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第一篇 基础与进展3

1 人体微生物组概述3

1.1 人体微生物组与超级生物体3

1.2 肠道微生物组的结构及其影响因素5

1.3 肠道微生物组的功能13

1.4 肠道微生物组与疾病20

1.5 小结24

参考文献25

2 研究微生物组与疾病关系的策略与方法31

2.1 研究微生物组与疾病因果关系的策略32

2.2 微生物组作为健康测量评估的新窗口40

2.3 小结51

参考文献52

3 微生物组学数据库和工具资源57

3.1 微生物组学相关研究项目57

3.2 微生物组学分析策略58

3.3 微生物组学数据库61

3.4 微生物组学工具65

3.5 小结68

参考文献70

4 宏基因组单核苷酸多态性模式与疾病的精准诊疗72

4.1 宏基因组SNP的识别方法73

4.2 应用举例：2型糖尿病肠道宏基因组SNP模式分析及其潜在诊疗价值83

4.3 宏基因组SNP模式在疾病精准诊疗中的价值展望105

4.4 小结107

参考文献107

5 微生物组与代谢性疾病111

5.1 肠道菌群与肥胖111

5.2 肠道菌群与非酒精性脂肪性肝病123

5.3 肠道菌群与动脉粥样硬化133

5.4 小结137

参考文献138

6 微生物组与肿瘤149

6.1 微生物组与肿瘤发生发展的相关性研究150

6.2 肠道菌群失衡促进肿瘤发生和发展的机制研究153

6.3 肠道菌群与肿瘤的预防、早期诊断与治疗161

6.4 小结165

参考文献166

7 微生物组与神经精神疾病172

7.1 “微生物-肠-脑”轴概念173

7.2 “微生物-肠-脑”轴调控脑的行为表型173

7.3 “微生物-肠-脑”轴调控脑的分子表型176

7.4 “微生物-肠-脑”轴与神经精神疾病179

7.5 展望184

7.6 小结185

参考文献185

8 微生物组与孤独症谱系障碍192

8.1 ASD的定义、流行和危害193

8.2 ASD的筛查和诊断工具193

8.3 ASD患者胃肠道功能紊乱现象及其与肠道菌群的关系195

8.4 肠道菌群影响脑的物质基础——“微生物-肠-脑”轴196

8.5 ASD患者肠道菌群结构的改变199

8.6 以肠道菌群为靶点的ASD治疗200

8.7 肠道菌群对ASD患者免疫系统的影响202

8.8 ASD与肠道菌群研究现状203

8.9 小结205

参考文献205

9 口腔微生物组与精准医学210

9.1 口腔及口腔微生物组210

9.2 口腔微生物组与口腔疾病214

9.3 口腔微生物组与全身慢性疾病217

9.4 口腔微生物组在疾病风险预警与治疗预后中的示范性作用222

9.5 基于口腔微生物组的精准医疗面临技术瓶颈及解决方法227

9.6 小结229

参考文献230

10 肠道微生物组和化学污染物的相互作用237

10.1 肠道菌群能改变宿主摄入的重金属价位238

10.2 肠道菌群能代谢和转化环境化合物240

10.3 环境化合物能改变肠道菌群的结构和功能241

10.4 小结243

参考文献244

11 微生物组与膳食营养248

11.1 饮食对肠道菌群的影响及由此带来的代谢状况的改变249

11.2 饮食结构不当引起肠道菌群失调及其对宿主健康的影响252

11.3 合理饮食调节肠道菌群平衡及其对机体代谢的改善作用255

11.4 小结267

参考文献268

12 微生物组与中医药现代化274

12.1 中医药现代化研究面临挑战274

12.2 微生物组与人体系统生物学275

12.3 中医药理论与人体系统生物学相辅相成278

12.4 微生物组与中医药理论研究280

12.5 微生物组与中药作用机制研究281

12.6 基于人体系统生物学的中医药现代化研究策略286

12.7 小结287

参考文献288

13 人体粪便类药物及其临床应用292

13.1 粪便类中药临床应用的理论基础292

13.2 粪便类中药应用的起源293

13.3 古代粪便类中药制备及临床应用294

13.4 小结307

参考文献308

14 粪菌移植体系311

14.1 人类认识和应用FMT的历史演更312

14.2 FMT从简单技术向体系化发展314

14.3 FMT的安全性由杂乱向可控性、规律性反应转变319

14.4 FMT的生命伦理与法规320

14.5 小结321

参考文献322

第二篇 研究实例329

15 元基因组与代谢组结合解析肠道菌群对健康的贡献329

15.1 志愿者信息331

15.2 中国家庭成员肠道菌群的16S rRNA基因克隆文库多样性分析332

15.3 中国家庭成员肠道菌群组成的DGGE分析334

15.4 中国家庭成员尿液代谢物的1H NMR分析338

15.5 肠道菌群DGGE图谱与尿液NMR代谢谱的共变化分析339

参考文献347

16 健康人群肠道菌群的多样性分布与核心功能种属350

16.1 研究对象的选取352

16.2 健康年轻人群肠道菌群的组成及多样性354

16.3 影响肠道菌群结构的因素356

16.4 健康年轻人群肠道核心功能种属359

参考文献367

17 肠道菌群结构变化与结直肠癌发生发展的关系371

17.1 患者和志愿者信息372

17.2 肠道菌群整体结构分析373

17.3 结直肠癌患者和健康人肠道菌群在门以下水平上的比较376

17.4 与两组人群菌群结构差异显著相关的细菌种类的鉴定379

参考文献384

18 以肠道菌群为靶点的代谢综合征膳食干预387

18.1 研究对象389

18.2 膳食干预389

18.3 志愿者临床指标的改善389

18.4 肠道菌群结构的改变394

18.5 “因果链”中生物标记物的变化396

参考文献399

19 营养干预调控肠道菌群，改善小小胖威利综合征患儿代谢失调402

19.1 膳食干预减轻遗传和单纯性肥胖症状404

19.2 肠道微生物组的结构改变在肥胖相关表型改善中的作用406

19.3 基因组互作网络分析408

19.4 调控肠道微生物组的功能409

19.5 肠道微生物移植验证菌群在遗传性肥胖改善中的作用414

参考文献419

20 肠道菌群对膳食干预在菌株水平的响应422

20.1 膳食干预改善宿主健康状态423

20.2 膳食干预改变肠道菌群425

20.3 5株B.pseudocatenulatum菌株对膳食干预的不同响应427

20.4 B.pseudocatenulatum的泛基因组（pan-genome）分析428

20.5 B.pseudocatenulatum基因组的一般特征429

20.6 B.pseudocatenulatum基因组的微多样性431

参考文献436

21 一株阴沟肠杆菌在人体代谢综合征中的作用440

21.1 肥胖患者膳食干预前后内毒素载荷量、炎性水平以及代谢综合征相关临床指标的变化442

21.2 肥胖患者膳食干预前后肠道菌群结构的变化443

21.3 “序列引导”下的细菌分离447

21.4 菌株阴沟肠杆菌B29的16S rRNA基因全长测序449

21.5 菌株阴沟肠杆菌B29的内毒素活性检测449

21.6 单一接种阴沟肠杆菌B29使悉生小鼠发生肥胖和胰岛素抵抗450

21.7 菌株阴沟肠杆菌B29对悉生小鼠脂肪合成和存储相关基因的调节455

21.8 菌株阴沟肠杆菌B29引起肥胖小鼠的全身和局部炎症456

21.9 菌株阴沟肠杆菌B29对悉生小鼠肠屏障功能的影响458

21.10 悉生小鼠肠道中菌株阴沟肠杆菌B29的再分离与鉴定458

参考文献462

22 小鼠代谢综合征发生、发展中肠道菌群、宿主基因和膳食的相互作用464

22.1 长期摄入高脂饲料和宿主基因突变对代谢表型的影响466

22.2 长期摄入高脂饲料和宿主基因突变对肠道菌群整体结构的影响466

22.3 膳食、宿主基因型和代谢表型相关的细菌类群469

参考文献474

23 全生命周期节食改善小小鼠肠道菌群477

23.1 膳食结构及进食量改变对肠道菌群整体结构的影响479

23.2 与进食量改变、膳食结构及年龄相关的细菌类群480

23.3 小鼠中年时期的肠道菌群与其寿命的关系483

23.4 膳食结构和进食量改变的肠道菌群结构与宿主慢性炎症的关系485

参考文献488

24 不同益生菌对高脂饮食诱导的肥胖小小鼠的代谢综合征和肠道菌群的影响492

24.1 益生菌减轻高脂饮食诱导的代谢综合征症状494

24.2 益生菌减轻高脂饮食引起的炎症水平497

24.3 益生菌干预调节了肠道菌群整体结构499

24.4 肠道菌群整体结构的改变与宿主的表型指标具有相关性502

24.5 益生菌对肠道菌群的调节具有菌株特异性503

24.6 83个被益生菌改变的细菌与宿主的表型指标具有相关性506

24.7 益生菌调节盲肠短链脂肪酸产生水平508

参考文献512

25 一株丁酸盐产生菌的分离、鉴定及其加重葡聚糖硫酸钠诱导的小鼠肠炎的研究516

25.1 从健康人肠道中分离丁酸盐产生菌518

25.2 BPB5增加健康小鼠中的丁酸盐含量但没有显著改变肠道菌群结构519

25.3 BPB5加重DSS诱导的小鼠肠炎520

25.4 BPB5加速小鼠肠道菌群结构向DSS引起的疾病特征方向发展522

25.5 BPB5加速关键OTU共变化群的动态变化524

参考文献529

26 中药复方葛根芩连汤对2型糖尿病的治疗作用及其与肠道菌群结构的关系533

26.1 葛根芩连汤的组成及其成分分析535

26.2 葛根芩连汤显著改善2型糖尿病患者的血糖代谢537

26.3 葛根芩连汤对2型糖尿病患者炎症水平的影响538

26.4 葛根芩连汤对2型糖尿病患者肠道菌群结构的影响539

26.5 响应葛根芩连汤疗效的关键细菌类群542

26.6 F.prausnitzii的定量分析及其与葛根芩连汤改善血糖代谢的关系544

参考文献548

27 小檗碱预防和治疗大鼠代谢性疾病及其对肠道菌群的调节作用551

27.1 肠道菌群在小檗碱预防大鼠肥胖与胰岛素抵抗过程中的作用554

27.2 小檗碱与二甲双胍在治疗大鼠肥胖过程中对肠道菌群结构的调节作用563

参考文献576

28 高复合膳食纤维选择性富集出的肠道细菌可改善2型糖尿病580

28.1 高膳食纤维干预糖尿病的临床实验设计与效果582

28.2 菌群变化对疾病改善的贡献584

28.3 菌群整体结构的变化584

28.4 解析菌群在基因水平上的变化——降解碳水化合物的基因585

28.5 解析菌群在基因水平上的变化——合成短链脂肪酸的基因586

28.6 分析菌群在基因组水平的响应——被富集者、被抑制者与无响应者587

28.7 被膳食纤维选择性富集的细菌对菌群变化的贡献588

28.8 被富集者与人体疾病指标的关系589

参考文献593

索引595