浅析在医学微生物教学中融合微生态教育的重要性

柳枝^1,2，刘星吟^1,2#   

¹南京医科大学 基础医学院，江苏，南京211166；²南京医科大学 公共卫生学院，江苏 南京 211166

[摘  要]近年来新病原与所致的新传染病的发生，及微生物组学和微生态学的发展等对医学微生物教学提出了新的要求。人体微生态系统被认为与感染性疾病的发生、发展和恶化密切相关。在医学微生物学的教学中融合微生态教育是学科发展的需要，微生态的基本理论对感染性疾病的病因学、致病性、诊断及防治等方面都有新的启示。本文根据教学实践提出了在医学本科的医学微生物教学中融合微生态教育的重要性，旨在为医学微生物教学改革提供新的思路。

[关键词]医学微生物学；人体微生态；感染性疾病

[基金项目]2017年国家自然科学基金面上项目，KDM5蛋白维持肠道微生态平衡的功能及其机制研究（编号：81671983）；2019年国家自然科学基金面上项目，环状RNA分子在沙门氏菌介导肠道炎症反应的功能和分子机制（编号：81871628）。

[作者简介]柳枝，女，（1988- ），湖南长沙人，博士，南京医科大学 基础医学院， 讲师，研究方向：人体微生态与人类疾病；刘星吟，女，（1975-），四川达州人，博士，南京医科大学 公共卫生学院，教授（通讯作者），研究方向：人体微生态与人类疾病。

请补加上【中图分类号】G642.0    【文献标识码】A  

医学微生物学是医学教育的主干课程，是基础医学、预防医学和临床医学的基础课程。医学微生物的研究对象是引起人类疾病的病原微生物，包括其生物学特性、致病性、机体抗感染免疫、检查方法及防治措施。学好医学微生物学对医学生将来从事的医疗和疾病防治相关工作，以及个人疾病防控意识有重要意义。

一、微生态学在医学微生物学教学中的应用和意义

（一）微生态与人体健康的关系

微生态学是研究正常微生物群与其宿主之间相互关系的学科,近年来，人体微生态研究得到了国内外科学家的广泛关注。研究表明，人体的微生态系统就像一个重要的“器官”，是人类适应环境生存、健康、遗传、疾病和衰老的主导者之一，而且是药物代谢、微生物耐药的重要载体。许多感染性疾病的发生、发展和恶化都与人体微生态系统密切相关。在最近爆发的由新型冠状病毒（SARS-CoV-2）感染引起的肺炎（COVID-2019）疫情中，微生态平衡在疾病防治中的重要性多次被临床医生和科研工作者强调。

（二）将微生态学理论应用于医学微生物学教学中的意义

传统的医学微生物的教学重点在于讲授病原微生物的生命特征或生物学特性、致病性和致病机理、感染与免疫、特异性诊断和防治等问题。学生的注意力多集中在致病微生物上,而对于人体微生物菌群所构成的微生态及其在人体健康以及疾病的发生发展中的作用缺乏全面的认识。这不利于医学生全面理解微生物与人体健康的关系，容易给以医学微生物学作为微生物学入门的医学生们一个“谈菌色变”的误导。因此，在医学微生物学的教学中融合微生态教育既是学科发展的需要，也是将医学微生物学各章节的融合贯通的必要背景补充，对增强医学生对疾病发生发展的整体观的认识具有重要的意义。

二、融合微生态教育的医学微生物学教学探索

（一）通过微生态教育建立人体与微生物关系的宏观概念

在医学微生物课程的绪论部分用一课时引入人体微生态的概念，让学生在微生态的大背景下进入病原微生物的学习。人体微生态是存在于人体内的包括共生微生物和病原微生物的共生生态群落，存在于人体表面和各个器官内部（包括胃肠道、口腔、皮肤、泌尿生殖道、呼吸道等）。人体微生态包含数目庞大且结构复杂的微生物群落，包括细菌、古细菌、原生生物、真菌和病毒等。人体微生物所编码的基因数量可达人体自身基因数量的150倍，被称为人体的“第二个基因组”^[1,2]。结合最新的对人体肠道、口腔和皮肤等微生物组的科学研究结论，激发学生探索人体相关微生物世界的热情，为所要重点学习的病原微生物提供一个大的背景。

在人体微生态的背景下，学生更好地理解了微生物与人体健康的宏观概念，避免走入所有微生物都有害的误区，为保护人体微生态意识的萌发埋下种子。

（二）利用微生态概念加深对疾病本质的理解

在医学微生物中，我们重点强调特定病原微生物和疾病的关系，而在微生态学中没有病原菌和非病原菌的概念，导致疾病是由于微生态失调造成的。正常菌群与宿主之间、正常菌群之间，通过营养竞争、代谢产物的相互制约等因素，维持着良好的生存平衡。在一定条件下这种平衡关系被打破，原来不致病的正常菌群中的细菌可以过度繁殖或者异位而成为致病菌，这在医学微生物中被称为“机会性致病菌”。将微生态和医学微生物概念结合起来学习，有利于学生更好地理解微生物的致病性。

例如，在真菌部分，我们介绍近年来真菌病有上升趋势，这主要与滥用抗生素有关；失去了与之抗衡的正常细菌菌落，对营养要求较低的真菌开始大量增殖，从而导致真菌病的发生。常导致疾病发生的念珠菌，多存在于正常人的口腔、咽喉、阴道和胃肠道中，是人体最大的真菌正常菌群，当机体免疫功能受损就会增殖并引起感染症状。在COVID-2019肺炎中就发现有一定比例的患者，尤其是重症患者，发生了包括鲍曼不动菌、黄曲霉和白色念珠菌等在内的继发感染^[3]。在学习了微生态相关理论的背景下，学生能更好的理解这类感染的发生。

微生态概念下的微生物致病性是“科赫法则”的一个补充，人体微生态作为一个整体，是维持人类健康的重要条件。在讨论微生物致病性的时候，引入微生态的整体观，使学生认识和理解人体内微生物菌群间、微生物种群内的个体间以及其与人体间有着密切和复杂的关系 ,这种既互相竞争、互相制约、又互为依存的关系 ,是人体微生态平衡及人体健康的基础。破坏这种生态平衡 ,致病菌才大量生长繁殖生存,人才会生病。有助于学生正确把握微生物与人类疾病的关系。

(三)从微生态角度促进对疾病防治的新认识

1. 抗生素的使用

在感染与免疫的章节以及细菌的耐药性章节中强调医疗行为中在使用抗生素和其它药物对抗病原微生物的同时，保护人体微生态系统多样性的重要性。抗生素是目前治疗细菌感染的主要手段。然而，广谱抗生素对人体正常菌群微生态的破坏十分巨大，抗生素使用不当可能造成肠道菌群失衡，从而引发多种不良反应，甚至慢性疾病。因此，一些专家学者呼吁在抗生素的治疗中，需要结合微生态原理，合理使用抗生素，保护原籍菌群，防止对菌群的过度破坏，维护肠道微生态平衡。COVID-2019的诊疗指南中明确指出“避免盲目或不恰当使用抗菌药物，尤其是联合使用广谱抗菌药物”。有了人体微生态的背景知识，大部分学生能意识到在感染性疾病的治疗过程中，保护微生态的重要性，能更好地理解“杀菌”同时也要注意“促菌”的医疗理念。

2. 粪菌移植

通过引入最新的科研和临床医疗进展，向学生介绍粪菌移植（Fecal microbiota transplantation，FMT），这一与微生物密切相关的新型医疗手段。粪菌移植是指将健康人群粪便中分离得到的功能菌群移植到患者胃肠道，通过重建患者肠道微生态来实现对疾病的治疗，它是微生态概念在疾病治疗中最成功的应用。通过FMT治疗肠道艰难梭菌感染（CDI）的案例使学生了解这一最新的治疗手段以及微生态概念给感染性疾病治疗提供的新思路。如果将正常的肠道菌群比作一个生态多样性高的森林，那么复发性艰难梭菌感染患者的肠道内就像一片荒野中几乎只长了一种大树（艰难梭菌），由于反复使用抗生素，肠道微生态已无法自行恢复正常。FMT通过将健康人的粪便“移植”到患者体内，让健康粪便中的有益细菌在患者肠道定植，可以期望利用微生物自身之间的合作、竞争和拮抗关系逐渐恢复肠道微生态环境，从而治愈疾病。

通过理论与实际案例的结合，让学生更好地理解病原微生物与微生态的关系。

3. 微生物制剂

重建微生态是近年来防治感染性疾病的一个重要方向，尤其在病毒感染引起的疾病中有重要意义。传统医学微生物学教学中，我们强调大部分病毒感染引起的疾病没有针对性药物。在微生态背景下，我们有必要结合最新的临床研究结果，对这一部分知识进行扩充和更新。

微生态制剂包括益生菌、益生元、合生元，服用后作用于肠道微生态，其应用的原则是以菌制菌、以感染制感染、以菌治疗非感染性疾病。益生菌可调整、重建肠道菌群间的微生态平衡。益生元即膳食补充剂，通过选择性的刺激一种或几种细菌的生长与活性而对宿主产生有益的影响从而改善宿主健康。研究者在感染H7N9 亚型禽流感病毒引起的急性呼吸道传染病患者中应用微生态调节剂，重建肠道微生态平衡，发现可以减少继发性细菌性感染，提高患者生存率^[4]。在最近COVID-2019肺炎的防治中，李兰娟院士认为微生态平衡在治疗重症病人起着非常重要的作用。国家卫健委公布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案》中也提出，可使用肠道微生态调节剂，维持肠道微生态平衡，预防继发细菌感染。

三、结语

随着生命科学技术的不断发展，大量的文献报道微生态平衡与人类多种疾病发生发展密切相关^[5,6,7,8,9]，因此医学微生物教育也应当与时俱进，引入新思路、新理念，微生态学知识的融入可以给医学微生物学增加新的观念和新的知识，为它注入新的活力。可以培养我们“未来的医生”从新的微生态学角度去理解感染的发生和发展，建立融入微生态平衡概念的新的抗感染策略。当前，在健康中国战略下，培养充足的合格的全科医生已成为我国推动分级诊疗制度建设的支柱性举措，因此加强医学生微生态教育将促进全科医生在疾病诊疗过程中整体观的建立，对提升全科医生的培养质量，提升他们在公共卫生紧急事件的治疗策略，提高全民科学素养，也将发挥一定的作用。

[参考文献]

[1] Hooper, L. V. Commensal Host-Bacterial Relationships in the Gut[J]. Science, 2001, 292(5519):1115-1118. DOI: 10.1126/science.1058709.

[2]Qin J , Li R , Raes J , et al. A Human Gut Microbial Gene Catalogue Established by Metagenomic Sequencing[J]. Nature, 2010, 464(7285):59-65. DOI: 10.1038/nature08821.

[3] Chen N, Zhou M, Dong X,et al. Epidemiological and clinical characteristics of 99 cases of 2019 novel coronavirus pneumonia in Wuhan, China: a descriptive study. The Lancet[J]. 2020, 395 (10223)：507-513. DOI: 10.1016/S0140-6736(20)30211-7.

[4] Lu H , Zhang C , Qian G , et al. An analysis of microbiota-targeted therapies in patients with avian influenza virus subtype H7N9 infection[J]. BMC Infectious Diseases, 2014, 14(1). DOI: 10.1186/1471-2334-14-359.

[5] BackhedF , Ding H , Wang T , et al. The gut microbiota as an environmental factor that regulates fat storage[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2004, 101(44):P.15718-15723. DOI:   10.1073/pnas.0407076101.

[6] Fei N，Zhao L. An opportunistic pathogen isolated from the gut of an obese human causes obesity ingermfree mice［J］. ISME J，2013，7（4）：880-884. DOI: 10.1038/ismej.2012.153.

[7] Hsiao EY，Mcbride SW，Hsien S，Sharon G，Hyde ER，Mccue T，et al. Microbiota modulate behavioral and physiological abnormalities associated with neurodevelopmental disorders［J］. Cell，2013，155（7）：1451-1463. DOI: 10.1016/j.cell.2013.11.024.

[8] 肖党生, 王招娣, 杨云梅等. 糖尿病患者肠道菌群研究[J]. 中国微生态学杂志, 2006, 18(4):275-276. DOI: 10.3969/j.issn.1005-376X.2006.04.006.

Xiao Dang-sheng, Wang Zhao-di, Yang Yun-mei, et al. A study on intestinal flora of patients with diabetes[J]. Chinese Journal of Microecology, 2006, 18(4):275-276. DOI: 10.3969/j.issn.1005-376X.2006.04.006.

[9] 刘丹丹, 刘银辉, 唐立. 肠道菌群与神经精神疾病[J]. 中国微生态学杂志,2017(7). DOI: 10.13381/j.cnki.cjm.201707025.

An analysis on the importance of integrating microecology education in medical microbiology teaching

Liu Zhi^1,2, Liu Xingyin^1,2#

¹ School of Public Health，Nanjing Medical University, Nanjing 211166，China，² School of Basic Medical Sciences, Nanjing Medical University, Nanjing 211166，China

Corresponding author：Liu Xingyin, xingyinliu@njmu.edu.cn

[Abstract] In recent years, new pathogens and new infectious diseases have emerged, and  microbiology and ecology are developing rapidly. These put forward new requirements for medical microbiology teaching. The human micro-ecosystem is closely related to the occurrence, development, and deterioration of infectious diseases. The disciplinary development needs the intergration of microecology education in medical microbiology teaching urgently. Microecology theory will give inspiration on the etiology, pathogenicity, diagnosis, prevention, and treatment of infectious diseases. This paper mainly discussed the importance of integrating microecological education in medical microbiology courses for medical undergraduates based on the teaching practice. It aims to provide new ideas for the course construction of medical microbiology.

[Keywords]  Medical Microbiology; Microecology；Infectious disease