肠道的结构功能与微生态
胃肠道的结构与功能
胃肠道是食物消化和吸收的主要 场所
胃肠道壁内有大量的绒毛，增加 了吸收面积
胃肠道分泌的消化液中含有各种 消化酶，有助于食物的消化和吸 收
胃肠道蠕动有助于食物的混合和 推进，促进消化和吸收
胃肠道分泌多种 消化酶，如胃蛋 白酶、胰酶等， 帮助食物消化。
胃肠道分泌胆汁， 帮助脂肪消化和 吸收。
胃肠道分泌胃酸， 帮助蛋白质消化 和吸收。
胃肠道分泌黏液， 保护胃肠道黏膜，
防止食物刺激和 损伤。
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胃肠道是消化系统的重要组成部分，负责食物的消化和吸收。 胃肠道的排泄功能主要是通过肠道蠕动和分泌物将食物残渣排出体外。 胃肠道的排泄功能还包括对水分、电解质、维生素等营养物质的吸收和排泄。 胃肠道的排泄功能受到神经、内分泌等多种因素的调节。
胃肠道是免疫系统的重要组成部分 胃肠道黏膜是免疫屏障的主要结构 胃肠道黏膜中的淋巴组织、巨噬细胞等免疫细胞在免疫屏障中发挥重要作用 胃肠道黏膜中的黏蛋白、黏蛋白-糖蛋白复合物等物质在免疫屏障中起到保护作用
汇报人：XX
胃肠道壁：由上皮细胞、粘膜下层、肌层和外膜组成
粘膜层：含有丰富的粘液和粘膜下层的毛细血管，可以防止食物和细菌直接接触胃肠道 壁
粘膜下层的毛细血管：可以吸收营养物质，同时防止细菌和毒素进入血液
肌层：通过收缩和舒张，推动食物在胃肠道内的运动，同时也可以防止细菌和毒素进入 胃肠道壁
胃酸：杀死食物中的细菌和病毒
特点：小肠绒毛 丰富，有利于营 养物质的吸收
盲肠：位于大肠的起始部分，主要功能是储存食物残渣 结肠：位于大肠的中段，主要功能是吸收水分和电解质 直肠：位于大肠的末端，主要功能是储存粪便并排出体外 肛门：位于直肠的末端，主要功能是排出粪便
肠道微生物的生态学研究及其应用
肠道微生物的生态学研究及其应用近年来，肠道微生物的生态学研究备受瞩目。
作为人体内最复杂的微生物群体之一，肠道菌群的组成和功能对人体健康和疾病的发生发展有着重要作用。
然而，肠道微生物的研究仍然存在许多挑战和待解决的问题。
本文将从肠道微生物的结构与功能入手，阐述现有研究的重要进展，并探讨肠道微生物在健康管理和疾病治疗方面的应用。
一、肠道微生物的结构与功能肠道微生物是指人体肠道内的微生物群落，主要由细菌组成，并包括真菌、病毒、古菌等。
肠道细菌群的数量可达到10^14个，并含有数千个不同种类的菌。
这些微生物和肠道宿主之间形成了一种共生关系，在人体生理和代谢过程中发挥重要作用。
肠道微生物可分为两类：有益菌和有害菌。
其中，有益菌主要有乳酸菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌等。
它们可以调节肠道环境，促进有害菌的生长抑制，增强人体免疫力，预防肠胃疾病等。
有害菌主要有大肠杆菌、沙门菌等。
大量有害菌存在时，容易引起感染、腹泻等疾病。
肠道菌群的生态学结构对人体健康有着深远的影响。
肠道微生物的生态环境受到许多因素的影响，如环境、饮食、遗传和年龄等都会影响肠道微生物的组成和数量。
因此，了解肠道微生态结构对人体健康和疾病的影响，不仅有利于发展相应的干预策略，还可以为个体化医疗提供重要的参考。
二、肠道微生物生态学研究的重要进展由于肠道微生物的重要性，肠道微生物生态学研究近年来得到了广泛关注。
研究肠道微生态结构，揭示微生物组成和功能，有助于深入了解肠道菌群对人体健康的影响，为干预和治疗相关疾病提供新的思路。
目前，肠道微生物生态学研究的主要进展包括以下几个方面：1. 肠道微生物组成与健康的关联性近年来，越来越多的研究表明，肠道微生物组成与健康密切相关。
一些研究表明，人体内肠道微生物群落的丰富度与免疫系统的稳定性相关。
一些肠道微生物可以通过调节免疫系统，抑制炎症反应。
此外，肠道微生物组成也与一些疾病的发生发展有着密切关系，比如肥胖症、炎症性肠病、自闭症等。
肠道微生态
肠道菌群被认为是一个具有重要 作用的“新器官”，许多种类的 细菌已经进化并适应在人类肠道 中生存和生长。
肠道菌群的结构和组织反映了微 生物及宿主水平上的自热选择， 促进了这个复杂生态系统内部的 相互协作和功能的稳定。
根据肠道菌群与宿主关系分：
01
02
03
优势菌群 （90%↑）
➢ 与宿主互为共生关系的 共生性细菌，终生伴随 宿主；
3
4
5 干扰群体感应信号分子
6
7 营养及代谢作用
①参与B族的合成 ②促进机体对蛋白质消化吸收 ③减少血氨的来源 ④参与胆汁酸和胆固醇代谢 ⑤分解食物中的纤维素、半纤维素、果胶、非消化性 低聚糖等
益生菌能增加黏液的分泌， 保证屏障的完整性
竞争性排除 病原微生物
①产生不利微环境，降低肠道pH值 ②物理（空间位阻效应）阻断可用 的细菌受体位点抑制病原菌的黏附 ③与病原菌争夺必须的营养物质和 能量来源
➢ 定制肠道的概率很小， 但数量超过正常范围 就会扰乱肠道微生态 平衡而致病
肠道菌群的分类（分5个门）
厚壁菌门 （Firmicutes） 1
变形菌门 3
(Proteobacteria) 放线菌门
4
(Actinobacteria)
拟杆菌门 2 (Bacteroidetes)
疣微菌门
5
(Verrucomicrobia)
益生元作用
01
促进益生菌的生长及繁殖 02
产生短链脂肪酸
03
调节血糖、降低血脂及 04
促进钙、镁、铁、锌等
血氧、保护肝脏
矿物元素的吸收
05
改善肠道黏膜免疫
06
改善胃肠功能
益生元与益生菌的关联性
人体肠道微生态 生命早期微生物对健康的意义
（11）、2015年，Dachuan Zhang等研究表明， 肠道菌群通过TLR及MyD88信号通路介导中性粒细 胞的衰老；如果清除肠道菌群会导致循环中的衰老 中性粒细胞显着减少，并增加了炎症相关的器官损 伤
（12）、2014年，Manon DSchulz等在K-ras小 鼠身上证明，高脂饮食可以促进小肠肿瘤发生且与 肥胖无关。 （13）、2014年，Nan Qin等构建了肝硬化患者 肠道菌群基因组，找到了66个代表细菌物种的MGS， 其中28个在患者组中富集，38个在健康组中富集， 并根据各基因标记物定义了肝硬化病人区别指数
5 抗肿瘤作用
双歧杆菌是肠道菌群中的主力军，具有显着的抗癌 作用，能够直接或间接清除致癌物质，使致癌物质 失活: 抑制肠道内腐败菌产生的致癌酶；降低肠道pH值， 促进肠道蠕动，缩短致癌物质与肠道接触时间，促 进致癌物质的排放。
（1）、与减肥后反弹有关:2016年，Christoph A Thaiss等发现给予节食减重的小鼠高脂饮食后，促 进了更快的体重反弹和代谢失常；将此类鼠的菌群 移植到无菌小鼠并给予高脂饮食时，与移植正常菌 群的小鼠相比体重增加更快。 （2）、2016年，Martina Sassone-Crosi等研究 发现有益菌EcN可以分泌具有抗菌活性的蛋白 microcin，该蛋白可以抑制炎症肠道中肠杆菌的扩 增，使炎症程度减轻
（14）、2012年，Junjie Qin等利用宏基因组相 关研究的方法，最终确定了可用于二型糖尿病分类 的23个肠道生物标记物 （15）、2011年，Andrew LKau等利用宏基因组 学和无菌动物，阐释了饮食、营养、肠道菌群和宿 主免疫系统之间的关系，说明肠道菌群与人类健康 息息相关。
肠道屏障与肠道微生态
肠道屏障与肠道微生态肠道在消化、吸收各种营养物质的同时又能将细菌及其代谢产物通过菌膜屏障抑制于肠道内，在此过程中肠道屏障起重要作用。
肠道屏障包括肠道正常菌群、黏液层、肠上皮细胞层、肠道免疫系统、肠-肝轴、防御素（defensins）等(1)，其功能主要在于防止肠道内细菌及内毒素移位。
肠道微生态与肠道屏障的构建以及肠道屏障受损后细菌、内毒素移位密切相关。
现就肠道微生态与肠道屏障的关系与作用进行综述如下。
1 肠道细菌在肠道屏障构建中的作用1.1 肠道正常菌群：正常情况下，肠道微生态处于平衡状态，一方面，正常菌群中的专性厌氧菌如双歧杆菌可通过磷壁酸黏附作用占据于肠上皮细胞表面，形成一层菌膜屏障，抑制肠道内（主要为肠杆菌科细菌）以及外源性潜在致病菌（PPMOs）对肠上皮细胞的黏附、定植，起定植抗力作用(1，2)；另一方面，肠道内双歧杆菌、乳酸杆菌等生理有益菌还有多种生物拮抗功能，如通过争夺营养，酸性代谢产物（乙酸、乳酸）降低肠道局部pH、产生具有广谱抗菌作用的物质如亲脂分子(3)、小菌素、过氧化氢等(4),对肠内大肠埃希菌、铜绿假单胞菌、沙门菌、链球菌等起抑菌或杀菌作用，抑制肠道PPMOs生长。
双歧杆菌还可显著抑制E.Coli O157∶H7对肠细胞株Caco-2上皮细胞的黏附(5)。
可以认为肠道正常菌群参与了肠道第一道屏障的构建。
1.2 肠道黏液层：主要由肠道杯状细胞及肠上皮细胞分泌的黏蛋白组成。
含大量水分的黏蛋白象凝胶样铺垫在肠腔内，同时黏液层中也包含了分泌性免疫球蛋白（sIgA）。
黏蛋白是一类糖蛋白，由杯状细胞表达的MUC2、MUC3型黏蛋白是回肠、结肠黏蛋白的主要分，结肠黏蛋白以MUC2型为主，而MUC3型表达量低(6)；MUC3型主要由小肠杯状细胞及肠上皮细胞表达。
黏蛋白碳氢结构特异，有细菌黏附结合的生态位点。
黏液蛋白中的结合位点可与肠上皮细胞上的结合位点竞争，以阻止细菌（主要为PPMOs）与肠上皮结合，使细菌处于黏液层，以利于肠蠕动时被清除(7)。
肠道微生态的临床研究PPT课件
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35
减轻炎症 降低复发 保护肠道屏障
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36
Sheil B,et al.J. Nutr. 137: 819S–824S, 2007.
维持缓解 降低复发 调节免疫 改善肠道通透性
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37
Sheil B,et al.J. Nutr. 137: 819S–824S, 2007.
? 一组为安慰剂对照。
服用8周，每日记录IBS患者的主要症状，评估生活质量、 粪便微生物、外周单核细胞释放的细胞因子白介素-10和白介素-12。
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31
试验结果
双歧杆菌可以有效降低IBS患者症状. 积分，但乳酸菌和安慰剂则不明3显2
试验结果
双歧杆菌可以有效改善IBS患者腹痛、腹胀症状积分，
乳酸菌在第2周时改善腹痛症状积分
BALFOUR- SARTOR R,et al. GASTROENTEROLOGY 2004;126:1620–1633
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38
益生菌的临床应用
? 肝硬化
研究对象：24例肝硬化患者，child-pugh B或C级 实验分组：培菲康，3粒，tid，疗程3周
观察指标：治疗前后测下列指标
? 粪便中的7种常见厌氧菌及需氧菌定量分析 ? 外周血内毒素水平
7.79+4.51
9.54+1.53
9.27+1.25 8.01+0.73
4.08+4.85 9.74+1.15
8.01+1.95* 8.12+1.32*
6.06+1.02
7.13+2.06
微生态技术在消化系统疾病治疗中的应用
微生态技术在消化系统疾病治疗中的应用近年来，随着对微生态的研究逐渐加深，微生态技术在治疗消化系统疾病中得到越来越广泛的应用。
微生态是指一种由不同种类的微生物组成的微小生态系统，这些微生物生活在一个共同的环境中，并彼此影响和互动。
人体的肠道也是一个微生态系统，在肠道中生活着各式各样的微生物，这些微生物是人体健康的重要保障。
但是，当微生态失衡时，就会导致各种消化系统疾病的发生。
1. 微生态技术的概念及应用微生态技术是指利用微生物、菌群和代谢产物等方法来调节和改善微生态环境的一种医疗技术。
微生态技术常用于预防和治疗消化系统疾病。
在消化系统疾病治疗中，微生态技术有很多种应用，如通过口服益生菌来改善肠道菌群结构，促进肠道蠕动，调节肠道内环境，增强肠道免疫能力和排毒功能。
微生态技术还可以用于治疗便秘、腹泻、消化性溃疡、胃肠道炎症等消化系统疾病。
2. 微生态技术在治疗肠道菌群失调中的应用肠道菌群失调是指肠道微生物的种类和数量的变化引起的肠道功能障碍。
肠道菌群失调会影响肠道蠕动和消化吸收功能，导致便秘、腹泻、腹胀等消化系统疾病的发生。
微生态技术可以通过口服益生菌、益生元等来改善肠道菌群失调，保持肠道微生态稳定，从而治疗相关消化系统疾病。
3. 微生态技术在治疗消化道感染中的应用消化道感染是指由细菌、病毒、真菌等引起的消化系统疾病。
微生态技术可以通过口服益生菌、益生元等来增加有益菌的数量，抵抗有害菌的入侵，防止消化道感染的发生。
此外，微生态技术还可以通过改善肠道免疫能力，提高机体的免疫力，减轻消化系统疾病的症状。
4. 微生态技术在治疗胃肠道炎症中的应用胃肠道炎症是指消化系统中的炎症性疾病，包括胃炎、胃十二指肠溃疡、炎症性肠病等。
微生态技术可以通过口服益生菌、益生元等来减轻炎症反应，促进肠道黏膜修复，缓解消化系统疾病的症状。
此外，微生态技术还可以通过调节肠道菌群，增强肠道免疫能力，提高机体的免疫力，从而减轻消化系统疾病的发生。
《肠道微生态课件——从菌群到健康》
生物科技如何影响肠道微生态？
生物科技用于肠道微生态研究和应用的发展将为人体健康提供新的治疗途径和预防策略。
未来发展的方向
未来的肠道微生态研究将更加深入，为人体健康提供个性化、精准的治疗和 干预方案。
适合体内益生菌和益生元的源 头
乳制品、酸奶、发酵食品、膳食补充剂等都可以成为摄入益生菌和益生元的 来源。
常见的肠道微生态失衡疾病
肠道菌群的失衡可能导致肠道炎症、过敏性疾病、自身免疫疾病等。了解这 些疾病有助于预防和治疗。
现代生活对肠道微生态的影响
现代生活方式如高脂饮食、药物滥用、长期压力等对肠道微生态产生不利影响。了解这些影响有助于寻 找改善策略。
什么是益生菌？
益生菌是指对人体健康有益的活菌，可以通过口服或其他方式摄入，促进菌 群平衡和人体健康。
益生菌的功效和应用领域
益生菌可以改善消化功能、增强免疫力、预防肠道疾病等。它们在医学、保 健品、食品等领域有广泛的应用。
什么是益生元？
益生元是指不被人体消化吸收但能促进益生菌生长繁殖的物质，主要包括一 些特殊的碳水化合物。
肠道微生态与心理健康的关系
肠道微生态可能与心理健康有一定关系，菌群的失衡可能与焦虑、抑郁等心 理问题相关。通过调节菌群可以改善心理健康。
不同年龄阶段的肠道微生态变 化
肠道菌群在不同年龄阶段存在显著的变化，婴幼儿、青少年、成年人和老年 人的肠道微生态各有特点。
如何维护肠道微生态的平衡？
合理的饮食、健康的生活习惯、适当的运动等可以帮助维持肠道微生态的平衡。此外，适量摄入益生菌 和益生元也有助于维持菌群的健康。
益生元的功效和应用领域
益生元可以促进益生菌的生长繁殖，维持菌群平衡，改善肠道功能。它们在 保健品、食品等领域有广泛的应用。
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非免疫性防御
免疫性防御
细胞免疫因子--免疫反应的介质
肠道中固有的非免疫性和免疫性防御机制的协 调是由局部化学信号或细胞因子来进行的
这些细胞因子是各种不同的激活信号，由固有 层的各种不同细胞释放的，而且一般情况下都是新 合成的蛋白质。
免疫性防御
巨噬细胞起关键作用
固有层中的巨噬细胞在小肠炎症和免疫反应的许多 环节中起关键作用。
小肠璧的组织结构与功能
• 小肠粘膜上皮和粘膜固有层向肠腔内凸起形成了小肠 绒毛，为小肠特有的结构。具有扩大肠腔内面积和吸 收营养物质的功能。 小肠绒毛内有乳糜管和丰富的毛细血管分布。 乳糜管属于毛细淋巴管，具有吸收脂肪酸等大分子 物质的功能 毛细血管吸收葡萄糖和氨基酸等物质，经毛细血管 静脉端随肠的静脉经门静脉回流入肝。
• 粘膜内还有肠腺分布，分泌小肠液。 • 粘膜下层：内含丰富的血管、淋巴管和神经丛等 • 小肠的功能：时消化食物和吸收营养物质的主要场所。
大肠壁的结构
• 大肠壁的结构：由内向外依次为粘膜 （无绒毛结构），粘膜下层，肌织膜和 外膜。
• 大肠壁内含有大肠腺，其分泌液呈粘液 状（不含消化酶），主要是为了润滑肠 腔，便于排便。
胃壁的组成与功能
• 猪的胃壁分粘膜层、黏膜下层、肌层和浆膜四层。 • 粘膜层包括无腺部和有腺部两部分
其中有腺部粘膜层的固有膜内，含有丰富的消化腺， 以胃底腺最为重要，其主细胞分泌的胃蛋白酶、凝乳 酶和脂肪酶，可消化蛋白质和脂肪。 • 壁细胞分泌的盐酸，有助于胃蛋白酶消化蛋白质。 • 胃壁肌层发达，其强有力地收缩，利于胃内容物的混 合和向肠内运送。
小肠璧的组织结构与功能
小肠为典型的中空性器官，管壁由内向外 依次为粘膜、粘膜下层、肌织膜和外膜四层结 构。 • 粘膜：由单层柱状上皮、粘膜固有层和粘膜肌 层构成。 • 柱状上皮由柱状细胞和杯状细胞组成。柱状细 胞具有吸收营养物质的功能，杯状细胞具有分 泌粘液的功能，起着润滑肠腔和保护粘膜的作 用。
正常微生物群系的免疫刺激作用 研究表明，肠道中的正常菌群可以通过刺激粘膜免疫系统
和系统免疫系统的途径来促进宿主动物的免疫力
在无菌动物，其所有免疫器官（包括肠道）均发育不足。 引入致病性肠道细菌以后，正常的免疫结构和功能得以迅速 恢复。
其它实验也间接地为这种现象提供了证据。在一项使用 直接饲喂微生物的实验中人们发现，仔猪的免疫力提高，生 长速度产生一种机械性清理作用，可以防止微 生物在小肠上段上皮上的附着。杯状细胞分泌的粘液 可以保护肠上皮的表面，也提供了一个能够捕获抗原 的粘性基质。
非免疫性防御
大肠及小肠的微生物群系
大肠中的环境为：pH近中性，厌氧条件，运动性 减低。这种条件有利于大量正常菌群的繁殖和生长。 除了为宿主动物本身提供营养以外，这些肠道固有细 菌在维持肠道功能健康方面具有举足轻重的作用。
• 因此，小肠具有一系列粘膜防御机制，根据其 性质，这些防御机制大体上可以分为非免疫性 和免疫性两种。
非免疫性防御
胃 胃是一个重要的非免疫防御器官，胃的酸性环境极
大地抑制了微生物的繁殖，减少了进入小肠的微生物 数目。
那些耐过胃的酸性环境，而进入小肠的微生物受到 小肠中碱性环境（更有利于细菌的繁殖）的影响其数 目增加，也增加了微生物附着在粘膜上皮上的可能性。
大、小肠道组织结构比较
回肠壁镜鉴图
回肠壁镜鉴图
空肠镜鉴图
空肠镜鉴图
胃肠道是人体与外界环境接触最大 的器官，而胃肠道上皮提供了环境与人 体之间最大的黏膜屏障。
• 胃肠道粘膜特别是小肠粘膜的表面积非常大， 动物通过这一表面与各种养分、微生物和外源 性毒素发生直接接触。
• 小肠不仅能使养分在肠腔和血液循环系统之间 进行交换，而且也能防止病原体穿过肠壁进入 体内。
为对付这些微生物的侵袭，动物在进化过程中形成 了进一步的小肠免疫性防御机制，容当后论
非免疫性防御
小肠 小肠的非免疫性防御机制，包括能杀死某些微生物
的胆汁和能使细菌细胞壁降解的含有蛋白酶的胰液。 上皮细胞本身也是屏壁，单个肠细胞紧密接合，这
可以阻止大分子的通过。 另外，小肠绒毛上的肠细胞每3-6天更替一次，这
胃肠道的结构与功能 以及保持微生态平衡的重要意义
上海牧冠企业发展有限公司 王力勇
2007年3月
胃肠道的组成
• 胃肠道是消化系统的管道部分。 • 从口腔到肛门，长约8—10米。包括：口
腔、咽、食管、胃、小肠(十二指肠、空 肠、回肠)、大肠（盲肠、结肠、直肠）， 肛门。 • 胃肠道是消化道的通俗叫法。
从对穿透粘膜侵入体内的微生物的吞噬和杀灭作用开 始，一直到激活和动员淋巴细胞以及最后通过抑制炎症 反应促使创伤愈合的全过程均需吞噬细胞的参与。
这些功能的调节都是依赖局部释放的大量信号分子 实现的，这些信号分子包括细胞活素、生长因子及生物 活性脂类。
虽然大肠的环境对宿主最为有利，但微生 物依然要在胃、小肠和大肠中定居。
在小肠中这些微生物群系存在于小肠上皮 细胞表面、肠绒毛表面的粘液中、隐窝中和肠 腔中。
无论寄居何处，一般微生物群系相对稳定 且由许多特定的种群组成。这些微生物群系是 宿主动物的特征，在一定程度上也为动物提供 营养和内在环境。
非免疫性防御
免疫性防御
肠道粘膜的25%由淋巴样组织构成，而整个机体中70% 以上的免疫细胞存在于肠道中。肠道免疫系统的细胞有的 弥散存在，有的高度集中形成淋巴小结，比如淋巴滤泡集 结，它可以分泌IgA和产生B淋巴细胞。
固有层含有大量弥散的T淋巴细胞群、含免疫球蛋白的 细胞群（B淋巴细胞和浆细胞）、吞噬细胞、肥大细胞、少 量的树突状细胞（dendritic cell）、嗜酸性细胞和嗜中性细 胞以及具有生物活性的成纤维细胞。肠道亦含有丰富的神 经丛，对肠道的运动起关键作用。