由古自今，人類從未停止過對于自身的探索。隨著時代的進步，科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，人類對于疾病的認識以及健康的追求不斷深入，由最初簡單的表觀性狀到組織、細胞以及目前最為熱門的分子水平的研究，經(jīng)歷了由宏觀到微觀的發(fā)展過程。近年來，各國學(xué)者相繼提出，作為一個復(fù)雜的生物系統(tǒng)，人體各項功能的實現(xiàn)依賴于機體內(nèi)部各個細胞、組織、器官的相互整合與協(xié)調(diào)，對于人體各部分結(jié)構(gòu)和功能的了解并不能自動地導(dǎo)致對其作為一個整體的行為產(chǎn)生理解 ，只有將各種生命科學(xué)理論技術(shù)及研究成果進行整合，在整體上認識人體，才能更好的實現(xiàn)疾病治療和健康促進，即人體的研究也應(yīng)該是整體的、系統(tǒng)的。2003 年人類基因組計劃的完成以及此后各種組學(xué)的相繼發(fā)展開啟了21 世紀系統(tǒng)生物學(xué)的時代。
  人體腸道內(nèi)棲息著大量的微生物，其種類超過 1 000 種，細胞總數(shù)高達10的 14次方 ，是人體細胞總和的 10 倍  。隨著研究的深入，科學(xué)家們意識到腸道菌群對人體的影響或許遠遠不是簡單的互利關(guān)系所能解釋的，種類繁多的腸道菌群不僅能實現(xiàn)自身間物質(zhì)及信息交換，且能與宿主細胞之間不斷地進行信息交流，與宿主一同進化，參與宿主代謝，生理性地調(diào)控重要化學(xué)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。
  換言之，人體全身水平的整體代謝實際上是其體內(nèi)自身的基因組和其腸道內(nèi)共生的微生物組活動的整合，人體所攝入的食物和藥物都將由人體自身及其共生的微生物共同處理和代謝;腸道微生物群產(chǎn)生的代謝物會隨著血液與營養(yǎng)分子一起運送到各個細胞組織中，每個細胞的生理活動都會受到腸道菌群代謝物的影響;人體的尿液及糞便中不僅含有人體自身代謝的產(chǎn)物，也包含腸道菌群的代謝產(chǎn)物 。故有學(xué)者指出腸道內(nèi)微生物群的代謝作用相當于人體器官中的另一個隱藏器官 。諾貝爾獎獲得者 LEDERBERG 更是直接將人體描述為由真核細胞與體內(nèi)共生的原核細胞共同組成的“超級生物體”。
 腸道菌群代謝對宿主健康的促進作用
  大量的研究顯示，定植于人體腸道的微生物直接參與了宿主的各種代謝過程，發(fā)揮著其重要而獨特的作用，并能產(chǎn)生多種有益于人體的代謝產(chǎn)物，促進宿主的健康。
  一方面，人體腸道內(nèi)微生物群基因的多態(tài)性為宿主提供了多種人體自身所不具備的酶與生化途徑，使其能夠發(fā)酵人體所不易消化的食物殘渣及上皮細胞分泌的內(nèi)生粘液。這一復(fù)雜的代謝活動，不僅可以恢復(fù)宿主的代謝能量及可吸收底物，也為微生物自身的生長和繁殖提供了能量及營養(yǎng) 。
  另一方面，除了能代謝人體自身不能分解的物質(zhì)，腸道菌群還能與宿主發(fā)生共同代謝作用，參與對藥物及其他外來化合物的代謝，通過肝腸循環(huán)將宿主細胞的代謝與腸道菌群代謝聯(lián)系起來，膽汁酸及脂肪等的代謝便是其中最為典型的例子 。
腸道菌群代謝對宿主健康的損害作用
  正常情況下，腸道菌群與人體及外界環(huán)境間保持著一種相對平衡的狀態(tài)，以維持機體健康，一旦這種平衡被打破，腸道菌群失調(diào)，便會引起疾病的產(chǎn)生。由腸道菌群失調(diào)引發(fā)、加重或與腸道菌群失調(diào)有關(guān)的疾病種類繁多，發(fā)病部位不一，不僅限于腸道內(nèi)，而是波及全身，且發(fā)病機制各異，而這其中與腸道菌
群代謝有關(guān)的疾病并不占少數(shù)。
 顯然，腸道菌群不僅能直接參與宿主的代謝，通過自身的代謝作用對人體健康產(chǎn)生危害，其代謝產(chǎn)物對疾病的發(fā)生同樣有一定的促進作用。越來越多的證據(jù)顯示，腸道菌群產(chǎn)生的與慢性疾病有關(guān)的毒素對某些疾病的發(fā)生可能起著至關(guān)重要的作用。
 
腸道菌群代謝研究在健康監(jiān)測中的運用
 
  在與疾病長期斗爭過程中，人類對于疾病的認識，從最初患病后的治療正逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榧膊∏暗念A(yù)防，進入 21 世紀后，各種組學(xué)飛速發(fā)展，科學(xué)家們開始致力于尋求一種穩(wěn)定、準確的健康監(jiān)測手段，以實現(xiàn)疾病的預(yù)測與健康評估。
  人們曾樂觀的認為，只要掌握了人類全部基因的序列和其對應(yīng)編碼蛋白的功能，就能實現(xiàn)幾乎所有疾病的預(yù)測、治療，以及壽命的延長。但是，越來越多的證據(jù)顯示，人體的生理表型并不僅僅是受自身基因所控制。作為“超級生物”，人體的表型實際是由遺傳而來的人類基因組和由環(huán)境中獲得的微生物組
所共同決定的，在各種不同的環(huán)境條件下，只有這兩個基因組和諧一致才能保持人體的健康 ?；蚪M及蛋白組學(xué)或許并不能成為健康監(jiān)測的最佳方法。
  為了更好的全面監(jiān)測人體的健康狀況，單純的腸道菌群與人體代謝的研究往往是不夠的，目前國內(nèi)外主要是采用代謝組學(xué)與腸道元基因組學(xué)相結(jié)合的方法用于健康監(jiān)測研究。
  值得注意的是，盡管代謝組學(xué)研究能夠較好的實現(xiàn)人體健康狀態(tài)的監(jiān)測，但就目前來看，在具體應(yīng)用中仍面臨著巨大的挑戰(zhàn)，如何確定疾病前生物標志物將是今后這一領(lǐng)域研究中最大的重點及難點。
腸道菌群代謝與疾病的預(yù)防、治療
  人體腸道內(nèi)微生物對人體某些疾病所具有的預(yù)防及治療功效很早以前就引起了科學(xué)家們的注意。隨著腸道菌群與人體關(guān)系研究的深入，人體腸道內(nèi)共生微生物群在宿主健康促進及疾病發(fā)生進程中所起的作用逐漸清晰，利用腸道菌群實現(xiàn)宿主疾病的預(yù)防及治療成為當前生物醫(yī)學(xué)的研究熱點，以腸道內(nèi)益生菌為代表的微生物制劑一躍成為 21 世紀最為熱門的保健產(chǎn)品之一。
  SPOERRY 就發(fā)現(xiàn)非洲某部落人群在服食大量含野生乳桿菌的發(fā)酵牛奶后，其體內(nèi)血清膽固醇含量普遍較低，動物實驗及體外實驗也證實，腸道內(nèi)多種益生菌在體內(nèi)外均有降脂作用，而血脂恰恰正是動脈粥樣硬化、冠心病等心血管疾病發(fā)病最重要的脂類危險因素，說明腸道菌群可以通過對血脂的代謝降解作用實現(xiàn)對心血管疾病的預(yù)防。
  需要注意的是，雖然腸道菌群對于多種疾病的治療具有一定的作用，但療效有限，不能代替藥物使用，相比之下，其預(yù)防作用顯著高于治療作用，所以目前腸道內(nèi)菌群主要還是用于疾病的預(yù)防和一些疾病的輔助治療。
此前，科學(xué)家們一直致力于通過腸道菌群對宿主的代謝、營養(yǎng)及保護作用來解釋其預(yù)防保健功效，近年來，隨著系統(tǒng)生物學(xué)的逐步建立與發(fā)展，對于腸道菌群的研究更傾向于其整體性，通過理解腸道內(nèi)共生微生物的群體行為，解釋其與宿主的共生關(guān)系。我們已經(jīng)知道，宿主的整體代謝是由自身基因組及其共生微生物基因組共同完成的，微生物組的代謝可以對宿主產(chǎn)生直接影響。由于人體自身基因組的存在相對穩(wěn)定，一般環(huán)境因素，如食物、藥物等并不會對其造成較大影響，相比之下，共生微生物組的基因則更為靈活，可以通過食物及藥物進行定向調(diào)節(jié)，故可以通過食物或藥物的攝入，改變腸道菌群的結(jié)構(gòu)組成及代謝，以影響宿主的自身代謝，達到預(yù)防保健的作用。

腸道菌群代謝研究在個性化醫(yī)療中的運用
  進入 21 世紀后，隨著系統(tǒng)生物學(xué)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)正經(jīng)歷著從群體醫(yī)療到個性化醫(yī)療的巨大轉(zhuǎn)變。個性化醫(yī)療充分體現(xiàn)了新世紀以人為本的醫(yī)療理念，代表了醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域?qū)W科發(fā)展的前沿，在未來醫(yī)學(xué)發(fā)展中具有舉足輕重的作用 。

  用藥個體化是個性化醫(yī)療模式研究中最早開始，也是最具有代表性的一項。研究發(fā)現(xiàn)，同一種藥物不僅在不同個體間具有代謝差異，在相同基因背景的動物身上，也會出現(xiàn)不同的藥代學(xué)、毒理學(xué)特征。一般認為，不同個體間的藥物療效及不良反應(yīng)差異主要是由于個體間的遺傳多態(tài)性所導(dǎo)致的，而藥物在相同背景動物體內(nèi)的代謝差異則顯示了個體自身基因外非宿主因素對個體藥物代謝的影響 。腸道菌群的代謝正是其中最為重要的外在因素之一。實際上，已有學(xué)者指出腸道菌群可以作為潛在的藥物靶點，為個體化醫(yī)療的研究提供
新的方向。
總結(jié)
  作為人體最神秘的一個“器官”，腸道菌群在宿主體內(nèi)所扮演的角色一直是人們所極力尋求的答案。盡管很早以前，人們已經(jīng)意識到了腸道內(nèi)與人體共生的微生物對于人體健康具有極大的影響力，但卻一直無法窺探其全貌。進入 21 世紀以來，生物醫(yī)學(xué)步入了一個嶄新的階段，系統(tǒng)生物學(xué)蓬勃發(fā)展，在各種組學(xué)及生物學(xué)技術(shù)的推動下，腸道菌群正一步步彰顯出對人體的巨大影響力。隨著人體元基因組計劃的啟動，腸道菌群的研究已經(jīng)在全球形成熱潮，腸道菌群與人體的關(guān)系勢必將成為當代醫(yī)學(xué)的研究熱點。
 
編輯：傅友君