由古自今，人类从未停止过对于自身的探索。随着时代的进步，科学技术水平的发展，人类对于疾病的认识以及健康的追求不断深入，由最初简单的表观性状到组织、细胞以及目前最为热门的分子水平的研究，经历了由宏观到微观的发展过程。近年来，各国学者相继提出，作为一个复杂的生物系统，人体各项功能的实现依赖于机体内部各个细胞、组织、器官的相互整合与协调，对于人体各部分结构和功能的了解并不能自动地导致对其作为一个整体的行为产生理解 ，只有将各种生命科学理论技术及研究成果进行整合，在整体上认识人体，才能更好的实现疾病治疗和健康促进，即人体的研究也应该是整体的、系统的。2003 年人类基因组计划的完成以及此后各种组学的相继发展开启了21 世纪系统生物学的时代。
  人体肠道内栖息着大量的微生物，其种类超过 1 000 种，细胞总数高达10的 14次方 ，是人体细胞总和的 10 倍  。随着研究的深入，科学家们意识到肠道菌群对人体的影响或许远远不是简单的互利关系所能解释的，种类繁多的肠道菌群不仅能实现自身间物质及信息交换，且能与宿主细胞之间不断地进行信息交流，与宿主一同进化，参与宿主代谢，生理性地调控重要化学物质的转化。
  换言之，人体全身水平的整体代谢实际上是其体内自身的基因组和其肠道内共生的微生物组活动的整合，人体所摄入的食物和药物都将由人体自身及其共生的微生物共同处理和代谢;肠道微生物群产生的代谢物会随着血液与营养分子一起运送到各个细胞组织中，每个细胞的生理活动都会受到肠道菌群代谢物的影响;人体的尿液及粪便中不仅含有人体自身代谢的产物，也包含肠道菌群的代谢产物 。故有学者指出肠道内微生物群的代谢作用相当于人体器官中的另一个隐藏器官 。诺贝尔奖获得者 LEDERBERG 更是直接将人体描述为由真核细胞与体内共生的原核细胞共同组成的“超级生物体”。
 肠道菌群代谢对宿主健康的促进作用
  大量的研究显示，定植于人体肠道的微生物直接参与了宿主的各种代谢过程，发挥着其重要而独特的作用，并能产生多种有益于人体的代谢产物，促进宿主的健康。
  一方面，人体肠道内微生物群基因的多态性为宿主提供了多种人体自身所不具备的酶与生化途径，使其能够发酵人体所不易消化的食物残渣及上皮细胞分泌的内生粘液。这一复杂的代谢活动，不仅可以恢复宿主的代谢能量及可吸收底物，也为微生物自身的生长和繁殖提供了能量及营养 。
  另一方面，除了能代谢人体自身不能分解的物质，肠道菌群还能与宿主发生共同代谢作用，参与对药物及其他外来化合物的代谢，通过肝肠循环将宿主细胞的代谢与肠道菌群代谢联系起来，胆汁酸及脂肪等的代谢便是其中最为典型的例子 。
肠道菌群代谢对宿主健康的损害作用
  正常情况下，肠道菌群与人体及外界环境间保持着一种相对平衡的状态，以维持机体健康，一旦这种平衡被打破，肠道菌群失调，便会引起疾病的产生。由肠道菌群失调引发、加重或与肠道菌群失调有关的疾病种类繁多，发病部位不一，不仅限于肠道内，而是波及全身，且发病机制各异，而这其中与肠道菌
群代谢有关的疾病并不占少数。
 显然，肠道菌群不仅能直接参与宿主的代谢，通过自身的代谢作用对人体健康产生危害，其代谢产物对疾病的发生同样有一定的促进作用。越来越多的证据显示，肠道菌群产生的与慢性疾病有关的毒素对某些疾病的发生可能起着至关重要的作用。
 
肠道菌群代谢研究在健康监测中的运用
 
  在与疾病长期斗争过程中，人类对于疾病的认识，从最初患病后的治疗正逐步转变为疾病前的预防，进入 21 世纪后，各种组学飞速发展，科学家们开始致力于寻求一种稳定、准确的健康监测手段，以实现疾病的预测与健康评估。
  人们曾乐观的认为，只要掌握了人类全部基因的序列和其对应编码蛋白的功能，就能实现几乎所有疾病的预测、治疗，以及寿命的延长。但是，越来越多的证据显示，人体的生理表型并不仅仅是受自身基因所控制。作为“超级生物”，人体的表型实际是由遗传而来的人类基因组和由环境中获得的微生物组
所共同决定的，在各种不同的环境条件下，只有这两个基因组和谐一致才能保持人体的健康 。基因组及蛋白组学或许并不能成为健康监测的最佳方法。
  为了更好的全面监测人体的健康状况，单纯的肠道菌群与人体代谢的研究往往是不够的，目前国内外主要是采用代谢组学与肠道元基因组学相结合的方法用于健康监测研究。
  值得注意的是，尽管代谢组学研究能够较好的实现人体健康状态的监测，但就目前来看，在具体应用中仍面临着巨大的挑战，如何确定疾病前生物标志物将是今后这一领域研究中最大的重点及难点。
肠道菌群代谢与疾病的预防、治疗
  人体肠道内微生物对人体某些疾病所具有的预防及治疗功效很早以前就引起了科学家们的注意。随着肠道菌群与人体关系研究的深入，人体肠道内共生微生物群在宿主健康促进及疾病发生进程中所起的作用逐渐清晰，利用肠道菌群实现宿主疾病的预防及治疗成为当前生物医学的研究热点，以肠道内益生菌为代表的微生物制剂一跃成为 21 世纪最为热门的保健产品之一。
  SPOERRY 就发现非洲某部落人群在服食大量含野生乳杆菌的发酵牛奶后，其体内血清胆固醇含量普遍较低，动物实验及体外实验也证实，肠道内多种益生菌在体内外均有降脂作用，而血脂恰恰正是动脉粥样硬化、冠心病等心血管疾病发病最重要的脂类危险因素，说明肠道菌群可以通过对血脂的代谢降解作用实现对心血管疾病的预防。
  需要注意的是，虽然肠道菌群对于多种疾病的治疗具有一定的作用，但疗效有限，不能代替药物使用，相比之下，其预防作用显著高于治疗作用，所以目前肠道内菌群主要还是用于疾病的预防和一些疾病的辅助治疗。
此前，科学家们一直致力于通过肠道菌群对宿主的代谢、营养及保护作用来解释其预防保健功效，近年来，随着系统生物学的逐步建立与发展，对于肠道菌群的研究更倾向于其整体性，通过理解肠道内共生微生物的群体行为，解释其与宿主的共生关系。我们已经知道，宿主的整体代谢是由自身基因组及其共生微生物基因组共同完成的，微生物组的代谢可以对宿主产生直接影响。由于人体自身基因组的存在相对稳定，一般环境因素，如食物、药物等并不会对其造成较大影响，相比之下，共生微生物组的基因则更为灵活，可以通过食物及药物进行定向调节，故可以通过食物或药物的摄入，改变肠道菌群的结构组成及代谢，以影响宿主的自身代谢，达到预防保健的作用。

肠道菌群代谢研究在个性化医疗中的运用
  进入 21 世纪后，随着系统生物学的飞速发展，现代医学正经历着从群体医疗到个性化医疗的巨大转变。个性化医疗充分体现了新世纪以人为本的医疗理念，代表了医疗卫生领域学科发展的前沿，在未来医学发展中具有举足轻重的作用 。

  用药个体化是个性化医疗模式研究中最早开始，也是最具有代表性的一项。研究发现，同一种药物不仅在不同个体间具有代谢差异，在相同基因背景的动物身上，也会出现不同的药代学、毒理学特征。一般认为，不同个体间的药物疗效及不良反应差异主要是由于个体间的遗传多态性所导致的，而药物在相同背景动物体内的代谢差异则显示了个体自身基因外非宿主因素对个体药物代谢的影响 。肠道菌群的代谢正是其中最为重要的外在因素之一。实际上，已有学者指出肠道菌群可以作为潜在的药物靶点，为个体化医疗的研究提供
新的方向。
总结
  作为人体最神秘的一个“器官”，肠道菌群在宿主体内所扮演的角色一直是人们所极力寻求的答案。尽管很早以前，人们已经意识到了肠道内与人体共生的微生物对于人体健康具有极大的影响力，但却一直无法窥探其全貌。进入 21 世纪以来，生物医学步入了一个崭新的阶段，系统生物学蓬勃发展，在各种组学及生物学技术的推动下，肠道菌群正一步步彰显出对人体的巨大影响力。随着人体元基因组计划的启动，肠道菌群的研究已经在全球形成热潮，肠道菌群与人体的关系势必将成为当代医学的研究热点。
 
编辑：傅友君