硕果累累的菌群研究和干预,我们从1950年开始!
李华军 2019-08-15
时长:19:34 字幕:李琳 审校:蓝灿辉
历史 | 近70年来,以魏曦、康白教授为代表的大连医科大学团队,开展了哪些菌群失调与干预的研究和实践?
李华军
大连医科大学基础医学院微生态学教研室副教授
博士,副教授,硕士生导师。自2005年开始从事人体肠道菌群微生态学研究。先后主持辽宁省、大连市课题三项,横向课题五项。现主要从事人类肠道菌群与慢性代谢性疾病关系及机制研究,微生态制剂的评价与应用研究。
了解更多
由G30资助
本演讲由G30企业提供资助,并受到民福社会福利基金会的大力支持和协助。
了解更多
图文实录

幻灯片1.JPG

大家好,我是大连医科大学微生态学教研室的李华军。

首先感谢热心肠先生的邀请,让我能来到“肠·道”这个平台跟大家做一分享。我今天跟大家分享的题目是“微生态学实践七十年——大连医科大学微生态学研究回顾”。

幻灯片2.JPG

我主要在这四个方面跟大家来进行分享:第一个是缘起;第二是菌群失调干预方法的实践;第三个是微生态制剂的开发与应用;第四个是一个展望。

幻灯片3.JPG

我们首先将时间推回到1950年,当时我们学校叫大连医学院。我们学校刚刚建院的初期,魏曦教授就是我们学校第一任的微生物学教研室的主任。

康白老师呢,他是大连医学院前身——关东医学院毕业,毕业之后就留校,来到微生物教研室来工作,也就是康白老师是魏曦老师的助手。

按照魏曦教授的要求,所有来科的年轻的老师都需要到临床上去,先做两年的检验科的工作。那么康白老师就去我们的附属关东医院,也就是现在的长春路医院来进行临床的检验工作。

那我们在临床工作中遇到了一位败血症的患者,这个患者经过血培养之后,被诊断为鼠链丝杆菌的感染(鼠咬热)。

那么就来了一个问题,进行什么样的治疗呢?我们首先就应用了青霉素和链霉素,对这个患者进行治疗。

那么在1950年,抗生素刚刚进入到临床,可以说大家把它作为一个神药,就用了青、链霉素对这个患者进行静脉滴注。高热、血象就变成一个好转的趋势,大家都非常的为之鼓舞。

但是继续应用抗生素,这个患者的病情明显的转为恶化,又变成了高热败血症的症状,最终这个患者死亡了。

大家都为之这件事情而愕然!这个患者不是用抗生素已经治好了吗?都已经好转了,为什么他又死亡了呢?

魏曦教授又马上安排康白老师去做血培养以及尸检,尸检的结果就发现,患者变成了肺炎克雷伯杆菌感染,而原来的鼠链丝杆菌完全消失了。

进行全院的MDT(多学科诊疗)的病例讨论,魏曦教授就将其诊断为一例典型的抗生素引起的二重感染,也就是菌交替症的病例。

这个病例是在抗生素刚刚进入到临床的时候,大家发现的一个新的现象。回顾世界,1946年美国、1952年法国、1954年日本也相继报道了这样类似的病例。

幻灯片4.JPG

康白、魏曦老师将这个病例首先发表在1962年《中华医学杂志》,可以说这是我们中国微生态学领域关于菌群研究的第一个发声,声音就是关于抗生素引起的菌交替症。

魏曦教授以他非常广博的学识以及远见的目光预言,在光辉的抗生素降临以后,我们必须注意其给人类带来的阴影,也就是扰乱正常微生物群和引起的菌群失调。

所以说起我们大连医科大学的微生态学研究历史,是来自于1950年这个菌交替症的患者。

幻灯片5.JPG

在这里,我给大家简单介绍一下正常微生物群以及微生态学的定义。

关于正常微生物群,我们给出的定义是微生物及宿主在共同的历史进化过程中,形成的微生态系中的微群落部分。

那再解释一下,就是寄居在特定个体体内的非但无害而且有益的微生物群落。一定要注意,是一个特定的个体,也就是不同的人群、不同的年龄,他的正常微生物群是不一样的。

那么正常微生物群与人体或者与宿主的关系是什么呢?我们用“共生”来作为一个总结,也就是共生是人跟正常菌群的一个相互关系。

那么这些正常微生物一定要发挥它们的生物学作用,我们将正常微生物群称为是人体的一个新的生理学系统。

我们说正常微生物群对人体的主要作用,一个是营养、免疫和生物拮抗,今天就不过多的展开。

那么正常微生物群是相对的、种属的而且特异的。

我们国家的人群的有益菌跟国外人的有益菌是不一样的。所以也就指引我们未来在开发益生菌、益生元方面,一定要注意它的相对性、种属性跟特异性。

幻灯片6.JPG

当然,微生态学的定义是康白老师首先在第一本微生态学教材里给出的,它是说细胞水平或分子水平的生态学。

更明确的说呢,就是微生态学是研究正常微生物群的结构、功能以及与其宿主相互关系的生命科学分支。

也就是说,我们将人体称为一个超级的生命体,我们要学会保护我们的菌群,保护我们的微生态平衡,才会健康。

幻灯片7.JPG

那么在前面遇到这个病例之后,康白跟魏曦老师又进行了相应的临床的研究。在1962年提出了菌群失调和菌交替症的概念,当时也是发表在《中华医学杂志》上。

从此大连医科大学微生态学的研究,在理论和实践上进入了新的历程,也使它的理论体系更加的完整,更加的有说服力。

幻灯片8.JPG

我们说,除了理论还要讲它的应用,那么最初的应用是应用在慢性腹泻中。

这篇文章是1964年发表在《中华医学杂志》上,它是慢性腹泻中菌群失调的调整疗法,慢性腹泻中菌群失调状态的研究。

这个研究选择了27例慢性腹泻的患者,其中26例是经过抗生素干预之后变成慢性腹泻。

这些患者经过菌群分析之后,发现都是有肠道菌群失调的现象。进行诊断,是慢性腹泻;进行调整,康白老师首先应用了多抑少补、先抗后调、清扫扶正的方法。

多抑少补,就是在我们肠道菌群分析的基础上,我们要把增多的过路菌、有害菌给它们抑制掉,而减少的有益菌,我们要用一些营养物质把它们提高起来。

举个例子,比如大肠杆菌。如果它少了之后,我们可以用乳糖来促进它的生长,而与之对应的肠球菌,我们要叶酸来进行干预,这样可以调节菌群。

先抗后调,我们说抗生素并不是一个洪水猛兽,我们一定要掌握它的适应症。

如果这个患者有严重的菌群失调的时候,我们一定要把病原菌分离出来。分离出来之后,我们用它的抗生素敏感性来指引我们的临床治疗。抗生素干预之后,我们再用微生态的活菌制剂进行调节。

清扫扶正,主要针对像刚才那样的一个病例——严重的菌群失调或者菌交替症的患者。我们一定要用大剂量的广谱的抗生素,把它的肠道菌群全部打掉,然后再进行微生态重建。

那么我们应用了以上这三个原则之后,27例患者都是得到了明显的治愈。

幻灯片9.JPG

在慢性腹泻治疗之后,在1977年,康白、魏曦老师又提出了“菌群失调干预方法”,也从肠道进入到其他的人体微生态系统。

这里面一共有三个途径,分别是营养调整、抗菌调整以及生物调整。

营养调整,顾名思义,比如我们现在常用的益生元的物质。它首先在肠道去改善它的营养代谢,使它的菌群由失调状态回复到正常的状态。

抗菌调整,就是应用相应的抗生素,使过多生长的过路菌减少。

幻灯片10.JPG

生物调整,就是我们常用的活菌制剂的调整。我们下面来展开一下,因为活菌制剂是我们微生态学一个非常重要的干预手段。

在早期,康白、魏曦老师首先应用了7种活菌制剂。

首先是成人正常的肠菌液,也就是正常宿主、健康宿主进行菌群的提取之后,进行FMT(粪菌移植)。但是这里我要说一下,康白、魏曦老师的FMT是采用直肠灌肠、肛门灌肠的方法,而不是经口给药的方法。

与之相对应的,我们又用了一周岁以内的母乳喂养的婴儿的肠菌液,他的肠道菌群是更加健康完善的。

在全菌之后,他们又选择了大肠杆菌、肠球菌、乳杆菌、类杆菌以及枯草杆菌做成单菌的灌肠液,也都取得了非常好的效果。

但是有一个问题,这些都是活菌,而且它是液体的。它的保存性存在一个短的问题,而且的话,它不容易运输。

幻灯片11.JPG

所以康白、魏曦老师从上世纪70年代末开始,进行了微生态活菌制剂的开发与应用,这里主要给大家介绍促菌生、乳康生、回春生、定菌生、调脂生。

幻灯片12.JPG

我们分别来介绍一下。

第一个活菌制剂就是促菌生,它是从土壤中分离的一株蜡样芽孢杆菌,它的菌株编号是DM423,制成一种活菌制剂。

它主要发挥作用的一个生物学机制,就是促进生物多样。

我们知道芽孢杆菌是一个非常活跃的需氧菌,它可以利用肠道内多余的氧气,降低肠道的PH值跟氧化还原电位,创造更有利于生理性细菌,也就是我们正常菌群生长的厌氧环境,进而抑制致病菌或条件致病菌的生长,达到治疗目的。

那么促菌生已经实现了转化,它主要应用在人体的腹泻、肠炎、痢疾以及肝炎、肝硬化的并发症中,都取得了良好的疗效。

同时促菌生还应用在畜牧业中,对羔羊痢、仔猪黄白痢及雏鸡白痢有良好的防治效果,这都是做了大样本的实验得到的一些结论。

应用到生产之后,让农民得到了很多的利益。因为它应用的范围、应用的效果以及社会的影响力,在1987年12月获得了国家科技发明三等奖。

幻灯片13.JPG

第二个活菌制剂是乳康生。

它是在促菌生的基础上,又分离到一株干酪乳杆菌DM8121,制成的双联的活菌制剂,它可以发挥蜡样芽孢杆菌以及干酪乳杆菌的协同的生长促进作用,发挥更佳的肠道菌群调节作用。

它应用到临床上,主要是用在急、慢性肠炎,也取得了很好的疗效。这个活菌制剂也实现了转化。

幻灯片14.JPG

第三个活菌制剂是回春生,它是从健康成年人的粪便中分离得到的一株青春双歧杆菌DM8504。

在体外实验发现,它对大肠杆菌、沙门氏菌、克雷伯菌以及变形杆菌这些有害菌或者致病菌有抑制作用。

在体内试验,对临床上肝炎、肝硬化的患者有很好的疗效,主要是改善他们这些患者的肝功能以及全身状态,起到降低血清内毒素,也就是LPS水平的作用。

回春生也实现了转化,应用在临床消化科,当时也取得了非常好的效果。

幻灯片15.JPG

前三个我们都是在肠道,我们从肠道出来,进入到人体的另外一个重要的微生态系统,就是泌尿生殖道。

康白老师进一步从健康妇女的阴道中,分离出一株德氏乳杆菌,是DM8906。

这株菌在体外对葡萄球菌、肠杆菌、酵母菌有明显的抑制作用,这三种菌是细菌性阴道炎中微生态失调的原因菌。

我们再通过体内实验发现,定菌生对细菌性阴道病以及非特异性的阴道炎都有很好的治疗作用,它现在也在临床上有所应用。

幻灯片16.JPG

第五个就是调脂生,它有一个非常好听的名字,叫胖墩乐。

我们在学龄儿童中粪便中,分离出一株在体外具有明显的降低血清胆固醇水平的肠球菌,它的菌株号是DM891129。

在试管内以及动物实验中,都发现它具有很好的降低胆固醇水平的作用;在临床上,我们也做了小样本的实验,发现它对高胆固醇病人的血清胆固醇水平都有很好的调节作用。

但是这株菌很遗憾没有实现转化,由于肠球菌的一个耐药性制粒的问题,所以没有实现转化。

我的研究方向就是接着调脂生来做,我们来关注的就是肠道菌群在脂代谢过程中的作用。

幻灯片17.JPG

以上说的这些内容,我们在2014年编撰了一本《微生态学实践》,相关的论文大家可以到里面去参考。

幻灯片18.JPG

我们关注肠道菌群在血脂代谢中的作用,我们将它的目标锁定在水产品中。

因为我们大连是一个靠海的城市,所谓靠山吃山靠水吃水,随着“蓝色牧场”这个国家战略的推广,水产品的深加工以及高附加值的开发,就成为一个迫在眉睫的问题。

我们就在讲,海洋水产品中是不是有益生元的来源,是不是可以来降血脂呢?我们通过查文献,关注到裙带菜,它可以说是我们餐桌上越来越常食用的一种食用藻类。

实际上,裙带菜被食用的只是一小部分,在下面这个部分就是孢子囊叶,这些孢子囊叶是不可以食用的,它往往就作为一些副产品直接弃掉。

它弃掉之后,会对环境造成污染,那么该如何去处理它呢?我们通过查阅文献发现,孢子囊叶中有一个非常好的物质就是岩藻多糖,也叫Fucoidan。

它实际上在抗肿瘤、提高免疫力上已经有很多文献的支持,那我们就关注它是否有调节肠道菌群以及调节血脂的作用。

幻灯片19.JPG

我们进行了相应的动物实验,第一个实验,我们是用SD大鼠制造了高脂血症的模型,进行FUC的干预,也就是岩藻多糖的干预。

干预之后,我们发现,从血清的胆固醇水平上,它的总胆固醇以及低密度脂蛋白,还有内毒素以及总胆汁酸的水平都是下降的。

而与之相对应的是,动物的高密度脂蛋白的水平是升高的。

同时我们又关注了肝脏,它的脂肪变以及炎症反应是降低的;同时CYP7A1——胆汁酸作用的一种关键酶,也是有一个改善的趋势。

我们只是观察一种现象,那跟肠道菌群有什么关系?我们又分离了肠道菌群,进行了16S的高通量测序。

我们发现,经过FUC处理之后,肠球菌、肠杆菌是升高的。

我们前面讲到,调脂生就是一种肠球菌,它可以促进血脂的代谢。在动物体内经过FUC处理之后,它是升高的,而与之相对应的放线菌是减少的。

我们又做了一个体外实验,用刚才乳康生的DM8121的生产菌株,来进行一个体外干预。发现DM8121经过FUC干预之后,它的胆盐水解酶,也是肠道菌群在脂代谢中一个重要的关键酶的活性也是升高的。

这也是用了一个动物实验跟体外实验,证明了FUC(岩藻多糖)对高脂血症以及肠道菌群的调节作用。这一部分结果今年刚刚发表。

幻灯片20.JPG

另外一个实验中,我们采用了不同剂量的岩藻多糖,进行了BALB/c 小鼠的一个干预实验,也是血脂异常的模型。

我们发现,跟SD大鼠相似,它的血清中的总胆固醇以及低密度脂蛋白的水平也是降低的。

而与之相对应的肠道菌群,我们发现了一个非常有趣的现象。

就是经过FUC干预,与模型组相比,它的葡萄球菌跟链球菌的水平是降低的,葡萄球菌跟链球菌是我们常见的机会致病菌或者兼性菌。

目前,我们课题组正在对这部分的实验结果进行进一步的研究,看看FUC对这些细菌的具体作用机制是什么。

上面的这部分结果也是在2018年有发表。

幻灯片21.JPG

最后进行一个简单的展望。

第一,我们要注意多学科的深度协作,更加清晰的阐明微生态系在人畜相关疾病中的作用。

虽然现在有很多的论文,但往往都是一些相关性的研究,并没有因果性的关系的探讨,所以还是需要我们临床、基础多学科来协作。

第二,就是我们微生态制剂产业。刚才讲了,人体正常菌群是有种属性、特异性的,那么如何开发出适合我们国人自己的益生菌菌种以及益生元的制剂,这都是非常重要的工作。

我觉得更需要我们基础、临床以及产业互相联动得到更好的微生态制剂,有我们中国人完全自主产权的微生态制剂。

一句话就是——已有成功的典范,吾辈应继续努力,未来可期!

幻灯片22.JPG

谢谢大家!

往期视频
评论