综述：肠道细菌与其宿主间基本病理生理相互作用的概述

这篇综述系统阐述了肠道微生物群(GMB)作为"被遗忘的器官"如何通过代谢产物（SCFAs、BAs等）与宿主互作，重点解析了其双重功能：分解膳食纤维产生必需代谢物（如短链脂肪酸SCFAs），以及作为信号分子调控宿主基因表达（通过GPCRs/HDACs等通路）。文章涵盖GMB组成与稳态、菌群失调（dysbiosis）与疾病（如IBD、T2D）、免疫调节及代谢物介导的基因调控机制，为理解微生物-宿主互作提供了分子层面的见解。

　　

肠道微生物群：宿主的"隐形器官"

人类肠道栖息着10¹⁴个微生物，其基因数量远超人类基因组。这些"被遗忘的器官"通过两种核心机制影响宿主：营养代谢与信号传导。厌氧菌发酵膳食纤维产生的短链脂肪酸（SCFAs）不仅为结肠上皮提供60-70%能量，还通过GPR41/43受体调控免疫细胞分化，并通过抑制HDACs改变染色质结构。

肠道屏障的微生物建筑师

厚达100μm的黏液层形成物理屏障，其核心成分Mucin-2由杯状细胞分泌。拟杆菌门（Bacteroidota）和厚壁菌门（Bacillota）占菌群93%，通过竞争空间、分泌抗菌肽抵御病原体。值得注意的是，无菌小鼠肠道中紧密连接蛋白claudin-2表达显著降低，证实菌群对屏障完整性的调控。

代谢物的双重身份

丁酸盐（butyrate）是HDAC抑制剂（K_i=0.09mM），可上调黏蛋白基因；次级胆汁酸如脱氧胆酸（DCA）则激活核受体FXR，调控CYP7A1酶抑制胆汁酸合成。有趣的是，色氨酸衍生物通过芳香烃受体（AhR）增强肠道屏障，其水平在IBD患者中显著降低。

疾病中的生态失衡

肥胖者厚壁菌门/拟杆菌门比例升高，而T2D患者产丁酸盐菌减少。IBD患者的粪杆菌（Faecalibacterium prauznitzii）丰度下降与炎症相关。移植肥胖小鼠菌群可使受体小鼠脂肪增加，证实菌群的"致病记忆"特性。

免疫对话的化学语言

微生物代谢物通过模式识别受体（PRRs）训练免疫系统。例如脂多糖（LPS）通过TLR4诱发低度炎症，而SCFAs促进调节性T细胞（Treg）分化。最新发现NLRP3炎症小体可被丁酸盐抑制，揭示菌群-免疫轴新机制。

治疗前沿与挑战

尽管粪菌移植（FMT）已用于艰难梭菌感染，但meta分析显示550例患者中存在生物安全风险。合成生物学正构建"设计菌"精准调控代谢物，如工程化乳酸菌可递送IL-10抗炎因子。

该领域仍面临三大挑战：菌群空间异质性（结肠SCFAs浓度可达100mM而回肠仅μM级）、代谢物网络复杂性（如TMAO抑制CYP27A1影响胆汁酸代谢）、以及个体间菌群差异（老年人与青年菌群α多样性相差30%）。随着冷冻电镜解析GPCR-配体复合物结构（如8J24中的GPR43-乙酸盐复合物），微生物组治疗正迈向精准时代。