微生态平衡与人类健康.ppt

1,第二章 宏观生态平衡与人类健康,第一节 微生态系统 第二节 微生态平衡第三节 微生态平衡失调 第四节 微生态平衡的维持,2,第一节 微生态系统,3,一、微生态学和微生态系统的概念,微生态学：是生态学的一个层次，是研究正常微生物在细胞或分子水平上相关关系的科学。微生态系统：指在一定结构的空间内，正常微生物群以其宿主组织和细胞及其代谢产物为环境，在长期进化过程中形成的能独立进行物质、能量及信息（即基因）相互交流的统一的生物系统。包括：正常微生物和宿主的外环境（组织、细胞、代谢产物）1、物质流动 2、能量 3、信息流动,第一节 微生态系统,4,二、微生态系统的结构与功能,（一）微生态系统的结构（大到小分为五个层次）1宿主个体 动物或人体及其所携带的正常微生物菌落，是微生态学中最大的空间结构。2生态区 人或动物体表或体内腔道中许多部位相近，但性质相异，并栖有不同微生物菌群的亚结构，如呼吸系统、消化系统、口腔、阴道等部位，相应部位栖居的微生物称为呼吸道菌群、消化道菌群、口腔菌群等。,第一节 微生态系统,5,二、微生态系统的结构与功能,3生境 是次于生态区的结构系统，如口腔中的颊、舌、齿等，包括物理、化学、和生物的内容。4生态点 生境的亚结构，如以舌作为生境，舌尖、舌根、等生态点，这些部分正常菌群构成并不相同。,第一节 生态系统,6,二、微生态系统的结构与功能,5生态位 比生境更为广泛的概念，不仅含有物理空间的内容，还包括微生物作用以及这一空间与微生物相互作用的全部内容。在生态位内，相异物种可以共存，相似物种产生强烈竞争。,第一节 生态系统,7,二、微生态系统的结构与功能,（二）微生物在体内的分布 动物和人的皮肤、黏膜以及一切与外界相通的腔道（如口腔、鼻咽腔、呼吸道、消化道和泌尿生殖道）都有细菌和其他微生物的存在，但机体内部组织正常情况下是无菌的。自身菌系：长期生活在动物体表或体内的共生和寄生性微生物。外来菌系：从土壤、水、空气和动物所接触的环境中污染的微生物。,第一节 生态系统,8,二、微生态系统的结构与功能,（二）微生物在体内的分布原籍菌 是微生物与宿主一起在长期进化过程中所形成的，他们在动物体内特定的部位定居和繁殖，定植区内的菌类及其数量基本上保持稳定，正常情况下对宿主健康有益或无害，具免疫和营养作用。外来菌 一般不能定植在皮肤和黏膜表面，如果发生定植，往往对宿主发生不利影响。,第一节 生态系统,9,二、微生态系统的结构与功能,（二）微生物在体内的分布 消化道不同部位细菌种类和数量有很大差异口腔：细菌多，葡萄球菌、链球菌、乳杆菌、棒状杆菌、螺旋体等食道：细菌少胃：极少。如：乳杆菌、幽门螺杆菌、胃八叠球菌等少数耐酸菌。,第一节 生态系统,10,二、微生态系统的结构与功能,（三）微生物菌群的相互关系1、微生物种群内个体间的相互关系 协作与竞争协作：指单个微生物之间相互提供必要的营养物质，生长因子等，可使一方或双方收益，这种协作关系在微生物形成克隆、利用不溶性营养物质和遗传交换等方面发挥作用。,第一节 生态系统,11,二、微生态系统的结构与功能,竞争：包括微生物之间对营养物质、光线、氧、栖息地等的竞争以及有毒代谢产物蓄积对相互生长的影响等，使一方或双方有害。一般低密度时协作关系占优势、高密度时竞争关系占优势。,第一节 生态系统,12,二、微生态系统的结构与功能,2、不同微生物种群间的相互关系（1）共生关系：指两种或多种微生物共同生活在一起，彼此互不伤害或互为有利的关系。可分为中立、栖生、互生和助生。中立：指两种或两种以上微生物处于同一环境时，相互间不产生任何影响。栖生：两种微生物共同生长时，一方受益而另一方 不受任何影响的单利共生关系。,第一节 生态系统,13,二、微生态系统的结构与功能,互生：指两种或两种以上微生物共同生存时可相互受益的关系，互生双方可为对方提供营养物质，生长因子或生存条件。助生：一种专性的互生关系，即有些微生物之间的互生关系是专性的，任何一方都不能有其他微生物所取代，使其成为一个整体而共同生活。,第一节 生态系统,14,二、微生态系统的结构与功能,（2）颉颃（xie hang）关系：指两种或两种以上微生物共同生长时，使双方或一方受害的现象。可分为竞争、偏生、寄生和吞噬。竞争：两种或两种以上微生物共同生长时，为了获得能源、空间或有限的生长因子而发生的争夺现象，竞争的双方都受到不利影响。偏生：两种微生物共同生长时，一方产生毒素或抑制对方生长的物质，使对方受害或生长受到抑制，而其本身不受到影响或反而收益。,第一节 生态系统,15,二、微生态系统的结构与功能,寄生：指一种小型生物生活在另一种较大型生物的体表或体内，从中获取其生长繁殖所需的营养物质，并使后者蒙受伤害甚至被杀死的现象。前者为寄生物，受益方；后者为寄主或宿主，受害方。吞噬：指一种较大型的微生物吞入并消化另一种小型微生物以满足其营养需要的相互关系。前者称为吞噬者，后者称为牺牲者。,第一节 生态系统,16,二、微生态系统的结构与功能,（四）、微生态系统的功能1、营养作用、促进营养物质的消化；、促进抗营养因子的转化和脱毒；、提高低质饲料的营养价值；、合成微量营养物质。,第一节 生态系统,17,二、微生态系统的结构与功能,2、微生态系统的免疫抗病作用、竞争性排斥有害微生物；、产生抗菌物质抑制有害物质；、免疫增强作用。,第一节 生态系统,18,第二节 微生态平衡,19,一、微生态平衡概念,在长期进化过程中微生物群与其宿主在不同发育阶段形成的动态、生理性、相对均衡和稳定的组合状态。这种组合是指在公同宏观环境条件下影响下，宿主体内和体表的生态空间结构与栖居其中的正常微生物群相互作用的生理性统一。,第二节 生态平衡,20,二、微生态平衡的主要标志,主要标志包括宿主和微生物两方面。（一）宿主1、动物种类和品种2、系统和器官3、生理功能4、发育阶段,第二节 微生态平衡,21,二、微生态平衡的主要标志,（二）、微生物1、定位标志：指生态空间，即确定微生物菌群在宿主中存在的位置。2、定性标志：是对微生物群落中各种群的分离和鉴定，即确定微生物群落的种类，应包括细菌、真菌、支原体、立克次氏体、螺旋体及病毒。,第二节 生态平衡,22,二、微生态平衡的主要标志,3、定量标志：是对生境内微生物总菌数和各种群活菌数的测定，它是进行微生态学研究的关键技术。对微生物的定性、定量和定位检查是判定微生态平衡的三个方面，三者不是孤立的，它是同一事物在三个方面的反映。,23,优势菌(predominant bacteria)常常是决定一个微生物群生态平衡的核心因素，如在肠道内的厌氧菌占绝对优势，如果这个优势下降或消失，就会导致微生态平衡的破坏。,24,第三节、微生态平衡失调,25,一、微生态平衡失调的概念,1、概念：指正常微生物与其宿主之间的微生态平衡，在外环境影响下，由生理性组合转变为病理性组合的状态。2、微生态平衡失调包括：、细菌与细菌间比例失调、细菌与宿主间的生态失调、细菌和宿主与外环境之间失调,第三节、微生态平衡失调,26,微生态平衡失调,主要有两方面的表现：一方面是正常微生物群的种类、数量和定位的变化.另一面是宿主表现出病理变化，这两方面互为因果.,27,二、微生态平衡失调的原因,1、外环境因素，如气候、中毒、营养因素引起的动物腹泻，与肠道菌群微生态平衡失调有关。2、机体正常生理结构的破坏，如外科手术、消化道瘘管、肠炎、便秘等。,第三节、微生态平衡失调,28,二、微生态平衡失调的原因,3、使用免疫抑制治疗，动物接受刺激或同位素治疗导致免疫功能下降，可促进微生态平衡失调。4、使用抗生素引起的微生态平衡失调。5、感染感染引起微生态平衡失调。,第三节、微生态平衡失调,29,(一)外环境改变,外环境对微生物的影响主要是通过宿主生理功能的改变影响微生物菌群失调，定植状态异常，以及微生物生理状态的改变。食物和药物对肠道菌群有明显影响 食物中的营养物质对有益微生物的影响。,30,例如，猪在饥饿时，其肠道原籍菌群在上皮细胞表面的定植受到一定影响。环境温度的降低可使肠道内双歧杆菌数量减少，引发菌群失调。,31,(二)机体正常生理结构的破坏宿主是微生态系统的主要成员，因此任何影响宿主生理功能的因素，均可直接或间接地影响微生态系统的平衡。胃酸减少或缺乏都会使胃内正常菌群数减少,使肠道厌氧菌及兼性厌氧菌在胃内的数量增多。肠蠕动过速或过缓均直接影响微生物在肠道内存留时间及繁殖数量。,32,(三)免疫抑制疗法,同位素辐射和激素疗法等可能引起免疫抑制，造成微生态平衡失调。耐药性提高 毒性增强,33,(四)抗生素的使用,1抗生素对正常微生物群微生态平衡的破坏 2促进耐药性菌株的增加 3增加易感生境的敏感性，促进定位转移,34,(五)感染,自身感染与内源性感染既是微生态平衡失调的原因，也是微生态平衡失调的结果。外源性感染则是微生态平衡失调，特别是菌群失调的原因。,35,三、微生态平衡失调的主要标志,判断微生态平衡是否失调，要从宿主体内和体表特定的生态空间结构内原籍菌和外籍菌的定位、定性和定量变化以及宿主的机能状况两方面统一考虑。,36,微生态平衡失调的主要标志是在特定的生态空间结构内：1、原籍菌数量的变化；2、微生物种类的变化；3、原籍菌的易位和外籍菌的入侵；4、宿主机能活动的病理性变化。,第三节、微生态平衡失调,37,四、微生态平衡失调对人类健康的影响,微生态平衡失调对人类健康的影响分为四种:(一)菌群失调 指在原微生物境内正常微生物群发生的定量或定性的异常变化，而以数量的变化为主。根据宿主机能失调的程度，这种菌群失调又分三种：,第三节、微生态平衡失调,38,1、一度失调 抗生素治疗往往是抑制一些细菌，而对另一些细菌生长没有影响，造成了某些部位正常菌群在组成和数量上的异常变化。停药后可以恢复，无须治疗，是可逆的。,第三节、微生态平衡失调,39,2、二度失调 菌群比例失调后，即使消除诱发因素，仍保留原来的失调状态。是不可逆的，临床上表现为慢性病，如：慢性肠炎、慢性口腔炎、慢性肾盂肾炎。3、三度失调 原来的菌群大部分被抑制，只有少数菌群占绝对优势。表现为急性病理过程，病情严重。,40,（二）、细菌定位转移,细菌定位转移又称易位 1、横向转移 正常菌群由原定位向周围转移。2、纵向转移 如胃肠道黏膜表层是需氧菌，中层是兼性厌氧菌，下层是厌氧菌。细菌在纵向转移可引起疾病。,第三节、微生态平衡失调,41,（三）、血行感染,1、菌血症 正常菌群进入血液循环系统，正常情况下不形成感染，在机体免疫功能低下时才发生感染。2、败血症 化脓性细菌经血行转移到其他部位引起的严重感染，然后再由感染部位重新进入血液系统，引起更严重的感染。,42,（四）、移位病灶,在某一特定的生境内属于正常的微生物菌群，可在另外的生境内，甚至远隔的脏器或组织形成病灶。如：脑、肝、肾、腹腔等处的脓肿就属于移位病灶,43,第四节 微生态平衡的维持,44,一、创造微生态平衡的基本条件,（一）建立正常的微生物区域 哺乳动物出生前胃肠道无菌；2天内，粪便中可检测出大肠杆菌和链球菌；2天后，胃肠道便可被微生物完全定植；真菌和原虫区系在出生后810天和1020天内即可分别在瘤胃内建立。微生物来源：母体产道和母体粪便微生物、环境。,45,一般说来，最终占主导地位的菌群是拟杆菌属细菌、双歧杆菌、片球菌及厌氧弯曲杆菌雏鸡在出壳前胃肠道内也是无菌的，饲料和饮水是雏鸡胃肠道微生物的主要来源。出壳后几小时内，乳酸菌即可在嗉囊内出现，而粪肠球菌和其他肠道菌则在十二指肠和盲肠大量生长。,46,在影响胃肠道微生物区系的环境因素中，动物胃肠道微生物区系的建立是一个循序渐进的过程，饲料因素可能是最主要的。新生动物具有某种有效的胃肠道微生物选择机制。新生动物胃肠道最早栖居的微生物来源于母体产道和粪便，但这些微生物在生物演替过程中将逐渐被乳酸菌等优势菌所取代。,47,（二）保持良好的生态环境,1、创造良好的宏观生态环境：从性质上可分为物理环境、化学环境及生物环境三方面，从种类上可分为空气、水和土壤三类。2、保持微观生态环境的稳定：宿主的任何病理变化都可作为微生态平衡失调的微观环境因素。3、创造良好的微环境。,48,二、控制抗菌药物的应用,（一）加强药物管理和细菌耐药性的监测1、加强抗菌药物的审批管理 抗生素的使用原则：先人类、后伴侣动物，最后食品动物。2、加强抗菌药物上市后的监管。3、开展抗菌药物使用量和细菌耐药性的调查研究。,49,（二）、合理使用抗生素,1、严格掌握用药剂量；2、有针对性的应用窄谱抗生素；3、尽量非经口用药，对全身性感染或肠道以外的局部感染，最好通过注射途径用药；4、保护厌氧菌：厌氧菌在动物和人体各部位的数量占绝对优势(至少为50以上)，而在肠道则占99。,50,双歧杆菌主要栖息于结肠，对双歧杆菌减少的病人或病畜，可投予双歧因子、寡聚糖类、胡萝卜、初乳及乳糖等。乳杆菌主要栖息于小肠，而乳糖和蔗糖可被绝大多数乳杆菌利用，而不易被其他细菌利用。因此，它们对微生态系统具有一定的调整作用。,51,三、微生态平衡的恢复和维持,（一）微生态调节剂 是具有纠正微生态平衡失调，保持微生态平衡，提高宿主(动物和人)健康水平或增进健康状态等功能的微生物及其代谢产物。益生菌(probiotics)益生元(prebiotics)合生元(synbiotics),52,（一）微生态调节剂,1、益生菌：指可以通过改善微生态平衡，达到可以提高宿主健康水平和健康状态的微生物及其代谢产物。开发益生菌制剂基本思路：人、畜正常微生物群，经过筛选和人工繁殖后制成活菌制剂，再将其置于原生境中，发挥其自然的生理作用。,53,、直接饲喂微生物：(direct-fed microbe,DFM),指动物体内自然存在的微生物。特点：是动物体内正常菌群、对动物无害。能克服胃酸和胆盐的作用而存活。具有适宜的黏附或定植因子，保证菌体能在胃肠道黏膜上皮上黏附和定植，发挥竞争性作用能贮存较长时间而不致失活。,54,、具有产生有机酸或其它物质抑制病原体菌的能力。、在加工条件下仍保持稳定和活力。兼性厌氧的乳酸菌如嗜酸乳杆菌(Lacidophilus)为首选菌种。,55,、益生菌的代谢产物 乳酸、乙酸、其它短链脂肪酸及其一些代谢产物酶类。,56,2、益生元,能够促进益生菌生长繁殖，如：双歧因子、寡聚糖等。(1)大豆寡聚糖提取物(2)异构化乳糖(3)转乳糖甙寡聚糖(4)甘露低聚糖(5)果糖寡聚糖(6)部分补益中草药制剂,57,3、合生元 是益生菌和益生元的混合制剂。,58,（二）微生态调节剂的作用特点,1、调节微生态平衡：补充或促进有益细菌的生长，对失衡的微生态系统起到调整作用。2、生物颉颃：制剂中的活菌可以成为微群落(microcommunity)中的一员，进入生境后能够卷入自然的生态系中，对非自然的微生物发生颉颃作用。3、改善微环境：制剂的代谢产物如乳酸、乙酸及其他有机酸等能够改善生境的生物化学及生物物理环境，使其有利于有益菌群的生存，不利于有害菌群的生存。,59,（二）微生态调节剂的作用特点,4、促进生长：微生态制剂如蜡样芽孢杆菌、乳杆菌等对畜禽生物有明显的促进作用。5、治病防病：微生态制剂通过调整内环境，对一些疾病具有治疗和预防作用。对双歧杆菌、乳杆菌、蜡样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等细菌的研究表明，它们能够起到调整肠道菌群失调、改善微生态环境的作用，对肠炎、痢疾、结肠炎等多种肠道疾病有良好的预防及治疗效果。,