持续性小肠微生物定植：一种潜在的病理状态而非生理状态

《Medical Hypotheses》：Persistent small intestinal microbial colonisation: a potentially pathological rather than physiological state

　　

研究人员提出，健康的小肠是一种低生物量的器官，不存在稳定的常驻微生物群。小肠微生物主要是暂时性的，其构成受饮食影响而非持久定植者。持续存在的空腹状态微生物可能反映病理状态并驱动免疫介导疾病。目前的诊断依赖于间接检测，这可能掩盖机制并阻碍进展。过去二十年间，胃肠道微生物群与多种免疫性、退行性和代谢性疾病相关联。主流假设认为，小肠尤其值得关注，因为其微生物群处于独特位置，能够影响宿主免疫。与结肠不同，小肠覆盖着不连续的黏液屏障，使得管腔微生物与上皮更接近。此外，该上皮是体内免疫活性最强的表面，密集分布着肠道相关淋巴组织、上皮内淋巴细胞和抗原采样细胞。人类能够很好地耐受全结肠切除术，长期生存率与普通人群相当，而广泛的小肠切除术会导致短肠综合征和可能危及生命的肠功能衰竭，需要肠外营养。这种对比也反映了小肠在调节管腔微生物负荷方面的关键作用，因为长度减少与微生物密度改变和小肠细菌过度生长风险增加相关。这些解剖学和免疫学特征共同使得小肠成为微生物相互作用可能产生不成比例影响的部位，而非假设存在稳定的常驻微生物群。目前关于胃肠道微生物群的研究涵盖了先进的培养组学、鸟枪法宏基因组学、功能宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白质组学甚至代谢组学。尽管研究广泛，进展似乎已经停滞。

**研究背景与问题**

长期以来，胃肠道微生物群在人类健康和疾病中的作用备受关注。传统观点认为，肠道内存在一个复杂且相对稳定的微生物生态系统，即“正常菌群”或微生物群，它们与宿主共生，参与消化、免疫调节等重要生理功能。然而，这种观点在很大程度上是基于对结肠微生物群的研究。小肠作为连接胃和结肠的关键消化道部分，其独特的解剖和生理环境——包括快速的通过时间、胆汁和胃酸的存在、变化的氧张力、抗菌肽、薄层黏液以及密集的免疫细胞群——使其与结肠存在本质差异。历史上，小肠曾被认为是无菌或接近无菌的器官。

随着高灵敏度测序技术的发展，一些研究开始挑战这一观点，提出小肠也可能拥有自己的“常驻”微生物群。这引发了学术争议：健康的小肠究竟是一个支持稳定微生物群落定植的生态位，还是一个主要通过防御机制维持低微生物生物量、微生物主要呈暂时性存在的器官？当前，关于小肠微生物群的研究面临几个关键问题：首先，许多研究依赖于结肠或口腔微生物群作为替代指标，这可能无法准确反映小肠的真实情况。其次，临床上广泛使用呼气试验等间接方法来诊断小肠细菌过度生长（SIBO）等相关病症，但这些方法的生理学基础和解译可靠性存疑。最后，获取真正代表小肠原生环境、无污染的样本在技术上极具挑战性，许多现有研究可能受到取样污染的影响，导致对微生物密度和组成的错误估计。

为了解决这些争议并推进该领域的发展，本文作者在《Medical Hypotheses》期刊上提出了一项核心假设：健康、空腹状态下的小肠是一个低生物量的生态系统，在其大部分长度内没有稳定常驻微生物群的坚实证据。相反，空腹状态下持续的微生物存在可能是一种潜在的病理状态，并可能驱动免疫介导的疾病。

**主要研究方法与技术**

为验证其假设，作者系统回顾并分析了历史上及近期关于小肠微生物取样的关键研究。这些研究主要采用了在择期手术期间进行清洁术中抽吸的取样方法，以避免内窥镜等途径带来的污染。样本分析结合了基于培养的方法（定量需氧和厌氧培养）和基于测序的方法（如鸟枪法宏基因组测序），以全面评估微生物的密度、多样性和活性。作者特别关注了从空肠、回肠等中远端小肠获取的样本，并指出目前基于十二指肠取样的临床建议更多是出于内窥镜操作的便利性，而非生物学相关性。此外，作者还讨论了呼气试验等非侵入性诊断技术的局限性，例如其无法区分微生物来源与宿主内源性产生的气体（如二氧化碳），以及受口-盲肠通过时间变异等因素的影响。

**研究结果与发现**

作者通过对现有证据的梳理，得出了以下主要研究结果：

* **小肠是一个低微生物生物量器官**：来自1953年、1972年、1978年以及2018年、2020年、2022年和2025年的一系列研究证据表明，在空腹状态下，健康个体的小肠（至少远至回盲瓣近端25厘米处）细菌稀少。大多数个体携带的微生物数量低于10⁴ CFU/mL，有些甚至低于10³ CFU/mL，这证实了低生物量环境。即使在老年人群中，远端回肠的微生物群也以口腔相关的兼性厌氧草绿色链球菌群为主，这符合暂时性群落而非常驻群落的特征。
* **微生物存在主要是暂时性的**：小肠微生物的检测很大程度上是短暂的，与进食相关，并不持续到空腹状态。进食会中断消化间期的“管家”周期（如移行性运动复合波），创造一个微生物生物量短暂增加的窗口期。恢复空腹后，移行性运动复合波重新启动，恢复低微生物密度。因此，健康小肠不支持稳定的、生态位适应的微生物定植。
* **持续定植可能与病理状态相关**：当宿主防御机制因滞留、药物、疾病等因素受损时，可能导致微生物在小肠持续定植。这种定植可能表现为一个广泛的谱系，从伴有严重症状的经典结肠型SIBO，到无症状的口腔型菌群（如使用质子泵抑制剂的患者），中间存在大量未被充分研究的定植状态。作者认为，将小肠持续定植视为一种内在的病理现象，可以拓宽概念框架。
* **当前诊断方法的局限性与取样污染问题**：作者指出，由于小肠固有的低细菌密度，内窥镜取样方法极易受到污染干扰，产生伪影。因此，可靠表征小肠微生物群需要在清洁手术过程中取样。同时，基于呼气试验等间接指标的诊断概念（如SIBO、SIFO、IMO等）可能只能部分反映潜在的发酵动力学，其生理学分辨率和临床理解价值有限。
* **小肠免疫系统的独特性与耐受性**：小肠免疫系统在很大程度上独立于肠道其他部分运作，其肠系膜淋巴结专门负责产生调节性T细胞和建立对摄入抗原的口服耐受。这种免疫耐受至关重要，旨在平衡对病原体的保护性免疫与对食物抗原和暂时性口腔微生物的耐受。持续的小肠微生物定植可能破坏这种平衡，导致从耐受性暴露向慢性炎症转变。
* **早期微生物暴露与后期定植的区别**：有充分证据表明，生命早期的微生物暴露对于免疫系统的正常发育至关重要。然而，这种免疫教育不一定需要小肠的持续微生物定植，短暂的暴露可能就足够了。因此，生命早期的微生物暴露与后期小肠持续定植可能代表病理状态的观点并不矛盾，它们作用于不同层面。

**讨论与结论**

在讨论部分，作者进一步阐述了其假设的潜在影响和应用。他们指出，更好地理解小肠定植模式可能有助于解释炎症性肠病（IBD）和肠易激综合征（IBS）等疾病的异质性，这些疾病被认为涉及小肠微生物改变。这种异质性可能反映了广泛的小肠常规定植模式谱系，而非统一的疾病过程。

作者还探讨了益生菌的作用机制。在其框架下，益生菌可能主要作为肠道通过期间的短暂调节剂发挥作用，通过暂时竞争或抑制导致症状的不利或致病微生物，或通过增强肠道动力和管腔清除来产生有益效果，而非在小肠建立常驻菌群。

关于末端回肠，作者承认其作为小肠和大肠之间免疫学独特界面的特殊性，并指出有观点认为该区域靠近回盲瓣处的微生物密度可能接近10⁷–10⁸ CFU/mL。然而，他们也强调这些估计值需谨慎解读，因为“末端回肠”的解剖学定义不一致，且现有数据多依赖于逆行结肠镜取样或回肠造口流出物，两者均有污染风险或反映了改变的生理状态。

最后，作者提出了未来验证假设的研究策略，包括从观察性研究（评估运动、饮食、药物等因素与主观症状及客观生物标志物的关联）到有创诊断方法（在腹腔镜手术中获取小肠抽吸物和黏膜活检进行综合分析）的逐步推进。

**研究结论**：
研究人员提出，在空腹状态下，健康的小肠在其整个长度上（可能仅末端回肠除外）微生物稀少。小肠中的微生物存在并不构成一个微生物群；微生物群需要稳定的、生态位适应的定植，而健康的小肠不支持这种定植。临床医生和患者可能都被受污染的取样、不精确的诊断概念（如呼气试验）以及对其他胃肠道部位微生物群令人印象深刻的高通量测序研究所误导。研究人员认为，常驻的小肠微生物群不太可能是正常生理学的一致特征，其持续存在可能代表一种有助于疾病发生的病理状态。在手术或腹腔镜检查期间获得的清洁、未污染的样本可能提供重要的临床价值，不仅可用于表征病理定植，还可用于阐明防止定植的保护性因素。这代表了一种范式的转变，对当代医疗保健中相当大比例的患者具有重要影响。