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微生物包括細(xì)菌、病毒、真菌以及一些小型的原生生物、顯微藻類等在內(nèi)的一大類生物群體，它們個(gè)體微小，與人類關(guān)系密切。涵蓋了有益跟有害的眾多種類，廣泛涉及食品、醫(yī)藥、工農(nóng)業(yè)、環(huán)保等諸多領(lǐng)域。在食品和醫(yī)藥行業(yè)，出于對(duì)產(chǎn)品的安全考慮，微生物都是被控制的。

人們會(huì)設(shè)定環(huán)境的相對(duì)濕度、溫度等條件，使得微生物生長(zhǎng)的不舒服；控制環(huán)境中的塵埃粒子數(shù)，讓微生物無(wú)可依附；再厲害點(diǎn)，就是定期的消殺（針對(duì)不同的菌種使用不同的消殺劑等），時(shí)不時(shí)的讓微生物陣亡一大批。去年的這個(gè)時(shí)候，我們公眾號(hào)發(fā)表了一篇《2016年前三季度菌種鑒定分析報(bào)告》，講述了食品、藥品等潔凈區(qū)中常見(jiàn)的微生物，及其它們按季節(jié)的周期性變化。18年初我們還將繼續(xù)推送關(guān)于2017年的菌種鑒定分析報(bào)告，不過(guò)在這之前，我們和大家講講另一個(gè)環(huán)境，即人體內(nèi)環(huán)境的微生物分布情況，以及我們的人體是怎么管控微生物的。

我將從兩個(gè)維度來(lái)和大家聊聊人體消化道內(nèi)的微生物。其變化規(guī)律也分為兩個(gè)維度（位置維度和時(shí)間維度），這與潔凈區(qū)生產(chǎn)環(huán)境中的微生物變化類似。

人體的消化道是一個(gè)通過(guò)食物與外部環(huán)境頻繁接觸的器官，從口腔到直腸都有大量的微生物存在。細(xì)菌在人的消化道中的數(shù)量成遞增趨勢(shì)。從口腔接近中性的環(huán)境到胃里的酸性環(huán)境（pH2.5-3.5）對(duì)多數(shù)微生物都有破壞作用，此時(shí)每克消化道內(nèi)容物中微生物的數(shù)量約為10000cfu，而且主要以革蘭陽(yáng)性的鏈球菌、乳桿菌和酵母菌為主。

進(jìn)入十二指腸后，由于消化液的增加（如膽汁、胰液）以及停留時(shí)間短，十二指腸的環(huán)境非常不利于各種微生物的生存，此時(shí)微生物的組成不穩(wěn)定，僅以極低的數(shù)量存在。

進(jìn)入空腸和回腸后，微生物的數(shù)量開(kāi)始增加，而且種類也在不斷增加。在小腸末端，除了乳酸菌，尤其是雙歧桿菌的顯著增長(zhǎng)外，其他一些革蘭氏陽(yáng)性兼性厭氧菌如大腸菌科的細(xì)菌以及專性厭氧菌群，如擬桿菌和梭桿菌也開(kāi)始出現(xiàn)，甚至在回盲部之前嚴(yán)格厭氧微生物已開(kāi)始出現(xiàn)，此后（即在盲腸之后）嚴(yán)格厭氧的微生物在數(shù)量上超出兼性厭氧的微生物100-1000倍，此時(shí)細(xì)菌的數(shù)量可達(dá)到10^12cfu/g，在結(jié)腸中細(xì)菌數(shù)量連續(xù)增加，最終達(dá)到10¹¹-10¹³cfu/g。                          

細(xì)菌在消化道中的分布特點(diǎn)，不僅和消化道的生長(zhǎng)環(huán)境相關(guān)，而且還與食物的消化順序相關(guān)。如我們?nèi)梭w不具備消化高分子多糖（如纖維素，木聚糖，菊粉和果膠）的能力，直到它們來(lái)到腸道末端，被在此處等候的擬桿菌（Bacteroides thetaiotaomicron）發(fā)酵后，才能消化和吸收，它們把多糖消化成單糖后進(jìn)入糖酵解產(chǎn)生ATP。腸道菌群還可以產(chǎn)生短鏈脂肪酸（SCFAs），結(jié)腸上皮細(xì)胞的10%的能量來(lái)源和超過(guò)70％的細(xì)胞呼吸能量都來(lái)自SCFAs。

微生物在消化系統(tǒng)的分布情況，新生的嬰兒的腸道菌群主要繼承于母親腸道菌群。0,4,12個(gè)月三個(gè)不同階段，會(huì)出現(xiàn)不同的標(biāo)志菌群：

新生兒腸道的主要標(biāo)志菌為Enterococcus, Escherichia/Shigella, Streptococcus, 和Rothia；

在4個(gè)月的嬰兒腸道中，Bifidobacterium,Lactobacillus, Collinsella, Granulicatella, 和Veillonella為特征菌；

12個(gè)月齡的嬰兒腸道，除了之前發(fā)現(xiàn)的，還新增Anaerostipes,Anaerotruncus, 和Clostridiales等菌；

當(dāng)幼兒在1歲的時(shí)候，菌群結(jié)構(gòu)已經(jīng)趨向于成人；

到2.5-3歲時(shí)，完全類似于成人（但尚不穩(wěn)定，一般人認(rèn)在12歲之后基本完全趨于平穩(wěn)）；

當(dāng)進(jìn)入老年時(shí)，擬桿菌門上升，厚壁菌門下降（Firmicutes/Bacteroidetes在兒童和老年是小于1，在成年中的大于1）。老年人的厚壁菌門中的抗炎癥菌顯著下降，同時(shí)兼性厭氧菌也有顯著增加，如鏈球菌、葡萄球菌、腸球菌、腸桿菌。

腸道菌群隨著年齡的變化而變化，主要是和飲食結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)環(huán)境的變化相關(guān)。如在嬰幼兒期，人乳寡糖（HMO）對(duì)于新生嬰兒的腸道微生物群以及代謝和免疫系統(tǒng)的發(fā)育特別重要，對(duì)生命后期的健康有著十分重要的作用，嬰兒的腸道中含有Bifidobacterium longum subsp. Infantis，它屬于雙歧桿菌屬中唯一擁有降解全部HMOs能力的種，雙歧桿菌屬中其它在成人腸道里占優(yōu)勢(shì)的種如B. longumsubsp. longum, B. adolescentis和B. lactis缺乏可以代謝HMOs的酶系統(tǒng)，也就是說(shuō)成年人喝母乳基本無(wú)保健作用。

在4-12個(gè)月齡的嬰兒，主要是b-glucoside-specific轉(zhuǎn)運(yùn)體相關(guān)的基因顯著富集。在12個(gè)月的嬰兒，微生物的基因富集在參與復(fù)雜的糖類和淀粉降解，以及參與碳水化合物代謝模塊，這與這個(gè)年齡的嬰兒固態(tài)或半固態(tài)的食物攝取增加相關(guān)。

講完了微生物的變化，我們?cè)俸?jiǎn)要的說(shuō)一下，人體是如何控制好這些微生物的。也就是說(shuō)為什么人體內(nèi)有那么多微生物，但我們沒(méi)有發(fā)生感染呢？

主要有兩個(gè)手段：第一是隔離消殺。在一個(gè)健康的腸道中，大部分微生物主要分布于官腔中，遠(yuǎn)離上皮細(xì)胞表面。為了盡可能降低腸道和腸道微生物的接觸，人體會(huì)激活免疫器官處于一個(gè)低度炎癥狀態(tài)，通過(guò)先天免疫和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)將微生物限制在一個(gè)可控范圍，包括分泌粘蛋白，阻止致病菌進(jìn)入腸粘膜。這有點(diǎn)類似于生產(chǎn)過(guò)程中采用隔離器的方式。

第二是利用微生物之間的相互作用。腸道菌群可以通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)排斥的作用，避免對(duì)宿主有害的微生物定植，如部分酵母菌、艱難梭菌。有益的腸道微生物附著于腸粘膜的競(jìng)爭(zhēng)作用會(huì)限制艱難梭菌的生長(zhǎng)，土著腸道菌群也產(chǎn)生細(xì)菌素，其中的蛋白質(zhì)毒素，抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的相似，殺死有害微生物，其水平可以由宿主產(chǎn)生的酶調(diào)節(jié)物質(zhì)。

常見(jiàn)的這些細(xì)菌清道夫包括F. prausnitzii，Escherichia coli Nissle 1917。其中，Escherichia coli Nissle 1917進(jìn)化出一套在營(yíng)養(yǎng)極端缺乏的條件下獲取能量，因?yàn)樗@取能力比致病菌高，且本身無(wú)致病能力，在逼死（或餓死）同類（致病菌）的情況下，讓宿主（人類）受益。

再回到我們需要管控微生物的潔凈區(qū)生產(chǎn)環(huán)境，細(xì)菌間的競(jìng)爭(zhēng)抑制作用其實(shí)也在幫助我們，如通常環(huán)境中當(dāng)革蘭氏陽(yáng)性菌占比高時(shí)，這個(gè)環(huán)境相對(duì)安全；而一直讓我們頭疼不已的水系統(tǒng)中的生物被膜，其實(shí)它首先也起到了凈化水質(zhì)，降低游離細(xì)菌的作用（只是在生長(zhǎng)到一定階段會(huì)集中爆發(fā)而形成污染），那人類是否可以根據(jù)這一特性，利用好微生物的這個(gè)能力，同時(shí)控制好它的生長(zhǎng)，也是值得考慮的。

一些不成熟的想法，供大家交流。