综述：肠道pH值：人类肠道菌群组成和代谢的主要驱动因素

这篇综述系统阐述了胃肠道pH值（GI pH）如何作为核心环境因子塑造肠道菌群（gut microbiota）的组成与功能，同时解析了宿主生理、饮食（如短链脂肪酸SCFAs）、微生物代谢（如胆汁酸BA转化）之间的双向调控网络。通过整合pH依赖的细菌酸应激系统（如F1F0-ATPase）、代谢通路（如丁酸盐合成）与疾病关联（如炎症性肠病IBD），为靶向pH调控的微生态干预策略提供了理论框架。

　　

Abstract

人类胃肠道内pH值的梯度变化（胃部pH 1.5-3.5至结肠pH 5.5-7.5）构成了独特的生态位选择压力。研究表明，拟杆菌门（Bacteroidetes）在近中性环境中占优势，而厚壁菌门（Firmicutes）的产芽孢菌株（如Clostridium簇IV/XIVa）则通过酸耐受机制（如精氨酸脱亚胺酶途径）在低pH区域定植。这种pH分区效应直接调控微生物基因表达谱——当pH<6时，双组分调控系统（如PhoP/PhoQ）会激活短链脂肪酸（SCFAs）合成基因簇（如butyryl-CoA转移酶），进而影响宿主免疫稳态。

pH调控的微生物代谢网络

体外连续培养实验证实，pH值每降低0.5单位即可使丁酸盐产量提升2.3倍。这种pH依赖性代谢源于：1）细菌膜电位变化影响质子动力（PMF）驱动的底物转运；2）pH敏感转录因子（如Fnr）调控丙酮酸-甲酸裂解酶（pflB）表达；3）次级胆汁酸（如DCA）在碱性环境中的溶解度增加。值得注意的是，高纤维饮食通过微生物发酵降低结肠pH至5.8-6.4，可显著抑制致病菌（如Escherichia coli O157:H7）的毒力基因（如LEE致病岛）表达。

疾病关联与干预前景

炎症性肠病（IBD）患者的回肠pH普遍较健康人群高0.8-1.2单位，这种异常与黏膜相关菌群（如Faecalibacterium prausnitzii）的耗竭呈强相关性。动物模型显示，口服柠檬酸盐缓冲液将结肠pH稳定在6.2-6.5范围，可使DSS诱导的结肠炎严重程度降低57%。当前研究热点集中于开发pH响应型益生菌（如工程化Lactobacillus reuteri分泌IL-10）和智能递送系统（如Eudragit^?包被的丁酸盐微胶囊），这些策略通过精确调控局部pH微环境实现菌群重编程。