中药微生态研究与展望

　　摘要：在漫长的进化历程中，微生物与宿主动、植物普遍共存，形成共生形式的微生态系统，共同参与机体复杂代谢。随着微生态理论在中药学中的渗透，人们逐渐认识到：一方面，中药在防治人类疾病的过程中对人体微生态系统进行纠偏与调整；另一方面，微生态系统实时调控中药品质，影响中药疗效。由此，逐渐形成了中药微生态学这一新兴学科。该文对中药微生态的产生背景，理论构成，研究方向，关键问题及其与人体微生态之间的相互关系的研究进行了系统梳理与展望，以期推动中药微生态的研究，为进一步深入阐明中药药效的微生态机制提供参考。

　　

　　关键词：中药微生态学； 中药； 微生态； 肠道菌群

　　

　　微生物与宿主共存的现象十分普遍，广泛见于高等植物体、动物体及人体内。在漫长的进化历程中，共存的微生物群体与宿主之间形成了相互依赖，相互制约的现象。研究者们逐渐认识到这种自然规律，于20世纪60年代将其命名为微生态，进而提出微生态学（Microecology）。我国微生态学创始人魏曦教授将相关理论引入国内并于1988年将微生态学定义为研究人类、动物、植物与其正常微生物群关系的科学[1].同年，康白教授在《微生态学》一书中提出：微生态学是研究正常微生物群与其宿主相互关系的生命科学分支[2].1994年，康白教授再次充实和发展其定义，认为微生态学是研究人类，动物，植物，微生物等一切生物体与其内环境的微生态平衡，微生态失调及微生态调整的理论与实践的新学科[3].

　　

　　随着现代科学技术的进步，越来越多与动植物共生菌群逐渐被揭示出来。现代医学研究内容着重于两大微生态系统，一是以肠道菌群研究为主的人体微生态系统，二是以内生菌研究为主的植物微生态系统。人体肠道菌群已成为现代医学进一步认识人体生理，病理的新靶点，为治疗临床疾病开辟了一条崭新的途径，极大地促进了预防和保健医学的发展。植物内生菌群也成为栽培调控、植物生理与病理学研究领域的重要研究对象，在植物资源，尤其是植物药的生产和利用方面展现出良好的前景。

　　

　　看似不相干的人体微生态和植物微生态之间实际上存在千丝万缕的联系。比如肠道菌和植物内生菌具有相似的功能，可降解含羞草酸的细菌既存在于含羞草类植物的体内[4],也见于牛的瘤胃中[5].肠道微生态的建构与食物或药物的摄入关系密切，常食鲍鱼和藻类的日本人群肠道中广泛存在能特异降解藻酸盐的细菌[6];白蚁肠道中分离得到的霍氏肠杆菌Enterobacter hormaechei也是水稻的一种内生菌[7-8].从微生态的角度来看，人体内和植物体内都定居着大量的共生菌群，彼此存在诸多相似规律[9],体现了传统中医哲学核心思想“天人合一”理论。古人相信人类作为自然界的一员，其生命活动规律与自然万物具有一致性，共同遵守自然规则，不断追求两者的和谐统一。

　　

　　越来越多的研究证实，植物中药及菌物中药在纠正和调整人体肠道菌群结构及促进人体健康方面具有十分重要作用。而这种作用不只是药物本身的功劳，更包含了特殊内生菌群在内的微生态系统的贡献。随着中药学中微生态规律的不断揭示，日渐形成了中药微生态学（Traditional Chinese Medical Microecology）这一新学科[10],即研究中药微生态的形成及其与中药栽培、产量、品质、疗效、安全、产地、人体微生态等的相互关系的分支学科。

　　

　　现阶段，中药微生态学主要研究任务有：①阐明植物药、菌物药等中药微生态的形成、生物学特征、动态变化规律等，包括产地环境因子、土壤微生物与大气微生物（尤其是与药用植物关系密切的根际微生物、叶际微生物等）、栽培条件、种植方式等与特定的中药微生态结构的关系；②揭示中药微生态与品质效用之间的关系，包括中药内部功能菌群的筛选及其功能基因的注释，功能菌群在中药有效活性成分、毒性成分合成代谢，生长和抗性调控等方面的重要作用；③揭示中药调节人体微生态的相关机制，包括中药对人体肠道菌群的调控作用，人体微生物对中药成分的生物转化代谢机制，中药微生态与人体微生态间的直接与间接关系等。笔者对中药微生态学的研究方向，关键问题等进行梳理与展望，以期推动中药微生态的研究，进一步为深入阐明中药药效的微生态机制提供参考。

　　

　　1 人体微生态多样性及中药对人体微生态的调控效应

　　

　　人自出生1~2 h后即可从体内分离出细菌；凡与外界接触或相通的人体部位皆存在微生物[11],其数量高达1×l014,约为人体总细胞数的10倍，其种类超过1 000种，总重高达1~2 kg[12].人体微生物数量巨大，种类繁多，可通过多种方式影响人体活动，同时也受各种内外因素影响，形成一个复杂的系统。人体的生理代谢、生长发育和诸多其他生理功能，如对疾病的易感性、药物反应等，不仅受自身基因的控制，还与人体的微生态系统密切相关。

　　

　　在人体微生态中，尤其以肠道微生物数量庞大，种类繁多，主要包括细菌、古生菌、真菌和病毒等[13],它们在肠道中寄居形成相对稳定的群落，并与宿主相互作用、相互影响，形成具有互利共生关系的统一体，被视为人体的“第二大脑”或“第二基因组”,参与人体营养吸收、能量代谢、组织器官发育、免疫防御及内分泌调控等多种重要的生理过程[14].

　　

　　1.1 肠道细菌多样性

　　

　　人体肠道是一个庞大复杂的细菌栖息地，健康成年人的肠道内定殖着至少30个属500 种细菌，其中大概有30~40种占据绝对优势，如拟杆菌族Bacteriodacae、链状细菌Cattenabacterium、消化链球菌属Peptostreptococcus、螺菌属Spirillaceal等专性厌氧菌及肠道乳酸菌属Lactobacillus可达肠道菌群总量的99%[15-16].其中，类杆菌和双歧杆菌占细菌总数的90%以上[17].此外，还存在若干“过路菌”和致病菌。由于肠道环境特殊，这些菌群中，99%为厌氧菌，仅有少量兼性厌氧菌和需氧菌。

　　

　　1.2 肠道真菌多样性

　　

　　在人体肠道中，相对于细菌，真菌数量则非常稀少。其中，真菌类群中假丝酵母菌Candida菌群、拟青霉菌Paecilomyces与白地霉菌Galactomyees菌群在肠道真菌菌群中占优势地位[18].肠道真菌多为致病菌，真菌菌群代谢产生的真菌毒素，尤其是曲霉毒素可破坏肠道屏障和免疫功能。现认为，真菌菌群与肠易激综合征、炎症性肠病、消化性溃疡、肿瘤、乙型肝炎、侵袭性肺炎和冠状动脉粥样硬化症等疾病有关。而且，全身和肠道在疾病状态下也可继发真菌感染。

　　

　　肠道微生态的整体平衡对人体活动具有重要作用。在正常情况下，肠道内细菌、病毒和真菌菌群之间存在稳定的对抗、协同或共生关系。如假丝酵母菌与幽门螺杆菌可共存，且有协同作用[19],可帮助部分不易定殖的细菌定殖在肠道黏膜上，但乳酸杆菌等正常肠道细菌菌群对假丝酵母菌的定殖和侵袭性也具有抑制效应[20].

　　

　　1.3 人体其他组织器官中的菌群多样性

　　

　　在人体内部，除菌群最为丰富的肠道之外，越来越多的研究揭示出人体其他许多器官中也包含大量微生物。例如，以前一直认为胃内因其强酸性的环境而鲜有微生物存在，近年来基于高通量测序的胃内菌群分析研究已证实胃内存在复杂的菌群结构。胃内除幽门螺杆菌Helicobacter pylori外，还存在其他大量微生物[21-22],来自20个菌门的200多种细菌已被鉴定。健康人群胃内相对丰度处在前10位的细菌依次为变形菌门Proteobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes、放线菌门Actinobacteria、硬壁菌门Firmicutes、泉古菌门Crenarchaeota、酸杆菌门Acidobacteria、疣微菌门Verrucomicrobia、蓝藻菌门Phycomycetes、硝化螺旋菌门Nitrospirae和芽单胞菌门Gemmatimonadetes[23].并且，胃内还存在脱硫杆菌科Desulfobacteraceae和酸杆菌科Acidobacteriaceae中的某些菌属，而这些菌属多报道存在于自然界中[24].最新研究证实15%的正常人体胰腺细胞和76%的胰腺癌细胞中也存在细菌，且绝大多数是能让常用化疗药物吉西他滨代谢失活的带长链CDD的γ-变形菌纲Gammaproteobacteria的细菌[25].可见，微生物几乎遍布人体的各个部分。

　　

　　1.4 中药对人体微生态菌群结构的影响

　　

　　我国从20世纪40年代开始，开展了大量传统中草药的抑菌研究，证实了一大批中草药对人体内常见致病细菌具有抑制作用。如黄连、黄芩、黄柏、鱼腥草等，对大肠杆菌、沙门氏菌等具有抑菌或杀菌作用，当归、白芷、党参、人参、川牛膝、白术、山药、薤白8种中药煎液对嗜酸乳杆菌生长有抑制作用[26].

　　

　　中药也能促进益生菌的生长。研究表明，22种中药提取液对嗜酸乳杆菌生长有促进作用，其中蒺藜、黄芪、槐花、小蓟、莲子、桑叶、茴香7种中药对嗜酸乳杆菌生长繁殖促进作用最为显着[26].在体外试验中，红参和薏苡仁也可促进肠道益生菌的生长，但红参比薏苡仁更有益于结肠炎的恢复[27].

　　

　　2 中药微生态多样性及其与中药品质的关系

　　

　　2.1 内生细菌多样性

　　

　　植物内生细菌主要来自5个门（表1），数量最多的变形菌门Proteobacteria占绝对优势，达到了90%,其他分别为放线菌门Proteobacteria（1.5%），浮霉菌门Planctomycetes（1.4%），疣微菌门Verrucomicrobia（1.1%），酸杆菌门Acidobacteria（0.5%）[28].变形菌门Proteobacteria在植物内通常包括3个纲：α-,β-,γ-变形菌，8个目：肠杆菌目Enterobacteriales、假单胞菌目Pseudomonadales、黄单胞菌目Xanthomonadales、根瘤菌目Rhizobiales、鞘脂单胞菌目Sphingomonadales、伯克霍尔德氏菌目Burkholderiales、放线菌目Actinomycetales和黄杆菌目Flavobacteriales.内生细菌中最常被发现的属为假单胞菌属Pseudomonas、芽孢杆菌属Bacillus、伯克氏菌属Burkholderia、寡养单胞菌属Stenotrophomonas、微球菌属Micrococcus、泛菌属Pantoea和微杆菌属Microbacterium[28].以上类群也广泛分布在药用植物中。如Jagadesan P等人[29]从传统药用植物羽芒菊Tridax procumbens Linn.中分离的内生细菌32%来自芽孢杆菌属，其次是假单胞菌属Pseudomonas、肠杆菌属Enterobacter.从甘草中分离的内生细茵的主要优势种群除了芽孢杆菌属、假单胞茵属之外，还包含泛菌属Pantoea和沙雷氏菌属Serratia[30].利用高通量测序技术分析白芨内生细菌的多样性，发现鞘脂单胞菌属Sphingomonas（32.26%）、地杆菌属Pedobacter（16.13%）、盐单胞菌属Halomonas（16.13%）和土壤杆菌属Agrobacterium（12.90%）为其内生细菌的优势种群[31].对药用植物内生放线菌进行多样性分析，发现其中最大的类群为链霉菌属Streptomyces.此外，小单孢菌属Micromonospora、诺卡氏菌属Nocardia、小双孢菌属Microbispora、链孢子囊菌属Streptosporangium、拟诺卡氏菌属Nocardiopsis、野野村氏菌属Nonomuraea等为药用植物体内常见内生放线菌类群[32].

　　

　　2.2 内生真菌多样性

　　

　　药用植物大多数内生真菌都属于子囊菌亚门和半知菌亚门，包括核菌纲Pyrenomyetes、盘菌纲Discomycetes和腔菌纲Loculoascomycetes的许多种属以及部分衍生菌[33].链格孢属Alternaria、镰刀菌属Fusarium、曲霉属Aspergillus、青霉菌属Penicillium、木霉属Trichoderma、枝孢属Cladosporium、轮枝孢属Verticillium等真菌最常被分离获得[34]（表2）。

　　

　　2.3 内生菌对药用植物品质的主要影响

　　

　　2.3.1 微生态对药用植物生长与产量的影响

　　

　　多数内生细菌可以分泌生长素或其类似物调控植物生长，如姜晓宇等[43]发现水稻种子内26种内生细菌中多达19种细菌表现对宿主植物的促生功能。药用植物也分布众多具有生长调节功能的菌株。地黄内生真菌角担菌属Ceratobasidium sp.可分泌IAA（浓度峰值可达5.712 mg·L-1），提高盆栽地黄1.5倍的生长量，并显着增加叶片中叶绿素的含量[44].张集慧等[45]从兰科药用植物中分离出5种内生真菌对兰花的生长发育具有良好的促进作用，可产生吲哚乙酸、赤霉素、脱落酸等植物激素有效促进其生长。

　　

　　2.3.2 微生态结构对药用植物抗病能力的影响

　　

　　多种内生菌参与调节植物的抗性系统，在对抗宿主植物的病害、虫害等方面起着重要作用。近年来，我国开展了多项利用内生菌作为生物菌剂防治药用植物病害的研究，取得了初步进展。一方面，药用植物的部分内生菌能增强宿主的“抗病力”,拮抗自身病原。例如，李勇等[46]从人参Panax ginseng根中分离内生细菌，成功筛选出对人参菌核菌、人参锈腐菌和人参黑斑菌均有显着抑制作用的内生细菌嗜麦芽寡养单胞菌Stenotrophomonas maltophilia和芽孢杆菌Bacillus sp.;半夏内生细菌铜绿假单胞菌pY11T-3-1可抑制半夏软腐病病原[47];怀地黄中的芽孢杆菌属内生细菌Bacillus sp.可拮抗地黄斑枯病和根腐病病原[48].

　　

　　另一方面，药用植物的部分内生菌对其他植物的病害也具有较好的拮抗效应。例如石斛中的一株芽孢杆菌属内生细菌及其活性产物能强烈抑制多种植物病原菌如番茄灰霉病菌、玉米大斑病菌、小麦赤霉病菌、辣椒立枯病菌、黄花菜链格孢、小麦纹枯病菌、马铃薯晚疫病菌、水稻纹枯病菌、水果红粉病菌、食品腐败菌黑曲霉及一株人体病原菌等。

　　

　　药用植物中丰富的菌质资源，在药用植物栽培的生物防治，减少病害，抗病种苗培育等方面具有极大的应用价值，同时在农林业病原及人类病原的防治方面也具有广阔的前景[49].

　　

　　2.3.3 微生态与中药次生代谢调控

　　

　　中药材的物质基础是具有特殊活性的次生代谢产物（群），它们的生成与累积也与生存环境中的微生物存在密切的联系。

　　

　　一方面，植物微生态菌群合成与宿主药材相同或类似甚至更强的活性物质。研究者从美登木中分离出一株球毛壳菌，它生产的球毛壳甲素是一种与宿主合成的美登素不同的抗癌物质；彭清忠等[50]从药用植物姜黄的根茎中筛选得到一株内生菌，能生产甲基姜黄素和二去甲基姜黄素，其中去甲基姜黄素的抗炎症活性、抗氧化作用大于姜黄素。药用植物微生态菌群代谢产物因其丰富的化学结构多样性和广泛的生物活性，在一定程度上有助于减少对药用植物资源的过度利用。目前，药用植物微生态菌群已成为极具潜力的新型药物研发资源。

　　

　　此外，植物微生态菌群还能诱导宿主植物某些代谢产物的形成，在药用植物中表现尤为明显。从柬埔寨龙血树Dracaena cochinchinensis （Lour.） S. C. Chen的茎干中分离获得的4株内生真菌不仅可使活体龙血树的血竭形成量提高66%~120%,还可以促进死态龙血树形成血脂并累积[51],充分说明药用植物微生态菌群对一些药用成分的形成具有显着的诱导促进作用，也说明，药用植物次生代谢产物的形成过程也受到药用植物微生态菌群的干预和调控，甚至部分关键步骤的生物合成主要由植物微生态菌群完成。例如昆虫抗食素黑麦草碱只分布在欧洲和地中海被感染了Neotyphodium或Epichlo的麦草中。黑麦草碱是吡咯双烷类生物碱，在C-2和C-7形成了特殊的氧桥结构，植物难以自身生物合成，内生真菌被认为参与了此氧桥的形成，最终合成黑草麦碱。

　　

　　进一步的研究发现，植物微生态菌群所含的某些组分在宿主代谢调控中具有诱导作用，包括菌液浓缩物或提取物、菌丝提取物、菌丝细胞壁降解成分、肽类、蛋白质和糖类等组分[52].王剑文等[53]分离获得的黄花蒿内生炭疽菌Colletotrichum sp.的细胞壁寡糖提取物被证实可促进黄花蒿Artemisia annua L.中青蒿素的合成。Li等[54]从内生菌丝多糖中制备寡糖DP4,DP7和DP10,诱导盾叶薯蓣细胞合成薯蓣皂苷元。

　　

　　以上研究结果说明，利用植物微生态菌群或其组分诱导宿主植物中药用活性物质的生产，有助于人们获得更多宝贵的天然药物或药用先导化合物，开发新型的抗肿瘤、抗菌及抗病毒药物。

　　

　　2.3.4 微生态与中药毒性

　　

　　1977年Bacon等[55]发现高羊茅内生真菌与牛的中毒症状相关，由此激发了人们对内生菌的关注。此后多项研究表明，黑麦草因受某些内生真菌感染而合成多种毒性生物碱，其中吲哚-二萜烯类生物碱lolitrem B对食草哺乳动物和昆虫具有最强的毒性[56].微生态菌群同样也参与或介导了药用植物毒性成分的合成。研究证明，乌头中的内生真菌（编号XJ-AC03）可合成乌头属植物川乌、附子、草乌、雪上一枝篙中的乌头碱类成分[57].这些毒性物质往往是也有效成分，合理使用，可发挥显着的治疗效果。另一方面，中药的有毒成分可引发严重的毒副作用，限制了中药的广泛使用。但是，有研究表明，麻疯树仁中含有众多有毒的佛波酯（phorbol esters,PEs）可被内生真菌木霉菌属真菌Trichoderma sp.、拟青霉属真菌Paecilomyces sp.、枝孢菌属真菌Cladosporium sp.降解，形成解毒效应[58].该研究提示，中药毒性可能源于微生态，也有望消除于微生态。

　　

　　2.3.5 微生态与药材的道地品质

　　

　　中医药界长期信赖道地产区所产出的药材，并以药材的产地作为衡量药材质量的标准。孙思邈认为“用药必依土地”,《本草衍义》言“用药必择州土所宜者，则药力具。”《唐本草》谓“动植物形生，因方舛性”,云云……古医家无不重视药材的道地性。道地药用植物经历特定生长环境中的微生物以及特有的内生菌群的影响，形成具有产地属性的药用价值。

　　

　　关于传统中药道地性形成的原因，多数研究关注气候、光照、土壤等植物体外环境的影响，而忽视了作为一系列生理生化、能量与物质代谢反应场所的植物体内环境与药材道地性的重要关系[59].不同产地的气候、土壤因素差异除直接影响药用植物生长代谢外，也会导致药用植物微生态菌群出现地理差异。研究证实，不同产地的同种药用植物的微生态菌群种类和数量存在明显差异。笔者前期对川芎的相关研究表明：各产地川芎内生真菌群落结构相对稳定，但西芎（甘肃）、云芎（云南）的内生真菌群落结构与川芎（四川）不同[60];四川省内不同产地之间，川芎内生真菌群落结构也明显差异，尤以道地产区都江堰石羊产地的菌群种类最丰富、菌群结构最稳定[61-62],各产地均存在特有属种[60,63].在长期与宿主植物的协同进化中，内生菌协助宿主植物合成或独自合成一些对宿主植物有益的生物活性物质，维护体内环境[64].不同种类的菌群产生的代谢产物一般不同，同种宿主药用植物微生态结构的差异可产生微生态功能的多样性，不同的中药微生态群落通过多种方式影响药材生长、性状、代谢、化学成分等[65],进而造就道地药材与非道地药材品质差异。

　　

　　2.3.6 中药微生态的建构及波动

　　

　　植物微生态系统的建构，一部分是源于繁殖体在宿主的世代间不断垂直传播，另一部分则是直接源自生长环境[66].叶际和根际的环境微生物可通过气孔、伤口、次生根和侧芽萌出区域等进入植物体内与宿主共栖生活[67].因此，在植物根、种子和叶内定殖的内生菌通常在外环境中也能被发现。如粘果酸浆Physalis ixocarpa、欧洲油菜Brassica napus L.、小麦Triticum aestivum L.根的内生菌几乎都同时存在于根际土壤中[68,69].传统药用植物中的优势内生细菌芽孢杆菌属Bacillus、假单胞菌属Pseudomonas、肠杆菌属Enterobacter以及土壤杆菌属Agrobacterium等也是土壤中的主要细菌种类[29,70].可见，环境微生物也是中药微生态菌群的主要来源。药用植物微生态结构是祖代生活轨迹和当代生存环境状态综合作用的结果。因此，中药药效与药用植物菌群结构密切相关。有研究表明，着名道地药材川芎在异地移栽前后具有不同的内生菌群落结构。平坝栽培环境中，圃芎（育苓前的川芎）和药材成熟期的川芎具有类似的内生菌群结构；而将圃芎移栽至山地环境进行育苓栽培后，则内生真菌种类增多，部分优势菌种相对丰度发生改变[71].因此，药用植物微生态结构并非稳定不变，而是随立地环境改变而发生波动甚至重组。微生态结构也会随药用植物生长季节变化以及随生长周期而出现波动。研究发现，名贵中药川贝母Fritillaria cirrhosa D. Don的内生真菌的数量呈现周期性波动，随生长时间的增长，一年生（一颗针）、一年生（一片叶）、二年生，再到三年生（树儿子）的内生真菌数量和种类不断增多；其中三年生的川贝母内生真菌种类达到高峰；而在四年生时期时，内生真菌种类却减少[37].药用植物库拉索芦荟Aloe barbadensis内生真菌菌群在春季以丝孢纲类Hyphomycetes居多（31.42%），在秋季则以腔孢纲类Coelomycetes居多（31.01%）[72].

　　

　　在中药采收后的加工、运输、保存等过程的各个环节，药材微生态结构变化及对药材质量的影响目前仍缺乏研究，但却是药材品质有效和安全的必要保证。药材加工及保存过程中的微生态控制技术有望在将来成为研究热点[10].

　　

　　3 中药微生态对人体微生态调控机制的探讨

　　

　　3.1 药用、食源植物与肠道存在相同的内共生菌群

　　

　　人体内部的环境看似与植物内部的环境相差甚远。但许多研究显示，两者存在某些十分相似菌群。例如，在人体内一些常见的细菌，如肠杆菌属、泛菌属、假单胞菌属、芽孢杆菌属等，也分布在多数植物体内（表1）。某些人体内的沙门氏菌属病原菌，也存在于植物体内[73];拟南芥的种子中发现了能对抗肠道沙门氏菌和肠出血性大肠杆菌肠的一些杆菌属Absuriae的细菌[74].人体肠道中真菌较少，其中拟青霉菌属Paecilomyces为肠道优势真菌菌群[18].该菌群中的淡紫拟青霉菌Paecilomyces lilacinus在川产道地药材川芎的育苓阶段的植株中被分离发现，且对川芎主要病害根腐病致病菌具有拮抗效应[71].研究表明，饮食习惯影响肠道菌群结构[75,76].植物中的微生物是否会伴随摄食进入肠道并成为常驻菌群？虽然目前缺乏直接的研究证据，但以往研究结果中仍可找到一些“蛛丝马迹”.

　　

　　3.2 食源植物中的内生菌群可能可进入人体肠道中

　　

　　据调查，霍氏肠杆菌E. hormaechei,属于肠杆菌科Enterobacteriaceae,存在于人和动物肠道中，为正常菌群之一，在特定条件下，可引起动物和人群感染，是条件致病菌[77].水稻，作为多数人的一日三餐的主食，研究者从水稻中分离到多种内生细菌，较多的类群有芽孢杆菌属Bacillus、假单胞菌属Pseudomonas、食酸菌属Acidovorax、鞘氨醇单胞菌属Sphingomonas、寡养单胞菌属Stenotrophomonas、微杆菌属Microbacterium、克雷伯氏菌属Klebsiella、不动杆菌属Acinetobacter、伯克霍尔德菌Burkholderia、肠杆菌属Enterobacter.其中。芽孢杆菌属为优势菌属。值得注意的是，水稻中的肠杆菌属细菌被鉴别为霍氏肠杆菌E. hormaechei[7],与人体肠道菌种一致。也有研究者从白蚁的肠道内分离到肠杆菌属的霍氏肠杆菌E. hormaechei[8].

　　

　　又如，成团肠杆菌Enterobacter agglomerans也是一种人体的条件致病菌，分为产气菌株与不产气菌株，广泛存在于植物的花、种子果实等部位以及水体和土壤中，在正常人肠道、上呼吸道偶可发现成团肠杆菌E. agglomerans,可增加免疫功能低下患者的机会性感染，引发肺炎、腹膜炎、脑膜炎等，严重者可致败血症、感染性休克[78].沈德龙等[79]也从水稻越富品种中分离获得一株代表性的内生菌株YSl9,经形态、生理生化特征鉴定为成团肠杆菌E. agglomerans.

　　

　　另一个例子来自毛竹的研究。从武夷山毛竹根、鞭、杆、叶组织中分离出的27株内生细菌，分属于14属18种。其以葡萄球菌属Staphylococcus为其主要内生细菌之一。经鉴定，该葡萄球菌属菌种包括马胃葡萄球菌S. equorum、沃氏葡萄球菌S. warneri[80].其他植物如长春花的叶、茎、根组织中也分离到了马胃葡萄球菌S. equorum,且为优势菌群之一[81].实际上，马胃葡萄球菌S. equorum为奶酪、山羊奶、马皮等的常见的微生物，也存在于人眼中[82]和小鼠肠道中 [83].大熊猫以冷箭竹为主要食物，虽然缺乏对冷箭竹内生细菌的全面研究，但多个研究者从大熊猫粪样中分离出葡萄球菌属细菌Staphylococcus sp.[84-86].将金银花内生菌溶液与商品饲料拌合、烘干，制成金银花内生真菌饲料饲喂鲤鱼，结果表明金银花内生真菌饲喂可以起到抵抗鲤鱼致病菌，恢复正常的肠道菌群结构的作用[87].可见，药用植物及食源植物内生细菌很可能会随着摄取而进入人体肠道并长期驻扎，改变肠道菌群结构，影响生理功能；或改变中药在体内的处置，影响中药疗效。

　　

　　3.3 自古有外源菌群调节人体肠道菌群的治疗模式

　　

　　近年来，应用粪菌移植（fecal microbiota transplantation,FMT）治疗各种肠道疾病和部分非肠道疾病成为研究热点。FMT是将健康人粪便中的功能菌群，通过一定方式移植至病人肠道内，调节其肠道菌群失衡，重建具有正常功能的肠道微生态系统[88].其中最成功的是治疗艰难梭菌Clostridium difficile感染，有研究显示其成功率高达95%.还有初步研究显示，“粪便移植”对多发性硬化症和肠炎性疾病克罗恩病也具有疗效。因FMT在动物实验和临床试验中均显示出其他治疗方案无法比拟的优越性，被着名学术刊物Science和TIME评为2013年生物医学的十大突破之一。

　　

　　实际上，中国早在东晋时期（公元300-400年）的《肘后备急方》中就曾记录粪便治疗疾病的记载。当时多使用粪清治疗食物中毒和严重腹泻等，如“绞粪汁，饮数合至一二升，谓之黄龙汤，陈久者佳。”“驴矢，绞取汁五六合，及热顿服，立定”等。明代《本草纲目》中记述口服粪水治疗严重腹泻、发热、呕吐和便秘等疾病，并收载动物粪便药逾50种，含禽类、兽类、人的粪便等，部分药名更换为优雅的名称，如马百通（马粪），五灵脂（寒号鸟粪便），左盘龙（鸽屎），白丁香（雄雀屎），夜明砂（蝙蝠屎），玩月砂（兔屎），人中黄（人粪便浸泡剂）。这些粪便类中药一直在临床上发挥着重要的作用[89].

　　

　　此外，临床上利用活性菌剂调节肠道菌群的案例十分普遍。这些通过口服或黏膜途径摄入，用改善黏膜表面微生态和酶体系平衡，激发提高机体免疫力的微生态制剂称为益生菌（probiotics）[90].临床上常用菌株包括乳酸杆菌、双歧杆菌、酵母菌等。在长期服用抗生素导致胃肠功能紊乱、腹泻、恶心等情况下，服用益生活性菌剂可产生良好的调节效果，迅速恢复正常的胃肠机能。日常生活中，含有活性益生菌的酸奶帮助消化的原理亦是如此。作为“天然益生菌剂”的中国传统发酵食品还有酱菜、泡菜等，在一定程度上具有调节肠道菌群、改善胃肠道功能、免疫功能等作用。

　　

　　对FMT及活性菌剂发挥效应的机制中，除了其中所含有的特殊物之外，外源菌群的定殖抵抗抑制患者肠道内致病菌的黏附生长也是其中重要机制之一。通过“菌群”治疗“菌群”,提示食源植物或药用植物中的某些菌群也可随饮食而进入人体肠道，并对原有的肠道菌群产生调节作用。

　　

　　3.4 中药对肠道菌群的主要调节方式

　　

　　已有许多研究证实中药可调节肠道菌群的组成，既可以单味药或单一成分对肠道菌群进行调整，也可以中药复方形式发挥作用。其作用机制主要在于两个方面，一是针对中药所含的某些成分对肠道菌群具有调节效用，而这些成分中也包含药材在栽培、加工、运输、贮藏过程中菌群合成的肠道调节剂；另一方面，鲜品中药所含有的活性内生菌也可能通过被摄入的方式直接参与肠道菌群的调控，尤其耐高温、耐酸性等特殊菌株可在干燥药材中得以保留，并通过胃部抵达肠道，进而对人体微生态产生调控。

　　

　　3.4.1 鲜用中药对肠道菌群的调控作用

　　

　　中药鲜药应用历史悠久，疗效卓着，特色突出，是我国传统中医药的重要组成部分。早在《五十二病方》中即有“取薯蓣（山药）茎干……以为浆，饮之”用以化痔。《神农本草经》载：“地黄生者尤良，此生者实为鲜品”.晋代葛洪《肘后备急方》中以青蒿鲜品绞汁治疗疟疾有效。明代《本草纲目》中所载附方中约有1/10的方剂配用鲜药。鲜药内服包括服自然汁、或做汤药服、或茶饮等。部分药材鲜品具有比干燥品更加优良及迅速的疗效[91].例如，鲜品鱼腥草汁在退热、止咳等方面优于干品鱼腥草[92].鲜马齿苋汁灌肠治疗小儿细菌性痢疾总有效率达96%,且起效快，安全无副作用[91].

　　

　　一方面，鲜品中药中所含有的特定成分是其疗效的必要保证；另一方面，鲜药中所蕴含的内生菌可能也发挥了重要的作用。研究者从马齿苋中分离获得内生细菌有肠杆菌属阪崎肠杆菌Enterobacter sakazakii、无色杆菌Achromobacter sp.、短小芽孢杆菌Bacillus pumilus赖氏细菌属Lelfsonia、类芽孢杆菌属Paenibacillus和Rhodanobacter sp.（非模式菌株）等[93],其中某些内生菌种类对人类致病菌中的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、变形杆菌与铜绿假单胞菌表现出较强的抑菌作用[94].

　　

　　3.4.2 药用植物内存在耐高温、耐酸性的内生菌株

　　

　　中药饮片常经过煎煮或泡服后用于患者。但研究表明，经100℃，水浴30 min处理后，穿心莲、重楼、合欢皮等多种中药饮片仍检出放射根瘤菌等10种耐热菌，以革兰阴性芽孢杆菌为主，常见缓慢葡萄球菌、放射根瘤菌、少动鞘氨醇杆菌[95].说明植物内部的某些耐热微生物经过高温处理后依然存活，经过干燥、煎煮、炮制等热处理方式尚不足以杀灭其中的耐热菌。

　　

　　此外，植物体内也存在耐酸性菌群。研究者从苜蓿种子内分离出6株具有耐酸性的菌株，至少能够在pH4（该实验所设置最低pH条件）的培养基中生长[96].尽管多数内生菌并不耐酸，但其代谢产物却可能具有很好的耐酸性。例如，从烟草植物组织中分离得到一株内生拮抗细菌经鉴定其为短短芽胞杆菌Brevibacillus brevis（Migula）Shida的发酵滤液活性具有较好的热稳定性，于100 ℃处理1 h活性保持在95%,pH 2.0耐酸性处理结果显示活性保持不变[97].说明，药用植物内生菌群中的耐酸菌或酸稳定性的代谢产物在经过人体消化道的过程中仍有保持活性的可能。

　　

　　3.4.3 中药活性成分对肠道菌群的调节

　　

　　药用植物自身有效成分对肠道菌群的调节作用的活性成分主要包括：补益类的成分，主要包括多糖、有机酸等。研究证明山药多糖抑制条件致病菌，同时显着增加小鼠盲结肠内的益生菌的增殖[98],黄芪多糖也可以促进双歧杆菌、乳酸杆菌等益生菌的生长[99].中药有机酸类成分具有pH缓冲剂的作用，维持肠道pH的稳定，为益生菌的增殖提供适宜的生存环境[100].抑菌活性的成分，包括生物碱、抗菌肽、萜类、黄酮类、酚类、甾体类等。例如体外抑菌实验表明，黄芩苷对大肠杆菌、枯草杆菌、嗜酸乳杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌和沙门氏杆菌具有明显的抑菌效果[101].

　　

　　3.4.4 药用植物内生菌介导的中药抑菌成分的合成

　　

　　植物微生态菌群可直接合成或介导药用植物合成有效成分，并显示明显的体外或体内抑菌效果[102],表明许多菌群可通过介导宿主代谢，治疗人体有害菌群，调控人体微生态，恢复人体健康（表3）。

　　

　　3.5 人体微生态对中药疗效的影响

　　

　　药物进入机体内经历化学结构变化的过程称为药物代谢，肝脏和消化道是药物代谢转化的主要场所[17].中药成分十分复杂，部分物质分子量较大，经口服后肠道不能直接吸收，而需要在人体中被特定的共生菌群分解和转化后，才能成为真正起效成分。

　　

　　目前，研究较多的是微生物对苷类成分的转化。例如番泻叶成分番泻苷、芦荟成分芦荟苷经口给药后，几乎不被吸收，而在消化道下经肠道微生物选择性分解后，生成真正的泻下活性成分。中药黄酮苷类化合物在经肠道代谢后，主要生成次级苷或苷元 [119-120].经人体肠道菌代谢转化后，芦丁主要生成槲皮素，汉黄芩苷主要转化为汉黄芩素[121].中药中的其他苷类物质，如人参中的人参皂苷、大黄中的大黄蒽苷、黄芪中的黄芪甲苷、龙胆或秦艽中所含龙胆苦苷等，皆因分子量大，亲水性高，不易被肠道吸收，其降解产物次级苷或苷元才是被肠道吸收的有效物质[3].中药有效成分中的黄酮类、生物碱、环烯醚萜类、蒽醌等化合物还可以经肠道菌群代谢形成新的活性化合物，进而增加药物疗效，提高生物利用度[121].

　　

　　肠道细菌合成的活性酶对中药有效成分的转化和代谢发挥了至关重要的作用。其中研究较多的是水解酶类，可将外源性糖苷类物质转化为对应苷元。因此，不同个体所携带的差异菌群结构，在很大程度上决定了人体的药物敏感性和耐药性。

　　

　　由于中药成分十分复杂，配伍用药灵活多变，加上人体共生菌群种类繁多及实时变化，亟需将现代研究技术和微生态理论与中药微生态的研究加以耦合，更加深入研究其他复杂成分的在人体内的转化，进一步探索中药作用机制、中药效应等科学问题，为优化中药复方、合理临床用药、避免中药毒副作用等提供新的方法和思路[123].

　　

　　4 中药微生态学展望

　　

　　随着现代分子生物技术的飞速发展和多组学时代的到来，经历了基因、蛋白、代谢等系列微观研究。微生态的研究成果已经显示，人类的疾病与生理过程不单是人体本身的问题，更是人与微生物之间的生态学问题。同理，药用植物的生活史也是宿主同其微生态菌群之间的复杂微生态过程。中药对人体的治疗保健作用，与上述二者的关系密不可分。在过去，我们过于关注药用植物自身合成的化学物质层面的效用。在未来的研究中，应加强中药微生态与人体微生态之间相互作用研究。这为包括癌症等复杂疾病的治疗提供了新颖的方向。中药对人类疾病的防治过程实质上是中药微生态系统对人体微生态系统的纠偏与调整的过程。由此我们提出药用植物和食源植物的人体微生态效用机制框架（图1）。

　　

　　综上所述，人类肠道菌群的研究已经成为当今医学领域的热点，药用植物和食源植物的微生态的研究却非常滞后。一方面，由于药用植物自身的特殊环境，许多菌株的生长条件难以人工模拟而无法纯化培养；另一方面，药用植物共生菌株一旦离开了宿主的特殊环境，在人工条件下往往生长或代谢不良[124].中药微生态菌群的开发利用一直都存在难以克服的“瓶颈”.因此，对中药微生态的研究和利用还有很长的路要走。

　　

　　现代分子生物学的技术初步显示出植物微生态菌群存在巨大的多样性。这些微生物中，有些促进和调控植物的生长，有些通过介导或辅助药用植物产生抗性物质增加其抗逆性，这些物质中有些成为有效的药用成分，用以防治人类疾病，而误以为是药材本身的功劳。实质上，作为中药微生态系中的重要组成部分，中药共生菌群起到了不可或缺的作用。割裂中药与中药共生菌群的关系，单独研究中药本身，可能导致对中药品质和疗效的认知缺陷，也无法正真揭示中药的品效机制。

　　

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