汁酸脱结合酶,使结合胆汁酸盐水解为游离胆汁酸。正常时,此过程在大肠内进行,但如发生上述情况,则出现游离胆汁酸多量滞留于小肠内而影响甘油胆脂和脂肪酸的吸收,加之肠脂肪酸被肠菌羟化而致腹泻。而长期腹泻又可加重肠道菌群失调。国内侯晓华等[27]曾报道,排除有关细菌感染和肠道器质性疾病并反复多种抗生素治疗的慢性腹泻患者粪便中肠杆菌、类杆菌、双歧杆菌较正常对照明显减少。
而陈玉丽等[28]报道,慢性腹泻者双歧杆菌、肠球菌减少,优杆菌、韦荣球菌及产气荚膜梭菌增多。李文建等[29]报道慢性腹泻与肠道需氧优势菌群间存在显著相关性。健康成年人肠道需氧菌群中仅以大肠埃希菌为优势菌群,是健康人肠道的功能菌群和拮抗侵袭菌群;而慢性腹泻患者多数(67%)肠道优势菌群发生了改变,除正常大肠埃希菌以外的其它菌群,如奇异变形杆菌、液化沙雷菌、屎链球菌等单独或者与大肠埃希菌一起成为优势菌群,导致肠道微生态环境改变,刺激肠道黏膜引起腹泻。难辨梭状芽胞杆菌是正常人肠道菌群中的一种,约占3%。正常情况下因有其它细菌抑制其过量繁殖,并降解它产生的毒素,所以是对人体无害的。如果长期口服抗生素,则杀死了平时抑制难辨芽胞杆菌的有益菌。这时难辨芽胞杆菌就开始活跃起来,并产生大量毒素,引起伪膜性肠炎。
一些研究表明,随着人的老龄化,肠菌群亦发生结构性变化,尤以具有保护性的肠双歧杆菌减少为著,而成为腹泻的原因[30,31]。又因老年人胃酸较少,小肠运动较慢,以致小肠内有较多细菌繁殖,影响脂肪吸收,而导致腹泻。脂肪酸被细菌酵解,刺激结肠分泌大量液体,又可使腹泻加重。需强调的是慢性肝病者易致肠道菌群失调,该类患者肠道内双歧杆菌明显低于正常人,此为慢性肝病者腹泻的重要原因。
宗晔等[32]对急慢性腹泻患者肠菌道群的变化及其差异进行研究,20例慢性腹泻、31例急性腹泻及20例对照组的粪便进行肠杆菌、肠球菌、双歧杆菌、乳酸杆菌及类杆菌的培养及检测分析,结果比较见表5。急性腹泻患者肠杆菌增加,肠球菌、双歧杆菌、乳酸杆菌及类杆菌减少(P<0.01),慢性腹泻患者肠杆菌增加,乳酸杆菌减少(P<0.05)。急性腹泻与慢性腹泻比较,类杆菌和乳酸杆菌减少更明显(P<0.05)。
河北医学院附属三院张琳等[33]对5例急性细菌性腹泻患儿发病早期粪便中正常菌群进行了分离、培养、计数和鉴定。结果显示腹泻患儿粪便中双歧杆菌、类杆菌、乳杆菌、肠球菌明显减少(P<0.01),肠杆菌数量增加(P<0.05),双歧杆菌与肠杆菌比值(B/E值)下降。并在腹泻患儿中选取27例分别在发病时至愈后一周做肠道菌群的动态定量分析,发现随着腹泻症状消退伴有肠道正常菌群建立,但厌氧菌的上升速度缓慢。临床动态观察表明,症状的恢复是同步的,但菌群恢复速度较临床症状好转速度为慢,而且菌群失调程度与临床症状轻重有关。
侯晓华等[34]对慢性腹泻病人肠道菌群的研究表明慢性腹泻病人的肠道菌群比例失凋表现在肠道主要菌群类杆菌、双歧杆菌、肠杆菌数值的减少,与正常人比较,差异有非常显著性。见表6。
慢性腹泻和肠道菌群失调密切相关。慢性腹泻患者肠杆菌增加,而乳酸杆菌显著减少,肠球菌、双歧杆菌和类杆菌有减少的趋势。肠道菌群数量的改变、比例的失调可使致病菌产生作用而导致腹泻。慢性腹泻可导致并加重菌群失调。慢性腹泻和肠道菌群失调可互为因果。所以对慢性腹泻患者不应盲目选用抗生素,因为抗生素可消灭敏感的具有屏障、拮抗外袭菌作用的有益细菌,加重菌群失调,并且抗生素可引起真菌感染,加重腹泻[35]。应用微生态制剂如补充双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、乳酸乳杆菌等可有效地缓解症状。急性腹泻也存在严重的菌群失调,肠杆菌增加,而肠球菌、双歧杆菌、乳酸杆菌及类杆菌均显著减少,且这些急性腹泻的菌群失调比慢性腹泻更严重。急性腹泻可能是由于病毒感染或肠道运动紊乱引起,菌群失调可能也是其主要病因之一。对于急性腹泻的治疗应首先明确有无细菌感染,在无明确细菌感染的情况下,微生态制剂应该是有效的治疗方法。若确有细菌感染,可用敏感抗生素,用量不宜过大,疗程不宜过长,同时应合理运用微生态调节剂。
中医学认为,“泄泻之本,无不由于脾胃”。肠道菌群在健康的个体中相当稳定.完整的肠内正常菌群是一个以厌氧菌为主,又有多种微生物共同组成的微生态系统。它们的平衡和稳定与宿主的健康或疾病有着密切关系。泄泻时,肠道功能紊乱,肠蠕动加快,大便次数增多,有益的厌氧菌被排出,引起菌种、比例的改变。特别是B/E值下降,它能有代表性反映腹泻患者肠道菌群的变化状况。脾胃虚弱患者,脾虚失运,故水谷精微的吸收、输布能力下降,以便溏为主,结果使得双歧杆菌等减少。失去了它们生物学屏障的保护作用。脾虚肝郁型患者,表现肠杆菌相对过盛,它不仅影响厌氧菌的生存环境,而且具有一定的致病性。所以,脾虚泄泻患者肠道微生态的改变与脾失健运有密切关联。肠道中厌氧菌的下降,尤其是B/E值的改变是其微生态的主要特征。
吴三明等[36]对3O例脾虚泄泻病人及22例正常成人粪便中的10种厌氧菌、需氧菌进行定量研究,结果显示,脾胃虚弱型病人中,双歧杆菌、拟杆菌、消化球菌等厌氧菌明显减少,脾虚肝郁型病人中.则肠杆菌相对增多。脾虚泄泻患者双歧杆菌(B)与肠杆菌(E)比值低于正常值,揭示厌氧菌减少、B/E值改变是脾失健运患者肠道微生态学主要特征。见表7、8。
陈鸿彬[37]分别对216例患腹泻、肠炎等肠道病的婴儿和200例健康婴儿的肠道菌群进行检查和分析。结果216例患儿有210例(临床症状表现为急慢性腹泻、肠炎)存在不同程度菌群失调(占有97.2%),6例为不明病因,其中,Ⅰ度占19.0%,Ⅱ度占42.9%,Ⅲ度占38.1%;200例健康婴儿有198例的肠道菌群存在正常,2例表现为Ⅰ度失调。
3抗生素相关性疾病肠道微生态失
衡状况调查
腹泻病是我国传染病中发病数最多、流行面最广的一组疾病[38]。有700多种药物引起腹泻,约占所有药物不良反应的7%,其中25%是由抗生素引起的[39]。几乎所有的抗生素都可通过胃肠道的分泌、消化、吸收和运动等功能障碍,引起腹泻病,其中青霉素类、头孢菌素类、克林霉素发生率较高[40,41]。抗生素引起腹泻,分为急性和慢性两种。急性腹泻出现在几小时至几天内,慢性腹泻出现在几周甚至几年后,因此临床对慢性腹泻很难判别是否由抗生素引起,而且临床一般不采用内窥镜和活检来区分病因,所以患者的医疗史、药物史显得更为重要。两种腹泻都可有由轻到重多种表现形式。
近年来,由于广谱抗生素的应用,大量感染性疾病患者的生命得以挽救,但广谱抗生素的滥用也使其不良反应明显增加,抗生素相关性腹泻(antibioticassociated diarrhea,AAD)是其较为突出的表现之一。引起ADD的因素有以下几方面:(1)难辨梭状芽胞杆菌感染是ADD公认的主要机制,其他病原体有产气荚膜梭菌、金黄色葡萄球菌、产酸克雷伯菌、抗药沙门菌以及念珠菌等;(2)抗生素使肠道生理性细菌明显减少,使多糖发酵成短链脂肪酸减少,未经发酵的多糖不易被吸收,滞留于肠道而引起渗透性腹泻;(3)抗生素的直接作用可引起肠黏膜损害、肠上皮纤毛萎缩及细胞内酶的活性降低,或者与肠道内胆汁结合使脂肪吸收减少,从而导致吸收障碍性腹泻。几乎所有的抗生素均有可能引起AAD,不同的人群、不同的抗生素其AAD的发病率不同,一般在1.99%~23.70%[42,43]。
张爱红等[44]调查了临床发生抗生素相关菌群失调的主要原因,在随机调查中发现,60岁以上发生菌群失调的患者约占60%;其中应用广谱抗生素治疗超过2周者占51.4%;联合应用3种抗生素的患者菌群失调发生率为70%;碳青酶烯类和第三代头孢类抗生素较其它种类抗生素更易导致菌群失调。
陈惠玲等[45]采用粪便直接涂片染色法诊断有无菌群失调及菌群失调的程度,并采用前瞻性和回顾性相结合的方法,调查抗生素应用情况。结果显示:老年患者发病率较高,抗生素相关性菌群失调的发病率为65.0%,引起菌群失调的药物种类多样化,主要是头孢菌素、亚胺培南、青霉素、哌拉西林、克林霉素。
住院患者中出现的腹泻与菌群失调有密切关系。杨勇等[46]调查的68例腹泻患者中有75%(51例)的患者存在菌群失调,且均未有志贺菌属或沙门菌属细菌的感染,而这68例患者入院后均接受了一种以上的抗生素治疗,且从入院开始到出现腹泻期间一直在使用抗生素。同时从表2可以看到肠道菌群失调的发生与使用抗生素的时间密切相关,使用抗生素的时间越长,出现抗生素相关性腹泻的概率就越大。
4肠易激综合征人群的发生率及微
生态失衡状况
肠易激综合征(IBS)是一种常见的以结肠症状为主要表现的功能性肠病,临床上以不能用结构或生化异常来解释的腹部不适和(或)腹痛伴排便习惯改变为特征。文献上它有过许多名称,如神经性结肠炎、过敏性结肠炎、结肠痉挛、粘液性结肠炎、结肠过敏、结肠功能紊乱等等。由于病因和发病机制不清,临床上缺乏非常有效的治疗药物。流行病学相关研究显示至少一部分IBS患者的发病与肠道菌群紊乱有关[47~49]。因此根据微生态学理论,采用益生菌恢复正常肠道菌群来预防和(或)治疗这类IBS的发病具有可行性[50~52]。
肠道菌群紊乱与IBS发病的流行病学研究证实,细菌性胃肠炎在IBS症状发作中的作用已被广泛研究。Neal等[53]对544例经实验室检查证实的细菌性胃肠炎患者进行的队列研究发现,患胃肠炎6个月后,有25%的患者仍有排便习惯改变问题。2组前瞻性研究评价了抗生素在IBS病因中可能的作用。对300例子宫切除后预防性给予甲硝唑或安慰剂治疗的患者进行前瞻性双盲对照研究发现抗生素预防组IBS症状的发生率高于安慰剂组[54];根据北京协和医院一项流行病学调查结果,该病在我国城市的患病率约为10.5%,是继感冒之后的第二大常见病。
采用常规微生物学技术对IBS患者肠道菌群进行研究的报道很多。Balsari等[55]对20例IBS患者的粪便微生物进行了观察,发现与正常人相比IBS患者粪便中大肠菌明显减少并且乳酸杆菌和双歧杆菌的数量也显著降低。
江月斐等[56]对腹泻型肠易激综合征脾胃湿热证患者肠道菌群的变化进行观察证实,22例腹泻型肠易激综合征脾虚证患者(简称脾虚证),与25例健康人作对比,脾胃湿热证患者肠杆菌、肠球菌明显增多(P<0.01),双岐杆菌、乳杆菌、消化球菌明显减少(P<0.01);酵母菌、拟杆菌无明显改变.与脾虚证比较,脾胃湿热证患者肠杆菌、肠球菌、双岐杆菌、乳杆菌、拟杆菌、消化球菌明显增多(P<0.05或P<0.01),而酵母菌差异无显著性。腹泻型肠易激综合征脾胃湿热证患者存在肠道菌群失调。
张琳等[57]在进行肠易激综合征与肠道菌群之间的关系以及微生态制剂治疗对照观察中,对40例确诊的肠易激综合征患者及20例健康者进行粪便涂片染色和菌群检测。发现肠道菌群失调肠易激综合征患者达67.5%,对照组20%,两组差异有显著性。在IBS治疗中加用微生态制剂能有效改善IBS的临床症状与体征,效果明显优于单独使用胃肠解痉药或胃肠动力药。
江汉龙等[58]对南方医院1990至2002年住院的312例IBS患者的临床检查资料进行回顾性分析发现,312例IBS患者表现腹痛239例(76.6%),腹泻146例(46.8%),大便混有黏液125例(40.1%),有神经精神症状138例(44.2%)。X线钡灌肠检查63例均提示肠蠕动活跃、排空增快,阳性率100%;115例患者行肠道菌群分析,46例(40%)呈I度菌群失调,42例(36.5%)呈II度菌群失调。
甘少光等[59]在探讨抑郁症、肠道菌群失调及功能性消化不良等疾病在肠易激综合征(IBS)中的发病率及其与肠易激综合征的关系研究中,他们分析了127例IBS患者中抑郁症、肠道菌群失调及功能性消化不良等疾病的发病率。结果显示抑郁症、肠道菌群失调及功能性消化不良总发生率为60.6%,伴抑郁症者68例(53.5%),肠道菌群失调者46例(36.2%),功能性消化不良者46例(36.2%),抑郁症在肠易激综合征各型中普遍存在,而肠道菌群失调主要见于腹泻为主型的肠易激综合征。针对这些疾病的菌群失调的治疗,可能是治疗肠易激综合征的有效方法。
肠易激综合征是一生物、心理和社会范畴疾病。发病机制复杂,症状多样,目前尚缺乏可靠的诊断标准与治疗药物。肠道菌群失调可能与IBS有关,IBS致病的很多因素亦可导致茵群失调,其因果关系和相互作用尚不明确。微生态制剂已广泛应用于各种胃肠道疾病,如炎症性肠病、旅游性腹泻、难辨梭菌性腹泻、抗生素相关性腹泻等,并取得较好评价。治疗IBS虽有尝试,但尚缺乏大规模、前瞻性的研究。微生态制剂是否能在肠道内长期定植,对IBS患者的有效性和安全性等都有待进一步的研究。鉴于IBS病因的多样性,治疗的多元化是未来的趋势,肠道微生态的调整可能是其中之一。
5应激状态下人群肠道微生态失衡
状况
英文中有个词叫stress,这个词在医学和心理学中被译为“应激”、应激状态、紧张刺激、紧张状态等。这个词在作名词使用时,含有压力、重压、紧张、紧迫、强调、重要的意思。
应激反应是指机体受到构成对其威胁的任何刺激而发生的多种激素参与的全身反应。是一组非特异性的周身适应综合征(GAS),是机体以最可能和最有效的方法对抗应激性刺激的一种非特异性防御反应。应激状态下,神经、内分泌、免疫和凝血系统等均参与了应激反应。
在应激状态中,要求人们迅速地判断情况,瞬间作出选择,同时还会引起机体一系列的明显的生理变化。例如心跳、血压、呼吸、腺体活动以及紧张度等都会发生变化。适当的应激状态,使人处于警觉状态之中,并通过神经内分泌系统的调节,使内脏器官、肌肉、骨骼系统的生理、生化过程加强,并促使机体能量的释放,提高活动效能。而过度地或者长期地处于应激状态之中,会过多地消耗掉身体的能量,以致引起疾病和导致死亡。应激状态的延续能击溃一个人的生物化学保护机制,使人的抵抗力降低,以致被疾病所侵袭。
胃肠道是对应激反应最为敏感的器官之一,应激状态一方面引起机体LBP/CD14系统(内毒素受体)表达上调,使机体对内毒素敏感性增高(致敏阶段):一方面,由于免疫抑制,肠道通透性增高以及菌群紊乱等因素,促进肠源性内毒素易位,并聚积于局部组织。组织内毒素通过上调的LBP/CD14系统激活多种炎性细胞,释放炎性细胞因子(TNFα、ILI、PLA2等)。另一方面则进一步加重肠黏膜损伤,促进内毒素易位,致使炎症反应不断放大、加重,最终导致全身失控性炎症反应。
应激状态与肠道微生态失衡具有密切关系,张桂兰等[60]在观察坦克兵野外训练的极端环境条件对坦克乘员肠道菌群的影响的研究中,动态观察了32例参训坦克乘员粪便中肠菌群的变化规律。参训后与参训前及对照组比较,肠道菌群中双歧杆菌、乳酸杆菌、类杆菌的数量均非常显著性降低(P<0.001);而肠杆菌和肠球菌数量均非常显著性升高(P<0.001);B/E值非常显著性降低(P<0.001);梭杆菌数量非常显著性升高(P<0.001);组间各厌氧菌种检出阳性率差异无显著性(χ2检验,P>0.05)。上述结果证明:坦克兵野外训练的极端环境条件对参训坦克乘员肠道菌群的生长、繁殖产生显著的负面影响,可打破肠道微生态平衡,但其肠道内厌氧菌群中各菌种的定植确有一定的稳定性。
马萍等[61]调查了100名野外训练期间士兵应激状态下上呼吸道菌群变化,发现呼吸道菌群发生明显变化。主要表现为正常菌群所占比例下降,而致病菌群所占比例明显升高。当正常菌群生态失调时,不但数量发生改变,而且菌型也有更替,是上呼吸道内源性感染的主要病原菌。调查的战士在训练期上呼吸道感染21例,下呼吸道感染2例。
吴力克等[62]比较研究水面和水下两种长期航行条件对舰艇和核潜艇艇员肠道菌群的影响并对其意义进行初步探讨。结果显示两种长航条件均对人体肠道菌群产生显著影响,可打破肠道微生态平衡,但两者所致的肠道菌群构成变化的特点不同。提示不同长航条件可造成不同的微生态失调,需区别对待。
梁冰等[63]进行了观察及评价复合益生菌制剂(海生元)纠正长航核潜艇艇员肠道菌群失调的研究。对未服药组和服药组艇员进行长航前后肠道正常菌群定量及统计学比较分析后发现,经过20天水下长航作业后,服药组双歧杆菌、乳杆菌数量(8.36±0.21、8.04±0.99)非常显著高于未服药组(7.63±0.91、6.60±0.79,P<0.05和P<0.01),而致病菌显著减少(P<0.05,P<0.01)。此外,服药组消化道症状发生率也显著低于未服药组(P<0.05和P<0.01)。但服药组自身航行后与航行前比较,双歧杆菌与乳杆菌数量减少仍有显著差异(P<0.05),类杆菌数量减少仍有非常显著差异(P<0.01)。提示复合益生菌制剂对长航核潜艇艇员肠道茵群失调的纠正有一定的效果。在改善胃肠道症状的同时,可使服药艇员肠道正常菌群保持在弱势平衡的水平上。
吴力克等[64]比较了水面舰艇和核潜艇长时间航行对艇员幽门螺杆菌(HP)感染率的影响,并判断长航艇员HP感染与环境社会因素、肠道正常菌群及心理应激各变量之间的相关关系。结果显示:HP感染情况核潜艇组长航、水面舰艇组长航后和岸勤组比较,HP感染率差异有显著性(P<0.05)。心理应激变量中,水面舰艇组和核潜艇组HP感染与心理应激总分、负性情绪反应呈非常显著正相关(P<0.01),结果见表9~11。
谭建美等[65]探讨了手术创伤对肠道菌群的影响。在表11菌群分析中表明:与手术前相比,手术后肠杆菌和肠球菌分别增加了5倍(P<0.01)和3倍(P<0.05);而双歧杆菌和真杆菌则分别下降了75.0%(P<0.01)和67.6%(P<0.05);双歧杆菌/大肠杆菌的比值(B/E)倒置更为明显(P<0.001);肠道菌群失调由35%增加到65%(P<0.05)。手术创伤通过何种机制对肠道菌群的构成产生影响,目前尚不完全清楚。可能与手术创伤、术中失血以及麻醉使机体处于应激状态,通过由神经—内分泌介导的适应性反应导致选择性内脏血管痉挛、肠道血流灌注减少、血液动力学发生改变有关。
肠黏膜上皮在遭到缺血、缺氧以及由此带来的细胞因子和炎性介质的攻击后而受损,原本适宜原籍菌群生长但在微生物发生变化而致其生长受抑,种群间的拮抗作用减弱,以大肠杆菌为代表的革兰阴性菌则得以大量繁殖,致使B/E比例失调;同时,创伤后胃肠功能受到抑制,使得肠蠕动带来的净化作用明显减弱,过路菌滞留于肠道的时间延长而增加了繁殖的机会;手术后机体免疫力的减低、禁食所带来的肠道菌群生长所需要的营养底物的缺乏,也可能在一定程度上影响肠道菌群的消长,从而导至肠道菌群失调,生物屏幕障受损,有可能促进细菌易位的发生,对机体产生极为不利的影响。
曹晋桂等[66]在歼击机飞行员肠道菌群正常值及有关影响因素研究中发现,与健康地勤人员相比,歼击机飞行员肠道菌群中肠杆菌、拟杆菌数量明显增加,而双歧杆菌、消化球菌数量明显下降。其得出的结论是,目前的健康歼击机飞行员肠道菌群具有微生态学的特殊性,特别是双歧杆菌的低水平数值,使肠道的稳定性及生理功能存在着潜在的危险性,是易造成慢性胃肠道疾病及肠道菌群失调的不良基础。
6食物过敏与肠道微生态失衡
食物过敏(FA)是指食物进人人体后,机体对之产生异常免疫反应,导致机体生理功能的紊乱和(或)组织损伤,进而引发一系列临床症状。食物变态反应具有特异性,各种免疫病生理机制均可涉及。FA反应的一个共同特点是必须有致敏原的预先接触及前接触,使机体处于致敏状态,当再次接触该致敏原时,才诱发变态反应。FA是临床上最常见、最重要的过敏性疾患之一。
由于FA与食物毒性反应及不耐受相混淆,故其发病率的多篇报告结果相差悬殊。发达国家儿童食物过敏的患病率是1.4%(0.5%~3.5%),北美报告整个人群中食物变态反应的患病率为10%(儿童13%,成人7%),欧洲报告儿童时期的患病率为0.3%~7.5%,成人为2%。一项安慰剂对照双盲食物激发试验的研究结果表明,儿童期食物变态反应患病率为2%~7.5%,而成人则明显低于儿童。中国一项以开放性食物激发试验为诊断依据的研究显示,2岁以下幼儿食物过敏率为5.2%。一般统计正常人群中食物变态反应的患病率女性高于男性。由于婴儿及儿童胃肠道屏障作用差,且免疫系统发育不成熟,故婴儿及儿童患病率较成人为高。婴儿及儿童发病率随年龄的增长而下降,特别是18个月后明显下降。本病的发生与个体遗传易感性有关[67~70]。
FA是婴儿期最常见的过敏性疾病,由于发病机制不清,治疗方法有限,病因研究仍是目前的重点。随着卫生学假说的提出,国外研究显示肠道菌群的改变可能与过敏性疾病有关[70]。FA时,由于肠道屏障的破坏和炎症的发生,肠道菌群的数量和比例也会发生一些改变。从肠道微生态层面探讨儿童FA的发生和预防机制,可为儿童FA的预防和治疗提供依据。
陆秀美[71]等和王挺[72]分析了不同喂养方式下FA婴儿的肠道菌群,发现无论采取哪种喂养方式,FA婴儿的肠道菌群均显示双歧杆菌和(或)乳酸杆菌等有益菌含量减少,肠杆菌含量增多,亦即双歧杆菌优势减弱或消失、肠杆菌优势增强等菌群变化。同时也证实母乳喂养有助于婴儿肠道双歧杆菌的生长和优势维持。见表13、14。
王念蓉[73]等对重庆市52例FA婴儿和100例健康婴儿进行大便菌群检测,结果显示,FA婴儿肠道菌群与健康婴儿的肠道菌群差异存在显著性,不同喂养方式的婴儿显示不同的大便菌群组成。肠道正常菌群的改变可能在FA的发生中起一定作用。见表15~17。
王小卉等[74]观察了健康婴儿肠道菌群的定植过程及其在食物过敏症患儿的变化,分析了肠道菌群形成与婴幼儿FA的相互关系,并对71例健康无过敏症母乳喂养婴儿和100例FA婴儿粪便乳酸杆菌、双歧杆菌和大肠杆菌进行了定量检测。结果显示,婴儿肠道菌群处于动态定植过程,随生长发育,双歧杆菌和乳酸杆菌在肠道定植增加,大肠杆菌数量减少。FA婴幼儿肠道乳酸杆菌、双歧杆菌数量较健康婴幼儿低,而大肠杆菌数量较健康婴幼儿高。提示婴儿期肠道菌群仍处于动态演替过程,FA婴儿肠道菌群与健康婴儿是不同的。
7厌食人群肠道微生态失衡状况的
调查
近年来,随着社会经济水平的提高及独生子女的增多,儿童厌食症,尤其儿童非器质性厌食症越来越多。厌食症以较长期食欲减退或食欲缺乏为主要症状。它是一种症状,并非一种独立的疾病。引起厌食症的原因很多,某些慢性病如消化性溃疡、慢性肝炎、消化不良及长期便秘等都是厌食症的潜在原因。此外,不良的饮食习惯、吃浓甜油腻食物过多、吃零食、生活不规律等均为本病的原因。
目前,我国儿童偏食、厌食及所致的营养不良发生率均相当高。北京三所幼儿园510名3~5岁日托幼儿中,偏食123例,占24.11%,厌食81例,占15.88%。目前,一致认为心理社会因素与儿童的饮食卫生行为习惯有着直接相关。任性是导致儿童偏食、厌食的常见个性问题,其次为情绪障碍、做事依赖大人、就餐不规律、注意力不集中,这些在偏食、厌食中检出率均较高[75]。
陈捷等[76]对温州市422例厌食患儿和中班幼儿(平均年龄5岁)及3年级学生(平均年龄9岁)各300名儿童进行调查,结果显示:厌食儿童体格指标低等64例(15.2%),中等282例(66.8%),高等76例(18%)。统计1999至2002年4年间7~10月的厌食症发病率为11.3%~15.2%,其他月份发病率为7.5%~9.2%。422例患儿中,低幼段180例(42.5%),幼儿段153例(36.2%),低幼和幼儿段合计占78.7%。学龄前段56例(13.4%),学龄段33例(7.9%)。中医学望诊和问诊改变各1项。422例中,望诊改变367例(87%)问诊改变152例(36%)。据单因素条件LoSistic回归分析,16个在统计学上有显著性意义的因素:夏秋季节、低幼段或幼儿段、添加辅食迟缓、过分依赖牛奶、过度吃零食、早餐进餐仓促、缺乏户外活动、性格孤偏退缩、面色无华或萎黄、头发稀黄、体重偏低、时常腹痛、情绪躁、大便干结或稀溏、血钙低于正常和血清铁蛋白均低于正常。
王挺等[77]通过对非器质性厌食症儿童肠道菌群的定量调查与分析,发现非器质性厌食症儿童肠道中的双歧杆菌、乳酸菌、肠杆菌数量与正常儿童有显著性差异(P<0.05)。见表18。他认为儿童厌食症与肠道菌群失调有密切关系。
儿童厌食症的病因是十分复杂的,涉及到社会、心理和生理等多方面因素的影响。厌食症儿童肠道双歧杆菌、乳酸杆菌和肠道杆菌与正常儿童比较具有显著差异,提示儿童厌食症与肠道菌群失调有关。郭青[78]通过对267例非器质性厌食儿童进行过食物结构、进食时间和家长喂养行为的调查后认为,高蛋白、高脂肪、各种零食过多、蔬菜、谷类和粗纤维食品少是引起儿童厌食的早期原因。而以上情况常常在肠道菌群失调,有害菌增多,益生菌减少时多发,因此,肠道菌群失调应该是小儿厌食症更深层次的发病原因之一。同时,菌群失调与厌食症又互为因果,形成恶性循环,引起营养不良、免疫功能下降、智能发育落后及发育滞后等更为严重的后果。
双歧杆菌主要通过与肠黏膜上皮细胞紧密结合而发挥生物屏障作用,同时还能在肠道内产生具有重要生理作用的有机酸,降低肠道pH值及氧化还原电势,抑制致病菌及条件致病菌的人侵,维持肠道微生态平衡系统,从而促进肠道对锌、铁等微量元素的吸收和利用。阎坤曦等[79]用双歧杆菌制剂治疗儿童非器质性厌食症,通过疗效观察、发锌和血红蛋白等项检测结果证实,其总有效率达84%,进一步证实了调整肠道微生态、纠正菌群失调对治疗儿童非器质性厌食症的重要性。
8糖尿病人群的肠道菌群状况
正常的微生物群大部分定植于肠道,它们参与宿主的生长发育,促进免疫系统的成熟,为宿主提供营养等等。因而,这个微生态系统也成为宿主生理系统中不可分割的组成部分。动物实验表明,无菌动物接种正常菌群后可以增加葡萄糖的摄人,提高血中葡萄糖和胰岛素水平[80]。同样,肠道菌群刺激机体免疫系统所产生的IL6、TNFα等细胞因子也影响胰岛素的敏感性和葡萄糖的代谢[81]。因此,肠道菌群在一定程度上影响糖尿病的发生、发展。
别明江等[82]通过降糖物质使糖尿病模型小鼠血糖降低的研究,探讨血糖变化与肠道菌群的关系,结果显示:不同降糖物质对肠道菌群影响相似,小鼠肠道益生菌的变化趋势与血糖变化呈负相关,肠杆菌、肠球菌、真菌与血糖变化的规律不明显。
孙艳等[83]在比较10例Ⅱ型糖尿病患者和6例健康成年人的肠内菌群的研究中发现,糖尿病患者肠内居统治地位的是非有益菌,肠内有益菌显著减少,有害菌比例升高,腐败物质明显高于健康成年人,患者粪便的含水率和pH值都偏低。研究提示糖尿病患者肠道菌群紊乱,易发生便秘,免疫力低下。具体见表19。
肖党生等[84]通过25例糖尿病患者肠道菌群变化规律以及服用拜糖平时对肠道菌群的影响的研究发现,糖尿病患者粪便中肠杆菌科细菌增加(9.0±0.5 vs 8.5±0.8,P<0.05),而双歧杆菌和类杆菌数量减少(分别为8.1±1.2 vs 8.9±1.9和9.2±1.0 vs 9.9士1.4,P<0.05);服用拜糖平的患者肠道内类杆菌数量进一步减少(9.1±1.3,P<0.05),双歧杆菌和肠杆菌科细菌有所恢复(分别为8.8±1.3和8.6±0.9,P>0.05)。见表20。研究结果证实了糖尿病患者肠道内存在肠道菌群失调。
张磊艺等[85]观察了银杏叶提取物对糖尿病大鼠脂质代谢的影响的实验,发现经银杏叶提取物治疗后,治疗组较糖尿病对照组,总胆固醇、甘油三脂、低密度脂蛋白、胆固醇明显降低(P<0.01);糖尿病组肠道菌群较正常组明显变化(P<0.01),尤其双歧杆菌、乳杆菌等明显减少,而治疗后肠道菌群得到调整。
糖尿病患者伴有免疫下降和慢性炎症,如T细胞亚群比例失调,IL6等细胞因子升高。糖尿病患者的上述生理和病理改变可以导致肠道菌群的改变。对糖尿病患者肠道菌群的研究发现,糖尿病患者在空腹血糖和糖化血红蛋白升高的同时肠道菌群则出现有害菌,肠杆菌科细菌升高,而双歧杆菌数量下降。糖尿病患者肠道内的总菌数明显少于正常健康人,各种菌所占比例也存在很大的差别,主要原因可能是患者长期服用各种药物,对肠道内正常菌群造成破坏。肠道菌群的紊乱会对患者正常的消化代谢、营养吸收产生关键性的影响,不利于患者的正常生活和疾病的改善。
糖尿病患者的双歧杆菌等菌的绝对值比健康成年人显著降低,又由于乳杆菌和双歧杆菌都是典型的有益菌,都对糖尿病患者的生化指标所反映的病情有反相关作用,因而肠道内的有益菌是和糖尿病患者的病情是密切相关的,所以无论从治标还是治本的角度都应该重视它们的存在与活动。糖尿病患者的腐败梭菌等有害菌占总菌数比例过高,相应的肠内腐败物质和毒素亦显著增加,这就造成了患者的代谢负担过重。有害菌数的数量超出正常水平还会引起自身感染(包括皮肤、黏膜、脏器及血行的感染),感染是糖尿病的发病因素之一,也是糖尿病的伴随症,如果能够降低有害菌的数量,对糖尿病患者的病情和正常生活都有益处。
9肝病、肝硬化、肝癌病人肠道菌
群失衡状况
肝病患者的肠道菌群改变可能和多种因素有关[86],各类肝病患者均存在不同程度的菌群失调。其原因如下:由于慢性肝炎、肝硬化患者的胃肠蠕动减慢和微绒毛损害,降低了肠道清除能力,增加了过路菌接触和黏附机会,从而导致细菌过度生长;肝硬化患者门脉高压性肠病,导致肠道淤血水肿、缺血和缺氧,致使肠壁局部抵抗力下降,而肠黏膜内pH值下降,肠腔内pH值升高,使细菌生长受到影响。此外,肠腔内胆盐缺乏,继发感染而长期使用广谱抗生素等因素均能使肠腔内微生态环境受破坏,引起菌群失调;肠道功能紊乱、大便次数增多,使细菌在肠道内定植及生长繁殖受阻而发生菌群失调[87]。研究表明,慢性重型肝炎患者肠道主要专性厌氧菌下降,需氧菌及兼性厌氧菌数量上升,表现为双歧杆菌、类杆菌和消化链球菌明显下降,大肠杆菌、肠球菌和酵母菌明显增加,存在明显的菌群比例失调;慢性肝炎也是如此[88]。
慢性肝病患者肠道微生态系统紊乱可导致肠源性毒物升高,与肝性脑病的发生、发展密切相关。研究发现氨、内毒素、硫醇和苯二氮卓类物质等均由肠道菌群产生,肝功异常致菌群失调后这些肠源性毒物生成增多,而肠道细菌易位和过度生长又将增加肠道渗透性,延长肠道通过时间,促进氨、内毒素等其他肠源性毒物的吸收,而肝功能受损又不能及时代谢以上毒物从而导致毒物储积,反过来进一步加重肝脏损害,促进肝性脑病的发生。HAN[89]指出肠道是人体细菌和内毒素池,肝病时菌群失调,G-细菌过度生长,细菌易位,肠道渗透性增加和枯否(Kupffer)细胞毒物清除能力下降,从而易致肠源性内毒素血症,在急、慢性肝炎到肝纤维化、肝硬化再到肝性脑病的发生、发展过程中起重要作用。有报道内毒素血症在慢性肝炎、急性肝炎、重症肝炎和肝硬化患者中的发生率分别是79%、75%、93.3%和84.3%,且与肝功能程度相关[90]。氨中毒仍是目前公认的致病假说之一,血氨水平与肝性脑病分级呈正相关[91]。调整肠道菌群有助于减少肠源性毒物的产生和吸收,微生态疗法调整肠—肝轴已成为慢性肝病及HE的重要治疗策略[92]。
华静等[93]研究了肝硬化患者肠道菌群的变化,并分析血浆内毒素水平与肠道细菌的关系。通过对37例肝硬化患者和18例健康者粪便中8种常见的厌氧菌及需氧菌及外周血内毒素进行定量研究发现,肝硬化患者存在肠道菌群失调,肝硬化患者双歧杆菌、拟杆菌、真杆菌量明显低于正常组,而大肠杆菌、产气荚膜杆菌量高于正常组(P<0.05);具有代表性的厌氧菌减少,需氧菌增多。需氧革兰阴性杆菌大量繁殖可能是引起肝硬化肠源性内毒素血症的一个重要因素。菌群失调的严重程度随患者肝功能ChildPugh分级的严重程度而加重。见表21~23。
范东旭等[94]研究了肝硬化病人肠道菌群的变化,并分析了血浆内毒素水平及肠道菌群的关系,结果证明:肝硬化病人存在菌群失调,具有代表性的厌氧菌双歧杆菌的减少,需氧的肠杆菌及球菌增多。需氧的大肠杆菌及球菌的大量繁殖以及双歧杆菌的减少可能是引起肝硬化肠源性内毒素血症的一个重要因素。
陈穗等[95]对原发性肝癌肠道菌的分析证实:原发性肝癌病人肠道内的肠杆菌、葡萄球菌、酵母菌、拟杆菌及双歧杆菌明显减少(P<O.01),其中以需氧菌较明显,表明肠道菌群失调。见表24。肠道菌群失调和免疫功能低下时,由于肠道淤血,肠黏膜水肿致使肠壁的通透性增加,从而影响肠内营养物质和水电解质的吸收,进而发生腹泻。病人排便次数增加,肠功能紊乱,使细菌在肠道内定植受阻,生长繁殖障碍使菌群发生失调。腹泻是原发性肝癌病人的常见临床表现,与肝功能的损害程度有关。从菌群分析结果看,菌群失调与腹泻之间存在一定的关系,可能是腹泻的原因之一。
董礼阳等[96]研究了原发性肝癌经肝动脉灌注化疗栓塞(TAE)后肠道菌群、内毒素含量的变化,证明了经TAE后转氨酶明显升高,肠道双歧杆菌、乳酸杆菌明显减少,大肠埃希菌、肠球菌明显增加,血清内毒素水平增高。研究结果提示肝癌TAE后肝功能受损,肠道菌群失调加重,导致肠源性内毒素血症发生率进一步升高,而内毒素血症在肝病的维持和发展中起到重要的作用,从而引起肝脏损害进一步加重。因此,肝癌TAE后,肝损加重—肠道菌群失调—肠源性内毒素血症,形成一个恶牲循环,发生各种并发症,包括肝功能衰竭及多器官功能衰竭概率大大增加。这要求我们不但要注重肝脏的保护,还要同时兼顾肠道菌群的平衡。原发性肝癌TAE后肠道菌群发生变化,血清内毒素均有升高,兼顾治疗可能会减少并发症的发生。
10免疫力低下人群肠道微生态状况
人体肠道内存在数量庞大、结构复杂的正常菌群,而肠壁内存在为数众多、功能强大的淋巴细胞,以肠黏膜为界,两者相互作用,相互制约,处于动态平衡状态。肠道细菌及其代谢产物包含了大量的免疫刺激物质如抗原、毒素等,而肠道免疫屏障能对来自黏膜表面的各种抗原做出正确反应,即对无害抗原如食物及正常菌群的抗原表现为免疫耐受以保证食物的吸收和微生态的稳定,不会因对无害抗原起反应而耗竭免疫资源;同时对病原体则产生免疫清除与免疫排斥。这种准确识别并产生两种截然不同、方向相反的免疫反应,提示肠道免疫存在精确的调控机制。这种机制是在细菌与机体免疫系统的长期相互作用、相互适应、长期进化过程中形成的。正常情况下肠道菌群与肠道免疫和平共处,互惠互利,通过精密的调控机制,二者处于动态平衡状态。一旦这种机制被破坏,将会导致一系列疾病。
若肠道免疫系统失去对正常菌群某些抗原的耐受,在肠道局部可产生炎症反应,诱发炎症性肠炎(包括溃疡性结肠炎、克罗恩病);在全身,由于机体与细菌存在交叉抗原,可诱发全身性炎症反应,参与某些自身免疫性疾病的发病机制。炎症性肠炎及自身免疫性疾病的动物模型不能在无菌动物中建立,就是支持这一观点的有力证据。现已有很多临床资料表明,利用肠道正常菌群,如乳酸杆菌、双歧杆菌、非致病性大肠杆菌,治疗炎症性肠炎、婴幼儿湿疹、食物过敏取得了类似于糖皮质激素样的效果,而且无副作用,疗效更持久。
外科大手术、创伤、癌症、败血症、糖尿病、使用糖皮质激素及免疫抑制剂均不同程度损害宿主的免疫功能,当肠道免疫功能下降时,肠道细菌由于失去监控,会出现过度繁殖、细菌易位。如在严重创伤后,可因肠道细菌易位及释放大量内毒素而引发或加重多脏器功能衰竭;在急性胰腺炎时,肠道细菌可通过毛细淋巴管,经胸导管、心脏,到达肺部,诱发胰腺炎相关性肺炎;HIV感染的患者易出现肠道细菌过度繁殖引起的细菌性腹泻。这类疾病都可通过提高机体免疫力或用益生菌改善肠道菌群来预防和治疗。
使用广谱抗生素后,抑制了体内大部分敏感菌,而不敏感的其他细菌因不能受到原来菌群的制约而大量繁殖,导致二重感染的发生。二重感染多发生于老弱等免疫力低下患者的消化道、呼吸道及泌尿道等。胃肠手术后可由于多种原因所致更易出现肠道菌群失调,并由此产生一系列并发症,导致病情复杂或加重。
郑爱民报道[97],胃肠手术后肠道菌群失调患者56例,均有腹胀腹泻,严重者每日腹泻10余次,甚至大便失禁;发热43例;应激性胃肠出血28例(包括咖啡色胃液和酱油样黑便);伪膜性肠炎6例;鹅口疮4例。并发症有肺炎16例,泌尿系感染8例,内环境失衡17例,多器官功能障碍综合征3例,切口感染或裂开7例。经大便涂片菌相检查或细菌培养明确的病原菌有革兰阳性球菌34例(包括肠球菌、金葡菌和链球菌),革兰阳性杆菌14例,霉菌8例。
分析此类病人发生菌群失调的原因与下:(1)全身情况差、病情危重;(2)免疫机能低下,如应用免疫抑制剂、放化疗、应用皮质激素等。大剂量放疗不仅能削弱机体对细菌侵袭的防御能力,还能使血液中白细胞和巨噬细胞及抗体的产生减少,造成机体抗感染能力下降。(3)抗生素使用不当。长期或大量使用广谱抗生素,抑制了寄生在肠道内的某些敏感菌群,致使耐药菌株、过路菌以及一向认为非主要的共生菌优势繁殖,破坏了肠道菌群生理组合,引起菌群失调。(4)应激状态。越来越多的研究证明,肠道是机体应激反应的中心器官,应激状态可使肠黏膜组织损伤、萎缩、屏障功能下降,导致肠腔内毒素吸收增加、细菌易位(bacteria translocation)以至于发生全身炎症反应综合征(SIRS)。
叶斌主[98]对急诊科收治的5118例患者中发生医院感染的415例作回顾性分析。结果60岁以上感染发生者342例,糖尿病感染发生率为24.8%;其次为晚期癌24.1%;再其次为慢性阻塞性肺疾患17.5%。感染中主要致病菌大肠埃希氏菌47.2%;其次为变形杆菌26.8%,发生感染的主要病种是胃肠炎45.1%。分析表明医院感染与年龄、原发病、入侵病原菌、机体免疫力低下密切相关。在415例医院感染患者中,慢阻肺患者277例,占发病总数的66.8%。慢阻肺患者因长期患病,体质下降、肺功能不全、咳嗽无力、呼吸道分泌物不易排出,加上长期不正规服用抗生素,致使体内菌群失调,易于发生多种病原菌感染。糖尿病患者中虽然只发生37例医院感染,但其发生率却占糖尿病组的24.8%。
付俊俐等[99]研究了胆囊切除后肠道菌群及肠道sIgA含量的变化。在60例研究对象中20例为体格检查健康者,40例为胆囊良性病变行胆囊切除术后患者,其中20例术后大便正常,20例术后大便次数或性状较情况术前有改变。研究提示用培养的方法检测肠道菌群,透射比浊法测定粪便中sIgA后发现,胆囊切除后肠道双歧杆菌、乳酸杆菌明显减少,大肠杆菌、肠球菌明显增加;粪便中sIgA的含量明显下降。胆囊切除术对肠道菌群及肠道免疫功能均有影响。
11各种癌症及放化疗病人菌群失
衡情况
肿瘤病人由于机体自身不同程度的免疫功能低下,在应用放化疗或并用抗生素、肾上腺皮质激素等后,破坏了机体微生态的平衡,极易出现菌群失调。肿瘤患者目前的治疗原则是以手术、放化疗为主的综合治疗,随着新的放化疗技术与药物在临床中不断的开发和应用,提高了患者的生存期,但在杀伤癌细胞的同时,也破坏、杀伤了人体肠道内正常的有益菌,不可避免地出现肠道微生态平衡被破坏,从而引起肠内菌群紊乱,破坏了人体正常的菌膜屏障,削弱了肠道对致病菌的防御功能,致使致病菌趁虚而入。同时,肠道菌群紊乱又会影响营养物质的消化、吸收,导致体质下降,加剧病情,影响康复,使患者在放化疗的同时普遍会产生剧烈的恶心、呕吐、食欲不振及腹泻、便秘等严重的胃肠道反应。食欲不振无法进食,致使人体内的白血球指标过低身体过度虚弱而无法继续进行治疗。事实上,很多癌症患者是由于放化疗的毒副作用太强,导致身体状况太差而无法进行继续治疗。
我国卫生部疾控司统计资料显示,在消化系统的癌症中,80%是大肠癌。结肠炎反复发作,后期恶化就可能成为大肠癌,结肠炎久治不愈的重要原因之一就是肠道菌群紊乱。长期应用抗生素治疗急性腹泻的患者,虽然在一定程度上缓解或治愈了急性腹泻,但人体肠道正常菌群却遭到破坏,极易导致抗生素相关性腹泻或便秘,这类人群肠道发病率极高,每年发病数有近1亿人次。
姜大庆等[100]探讨了乳腺癌、肺癌术后辅助“化疗”对病人免疫功能影响和菌群失调后白念珠菌增殖感染情况。在对辽宁省肿瘤医院80例乳腺癌、肺癌术后辅助化疗病人,化疗后均行痰、便真菌学检查,并以30例经痰、便检查无白念珠菌生长的健康人体作对照。随机抽样40例病人化疗前后作RBCc3b受体检测。结果显示80例病人化疗前痰、便检查白念珠均阴性,化疗后1个、2个月和3个月痰和(或)便检阳性者分别为7例(8.8%);41例(51%)和62例(77.5%)与正常对照组三个月内白念珠菌检阳性仅1例(3.3%)比差异非常显著(P<0.01)。白念珠菌检阳性病人体有不同程度临床症状。化疗前病人RBCc3b受体花环率为(15.62±2.2)%(正常组为19.30±0.44)%,化疗2个月后平均(9.98±0.81)%,其差异非常显著(P<0.01)。从此得出结论:乳腺癌、肺癌病人术后辅助化疗后出现免疫功能下降,在化疗三月内有77.5%痰、便中白念珠菌增殖生长,提示对恶性肿瘤化疗应注意监测病人的免疫功能以及机体内菌群失调情况。
陈春华等[101]探讨了肠道菌群分布改变在肿瘤化疗相关性腹泻(CID)中的作用,结果在68例消化道CID患者有76.47%发生菌群失调,难辨梭状芽孢杆菌感染率为55.9%,真菌感染率为35.3%。采用微生态制剂治疗该种腹泻有效率为85.62%。与治疗前相比,患者腹泻症状缓解,Karnofsky评分改善,体重增加。
吴承堂等[102,103]探讨大肠癌手术后肠道菌群的变化及大肠癌术后肠屏障功能变化。他们对30例大肠癌患者于手术前后留取粪便作肠道菌群分析,结果发现术后大肠杆菌和肠球菌计数均明显增加(P<0.05),双歧杆菌和乳杆菌计数则明显减少(P<0.05),双歧杆菌/大肠杆菌比值较术前倒置更为显著(0.028±0.07 vs.0.75±0.46,P<0.01),术前血中细菌DNA和细菌培养均为阴性,术后阳性率则分别为43%(3/30)、7%(2/30),术后感染并发症发生率为30%(9/30)。研究结果提示大肠癌手术可引起肠道菌群失调,损害肠屏障功能,导致细菌易位,增加术后感染并发症,围手术期应重视肠道菌群的微生态调理。
12呼吸道感染人群出现微生态失
衡的比率
鼻、咽是呼吸道的起始端,其生态平衡是机体呼吸系统健康的关键。过去一直认为炎症就是致病微生物的感染,现在的理念则是除了真正有致病微生物感染外,很大一部分患者并无致病菌,其炎症是由该区的微生物平衡失调引起,从恢复和调整上呼吸道种群平衡的思想出发,查明鼻炎、咽炎病人患处菌群失衡的状况,找到缺失或已经处于弱势的菌种制成生物制剂,补充到患处,从而使上呼吸道种群重新达到平衡E达到治疗目的,这已经成为人类治疗上呼吸道疾病的理想途径[104]。
国内外进行呼吸道微生物生态研究者不多,能从生态学角度入手者更少。鲁辛辛[105]查明了正常人咽粘膜菌群的丰度和密度)常见7~8个菌属,13~16个菌种。以甲型链球菌为主(占40%~60%),其他为奈瑟菌属(20%~30),棒状杆菌属(5%~10),葡萄球菌属4%~8),厌氧链球菌群和梭杆属(0~40%)。进一步查明了急性咽炎发作时致病微生物取代固有菌群演替成峰顶种群的过程及慢性咽炎菌群内部消长紊乱的现象。证实慢性咽炎很多情况下是固有细菌群落内部某些菌种异常增殖。而细菌总数接近正常,有些长期使用抗生素者、干燥性和萎缩性咽炎病人,微生物种群的密度和丰度极度减少甚至发生生境裸露,但我们也必须考虑到一些咽炎是有致病微生物感染的,尤其是一些特殊细菌的侵犯,如链球菌感染菌株M分型改变,细菌L型感染及淋病奈瑟菌感染等[106]变态反应也是其影响因素之一。故在治疗感染性咽炎的同时,提示应用抗过敏治疗的重要性。致病菌的感染各年龄也有差异,婴幼儿呼吸道的葡萄球菌感染以金黄色葡萄球菌为主与其他年龄段不同[107]。
肖纯凌等[108]对40例反复呼吸道感染儿童口咽部菌群进行定性、定量分析,发现许扬菌群密度较高,在32例中分离出两种以上菌株,以需氧菌和肺炎链球菌为多见,药敏试验表明几种致病菌对青霉素敏感,对红霉素和庆大霉素部敏感。
肖纯凌等[109、110]大气污染对免疫功能及呼吸道菌群的影响,为改善生存环境,提高生存质量,预防呼吸道疾患提供科学依据。方法:选择重污染区和轻污染区,以没有职业接触,近3个月未用抗生素类药物的6~8岁儿童作为研究对象,对其口咽部菌群进行定性、定量分析