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第一章 緒 論

第一節 微生態學發展歷程

一、微生態學概念

微生態學(microecology)是研究機體正常微生物群與其宿主之間相互關系的學科。機體包括:植物體、動物體和人體,所以微生態學包括有植物微生態學、動物微生態學和人體微生態學。人體微生態學又稱醫學微生態學。微生態學是生態學微觀層面的內容之一,屬于生命學科范疇的內容。
正常微生物群與其宿主之間相互關系表現為:既相互依存、又相互制約和影響;始終保持動態平衡,維持終身;宿主為其棲生微生物群提供生存繁衍,營養代謝等必不可少的條件和場所,而這些正常微生物群又為其機體提供機體本身不能實現和不可取代的支持與幫助,如合成維生素、分解食物,促進消化吸收、促進營養代謝,促進機體免疫功能的形成與成熟,促進器官成熟,延年益壽、抗病治病等。
微生態學是研究機體正常微生物在其細胞水平、分子水平與其機體之間相互關系的生命學科內容。因此,微生態學與細胞學、分子生物學、基因工程學、免疫學、信息學、酶學、自動控制學等有著廣泛的聯系。

二、微生態學發展史

生態學(ecology)是1866年Haecke等首先提出,至今已有近一百五十年歷史。生態學是研究機體與其周圍環境之間相互影響、相互制約的生命學科,其內容十分廣泛。生態學有兩個層面內容,一是宏觀生態學內容;二是微觀生態學內容。前者已被人們廣泛認識和理解,已經得到方方面面的重視和保護,如保護人類環境,保護地球,保護海洋,保護濕地,不斷維護動物多樣性,維護植物多樣性,不斷建立防災減災措施等已經深入人心,已經逐漸形成人們的自覺行為;然而微觀生態學內容遠不被人們認識和體會,各種微觀生態學的內容對機體影響同樣十分重要。微生態學是微觀生態學的重要內容之一。
醫學微生態學(medical microecology)是研究人體正常微生物群與人體之間相互關系的學科內容。實際上,人們早已認識到人體及其人體周圍環境中存在大量肉眼不可見的微生物群,在這些大量微生物群中絕大多數是對人體有益而無害的微生物群,其中只有極少數是對人體有害的微生物群。過去以細菌為主的微生物學已經發展成為除細菌以外,還包括真菌、螺旋體、支原體、衣原體、立克次體、病毒、原蟲等內容十分廣泛的微生物學。
近大半個世紀以前,人類的醫學模式遵循著單純治療醫學模式理念,醫學界花了大量時間和精力在研究各種致病微生物的病原學特征,流行病學狀況,致病微生物引起的發病機制,臨床特征,治療手段,以研究和使用大量抗生素來對付病原微生物而治療疾病。當然單純治療醫學模式已經取得不可磨滅的輝煌成就,挽救了不計其數患者的生命。從現實觀點看今后相當長的一段時間內使用有效抗生素治療嚴重的病原菌感染仍將持續下去。隨著時間不斷推移,因大量抗生素的使用而出現了越來越多的嚴重問題。有限研發使用的抗生素遠遠不能對付日漸嚴重的病原微生物的耐藥問題,新的致病微生物還在不斷出現,長期大量使用抗生素不僅出現嚴重耐藥問題,而且導致機體二重感染,機會菌感染等問題對人類的危害和威脅似乎又將我們帶回到沒有發現和使用抗生素之前的困境。
隨著醫學理念的不斷從單純治療醫學模式向預防醫學和保健醫學模式轉變,讓我們又重新開始認識到人體內大量正常微生物群對機體有何益處?它們又是如何發揮其益生作用呢?大量微生物作為有益微生物的觀點逐漸喚醒我們:人類再不能把所有微生物當作敵人來對付了。正如我國微生態學創始人康白教授所說的:當前人類對微生物的認識態度由第一次世界大戰的“恐菌時代”、第二次世界大戰的“抗菌時代”,到如今保護有益菌、抑制有害菌的“保菌時代”的到來,讓我們迎接這個偉大的新時代,為人類的健康和長壽作出貢獻。
自從1898年蒂賽(Henry Tissier)在研究母乳喂養嬰兒糞便時,發現母乳喂養嬰兒大便中存在大量革蘭染色陽性的分叉桿菌(現在的雙歧桿菌)以來已近一百二十年歷史。蒂賽這一發現奠定了醫學微生態學的研究基礎。但真正醫學微生態學的研究工作開始于20世紀70年代。目前正是醫學微生態學飛速發展時期,隨著醫學微生態學不斷研究和發展,隨著醫學模式的不斷轉變,機體正常微生物群作為機體免疫激活,抗病治病,消化吸收,健康保健,延年益壽發揮著不可取代的系統器官作用,這將為揭示生命奧妙起到不可估量的推動作用。

三、醫學微生態學在我國的發展歷程

早在20世紀50~60年代我國著名的微生物學家魏曦教授和康白教授在治療一個18歲男性因患鼠咬熱而住院的患者時,針對鼠型鏈絲桿菌使用大劑量青霉素和鏈霉素治療,患者病情一度好轉恢復,但不幸的是終因二重感染肺炎桿菌導致敗血癥而不治身亡。二重感染的原因是盡管青霉素和鏈霉素殺滅了病原菌(鼠型鏈絲桿菌)使病情恢復好轉,但由于這兩種抗生素使用導致患者機體菌群失調(dysbacteriosis)致使感染新的病原菌(肺炎克雷伯桿菌)導致敗血癥而不治身亡。當時魏曦教授就嚴肅地指出:大量抗生素使用后,我們必須注意給人們帶來的另一個陰影——抗生素擾亂了機體正常微生物菌而發生菌群失調。
抗生素在臨床廣泛使用已有多半個世紀,抗生素在殺滅各種病原微生物,控制和消除許多烈性傳染病和感染性疾病等方面挽救了眾多患者的生命,其功不可滅,但現在臨床上廣泛大量使用抗生素甚至大量濫用和亂用抗生素導致耐藥菌日趨嚴重,新的病原菌不斷出現,乃至于超級細菌的出現,濫用和亂用抗生素還導致機體微生態平衡紊亂和正常微生物群在宿主內轉移(translocation),由不致病轉變成致病菌引起自身感染,機會菌感染等。從微生態學觀點看待這些問題,我們應當清楚地認識到:正常生理情況下,人體正常微生物群與宿主之間保持生態平衡(eubiosis),只有生態平衡才對雙方有益。如果這種平衡被來自體內外致病因素打破,如各種疾病、創傷、情緒、生活習慣、生活環境、各種用藥(特別是抗生素和抗腫瘤藥物)就會導致機體生態失衡。生態失衡就意味著對雙方十分有害,就會導致各種疾病發生。一旦疾病發生,機體健康受到影響,反過來又會不斷加重這種生態失衡而形成互為因果的惡性循環。
我們不可想象的一個事實是從人體微生態學的研究揭示:一個人每天大便排出量的1/3是肉眼不可見到的微生物群,人體細胞數大約10萬億個,而棲生在人體內的微生物數量多到100萬億個,培養方法可以鑒定的菌種有450~500種,且相當多的微生物群是目前無法培養的;據人體微生物菌群宏基因組計劃的研究顯示,人體微生物群的基因總數目是人體自身基因總數目的100~150倍,人體微生物菌群多達一千余種,其中人類所共有的優勢微生物菌群只有一百六十余種,因此我們不難分析不同個體微生物群差異性達60%~80%。如此龐大的微生物群廣泛存在于人體的腸道內、體表上以及機體與外界相通的部位,其中腸道內微生物群最多(約占總數的78.67%)。人體內大量正常微生物群形成機體微生態器官。機體的正常微生物群與機體保持益生共贏關系。他們相互依存、相互制約和影響,又相互協調,始終保持著動態平衡。這種動態平衡我們又稱之為機體的生態平衡。
康白教授等我國微生態研究的先驅者們于1988年12月在河北省北戴河成立了中國預防醫學會微生態學分會,并下設了臨床微生態學組、微生態基礎研究學組、動物微生態學組、植物微生態學組、微生態制劑學組、微生態教學組,以后又繼續成立了消化微生態學組、感染微生態學組、口腔微生態學組、兒科微生態學組、婦產科微生態學組、中醫微生態學組等。此后,四川、湖南、湖北、河南、遼寧、黑龍江、廣東、上海、北京、陜西、山東、重慶等均成立了各個省市的微生態學分會。1989年由國家衛生和計劃生育委員會主管,中華預防醫學會主辦的《中國微生態學雜志》創刊。中國微生態學雜志由最初季刊逐漸發展為雙月刊至月刊。《中國微生態學雜志》是中國醫學類雜志核心刊物,發表大量有關微生態學的研究論文。
近三十年來,中國微生態學會已舉行全國性學術交流會12屆,會議交流了有關中國微生態學研究論文數千篇。同時,各相關微生態專業學組,各地微生態學分會通過各層面的交流會,各種學習班,專題講座,對微生態基礎知識,基礎理論進行了宣傳和普及,不僅吸引大量的微生態學的專家、學者投身到微生態的基礎研究,臨床研究,產品研發的工作中,同時也培養了大量微生態學研究的人才。自1988年康白教授出版《微生態學》以來的二十余年間,《微生態學原理》、《分子微生態學》、《腸道微生態制劑與消化道疾病的防治》、《感染微生態學》(第1版、第2版)、《實用口腔微生態學》、《兒童腸道菌群——基礎與臨床》等有關微生態學的專著、讀本相繼出版。
中國微生態分會、各相關微生態學組、各地微生態學分會、《中國微生態學雜志》、各種微生態學專著、讀本,在宣傳普及和提高微生態學知識,推動中國微生態學各層面的基礎研究、臨床研究、微生態制劑研發與應用,微生態教學工作,無菌動物、悉生動物,微生態學檢查方法,人才培養和對外交流等方面起到有力的推動作用,中國微生態學的研究工作已經有了長足發展并已取得不少豐碩成果。
目前以李蘭娟院士為首的中國微生態學研究者們,在感染微生態學的基礎研究、臨床研究、微生態學的檢測方法、人才培養、對外交流方面做了大量卓有成效的研究工作。特別是在中國人微生物群宏基因組的探索研究工作中,正邁著堅實步伐。相信中國的微生態學的研究工作將為人類生命科學的研究不斷注入新的活力。這將為人類的防病治病,健體益壽作出貢獻。
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