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第1章 美国国立卫生研究院的人体微生物组计划1

1.1 引言1

1.2 人体微生物组研究的起源和人体微生物组计划1

1.3 HMP项目的指导原则、结构和方向3

1.3.1 HMP的指导原则和群落资源计划的建立3

1.3.2 HMP大规模测序中心5

1.3.3 数据协调与分析5

1.3.4 参照菌株微生物基因组序列6

1.3.5 多种微生物组的健康成年人群组研究8

1.3.6 微生物组——疾病相关的示范项目14

1.3.7 技术开发18

1.3.8 计算工具19

1.3.9 微生物组研究的伦理、法律与社会问题21

1.4 人体微生物组计划的产品22

1.4.1 健康成年人群组研究的衍生数据集22

1.4.2 用于人体微生物组研究的计算工具22

1.4.3 HMP出版物22

1.5 NIH资助的其他人体微生物组研究34

1.6 未来人体微生物组研究的方向36

参考文献40

第2章 人体相关微生物群落的表征方法42

2.1 引言42

2.2 基于免培养的技术42

2.2.1 利用系统分类标记研究群落结构和组成44

2.2.2 遗传潜能多样性49

2.2.3 超越代谢潜能：转录组学，蛋白组学，代谢组学51

2.3 培养51

2.4 方法选择52

参考文献53

第3章 系统分类芯片61

3.1 引言61

3.2 系统分类探针设计62

3.3 系统分类芯片的样品制备63

3.4 系统分类芯片的应用64

参考文献67

第4章 描述微生物群的数学方法：对富含微生物环境进行分析推断的实践与理论69

4.1 引言：环境外推法的实践69

4.2 环境外推法的理论72

4.2.1 罐子模型72

4.2.2 典范转移72

4.2.3 预测样本的范围73

4.3 样本范围的平均分析75

4.4 样本范围的条件分析79

4.4.1 泊松点过程的稀化特性80

4.4.2 嵌入算法81

4.5 结语82

参考文献83

第5章 边界处的紧张局势：宿主遗传和肠道菌群如何共同促进克罗恩病的发生85

5.1 引言85

5.2 人类炎性肠病86

5.3 肠道菌群和炎性肠病86

5.4 与炎性肠病相关的人类遗传位点88

5.5 宿主遗传特性如何影响肠道菌群形成89

5.6 建立菌群失调与克罗恩病模型90

参考文献93

第6章 人体呼吸道微生物97

6.1 引言97

6.2 肺部特征及环境98

6.2.1 正常肺98

6.2.2 囊性纤维化99

6.2.3 呼吸机相关性肺炎102

6.2.4 支气管肺发育不良103

6.2.5 哮喘103

6.2.6 慢性阻塞性肺疾病104

6.3 呼吸道微生物组研究展望104

参考文献106

第7章 口腔菌群：是福，是祸？111

7.1 引言111

7.1.1 解剖学112

7.1.2 唾液113

7.2 从定植到群落113

7.2.1 初始附着113

7.2.2 细菌间的物理相互作用115

7.2.3 细菌间的代谢相互作用115

7.2.4 细菌间的相互拮抗作用116

7.2.5 细菌间信号116

7.2.6 生物膜基质117

7.3 群落在健康和疾病中的作用118

7.3.1 健康状态118

7.3.2 疾病状态119

7.4 口腔菌群和全身性疾病120

7.4.1 菌血症120

7.4.2 感染性心内膜炎122

7.4.3 动脉粥样硬化124

7.4.4 糖尿病125

7.4.5 肥胖126

7.4.6 不良妊娠结局127

7.5 结语128

参考文献128

第8章 泌尿生殖道菌群137

8.1 引言137

8.2 女性生殖道的微生物生态系统：微生物在生物地理方面对生殖的影响137

8.3 关于BV的科学论战140

8.4 高通量测序时代的阴道微生物组144

8.5 2025年阴道健康：如何理解阴道微生物组对未来女性护理的影响154

8.6 男性菌群：一个硬币的两面还是不同的行情？160

8.7 结语162

参考文献163

第9章 健康与疾病状态下人体肠道菌群的功能结构173

9.1 引言173

9.2 肠道菌群173

9.2.1 上消化道内的细菌174

9.2.2 小肠180

9.2.3 大肠内的细菌181

9.2.4 菌群在结肠功能中的作用181

9.2.5 黏液屏障182

9.2.6 粪便菌群187

9.3 疾病中结肠菌群的变化189

9.3.1 炎性肠病时黏液屏障的破坏189

9.3.2 组成黏液屏障的潜在要素192

9.3.3 兼性病原体的作用193

9.3.4 减弱黏液屏障黏度的物质193

9.4 重建黏液屏障可能的方法196

9.5 健康人、炎性肠病和其他胃肠疾病患者粪便菌群的生物结构197

9.6 位点依赖性结肠微生物结构变化200

9.6.1 黏液层200

9.6.2 结肠生物发酵罐的工作（肠道）区域200

9.6.3 结肠生物发酵罐的生发区200

9.7 结语202

参考文献203

第10章 从果蝇到人：了解共生微生物如何影响宿主免疫与健康204

10.1 引言204

10.2 在人类和动物模型中的微生物多样性204

10.3 比较免疫：动物体内免疫系统的进化206

10.4 维持肠道稳态207

10.5 共生菌对宿主健康的作用211

10.5.1 炎性肠病212

10.5.2 多发性硬化症213

10.5.3 糖尿病213

10.6 寻找合适的细菌组合：将我们对共生菌-宿主关系的了解用于治疗214

参考文献215

第11章 从动物模型研究中深入了解人体微生物组217

11.1 引言217

11.2 动物模型系统217

11.2.1 乌贼218

11.2.2 线虫219

11.2.3 水螅220

11.2.4 水蛭220

11.2.5 舞毒蛾220

11.2.6 果蝇221

11.2.7 白蚁221

11.2.8 小鼠221

11.2.9 斑马鱼221

11.3 宿主相关微生物群落的建立222

11.3.1 定植可视化和共生细菌缺陷突变菌的鉴定222

11.3.2 确定菌群组成的宿主遗传决定因素223

11.4 在宿主生物学中寄居微生物群落的功能224

11.4.1 微生物对上皮组织的影响224

11.4.2 微生物对免疫系统的影响225

11.5 结语226

参考文献226

第12章 与时俱进：基因组时代的分离培养技术230

12.1 引言230

12.2 分离、生长和培养技术232

12.2.1 分离232

12.2.2 生长233

12.2.3 培养233

12.3 在变化着的世界里变化234

参考文献235

第13章 人体菌群培养的新方法241

13.1 引言241

13.2 菌群培养方法学241

13.3 应用于人体菌群245

13.4 展望未来246

参考文献247

第14章 掌控人体内部菌群：益生元，益生菌和合生元250

14.1 引言250

14.2 益生菌251

14.2.1 益生菌对健康的益处251

14.2.2 老年人256

14.2.3 益生菌的其他用处256

14.3 益生元257

14.3.1 益生元与健康258

14.4 合生元260

14.4.1 炎性肠病260

14.4.2 合生元的其他用途262

14.5 结语263

参考文献263

索引269