肠道微生物 [自闭症]
肠道微生物是指存在于动物肠道内的大量微生物。这些微生物生活在动物的肠道中，帮助宿主执行各种生理和生化功能。肠道不仅是人体消化吸收的重要场所，也是最大的免疫器官，对维持正常的免疫防御功能起着极其重要的作用。人体肠道为微生物提供了良好的栖息地，具有人体不具备的代谢功能。
作为人体最大、最复杂的微生态系统，肠道微生物及其代谢产物不仅能调节人体健康，还能在饮食和宿主之间起到重要的桥梁作用。正如诺奖得主乔舒亚·莱德伯格曾经指出的，人体与人体之间的共生微生物构成了一个超有机体。
1972年，微生物学家托马斯·吕基(Thomas Luckey)在他的论文中估计，消化道的体积约为1升，而每克肠道内容物中的细菌含量约为10，因此肠道细菌的数量大致为10。
2016年，以色列和加拿大的几名研究人员对人体的细菌和细胞进行了估算，得出的结论是:一个体重70kg、身高1.7m的“标准参照人”的平均细菌/细胞比为1.3: 1。
2005年Eckburg等人通过宏基因组研究发现，肠道微生物区系基本上属于6个门，厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门、放线菌门、疣状微球菌门和梭杆菌门，其中拟杆菌门和厚壁菌门是。2010年，欧盟Meta HIT项目组在《自然》杂志上发表了人类肠道微生物菌落的基因目录，共获得了330万个人类肠道宏基因组的有效参考基因，约为人类基因组的150倍。从这个基因集合中，估计人体肠道中至少有1000 ~ 1150种细菌，平均每个宿主中有160种左右的优势菌。进一步的研究表明，不同年龄、体重、性别、民族的人肠道微生物大致可分为三种，即拟杆菌属、普雷沃氏菌属和乳球菌属。
种群差异
虽然人类肠道微生物的主要组成类群非常相似，但不同宿主个体之间不同微生物类群的相对含量和菌株存在较大差异。影响微生物菌群差异的因素包括宿主的地域、年龄、生理状况、饮食习惯等因素。从地域上看，一项针对非洲、南美和美国人群的研究表明，不同文化和地理位置人群的肠道细菌多样性存在显著差异。从年龄来看，婴儿的肠道微生物组成与成人有很大不同。但老年人(65岁以上)肠道微生物中类杆菌的比例比年轻人(28 ~ 46岁)高16%，两者之间梭菌的丰度也存在差异。[6]从生理状态的角度，对孕妇肠道微生物组成的调查表明，在妊娠的前三个月和后三个月，微生物组成发生了明显的变化；怀孕期间，孕妇肠道内的有益菌数量明显减少，相反，致病菌数量急剧增加。研究人员认为，这是免疫系统或激素在起作用。[7]然而，接受长期护理的患病老年人的肠道菌群多样性也明显低于健康老年人。
值得一提的是，饮食因素也是改变肠道微生物的重要因素之一，也是最容易改变或控制的。不同的人有不同的饮食习惯，摄入的饮食因子也大不相同。由此引起的肠道微生物的组成、结构和功能也有很大不同。人体肠道内的核心优势菌群与膳食模式中蛋白质、脂肪和糖的比例有关。在长期以蛋白质和脂肪为主要膳食成分的人群中，拟杆菌属占优势，而在以碳水化合物、膳食纤维和植物性膳食为主要膳食成分的人群中，侧柏属占核心。此外，富含饱和脂肪酸的饮食可以改变肠道微生物的组成，促进原本丰度较低的亚硫酸盐还原菌和瓦氏霍乱弧菌的增殖。另一项对欧洲儿童(西方特殊饮食)和非洲儿童(非洲农村饮食)肠道微生物的研究表明，与欧洲儿童相比，非洲儿童肠道微生物的厚壁菌门数量较低，类杆菌数量较高。通过挖掘肠道微生物的宏基因组，发现日本人的肠道中存在能够分泌藻类代谢酶的微生物菌株，而这种菌株属于日本人特有的肠道微生物。原因可能是日本居民长期以海藻为食，最后能分泌降解海洋植物的酶的微生物逐渐在肠道内定植。
功能基因的发现
随着宏基因组学、元转录组学等技术的发展，肠道微生物的生理功能逐渐在基因水平被发现和证实。2006年，美国基因组研究所基于鸟枪法测序的人类肠道微生物组宏基因组测序，分析了肠道微生物的基因功能。结果与COG中的其他微生物相比，肠道微生物的基因组中富含参与碳水化合物、氨基酸、甲烷、维生素和短链脂肪酸代谢的基因，其中很大一部分是人体所不具备的，说明肠道微生物是人体代谢的重要参与者。
生理功能的调节
肠道微生物是人体代谢的重要参与者，为人体代谢提供底物、酶和能量；同时，代谢产生的脂肪酸促进人体上皮细胞的生长和分化，参与维生素的合成和各种离子的吸收。由于肠道是人体最大的免疫器官，肠道微生物与其宿主在肠道黏膜表面的交流促进了免疫系统的建立和发展，成为人体重要的免疫屏障。此外，肠道微生物还通过形成“细菌膜屏障”为人体提供保护功能。
与肠道疾病的关系
人们已经认识到，滥用抗生素导致的肠道微生物失衡会增加肠道疾病的机会。一个经典的例子是，入院手术的患者，服用广谱抗生素后，容易发生感染性腹泻。主要原因是肠道微生物失衡导致的伪膜性结肠炎。随着对肠道微生物功能的不断挖掘，肠道菌群失调与肠道疾病发生之间的机制逐渐被解释。
与肥胖的关系
肥胖已经成为一个世界性的问题。据国际卫生组织估计，全球约有10亿人超重，全球12%的人口肥胖。近年来，肠道微生物与肥胖的关系受到广泛关注。研究人员发现，与瘦志愿者相比，肥胖者肠道中类杆菌和放线菌的比例有所下降和增加。肥胖志愿者75%的肠道微生物基因来自放线菌；然而，瘦志愿者的肠道微生物基因有42%来自拟杆菌。此外，有研究表明，与正常个体相比，肥胖个体肠道中的厚壁组织比例更高；当肥胖个体的体重减轻时，肠道微生物中厚壁组织的比例变得与正常个体相似。
与糖尿病的关系
统计数据显示，2010年，全球用于预防和治疗糖尿病及其并发症的费用高达3760亿美元，预计2030年这一数字将超过4900亿美元。糖尿病已经成为一个主要的公共健康问题。虽然人类基因组计划已经完成，但人类自身遗传密码的破译并没有帮助人们找到彻底战胜糖尿病的方法。科学家开始将目光转向与人类共生，但基因数量是人类100倍的肠道微生物。肠道中包含的大量遗传信息可能是治疗糖尿病的新突破。以二型糖尿病为例，中国华大基因研究院等单位率先完成了肠道微生物与二型糖尿病的宏基因组关联分析，并于2012年发表在《自然》杂志上。本研究明确了中国人群中糖尿病患者与非糖尿病患者肠道微生物组成的差异，发现ⅱ型糖尿病患者均存在中度肠道微生态紊乱，并表现为产丁酸菌的缺乏。
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