抗生素影響腸道菌群研究現(xiàn)狀

徐先林

【摘要】腸道菌群與人體健康密切相關(guān)。近年來，關(guān)于抗生素對腸道菌群組成影響以及導致腸道菌群龐大耐藥基因分布和轉(zhuǎn)移研究越來越多。本文就腸道菌群及抗生素對腸道菌群影響現(xiàn)狀等相關(guān)方面進行綜述。

【關(guān)鍵詞】腸道菌群；抗生素；耐藥基因

【中圖分類號】R332 【文獻標識碼】B【文章編號】1004-4949（2014）03-0461-01

定植于人體腸道的細菌種類及其分布是維持人體健康重要因素。來自于環(huán)境和臨床的抗生素使用在殺滅和/或抑制細菌生長的同時給予細菌抗生素篩選壓力而致耐藥基因在各個微生物生態(tài)環(huán)境包括人體腸道菌群系統(tǒng)中廣泛傳播，菌群失衡易引發(fā)各種腸道內(nèi)、外疾病。

1腸道菌群結(jié)構(gòu)、功能及影響因素

人體腸道內(nèi)定植有數(shù)量龐大的細菌、病毒、真核生物和古生菌等微生物，它們通過相互影響以及與人體相互作用而組成一個復雜的微生態(tài)系統(tǒng)。細菌是腸道微生物的主要組成部分，大約由1000到1150種細菌組成[1]。Eckburg等[2]通過高通量16S rRNA基因測序技術(shù)研究表明腸道細菌大部分屬于厚壁菌門、擬桿菌門、放線菌門、變形菌門、梭桿菌門和疣微菌門，其中厚壁菌門和擬桿菌門是優(yōu)勢菌門。腸道菌群結(jié)構(gòu)復雜，不同個體腸道菌群組成各異，但人體腸道定植著至少160種細菌[1]。

大多數(shù)腸道微生物對人體是無害或者有益的，它們與機體保持共棲或互惠共生的關(guān)系，在腸腔形成一個天然的保護屏障抵御病原菌入侵，保護和促進腸上皮細胞發(fā)育，產(chǎn)生短鏈脂肪酸等，因此腸道菌群被稱作一個“被遺忘的器官”，對人體健康發(fā)揮著重要作用。腸道菌群是可變的，易受到多種因素影響。研究表明，孕期菌群暴露和胎齡、分娩方式、喂養(yǎng)方式、飲食、環(huán)境、年齡、抗生素等[3]都會影響腸道菌群組成結(jié)構(gòu)乃至正常功能發(fā)揮。

2 抗生素與耐藥基因

自青霉素發(fā)現(xiàn)以來，各種抗生素廣泛應(yīng)用于臨床、獸醫(yī)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)及其它人類活動相關(guān)領(lǐng)域中，通過作用于細菌生物合成通路中必要生物分子，如核糖體、拓撲異構(gòu)酶、DNA和RNA聚合酶、細胞膜和細胞壁、二氫葉酸還原酶等而干擾細菌生長[4]?？股卮罅渴褂?、濫用和習慣性使用導致抗生素不能完全被吸收和代謝，大部分以代謝物形式通過糞便和尿液排放到環(huán)境中[5]。在我國多個省份以及國外許多國家環(huán)境中都能檢測到高濃度抗生素殘留物[6]?？股刂苯咏o予細菌篩選壓力，細菌菌群攜帶著大量的耐藥基因并通過不同途徑廣泛傳播。研究表明，耐藥基因大多由質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座子、整合子和噬菌體等多種移動遺傳元件介導在細菌群體中水平轉(zhuǎn)移，易致各個微生物生態(tài)環(huán)境組成耐藥基因儲庫。

3 抗生素對腸道菌群影響及耐藥基因在腸道菌群間傳播

近年來，抗生素使用引起腸道菌群組成結(jié)構(gòu)改變及導致菌群中耐藥菌株和耐藥基因增多并廣泛分布引起全球高度關(guān)注。Jernberg等[7]研究表明連續(xù)7天克拉霉素使用后腸道菌群擬桿菌屬急劇下降，兩年內(nèi)不能恢復到其最初組成狀態(tài)，而且相關(guān)抗性基因erm（B）、erm（F）、erm（G）等增加并持續(xù)存在。直接的抗生素篩選壓力短期內(nèi)即能改變菌群組成并導致特異性耐藥基因出現(xiàn)并持續(xù)保持。環(huán)境耐藥菌株及其攜帶的各種耐藥基因可以通過空氣、水、直接接觸，尤其是食物鏈等[8]方式進入人體腸道而致腸道菌群中耐藥基因增多。腸道菌群是一個龐大、復雜的微生物生態(tài)系統(tǒng)，細菌個體間緊密接觸更利于耐藥基因通過水平基因轉(zhuǎn)移在菌群間傳播，因此腸道菌群組成一個耐藥基因儲庫，可以介導菌群之間多種耐藥基因持續(xù)、廣泛傳播。

細菌間耐藥基因交換和轉(zhuǎn)移需要特定的條件，必須保證受體菌與供體菌相互接近并能接納供體菌相同耐藥基因載體（如質(zhì)粒、整合子）。雖然細菌可以主動或被動交換DNA，但會受到細菌特異的防御機制來抵制外來DNA的入侵以限制基因轉(zhuǎn)移；質(zhì)粒不相容性也會限制部分質(zhì)粒介導耐藥基因傳播。即便細菌順利交換和轉(zhuǎn)移，外來DNA必須能自我復制或者整合到基因組，否則受體菌并不能表達耐藥特性。如Ⅰ型整合子是研究參與耐藥基因轉(zhuǎn)移比較熱點的移動元件，研究表明[9]即便Ⅰ型整合子能成功在細菌間傳播，但當整合酶基因失活時會限制整合子基因盒中耐藥基因表達，且整合酶基因表達受SOS修復系統(tǒng)調(diào)節(jié)。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，腸道菌群結(jié)構(gòu)、功能復雜，且影響因素較多，嬰幼兒期是腸道菌群定植的過渡時期，此時期菌群結(jié)構(gòu)將長時間影響機體免疫應(yīng)答和代謝功能等；新抗生素開發(fā)受限，現(xiàn)有的抗生素仍會持續(xù)運用各領(lǐng)域中，抗生素耐藥及耐藥基因會持續(xù)在各個微生態(tài)系統(tǒng)中廣泛分布和傳播，人體腸道復雜和高密度的微生物組成無疑是一個耐藥基因儲庫以及促進各種耐藥基因轉(zhuǎn)移的場所。

面對腸道菌群結(jié)構(gòu)獨特性，研究腸道共生菌群包括有益菌和條件致病菌等耐藥菌株分布情況以及其攜帶和傳播耐藥基因的方式和途徑的差異，對于深入了解和控制腸道菌群抗生素耐藥以及對人體的健康具有重要意義。

參考文獻

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