肠道菌群是长期存在于人体肠道内的微生物。其种类繁多，人体内肠道微生物种类约1000种；数量庞大，肠道内的微生物群高达1000万亿。肠道菌群是一个稳定的群落, 在人类生命周期的不同阶段其结构和功能会发生改变，与人体健康和疾病发展有着密切的关系。而科学家一直在寻找人体肠道内的“核心菌群”或“关键菌群”，并期望找出菌群之间互作的关系。

2024年10月7日，上海交通大学/美国罗格斯大学赵立平教授、上海交通大学附属上海市第一人民医院彭永德教授、上海交通大学张晨虹研究员、启东市人民医院施羽主任医师担任共同通讯作者，在Cell 发表题为A core microbiome signature as an indicator of health的重磅研究。该研究基于系统生物学和生态学原理，提出了一个新的微生物组研究框架，通过自主研发的高分辨率微生物组数据挖掘平台，整合了涵盖不同地域、种族、疾病的38项肠道菌群研究数据，首次鉴定出对维持人体健康具有关键作用的两个核心功能群——“基石功能群”和“病生功能群”（图1）。 “基石功能群”，定义为能够生成对宿主有益的代谢产物，比如短链脂肪酸、一些维生素和各种人体需要的物质。当它占据主导地位时，肠道菌群的净输出就以这些有益的代谢物为主，让肠道环境更有利于宿主的健康。另一个功能群被称为“病生功能群”，是一个促炎的菌群。当它占据主导地位时，肠道的净输出会偏向于对宿主不利的物质，比如引起炎症的抗原，硫化氢、吲哚等可能对内分泌有破坏作用的物质。因此，菌群的净输出到底是以支持健康的有益物质为主，还是以破坏健康的促炎物质为主，其实就取决于这两个功能群谁占优势。

该研究发现的肠道菌群的两个核心功能群，相互依存且相互竞争，这种“此消彼长”的关系并非简单的数量变化，而是更为复杂的非线性关系。有点像阴阳鱼太极图，不是一个把另一个消灭，而是你升我降的动态变化（图2）。

图1 从人类肠道微生物组数据中找到的两个核心功能群与健康和疾病密切相关（DOI: 10.1016/j.cell.2024.09.019 Graphical Abstract）

图2  肠道两个核心菌群的关系类似阴阳鱼太极图并对健康发挥重要作用（来源：赵立平教授和热心肠研究院）

同时，研究提出的“两个竞争功能群”（TCG）模型为个性化定量评估菌群失调和肠道健康，提供了全新的通用标准，对推进微生物组精准医学和精准营养的发展具有重要意义。

该研究的主要贡献者赵立平教授接受采访也提出，从营养学的角度来看，肠道的基石功能群要想占据生态优势，必须从饮食中获取所需的能量来源，也就是复杂碳水化合物，或者膳食纤维、多糖。通过消耗这些营养成分，基石功能群得以生长壮大、在肠道占据优势，产生短链脂肪酸，在维持肠道生态和人体健康中发挥作用。而病生功能群的能量来源主要是肠道分泌的黏蛋白、脱落的死细胞，它们把黏蛋白的糖链切下来，作为生长所需要的碳水化合物。也就是说，饮食并不直接调控病生功能群，而是通过影响基石功能群，间接地影响病生功能群。

图3 植物乳植杆菌LPL220活菌(L.PL)、菌体(PLPL)及后生元(MPOS)均可显著促进有益菌的生长

图4 植物乳植杆菌LPL220对常见致病菌抑菌圈图，其中A为大肠杆菌、B为克雷伯氏菌、C为鼠伤寒沙门氏菌、D为变异链球菌、E为具核梭杆菌、F 为幽门螺杆菌（来源授权专利：一种后生元及其制备方法与应用CN 114480192 B）

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