一文了解菌群在胃肠道不同部位的分布特征 | 微生物专题

肠道微生态系统在机体健康中扮演着双面角色，既能维持宿主健康，又能诱导宿主病变。

此系统的平衡能够帮助宿主快速而有效地消化和吸收充足的营养素，促进宿主生长发育、增强免疫力并阻止病原菌入侵；相反，肠道微生态系统的失调，则会引起肠道炎症、破坏肠道屏障系统并导致黏膜或组织损伤，诱发肠道及肠道外疾病。

肠道菌群通过与宿主长期协同进化，建立了密切的关系，已成为宿主机体不可分割的一部分。在人体胃肠道中的细菌非常复杂，占机体总微生物量的78.68%。胃肠道中微生物的总量达1kg以上，种类超过1000种。

然而肠道菌群在胃肠道内并不是均匀分布的，由于不同个体之间及同一个体的胃肠道不同部位的生理状态：如pH值、氧含量、抗菌肽、短链脂肪酸水平和肠蠕动强度有所不同以及菌群之间互作影响，菌群的种类、分布和数量也存在着一定的差异。

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纵剖面来看，细菌的数量随着消化道的走向自上而下逐渐增加。

胃，由于胃液中含丰富的消化酶，pH 值较低，抑制了肠道菌的繁殖，因此胃中细菌的浓度较低，每毫升内容物中含有1千~1万个细菌，胃中的细菌主要为抗酸性的革兰氏阳性需氧菌，如幽门螺杆菌、乳酸杆菌、链球菌等；

十二指肠与胃的菌群基本相似，但含有大肠菌和厌氧菌，每毫升肠道内容物中含有1千~1万个细菌；

空肠的每毫升肠道内容物中含有1千~1万个细菌，主要为革兰氏阳性需氧菌，包括了乳酸杆菌、链球菌和葡萄球菌等；

回肠每毫升肠道内容物中含有1亿个细菌，厌氧菌的数量开始超过需氧菌，其中大肠杆菌恒定存在；

结肠每毫升肠道内容物中含有高达1万亿个细菌，其中 98%以上为专性厌氧菌，主要为拟杆菌、双歧杆菌、真杆菌、厌氧的革兰氏阳性球菌如肠球菌、消化球菌、消化链球菌以及不同种的肠杆菌，结肠中细菌浓度急剧上升的主要原因是结肠蠕动缓慢，且中性或弱碱性的内环境有利于细菌的大量繁殖。

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横截面来看，即使在同一肠段内，不同空间的细菌分布也不相同。据此，我们将肠道菌群人为地划分为4种类型：肠腔共生菌、肠黏膜驻留菌、肠上皮细胞驻留菌和肠淋巴组织驻留菌。

肠腔共生菌

肠腔共生菌含有多达1万亿个、1000多种细菌，从而构成庞大而复杂的微生态系统。Eckburg等发现，超过90 %的肠腔共生菌属于厚壁菌门和拟杆菌门，而属于放线菌门、变形杆菌门和疣微菌门的细菌较少。Arumugam等分析来自6个国家的39名健康成人粪便时发现，厚壁菌门细菌占39 %、拟杆菌门细菌占25 %、放线菌门细菌占9 %、变形菌门细菌占4 %，这4种细菌属于末端消化道的优势菌。

肠黏膜驻留菌

肠黏膜是将肠腔共生菌与其下面的肠上皮和全身组织分开的第一道防线。人结肠黏膜的厚度约为400 μm。两层结肠黏膜均主要由杯状细胞和潘氏细胞分泌的多种聚糖和大量胶状黏蛋白2(MUC2)构成。除了内黏膜层的屏障功能外，疏松的外黏膜层具有大量分解代谢糖苷酶，从而成为分解黏膜聚糖的特殊共生菌的营养直接来源。

因此，只有像Mucispirillum属细菌和嗜黏蛋白阿克曼氏菌(Akkermansia muciniphila)等这样的特殊菌才可以驻留在特殊共生菌提供的特殊场所，从而成为黏膜驻留菌，形成一层菌群膜，固有的黏膜驻留菌可以通过抑制病原体与宿主黏膜的接触，从而保护宿主。

肠上皮细胞驻留菌

肠上皮细胞构成了位于两层黏膜屏障底部的另外一层机械屏障，在维持宿主和菌群之间的平衡中发挥着关键作用。

肠上皮细胞包括吸收型肠上皮细胞和分泌型肠上皮细胞。其中吸收型肠上皮细胞具有代谢和消化功能；分泌型肠上皮细胞包括肠内分泌细胞、杯状细胞和潘氏细胞，其分泌的黏蛋白和各种抗菌肽构成了机械和生物屏障，参与菌群与上皮细胞表面和下面免疫细胞间相互接触的调节。

虽然通常认为肠上皮细胞层是无菌区域，但越来越多的研究表明，各种细菌可以黏附甚至侵入肠上皮细胞。目前已发现存在大量毗邻和侵入型细菌。

肠淋巴组织驻留菌

肠相关淋巴组织(GALT)包括派伊尔结(PPs)、孤立淋巴滤泡(ILFs)、肠系膜淋巴结(MLNs)和肠道固有层淋巴细胞(ILPs)。

既往认为，肠上皮下组织在健康哺乳动物中是绝对无菌的。虽然病原菌可以穿透内黏膜层，逃避抗菌肽和免疫球蛋白A(IgA)的监视，并穿过肠上皮细胞层，但是它们仍旧会很快被肠相关淋巴组织的巨噬细胞或其他淋巴细胞清除。

然而，最近的研究表明，肠道菌群中存在特殊群体，不仅可以定植在肠相关淋巴组织，而且还通过利用来自淋巴组织的营养物质自我复制。此外，淋巴组织驻留菌的组成与肠腔驻留菌和肠上皮驻留菌的组成有着较大不同。

Obata等发现，派伊尔结是菌群定植的主要肠淋巴组织。聚集在派伊尔结表面的细菌主要是分节丝状菌和乳杆菌属，聚集在派伊尔结内部的细菌主要是产碱杆菌属和苍白杆菌属。此外，有研究发现，产碱杆菌属在派伊尔结和肠系膜淋巴结的树突状细胞中的细菌构成中均占主导地位。

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整个消化道是一个巨大的互惠互利生态系统。其中一类细菌的变化有可能引起其他细菌群体的级联反应。通过将肠道共生菌群分为更多亚组，我们可以更清楚地认识肠道菌群对机体的作用机制，进而可以更好的指导我们保护和调理我们的肠道菌群保持身体健康。

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