中国微生态学杂志1999年第11卷第6期

曾忠铭潘令嘉周殿元康白

关键词：微生态学 菌群失调 优势菌 微生境 顶极性菌群 人体菌群

人体内细菌种类繁多，数量巨大，已分离鉴定的细菌就达数百种，此外还有各种不同的亚种和菌株，同时还受到同样复杂、繁多的体内、体外因素的影响，因而人体微生态系统是一个非常复杂的系统，也可以说复杂性是人体菌群或人体微生态系统最基本的特征。那么，复杂的人体菌群在分布、演变及相互作用等等诸方面究竟遵循什么样的规律?菌群的复杂性后面是否隐藏有一定的“秩序”?菌群演变与人体的生理、病理过程有什么联系?如何进行诊断、处理，使菌群向有利于人体的方向演变?这些问题临床上每天都可碰到，常常令临床医师们十分困惑，难于入手，也一直是微生态学者十分关注的问题。

本文作者以微生态学基本理论为指导，对临床上各种微生态异常与菌群失调进行了大量的实际观察、分析，得出了一些带有普遍性的论点，可能有助于我们认识在菌群的复杂性后面隐藏的“秩序”，也有助于临床上对菌群失调进行诊断、处理。谨在此抛砖引玉，供同道们参考。

1描述菌群的指标

要全面、准确地观察人体菌群的演变过程，首先就需要确定合适的观察指标。本文提出4个描述菌群的指标。总体上看，这4个指标能比较准确地反映出一个菌群的整体特征或整体性质以及相应微生境的特征；这几个指标的变化，还能在一定程度上反映出人体生理机能的变化与体内菌群演变的因果关系，因而与临床联系紧密，非常实用。这几个指标为：菌群密集度、菌群多样性、优势菌和机体反应性。具体检测方法有直接涂片染色观察、半定量培养与菌落计数这三种方法。

1.1菌群的密集度(Population Density)

指标本(微生境)中细菌分布、排列的密集程度，结合标本来源的微生境容积大小，可以反映出某微生态区域中菌群总生物量的大小。密集度是一个量的概念，菌群分析得出的每克或每毫升标本中的菌落数，实质上就是细菌的密集度。

一般来讲，菌群的密集度主要受两方面因素的影响，一是细菌的生长繁殖，其二是机体对体内菌群持续不断的机械性清除作用，如人体肠内容物的排空、尿液对尿道的冲刷、粘液的分泌流动、粘膜上皮细胞与皮肤角质层的不断脱落、纤毛运动等等，机体正常生理机能不断清出相应部位的细菌。细菌的生长繁殖产生一个增长速率μ，机体的清除作用则产生一个清除速率D，细菌量M与μ、D之间的关系可用下述公式来描述：

当菌群的增长速率大于清除速率D时，细菌密集度将增加，而当清除速率D大于增长速率μ时，菌群的密集度将逐渐降低。如新生儿口腔、肠道的细菌密集度在出生后迅速增加，但腹泻时肠内容物排泻加快、细菌密集度降低，等等。当菌群的增长速率μ与机体对其的清除速率D相等时二者相互抵消，细菌密集度将保持不变，正常人体结肠菌群在相当长的时期内保持稳定，说明各种细菌的生长繁殖速率都相同，都等同于结肠内容物的排泻速率。

菌群中不同细菌的增长速率即使只有细微的差异，在经过足够长的时间后，都会导致菌群内不同细菌比例的改变，最终导致菌群演替；机体对菌群清除速率的改变，同样会导致菌群的改变，这种改变往往更为迅速、更为严重、在临床上也更为常见，很多人体菌群异常，即与此有关。

新侵入人体的细菌在生长增殖前对人体微生境有一个适应期，适应期的长短与可利用营养物的丰富程度有关，可利用营养物越丰富，适应期就越短，表现为菌群增长前的延滞期短， 菌群能迅速进入快速生长繁殖期，这时细菌在人体内定植下来的机率大；如果可利用营养物不足，细菌的适应期就将延长，当延滞期太长时，细菌来不及繁殖就会被清除出人体。进入成年人结肠的细菌即便存活下来，但因受到原籍菌群激烈的营养竞争而使生长前的适应期延长，以至于很少有机会生长繁殖就被排除出人体，因而外源性细菌在结肠内定植下来的机率极小；而有的新生儿出生后仅10余个小时，其口腔菌群就接近成人类型，表明菌群增长前的延滞期短，细菌很快就进入了生长繁殖期。

一般来说，细菌密集度可通过光镜下观察涂片染色标本中的细菌分布、排列来直接进行判断、分级，可满足临床诊断的需要，同时还可判断不同细菌种群间的大致比例。我们将细菌的密集度分为四级：

Ⅰ级(记为“+”)：油镜(放大倍数15×1000)观察每视野平均细菌数1个～9个，经换算标本中的细菌数约为10^5～6个/ml(G)。

Ⅱ级(记为“++”)：油镜(放大倍数15×1000)观察每视野平均细菌数10个～99个，经换算标本中的细菌数约10^7～8个/ml(G)。

Ⅲ级(记为“+++”)：油镜下每视野平均细菌数在100个以上光镜下观察细菌满视野，经换算此时标本中的细菌数约为10^9～10个/ml(G)。

Ⅳ级(记为“++++”)：光镜下观察细菌聚集成团、或密集覆盖粘膜上皮细胞，标本中细菌数在10¹⁰个/ml(G)以上。

也可采用菌落计数的方法来检查细菌的密集度，但在得结论时要小心，因为菌群的自然分布排列复杂多样，可以是单个或数个散在排列也可能是以微菌落的方式或菌膜(Biofilm)的方式密集排列，所以平板上的单个菌落既可以自单个细菌生长而来，也可以是由数十、数百甚至上千个细菌组成的微菌落生长而来。有动力的革兰阴性杆菌和无动力的阳性球菌比较，即使细菌个体的绝对数相同，因前者有动力细菌分布较为分散、CFU值高，而后者常积聚生长且很难人为使其分散，故CFU值会相差很远。另外细菌的生长还受培养基营养条件、培养时的气体条件等等的影响，涂片观察到的优势菌因培养条件的限制而不生长的情况就比较常见。基于上述原因，在检查细菌密集度时涂片直接观察是基础，有着细菌培养不能替代的独特价值。

1.2菌群多样性(Population Diversity)

指某一菌群中所有细菌种类的多少，这也是一个非常重要的指标，但以前一直未受到重视。影响菌群多样性的因素也主要有两方面，一是菌群自身自胎儿出生开始的，从简单到复杂、由低级向高级的逐渐演变过程，导致菌群复杂性和多样性增加；二是微生境参数对菌群的选择压力或限制性微生境参数的作用使菌群多样性增加受到限制。从总体上看，菌群多样性主要反映了菌群所处微生境选择压力的大小。

机体对菌群的机械性清除作用，是最重要的决定菌群多样性的微生境参数之一，清除速率高，将使菌群演化停留在早期较为简单的阶段，不能进一步演进成为复杂的菌群，因而菌群多样性低如上、中段小肠菌群；酸度也是人体某些微生境重要限制性参数，如胃的低酸对胃和上段小肠的菌群都有重要的限制作用，阴道的酸性环境则对维持阴道菌群正常至关重要。机体内限制性微生境参数的改变，将不可避免地导致菌群的改变，这在很多菌群失调或微生态疾病的病理生理机制中都扮演着关键的角色。

一般来说，菌群多样性高、复杂的菌群，生活的微生境选择压力小，不同细菌之间关联度高，细菌间的相互作用在维持菌群稳定方面起着决定性的作用，使菌群具有较强的自身稳定性，能在一定程度上抵抗微环境参数的变化，对外源性细菌也有很强的抗定植作用；菌群多样性低、简单的菌群，一般生活在选择压力大的微生境，菌群内不同细菌之间的相互作用弱、菌群稳定性低，易随某些微环境参数的周期变化而发生周期性的激烈变化，如口腔菌群晨起时的量可比餐后高100倍～1000倍。决定这些部位微生境抗外源性细菌定植的首要因素是机体的防御能力，正常菌群的作用居次要地位甚至没有重要意义。

自然状态下的菌群其细菌密集度与多样性有很强的相关性，密集度高多样性通常也高；抗菌治疗下可以出现由耐药菌组成的密集度高而多样性低的菌群。光镜观察能比较准确地观察到

标本中的优势细菌，可籍此对菌群的多样性进行分级。细菌培养的方法检测菌群多样性的准确性和价值取决于培养方法和培养技术，其中选择性培养的方法对非优势菌也能查出来，但太繁琐、消耗太大，除非有特殊需要，否则意义不大。

根据光镜下观察细菌的形态，我们将菌群的多样性分为四级：

Ⅰ级(记为“+”)：能辨别1～3种细菌；

Ⅱ级(记为“++”)：能辨别4～6种细菌；

Ⅲ级(记为“+++”)：能辨别7～10种细菌；

Ⅳ级(记为“++++”)：能辨别11种以上细菌。

可按照以下方式记录细菌的形态：

以“G”表示革兰染色方法，在G的右上角以小写英文字母表示光镜下观察到的细菌染色和形态，具体为：革兰阳性小球菌，G^+c(s)；革兰阳性大球菌，G^+c(L)；革兰阳性小杆菌，G^+b(s)；革兰阳性大杆菌，G^+b(L)；芽孢杆菌，G^+sp；革兰阴性短杆菌，G^-b(s)；革兰阴性长杆菌，G^-b(L)；革兰阴性弧形菌，G^-v；革兰阴性梭形菌，G^-f；酵母样真菌，G^+Y。