肠道真菌和古细菌如何影响人类健康-华东公共卫生-

非细菌肠道微生物群，尤其是真菌和古菌，在代谢、免疫调控和微生物生态系统稳定性中发挥重要作用，通过与细菌和宿主的复杂相互作用。新兴研究将真菌菌群失调和甲烷生成古菌与肥胖、炎症性疾病、胃肠疾病以及未来潜在的微生物组疗法联系起来。

简介

肠道微生物群包括细菌、真菌、古菌、病毒及其他影响健康和疾病的微生物。肠道细菌的生物学意义已被充分确立;然而，测序技术的最新进展表明，肠道菌群和古菌群都参与代谢、免疫调控和微生物平衡，这些都会影响肥胖、炎症性疾病和胃肠道疾病的风险。_1,2,3虽然真菌仅占肠道微生物总数的一小部分，但它们可能通过免疫信号传导、微生物竞争以及与细菌的相互作用产生不成比例的影响。₂

本文探讨肠道真菌和古菌如何与细菌和免疫系统相互作用，通过复杂的非细菌微生物组影响代谢、消化、炎症和人体健康。病毒和噬菌体也是主要的非细菌肠道常驻者，但本文主要聚焦于真菌和古菌。₁

什么是人类菌群？

健康成年人胃肠道中常见的真菌包括念珠菌 Candida、糖霉菌Saccharomyces、马拉塞菌 Malassezia、克拉多孢菌 Cladosporium和曲霉菌 Aspergillus。酿酒酵母 Saccharomyces cerevisiae和白念珠菌Candida albicans是最常见的物种之一，但由于真菌群落数量低、个体间差异大且时间不稳定，健康肠道菌群尚无统一共识定义。_2,3粪便中检测到的一些真菌也可能反映近期饮食摄入，而非长期肠道定植。_2,4

真菌与细菌的相互作用复杂：有些真菌支持细菌生长，另一些则为营养争夺并导致菌群失调。例如，白色念珠菌在抗生素暴露后会改变细菌组成，而有益真菌如Baccharomyces boulardii则可能减少细菌毒素和肠道炎症的有害影响。混合真菌-细菌生物膜还能增强微生物的存活率和对宿主防御的抵抗力，凸显了这些相互作用的生态重要性。_3,4

尽管胃肠道中的真菌多样性低于细菌多样性，但真菌种类能强烈影响宿主的生理和疾病过程。_2,3事实上，真菌菌群失调已被认为与炎症性肠病、肥胖、代谢紊乱、肠易激综合征、肝病和神经系统疾病有关或相关。饮食是重要驱动因素之一：富含碳水化合物的饮食与更高的念珠菌丰度有关，而富含蛋白质和氨基酸的饮食则与较低的念珠菌和甲基核菌丰度相关。_2,4

古菌如何调节消化和能量提取

在细菌发酵复杂碳水化合物过程中，氢气会在胃肠道内积累，如果不去除氢气，可能会抑制进一步的发酵。甲烷原体如Methanobrevibacter smithii，将多余的氢气以及细菌发酵产生的二氧化碳转化为甲烷，从而使细菌能够更高效地代谢食物。甲基百科非树与多种细菌（如拟杆菌属和Prevotella）相互作用，从而展示了古菌如何参与调控肠道功能和营养代谢的跨界微生物网络。_1,4在一项针对健康成体的测序研究中，甲烷非复活菌属是最常见的古菌属，约在30%的样本中被检测到，而其他古菌属则较少。₄

甲烷生成物丰度改变与肥胖、代谢紊乱、便秘和炎症性疾病等疾病有关。一种假说认为，肠道内甲烷生成物浓度增加可能增加饮食中的能量吸收，从而导致体重增加，而甲烷的产生也与肠道运输变慢和便秘有关。_1,4然而，这些关联仍属细微差别，尚未证明仅靠甲烷生成物就能导致肥胖或代谢疾病。₁

人类肠道中的跨界网络

肠道微生物组是一个复杂的生态系统，包含多个界，包括细菌、真菌、古菌和病毒，这些微生物不断相互作用，也与宿主相互作用。真菌通过共享养分和代谢物与细菌交流，而其他物种则通过摄取养分和形成生物膜相互竞争。细菌还通过提供碳水化合物发酵过程中产生的氢气与成甲烷古菌相互作用，从而提高微生物发酵效率和从碳水化合物中提取能量。_1,3由于噬菌体能重塑细菌群落，病毒体可能间接影响同一生态系统中的真菌和古菌生态位。₁

真菌和细菌群体的平衡有助于保持免疫耐受性和肠道屏障完整性，而微生物相互作用的中断则可能引发过度活跃的免疫反应。例如，真菌细胞壁成分如β-葡聚糖和甘露通过结合免疫细胞上的Dectin-1受体诱导免疫反应，这些受体随后激活促炎通路，产生白介素-17和肿瘤坏死因子-α等细胞因子。与其他共生真菌相比，有些真菌在细菌菌群失调时通过减少肠道损伤和调节宿主免疫力来提供保护。_2,3

跨界微生物关系的干扰可能导致菌群失调和疾病发展。抗生素、饮食改变和免疫系统受损会改变细菌和真菌的组成，为机会性微生物如念珠菌（Candida albicans）过度生长创造理想条件。

由此产生的失衡与肥胖、炎症性肠病、代谢紊乱和感染等疾病有关。这些发现表明，理解微生物生态系统动态对于开发针对多个界的微生物组疗法至关重要，而不仅仅是针对细菌。_1,2,3然而，许多报告的关联仍属观察性，未来研究需要将真菌、古菌、病毒和细菌共同测试，而非作为隔离的菌类。_1,2

临床意义

某些真菌物种如白色念珠菌的水平升高，以及物种多样性的减少，与肠道炎症和代谢障碍有关。此外，古菌如Methanobrevibacter smithii会改变能量代谢，并可能因甲烷气体产生而导致便秘。_1,2,3

相反，某些真菌如Saccharomyces boulardii能保护肠道组织免受细菌产生的炎症和毒素的损害，暗示其作为益生菌补充剂的潜在治疗应用。调节微生物组的策略，如饮食改变、抗真菌药物、粪便微生物移植和微生物代谢物处理，正日益受到研究，以支持新陈代谢和免疫系统稳态的潜力。_2,3由于抗真菌治疗有时会在动物模型中加重炎症结局，因此对真菌组进行治疗性操作需要对特定疾病进行细致评估。_2,3

随着测序技术的不断进步，研究人员正在识别粪便样本中特定真菌与古菌群落与疾病风险之间的关联和候选机制联系。具体来说，某些真菌的存在、改变的甲烷生成及其他微生物标志物可能有助于预测疾病进展、治疗反应和/或炎症和代谢疾病易感性，从而支持个性化疾病预防和管理策略的发展。目前，这些标志物更应被视为研究工具，而非经过验证的独立临床测试。_1,2

By Vijay Kumar Malesu Reviewed by Benedette Cuffari, M.Sc.

References

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