高通量宏基因测序、代谢组学等技术研究发现人体肠道内栖息种类超过1 500多种，生物量接近于1014菌落形成单位，并给机体增加约60万个基因。微生物及其代谢产物在人体内起生物屏障、参与免疫系统成熟和免疫应答的调节，并对机体生理代谢起着重要作用。年龄、环境、饮食、疾病及用药等因素会引起肠道微生态失衡，同时肠道微生态变化与感染(尤其是耐药菌感染，二重感染)、肝病、消化道疾病、肿瘤、糖尿病、肥胖、自闭症、阿尔茨海默病、高血压的发生发展等密切有关，肠道微生态可为各类相关疾病甚至是肿瘤免疫治疗提供诊断工具和治疗策略。微生态调节剂对各种原因引起的肠道微生态失衡起较好的调节作用，随着人体微生态学研究的深入和发展，微生态调节剂的品种和应用也越来越广泛。近年来，微生态基础及临床应用研究发展迅速，微生态学研究技术及相关的概念颠覆了以往的医学认知。因此我们在第一版的基础上修订新版中国微生态调节剂临床应用专家共识，以供广大临床医师在选择和应用微生态调节剂时参考。
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肠道是人体最庞大和最重要的微生态系统，是激活和维持肠道生理功能的关键因素，同时与感染、肝病、消化道疾病、肿瘤、糖尿病、肥胖、自闭症、阿尔茨海默病、高血压的发生发展等密切相关，肠道微生态为各类相关疾病，甚至是肿瘤免疫治疗提供诊断工具与治疗策略[1]。微生态干预在人H7N9高致病性禽流感及新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的综合治疗中也受到了高度重视。
高通量宏基因测序技术应用研究发现，肠道内可能栖息着种类更多的细菌，其总生物量接近于1013～1014菌落形成单位(CFU)，总重量超过1.5 kg，这些细菌给每个人平均约增加了60万个基因[2,3]。肠道内大部分细菌定植于人体结肠内，其中每克肠内容物细菌含量高达1012 CFU。正常情况下，人体选择性地让某些微生物定植于肠道，并为其提供适宜的栖息环境和营养；而这些微生物及其代谢产物在人体内发挥生物屏障功能，参与免疫系统成熟和免疫应答的调节，并对机体内多种生理代谢起着重要作用。人体肠道内有益菌种类和数量的多少，在一定程度上可以反映出人体的健康状态[4]。
当机体受到年龄、环境、饮食、疾病及用药等因素影响时，就会引起肠道微生态失衡(Dysbiosis of the gut microbiota)[5]，又称为肠道菌群失衡，主要指由于肠道菌群组成改变、细菌代谢活性变化或菌群在局部分布变化而引起的失衡状态，表现为肠道菌群在种类、数量、比例、定位转移(移位)和生物学特性上的变化。其主要临床表现按照肠道微生态失衡的程度[6]，可以分为三度：(1)一度失衡，也称潜伏型微生态失衡，只能从细菌定量检查上发现菌群组成有变化，临床上无或仅有轻微表现，为可逆性改变，去除病因后可自然恢复。(2)二度失衡，又称为局限微生态失衡，不可逆，在临床上可有多种慢性疾病的表现，如慢性肠炎、慢性痢疾等。(3)三度失衡，也称为菌群交替症或二重感染，肠道的原籍菌大部分被抑制，而少数菌过度繁殖，临床表现病情急且重，多发生在长期大量应用抗菌药物、免疫抑制剂、细胞毒性药物、激素、射线照射后，或患者本身患有糖尿病、恶性肿瘤、肝硬化等疾病。对肠道微生态失衡的诊断依据主要包括[7]：(1)病史中具有能引起肠道微生态失衡的原发性疾病。(2)有肠道微生态失衡的临床表现，如腹泻、腹胀、腹痛、腹部不适等症状。(3)有肠道微生态失衡的实验室依据：①粪便镜检球/杆菌比值(成人参考值为1∶3)。但正常参考值各家报道不一，有人建议采用康白标准(3∶7)。②李兰娟院士实验室采用双歧杆菌与肠杆菌(B/E)DNA拷贝数的对数值，粪便定量PCR检测B/E值<1[5]。③粪便菌群涂片或培养中，非正常细菌明显增多，甚至占绝对优势。④粪便细菌指纹图谱等新技术检测，明确肠道微生态改变。⑤宏基因组测序技术分析肠道菌群变化。
近年来，微生态调节剂在调节肠道微生态，改善各种疾病等方面取得了可喜的进展。微生态调节剂是在微生态学理论指导下生产的一类能够调节肠道微生态失衡，保持微生态平衡，提高宿主(人、动植物)健康水平或增进健康状态的生理性活菌(微生物)制品，也包括这些菌体的代谢产物及促进这些生理菌群生长繁殖的物质制品。微生态调节剂是一个内涵比较广泛的术语，具体应包括活菌体、死菌体、菌体成份、代谢物及生长促进物质。目前国内外较为一致的意见是把微生态调节剂分成益生菌(Probiotics)、益生元(Prebiotics)和合生素(Synbiotics)三部分[8]。世界胃肠病学组织(World gastroenterology organization，WGO)在《2011年益生菌和益生元全球指南》[3]中把益生菌定义为一种活的微生物，在给予足够剂量时，对宿主的健康有益。而作为制剂应符合以下几个标准：(1)益生菌必须具有活存能力，并能进行工业化规模生产。(2)在使用和贮存期间，应保持活存状态和稳定。(3)在肠内或其他环境内具有存活能力(不一定繁殖)。(4)必须对宿主产生有益的作用。(5)无毒、无害、安全、无不良反应。
目前各国益生菌制品的种类非常多，益生菌所采用的菌种主要来源于宿主正常菌群中的生理性优势细菌、非常驻的共生菌和生理性真菌三大类。生理性细菌多为产乳酸性细菌，大致包括7个菌属的上百个菌种；非常驻的共生菌在宿主体内的占位密度低，是具有一定免疫原性的兼性厌氧菌或需氧菌，其可以是原籍菌群、外籍菌群或环境菌群，如芽胞菌属、梭菌属等；生理性真菌包括益生酵母。在我国通过国家卫生健康委员会批准应用于人体的益生菌主要有以下种类[9]：(1)乳酸杆菌属：德氏乳酸杆菌、短乳酸杆菌、纤维素乳酸杆菌、嗜酸乳酸杆菌、保加利亚乳酸杆菌、干酪乳酸杆菌、发酵乳酸杆菌、植物乳酸杆菌、罗特乳酸杆菌、约氏乳酸杆菌、格式乳酸杆菌、类干酪乳酸杆菌、鼠李糖乳酸杆菌等；(2)双歧杆菌属：青春型双歧杆菌、两歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、动物双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、嗜热双歧杆菌、乳双歧杆菌等；(3)肠球菌属：粪肠球菌和屎肠球菌；(4)链球菌属：嗜热链球菌、乳酸链球菌等；(5)芽胞杆菌属：枯草芽胞杆菌、蜡样芽胞杆菌属、地衣芽胞杆菌、凝结芽胞杆菌等；(6)梭菌属，主要为丁酸梭菌，此菌也称酪酸梭菌；(7)酵母菌属，主要是布拉氏酵母菌。
微生态失衡的防治原则包括：(1)积极治疗原发病，纠正可能导致微生态失衡的诱因，并减少使用、慎用引起肠道微生态失衡的药物(包括制酸剂、抗菌药物、免疫抑制剂等)，处理好放化疗、各种创伤、围手术期的治疗工作，关注并防止肠道微生态失衡的发生。(2)调整机体的免疫功能和营养状态。尽可能减少肠外营养，对不能口服进食患者，采用鼻饲、肠道内营养，使用肠内营养对维持胃肠道微生态平衡起重要作用。(3)合理应用微生态调节剂，可以单独应用活菌制剂(推荐数种活菌联合应用)或益生元制剂，也可两种联合应用。(4)后生素(Postbiotic),是益生菌的功能性代谢产物，具有维持肠道微生态平衡等作用。后生素包括短链脂肪酸、各种细菌素、维生素、多肽、胞外多糖等，具有免疫调节及肠道屏障保护等作用[10]。后生素是微生物组学研究的新前沿。近些年开展的粪菌移植(Fecal microbiota transplantation，FMT)治疗，以及我国传统的中医药，在微生态失衡的防治方面有许多积极作用。
微生态调节剂对各种原因引起的肠道微生态失衡起较好的调节作用，已被广大学者认可，并且随着人体微生态学研究的深入和发展，研发生产的微生态调节剂的品种和应用也越来越广泛。国外对微生态调节剂的研究起步较早，并制订出了有关微生态调节剂使用的规范化指南[11]，但由于益生菌菌株、剂型和研究人群等因素国内外存在较大差异，因此完全参照国外标准显然不适用于我国患者。2016年中华预防医学会微生态学分会组织微生态基础研究专家、微生态制剂专家、微生态临床研究领域的专家，结合国内外相关文献撰写了第一版《中国消化道微生态调节剂临床应用专家共识(2016年版)》[12]，对临床规范微生态调节剂的使用起到了积极作用，受到广大临床医师的一致好评。近年来，微生态基础及临床应用研究发展迅速，微生态学研究技术及相关概念颠覆了以往的医学认知。因此我们在2016年版的基础上进行了修订，以供广大临床医师在选择和应用微生态调节剂时参考。
Hp感染是慢性胃炎的主要病因，随着Hp耐药率的增高和根除率的下降及胃内微生态的组成逐渐明确，益生菌的应用为辅助根除Hp提供了新的思路[13]。
研究发现，一些益生菌可以通过调节胃内菌群，产生抗Hp物质，调节免疫系统、抑制炎症通路、竞争黏膜粘附、增强胃黏膜屏障等机制来抑制Hp生长[14]。有研究发现，单用某些益生菌可以使少数Hp感染患者得到根治，如大剂量罗伊氏乳酸杆菌(Lactobcillus reuteri)联合质子泵抑制剂对HP根除率最高为12.5%[15]。由于单用益生菌进行抗Hp治疗的根除率较低，目前益生菌主要被推荐用于Hp根除的辅助治疗。多数随机对照研究或荟萃分析均显示部分益生菌，如长双歧杆菌(Bifidobacterium longum)[16]嗜酸乳酸杆菌(Lactobacillus acidophilus)、鼠李糖乳酸杆菌(Lactobacillus rhamnosus)[17]、枯草杆菌(Bacillus subtilis)[18]、酪酸梭菌(Clostridium butyricum)[19] 、布拉氏酵母菌(Saccharomyces boulardii)[20]等在提高Hp根除率和(或)降低不良反应方面有明显疗效。将不同疗程、剂量益生菌的亚组与对照组相比，Hp根除率及不良反应发生率差异均存在统计学意义，同时服用益生菌14 d为最佳选择[21,22]。需要注意的是，目前绝大多数研究及世界多数地区使用三联抗Hp方案，添加益生菌可提高Hp的根除率；而我国最新Hp诊治共识[23]推荐含铋剂的四联方案，多项益生菌联合四联方案的研究则显示，添加益生菌未能进一步提高Hp根除率，但可以降低治疗的不良反应[19,20,24]。临床上为辅助根除Hp选择益生菌种类时，以疗效确切为选择依据[25]。
NAFLD是指除饮酒和其他明确的肝损伤因素引起的，以弥漫性肝细胞大泡性脂肪变为主要特征的临床病理综合征，包括非酒精性单纯性脂肪肝(Nonalcoholic simple fatty liver, NAFL)及由其演变的非酒精性脂肪性肝炎(Nonalcoholic steatohepatitis，NASH)、脂肪性肝纤维化及脂肪性肝硬化。肠道微生态影响NAFLD的发生发展。研究表明，肠道益生菌辅助治疗NAFLD可改善肝脏酶谱和血脂，减轻胰岛素抵抗和炎症水平。例如，长双歧杆菌可以降低NAFLD患者的肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、C-反应蛋白(CRP)、天冬氨酸转氨酶(AST)和血清内毒素水平[26]。保加利亚乳酸杆菌、嗜热链球菌联合使用可以显著改善NAFLD患者丙氨酸转氨酶(ALT)、AST和γ-谷氨酰转肽酶(γ-GT)水平。双歧杆菌三联活菌胶囊也被证实可以降低患者ALT及γ-GT水平[12]。另有研究提示，在NASH患儿肠道菌群中厚壁菌数量明显减少[27]，而类杆菌、变形菌、肠杆菌、埃希杆菌等菌属显著增加，尤其是产乙醇菌增加；内生的过量乙醇超出肝脏代谢能力，产生类似于酒精性脂肪肝病的表现[28]。另一方面，肠道微生物的代谢产物，如丁酸盐，能够影响宿主肠道代谢及相关基因表达，增加产丁酸盐的菌群，有助于减轻全身炎症。临床研究证实，NAFLD患者口服3个月复合益生菌VSL#3后，不仅血清转氨酶水平显著下降，血清TNF-α和脂质过氧化终产物亦有降低。国内研究也发现，NASH患者服用益生菌Lepicol 6个月，血清AST水平和肝内三酰甘油含量较对照组显著下降。NASH患者口服含长型双歧杆菌、嗜酸乳酸杆菌和粪肠球菌的三联活菌胶囊3个月或枯草杆菌肠球菌二联活菌胶囊4周后，肝功能指标、内毒素、二胺氧化酶水平明显下降，肝脏脂肪含量明显减少[12]。NAFLD患者口服含有干酪乳酸杆菌、鼠李糖乳酸杆菌、嗜热链球菌、短双岐杆菌、嗜酸乳酸杆菌、长双歧杆菌、保加利亚乳酸杆菌的共生素胶囊28周后，空腹血糖和炎症指标明显改善[29]。最新研究表明，鼠李糖乳酸杆菌NCU2217通过与肠道竞争摄取脂肪酸、发酵产生抑菌物质抑制致病菌的生长、抗氧化与免疫调节等多种机制，降低肝脏脂肪沉积，并促进肝脏修复，目前尚处于临床试验阶段[30]。
近年来研究发现代谢性疾病，尤其是肥胖和2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus，T2DM)与肠道菌群密切相关。代谢性疾病患者的肠道菌群失调主要表现为厚壁菌/类杆菌属比例增加，肠道菌群将碳水化合物代谢成短链脂肪酸的能力降低。宏基因组分析提示，T2DM的发生发展也与肠道菌群失调有关。相较于非糖尿病人群，T2DM患者肠道乳酸杆菌、厚壁菌增多，而双歧杆菌和普通类杆菌的数量显著降低[31]，其中，产丁酸盐细菌的减少可能与T2DM的胰岛素抵抗有关。肠道菌群失调也会加重T2DM患者的肥胖、β细胞功能障碍、代谢性内毒素血症和全身炎症[32]。临床FMT的研究表明，肥胖患者接受来自正常个体的肠道FMT 6周后，胰岛素抵抗得到了显著改善[12]。另有文献报道，副干酪乳酸杆菌NL41能改善T2DM大鼠的胰岛素抵抗并保护胰岛β细胞功能，降低氧化应激水平[33]。T2DM患者饮用含嗜酸乳酸杆菌La-5和乳酸双歧杆菌BB-12的发酵乳6周后，果糖胺和糖化血红蛋白(HbA1c)的水平显著下降，伴有血脂水平改善，炎性细胞因子水平亦有降低[34]。可见，益生菌能通过调节肠道菌群的平衡，改善肥胖及代谢相关的指标，缓解全身慢性炎症反应。但是，现阶段不同益生菌菌株的有效性和安全性还有待进一步研究与验证。
肝硬化是我国常见的消化系统疾病，主要病因为HBV、HCV、酗酒等，药物性肝炎、自身免疫性肝病及脂肪肝等也可以进展为肝硬化。肝硬化有诸多并发症，如内毒素血症、自发性细菌性腹膜炎、上消化道大出血、肝性脑病、肝肾综合征、肝癌等。肝硬化并发症可独立于病因出现并加重。肝硬化患者存在肠道微生态失衡及肠道细菌代谢等改变，通过"肠-肝轴"，肝硬化并发症的发生发展与肠道微生态失衡、肠道定植抗力下降，肠道细菌移位等密切有关。肠道微生态失衡在肝病重型化方面起加速器作用。
宏基因组研究揭示了随着慢性肝病病情加重，齿双歧杆菌等数量增加，发酵乳酸杆菌等数量减少，以及肠道毒力基因的多样性指数上升等规律[35,36]。肝硬化患者十二指肠的菌群及代谢异于健康人群，其代谢产物从硫化氢(H2S)组向硫醇(CH3SH15)组转变[37]。肝硬化肠道菌群除了有益菌(陪伴粪球菌具有抗炎性，毛螺菌及柔嫩梭菌能产生丁酸盐促进肠道健康)数量较少外，还存在口腔菌入侵肠道，韦荣氏菌等丰度增加的现象[38]。通过微生态失衡及细菌移位方式，引起肠源性内毒素血症，导致自发性腹膜炎、肝性脑病等并发症出现[39,40]，这为微生态调节剂干预肝病重症化及肝硬化并发症防治提供科学依据。
肝硬化患者常伴有肠源性内毒血症，内毒素除了对肝脏有直接毒性作用，还可通过增加一些细胞和炎症因子的释放量，加重对肝脏的损伤。源于肠道的有益原籍菌(如双歧杆菌、乳酸杆菌、肠球菌等)微生态制剂的使用[41]，可促使肠道内乳酸等代谢产物的产生，抑制潜在致病菌的过度生长定植，提供维持肠道正常微生态平衡的厌氧条件，从而减少细菌移位及内毒素的生成。对肝硬化肠源性内毒素血症患者，推荐使用含双歧杆菌、乳酸杆菌(包括鼠李糖乳杆菌GG株)及肠球菌等制剂作为辅助治疗[42,43]。此外，乳果糖及拉克替醇可促进双歧杆菌和乳酸杆菌增殖，改善肠道营养环境，降低炎症因子，改善肝功能。
自发性细菌性腹膜炎是肝硬化失代偿期的严重并发症和导致患者死亡的重要并发症之一。肠道细菌移位在自发性细菌性腹膜炎中起重要作用，大肠杆菌、肺炎克雷伯菌、唾液链球菌、肠球菌等肠道潜在致病菌过度生长，并且上移定植，成为优势菌，释放内毒素等产物；同时通过细菌移位导致感染。大肠杆菌样革兰阴性菌可优先移位，某些大肠杆菌(生化表型C1-C4，或C25)在代谢及炎症压力情况下，其肠黏膜移位发生率更高。肝硬化自发性细菌性腹膜炎腹水分离到的大肠杆菌呈现基因多样性。
含有枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的微生态制剂，一方面通过消耗氧气制造厌氧环境，促进双歧杆菌、乳酸杆菌等肠道有益厌氧菌的生长，减少肠道毒素的吸收[44,45]；另一方面可以通过脂肽、泛革素阻碍致病菌，如金黄色葡萄球菌的信号转导作用来清除细菌定植[46]。乳酸杆菌、双歧杆菌等促进免疫组织器官的成熟，提高机体体液免疫和细胞免疫水平；酪酸梭菌产生的丁酸盐不仅具有抗氧化、抗炎作用[47]，还能为肠道上皮细胞代谢提供能量来源，具有修复上皮细胞屏障的作用。此外，这种微生态制剂还可促进机体对营养物质的吸收，降低血氨，改善肝功能。对肝硬化自发性腹膜炎的预防及治疗，推荐使用枯草芽孢杆菌、双歧杆菌、乳酸杆菌、酪酸梭菌等作为辅助治疗。
在肠道屏障功能障碍情况下，肝硬化肝昏迷与肠道菌群及其产物，如氨、假性神经递质、吲哚和内毒素导致的炎症有关。在高血氨情况下，内毒素引起的炎症可强化神经炎症、脑水肿和最终的神经元功能障碍。在肠道菌群失衡的同时，发现肝硬化微生物产胺模块、锰相关的转运系统模块及γ-氨基丁酸(GABA)生物合成模块富集。基底神经节锰的积累及GABA在肝性脑病中起作用[38]。以酪酸梭菌、乳酸杆菌及双歧杆菌等为主要成分的微生态制剂能促进肠道有益菌增殖，抑制腐败菌的生长，通过减少氨类和吲哚物质的产生降低血氨和假性神经递质水平，改善肝性脑病患者症状[48,49,50]。对肝硬化肝性脑病患者，推荐使用酪酸梭菌、双歧杆菌、乳酸杆菌等作为辅助治疗，此外，乳果糖及拉克替醇促进双歧杆菌和乳酸杆菌成倍生长，减少吲哚等胺类物质，降低血氨水平，明显改善肝性脑病的临床症状。
肝衰竭是临床上最严重的肝病类型，临床表现为凝血酶原时间延长[凝血酶原活动度(PTA)<40%]，胆红素进行性升高，出现不同程度肝性脑病及腹水等。临床分为急性肝衰竭、亚急性肝衰竭、慢加急性肝衰竭(ACLF)及慢性肝衰竭。肝衰竭患者常有乏力、纳差、腹胀、腹泻等，病情凶险，进展迅速，感染发生率达80%，其中30%为真菌感染，内科综合治疗病死率高达70%以上。
20世纪90年代，李兰娟院士团队就开始利用微生态学方法，研究肠道微生态失衡在乙型重型肝炎发生、发展中的作用，并发现慢性重型肝炎患者肠道微生态严重失衡，肠道双歧杆菌、类杆菌等有益菌显著减少，肠杆菌科细菌、肠球菌、酵母菌等有害菌显著增加。肠道微生态失衡的程度与病情严重程度有关[51]。通过肝衰竭大鼠动物模型研究发现，肝衰竭大鼠肠道菌群显著失调，主要表现为肠杆菌科细菌过度生长，肠道微生态失衡的程度与肝损伤程度及门静脉内毒素的水平显著相关[52]。
Chen等[37]通过对ACLF患者进行研究，发现肝衰竭组肠道微生态多样性和丰度明显低于对照组，肝性脑病患者的毛螺菌科丰度明显低于无肝性脑病患者，巴斯德氏菌科的相对丰度是预测病死率的独立危险因素。ACLF患者中疣微菌科和毛螺菌科与炎性细胞因子，如白细胞介素6(IL-6)、TNF-α和IL-2有较强的相关性。健康组和ACLF组的肠道微生物组分明显不同，且与ACLF的病死率相关。
肠道微生态失衡对血内毒素水平的升高及加重肝脏损伤起到一定的作用。Bajaj等[39]研究发现，24%的肝衰竭患者合并有感染，并发展为ACLF，这部分患者血浆内毒素水平显著升高，肠道革兰阳性菌显著降低，Clostridiales family XIV显著降低，而明串珠菌科(Leuconostocaceae)显著升高。肠道菌群通过全身炎症、内毒素血症、诱导全身免疫等方式影响肝损伤程度，改变患者的预后。同时，肠道微生态失衡，肠道菌群移位导致的败血症、自发性腹膜炎等细菌性感染，以及肠道毒素增加所致的肝性脑病、肝肾综合征、肝肺综合征等并发症明显增多[51]。
李兰娟院士团队[53]通过对D-半乳糖胺诱导急性肝衰竭大鼠进行微生态调节治疗(使用从健康志愿者粪便中分离出的青春双歧杆菌CGMCC15058对大鼠进行灌胃)，发现青春双歧杆菌CGMCC15058组预后明显好于对照组，说明微生态调节治疗可预防和治疗肝衰竭。Lyu等[54]通过肝衰竭动物模型发现，微生态调节可减轻肝脏炎症，促进转氨酶和总胆红素水平的下降，对肝脏具有潜在的保护作用。
ACLF患者肠道微生物存在显著的失衡，总体表现为整体多样性和丰度显著降低，肠杆菌科细菌等产内毒素的细菌、链球菌科等机会性致病菌显著升高，内毒素血症进一步诱发的炎症反应可以促进ACLF的进展。对失衡的肠道微生态进行干预是治疗ACLF的一个重要靶点。调节肠道微生态，改善肠道微生态失衡，改善内毒素血症，有望在预防及延缓ACLF的进展中起辅助治疗作用，以期降低ACLF的病死率[55]。
肝移植是肝衰竭等终末期肝病的有效治疗方法。在肝移植动物实验及临床研究方面[35,56,57]，采用厌氧培养及分子生物学方法均证明肝移植受者存在肠道菌群失衡，突出表现为有益的双歧杆菌、乳酸杆菌及柔嫩梭菌等显著减少，而潜在致病的肠球菌属、肠杆菌科细菌显著增加。动物研究显示，补充双歧杆菌及乳酸杆菌可降低同种大鼠肝移植术后感染的发生率，促进肝细胞功能恢复。肝移植急性排异大鼠的研究发现，双歧杆菌及乳酸杆菌可通过增加调节性T细胞(Treg)和TGF-β，降低CD4＋T/CD8＋T淋巴细胞比值发挥有益作用[58,59]。肝移植临床研究发现，肝移植受者术前服用含乳酸杆菌属等益生菌和益生元可以显著降低患者移植术后感染的发生率[60]，缩短抗菌药物应用及住院时间。尽管肝移植受者处于免疫抑制状态，但未发现微生态制剂应用引起的相关感染，具有较好的安全性[61]。移植后感染并发症是肝移植受者移植物失去功能、住院时间延长、死亡的主要原因之一。恢复良好且生存期较长的肝移植受者肠道微生态则趋于恢复，接近健康人群[56,62]。因此，肝移植围手术期应用微生态制剂对减少肝移植术后感染等并发症有益，对减少移植后排异，促进恢复有明显的益处。当然，肝移植微生态仍需要深入研究，积累更多的数据应用于临床。
胆石症包括发生在胆管和胆囊的结石，是胆道系统常见病和多发病。我国胆囊结石的发病率逐渐增加，而原发性胆管结石的发病率逐渐下降。胆石的形成是遗传、代谢、环境等因素综合作用的结果，其具体机制尚未明确。近年来许多研究表明，肠道微生态在胆石症发病过程中起重要作用。
研究表明，胆石症患者肠道菌群中变形菌门(Proteobacteria)较正常人显著增多，而粪杆菌属(Faecalibacterium)、毛螺菌属(Lachnospira)和罗斯氏菌属(Roseburia)则显著减少；胆石症患者肠道中约70%的细菌操作分类单位(Operational taxonomic units，OTUs)可在胆道中检出(正常人约40%)，并且胆道细菌多样性明显高于肠道[63]。胆石症患者具有较高的粪便胆汁酸浓度和较低的微生物多样性，其中有益的罗斯氏菌属减少，而颤螺旋菌属(Oscillospira)增加，提示这两种细菌可能与胆石症的发生发展相关，尤其是颤螺旋菌属；其与次级胆汁酸水平呈正相关，与初级胆汁酸水平呈负相关[64]。胆石症患者发生小肠细菌生长过度的概率与正常人相比明显升高，小肠细菌生长过度可能是通过升高血清胆汁酸水平的方式在胆石症发病过程中起作用[65]。一些动物研究也表明肠道菌群可能是通过影响胆汁酸代谢的方式影响胆石症的发生[66]。
研究表明，胆汁微生物组与棕色素结石相关，胆汁中的HP和沙门氏菌(Salmonella)被认为与胆固醇结石形成相关[67]。胆汁微生物组最有可能来源于十二指肠细菌逆行，但是胆石症患者十二指肠肠道微生态变化及十二指肠功能障碍与胆石症的相关性还没有确切的研究。
胆囊切除可影响肠道的胆汁流入和胆汁酸的肠肝循环，存在引起肠道微生态变化的可能。胆囊切除后患者肠道细菌种群数量明显低于对照组，胆囊切除后患者中存在更多的卵形布劳特氏菌(Blautia obeum)和小韦荣球菌(Veillonellaparvula)[68]。与健康人群相比，胆囊切除术后患者粪便中双歧杆菌、Anaerostipes和Dorea菌属的丰度增加[69]。国内文献报道，胆囊切除术后的患者大肠杆菌和肠球菌计数均明显增加，双歧杆菌和乳酸杆菌计数则明显减少，双歧杆菌/大肠杆菌比值倒置显著[70]。
胆囊切除后综合征指胆囊切除术后出现的一系列临床症候群。肠道微生态改变与胆囊切除术后综合征的关系并未得到确认，而且微生态调节剂治疗胆囊切除后综合征的研究较为少见。文献报道双歧杆菌三联活菌胶囊或四联活菌片能有效治疗胆囊切除术后腹泻，对肠道紊乱菌群进行调节，改善肠道微生态平衡，调节胃肠激素分泌和分泌型免疫球蛋白(sIgA)水平，改善肠道功能[71]。
AAD是指伴随抗生素使用而发生的无法用其他原因解释的腹泻，目前主要认为与抗生素使用引发的肠道微生态失衡有关。其发病率因不同人群和抗生素种类而异，一般介于5%～25%[72]。按病情严重程度，AAD可分为单纯腹泻、结肠炎或伪膜性肠炎。25%～30%的AAD是由于艰难梭菌感染(CDI)引起的，其通过分泌毒素A、毒素B和/或二元毒素引起肠道黏膜损伤和炎症，导致艰难梭菌相关性腹泻(Clostridium difficile associated-diarrhea，CDAD)，如不及时医治可导致严重的伪膜性肠炎和脓毒血症，病死率高达15%～24%。几乎所有抗生素都会增加对CDI的易感性，特别是头孢菌素、氟喹诺酮类、克林霉素和某些青霉素类(如阿莫西林克拉维酸)会最大程度地增加风险[73]。
目前治疗AAD的益生菌主要包括双歧杆菌、乳酸杆菌、酵母菌、链球菌、肠球菌等。鼠李糖乳酸杆菌预防AAD发生的有效性和耐受性最好，干酪乳酸杆菌降低CDI具有更好的疗效和中等耐受性，且组合菌株并不优于单一菌株[74]。嗜酸乳酸杆菌耐受胃酸，且不易受致病菌代谢产物的影响，可用于婴幼儿AAD预防和治疗，促进免疫力提高[75]。酪酸梭菌治疗新生儿AAD疗效确切，也可迅速改善主要临床症状[76]。布拉氏酵母菌在婴幼儿及老年患者中均有效、安全地预防AAD，可作为预防AAD的选择性药物之一，其对于成人AAD和CDAD也具有一定的预防作用；文献推荐儿童每日剂量不少于250 mg但不超过500 mg，成人不超过1 000 mg，以匹配临床随机试验中使用的剂量[77]。国内前瞻性随机对照研究显示，使用抗菌药物的同时补充布拉氏酵母菌(500 mg/次，2次/d，疗程21 d)可以有效预防老年住院患者AAD,缩减腹泻的次数和持续时间[78]。此外，布拉氏酵母菌也可有效预防CDI，特别是复发性CDI[79]。然而，也有少数研究发现，布拉氏酵母菌对CDI并无预防保护作用，需进一步研究[80]。国外临床研究报道，嗜酸乳酸杆菌CL1285、干酪乳酸杆菌LBC80R及鼠李糖乳酸杆菌CLR2等益生菌混合制剂可用于CDI一级预防，其中>50岁患者推荐5×1010 CFU/d，18～50岁减半[81]。乳酸杆菌、酵母菌和部分益生菌混合物整体上有利于降低CDAD的发病风险，并且无明显不良反应事件发生，特别是对于高危CDI患者(包括全身感染、免疫受损、手术后、危重病、长期住院或>65岁老年患者)，应用益生菌可以显著降低患者的成本效益[82]。值得注意的是，相对于初始使用抗生素的时间，益生菌补充延迟可导致CDI发生概率每天增加18%，抗生素首次使用2 d内给予益生菌制剂，可显著降低CDI的风险[83,84]。
益生菌的作用具有菌株特异性和剂量依赖性。益生菌的补充剂量通常限制在108～1011 CFU的范围内，这意味着在此范围内，剂量越高，效果越好。在儿童中，鼠李糖乳酸杆菌使用最高剂量[(1～2)×1010 CFU]可获得最佳效果(AAD风险降低71%)，但成人的最佳剂量尚未明确，文献推荐使用剂量为5×109 CFU[85]。益生菌的最佳使用剂量应根据不同菌株、剂型做进一步研究。
总之，荟萃分析和临床试验均表明，益生菌能有效降低AAD的发病率，推荐使用益生菌预防和治疗AAD。
IBS是一组以腹部不适、腹痛伴有排便习惯改变为特征而无器质性病变的常见功能性肠病，其发病机制复杂，可能与内脏高敏感性、胃肠道动力异常、肠道菌群失调、小肠细菌过度生长、肠道感染、食物不耐受、免疫异常、社会心理因素，以及菌群-肠-脑轴失调等有关[86]。高通量测序技术研究发现，肠道微生态失衡可能与IBS症状的产生和持续有关，主要表现为肠道微生物定植抗力受损、微生物多样性、黏膜相关菌群种类以及菌群比例的改变，大肠杆菌和肠球菌数量增加，类杆菌、梭状杆菌和双歧杆菌比例减少等[87]。
根据国内外相关报道，益生菌治疗IBS具有一定疗效，但个别报道认为疗效不确定。益生菌改善IBS主要通过以下四个方面起作用：(1)调节肠道菌群[88,89]；(2)改善肠黏膜屏障功能[90,91]；(3)调节肠道免疫功能[92]；(4)降低内脏高敏感性[93,94]。益生菌为临床治疗IBS提供了新思路，但目前不同研究对于益生菌治疗IBS的疗效评价存在差异，可能与不同研究采用的益生菌种类、剂量、剂型、使用方法以及疗效评价标准各不相同有关。根据《2011年WGO益生菌和益生元全球指南》[3]，益生菌治疗IBS可以缓解腹胀、胃肠胀气，一些特定菌株还可以缓解疼痛，改善患者症状，提高生活质量。所以根据患者的病情，选取针对性的益生菌制品就显得尤为重要。根据国内外的研究报道[3,95]，双歧杆菌、布拉氏酵母菌、酪酸梭菌具有改善IBS症状及生活质量的作用，植物乳酸杆菌可以减轻患者腹痛、腹胀，鼠李糖乳酸杆菌、植物乳酸杆菌、复方嗜酸乳酸杆菌、屎肠球菌可以改善IBS患者腹痛、排便习惯，以及腹泻和便秘情况；凝固芽孢杆菌和低聚果糖合剂以及嗜热链球菌、保加利亚乳酸杆菌可以改善患者腹痛和便秘；婴儿双歧杆菌不仅可以改善患者腹胀、腹痛，还可以起到减轻肠道炎症反应的作用。此外，还应根据患者病情适当调整应用剂量，以及联合益生元、合生素等微生态调节剂才能达到治疗缓解IBS的目的。总之，益生菌可作为IBS治疗的手段之一，但应根据患者的具体病情，选择合适的益生菌制剂，并需要进一步的多中心临床依据验证。
IBD包括溃疡性结肠炎(Ulcerative colitis，UC)和克罗恩病(Crohn’s disease，CD)。IBD患者肠道中微生物种类与健康人有明显差异，其肠道菌群的多样性及丰富度减低[96]。益生菌可通过改变肠道菌群，增加抗菌物质产生，加强肠屏障功能及黏膜免疫调节而发挥作用[97]。多项临床研究及荟萃分析显示，VSL#3对轻-中度UC，在诱导缓解、维持治疗、预防及治疗术后贮袋炎方面起一定作用，维持治疗与5-氨基水杨酸(5-ASA)疗效相当[98,99,100]。另外，非致病大肠杆菌Nissle1917对UC的疗效也与美沙拉嗪相当[100,101]。其他益生菌，如双歧杆菌、嗜酸乳酸菌、鼠李糖乳酸杆菌、酪酸梭菌等作为轻-中度UC辅助治疗有助于维持缓解病情，且具有良好的安全性和耐受性[100]。国内研究表明，双歧杆菌三联活菌、复方嗜酸乳酸杆菌、枯草杆菌、屎肠球菌二联活菌等作为辅助治疗也有确切疗效[102,103,104]。目前尚未有研究发现益生菌在CD的诱导缓解和维持治疗中有确切疗效。益生菌对于IBD的治疗具有良好的应用前景，但菌种、菌株的选择、配伍，给药时机、剂量，有效性和安全性仍需要进一步研究。此外，FMT用于IBD的治疗也是近年的研究热点。目前FMT在UC的研究和应用多于CD[105]。一项荟萃分析的结果提示[106]，FMT治疗UC和CD的临床缓解率分别为21%和30%，且中重度IBD患者的临床缓解率高于轻中度IBD患者。然而由于移植方法和途径、新鲜或冷冻粪便的选择、供体的选择等原因造成研究的异质性较大。另外，FMT存在引入致病菌的风险，因此需要制订严格的供体选择和筛查标准。总的来说，FMT在IBD治疗中前景广阔，但仍需更多高质量的研究以证实其疗效、安全性以及可操作性。
CRC又称为大肠癌，是大肠黏膜上皮的恶性肿瘤，其发生与遗传和环境因素密切相关。最新研究发现，肠道菌群参与了大肠癌的发生发展，并和预后密切相关。大肠癌的肠道菌群结构和功能发生明显变化，主要表现为机会性致病菌增多，具有抗炎和产丁酸的细菌比例下降，菌群结构的变化也同时伴随功能的变化。目前已经发现多种细菌和CRC的发生发展及化疗耐药相关，包括具核梭杆菌、微小单胞菌、产肠毒素的大肠杆菌、空肠弯曲菌、脆弱类杆菌、消化链球菌等[107,108,109,110]。机器学习鉴定出16个大肠癌相关的菌种，可以有效地鉴别大肠癌[111]。细菌谱和粪便隐血联合使用，可以使大肠癌的早期诊断能力显著提升[112]。
益生菌、益生元、合生素等微生态制剂在大肠癌中的预防和治疗中的价值逐步得到认可。肠道腺瘤摘除术后服用益生菌可以有效降低腺瘤复发率，长期服用含有益生菌的酸奶(每周>2次)可以显著降低腺瘤(19%)和锯齿状癌前病变(26%)的发生率[113]。另一大型队列研究发现长期服用酸奶同样可以降低大肠癌(35%)的发生风险[114]。酸奶的抑癌和减少癌前病变的作用在男性群体中更加明显。大肠癌患者围手术期使用益生菌可以有效增强肠屏障功能，调节肠道菌群，抑制细菌移位，降低术后切口、肺部和尿路感染率、腹泻发生率，降低住院费用[115,116,117]。此外，服用益生菌可以降低肿瘤患者放化疗的不良反应，如放疗相关性腹泻等[118]。益生菌联合化疗药物可以显著抑制肿瘤细胞的增殖[119]。其抗癌的可能机制包括：使突变剂、诱癌剂、7α-脱羟基酶、β-葡萄糖醛酸酶，以及β-葡萄糖苷酶失活；降低肠道pH值、调节免疫、调节肠道菌群、调控细胞凋亡和分化，以及抑制络氨酸激酶通路等[110,120]。
益生元包括果聚糖、菊粉、低聚果糖、低聚木糖等，其可以通过调控肠道菌群特别是增加双歧杆菌属和普拉梭菌(Faecalibacterium prausnitzii)的丰度、抑制多种致病菌、生成短链脂肪酸、下调促炎因子的表达、免疫调控及促进细胞凋亡等机制抑制肠癌的发生[120,121]。
合生素则是益生菌和益生元的有机组合。目前研究认为其具有增强大肠癌患者免疫功能、调节肠道菌群、增强肠上皮屏障、降低粪水毒性、减少IL-2分泌、促进IFNγ分泌等作用[120,122]。
FMT目前在治疗CDI、便秘、炎症性肠病等多种疾病方面显示良好效果。大肠癌能否通过FMT进行治疗，目前相关研究正在进行中。
肠道微生物在癌症治疗中也具有重要作用。免疫治疗有效的癌症患者，肠道微生物可以影响体内未折叠蛋白，从而影响癌症的治疗效果[123]。此外，肠道内类杆菌属、双歧杆菌、嗜粘蛋白-艾克曼菌(Akkermansia muciniphila)等均可协助提升癌症免疫治疗的疗效[124,125,126]。但对肠道微生物在大肠癌发生发展、治疗疗效和复发转移中的临床意义仍需大样本、多中心、前瞻性的研究和深入探索。
胃肠道功能障碍(Gastro-intestinal dysfunction，GID)及衰竭问题普遍存在于重症监护病房(ICU)患者，不仅与患者预后密切相关，而且是被低估的严重并发症之一[127]。随着对多器官功能障碍认识的增加，胃肠道功能障碍在疾病中的地位日益受到人们的重视。胃肠道作为人体内最大的储菌库和内毒素库，被认为是全身炎症反应综合征(Systemic inflammatory response syndrome, SIRS)的触发器和始动器，是脓毒症和多器官功能障碍综合征(Multiple organ dysfunction syndrome, MODS)的中心器官。
国内黎介寿认为，胃肠道肠功能障碍是指肠实质和(或)功能的损害，导致消化、营养吸收和(或)屏障功能发生严重障碍，这一定义得到大多数学者的认可。美国胸科医师协会和美国危重症医学会(ACCP/SCCM)联席会议(2001年修订)制定了有关GID的标准[128]，凡符合"急性胃肠道黏膜病变、应激性溃疡出血、腹胀及肠鸣音减弱、中毒性肠麻痹、非结石性胆囊炎或坏死性小肠结肠炎"5项之一，即可诊断为GID。我国MODS病情分期诊断及严重程度评分标准中，有关GID的评分标准：腹部胀气，肠鸣音减弱为1分；腹部高度胀气，肠鸣音接近消失为2分；麻痹性肠梗阻或应激性溃疡出血为3分。该标准中所用测量指标简便、可评价性相对较强，目前国内多采用该诊断标准。
个性化综合营养治疗对胃肠道黏膜屏障功能损伤后的修复至关重要。胃肠道黏膜屏障功能障碍及衰竭时，一方面机体出现代谢紊乱及营养素利用障碍，急需给予补充；另一方面由于多器官功能障碍，不能有效利用营养素及排出代谢产物，应避免过分补充。对此，采用分阶段、个性化代谢营养支持治疗是阻止病情进一步发展的关键性环节。
胃肠道黏膜屏障功能障碍及衰竭的营养及微生态治疗原则：(1)严格把握禁食指征，尽可能采用肠内营养(EN)和/或经口营养补充(ONS)。(2)肠内营养在初期的主要目的是维护和恢复胃肠道功能和肠道微生态，而不以满足机体营养需要为核心目标，否则易加重肠道负担，此时机体的营养需要可通过肠外营养(PN)途径予以补充。(3)肠内营养治疗以渐进式、分阶段、交叉推进为原则，包含三方面内容：剂型选择由预消化制剂过度到整蛋白制剂；浓度由低到高；输注速度由慢到快。肠内营养初始阶段给予预消化制剂(氮源由氨基酸型或短肽型提供)，碳水化合物以糊精为主，忌大剂量葡萄糖或蔗糖的组方，使用低脂配方或加入部分的中链脂肪酸(MCT)，同时应有充足的卵磷脂乳化。热量来源以碳水化合物为主，氮源渐进，如果使用动物蛋白，早期应该使用深度水解物，建议水解后蛋白肽的分子量低于10 000道尔顿以下，从而确保营养在小肠吸收的同时避免结肠富营养化导致的微生态恶化。建议原料尽量使用红肉类去脂水解，便于治疗伤口愈合及贫血；且水解方法应该使用人类胰酶或者加热水解，忌用其他工业酶；低浓度(0.5 Kcal/mL能量密度起始)，低流量(20～30 mL/次或20～30 mL/h)。需要特别注意的是，短肽或短肽＋氨基酸过渡到整蛋白期间，需要评价消化功能的恢复情况；输注浓度和输注速度的提高须交叉进行。(4)大剂量微生态调节剂冲击治疗，以预防肠黏膜屏障功能受损，促进肠道微生态恢复。建议微生态调节剂口服剂量应≥1010～1012 CFU，新鲜发酵形成凝固的菌落、未冻干处理的微生态调节剂，可以使用400～1 200 mL/d；也可以与其他益生菌的干粉制剂或肠内营养粉剂联合使用，如将酪酸梭菌活菌胶囊(0.2 g，5×107 CFU)与含双歧杆菌活菌的酸奶和短肽类营养制剂联合应用于术后早期危重症患者，可延缓患者营养状况恶化，改善患者胃肠道功能，防止肠道黏膜屏障损害，提高患者免疫力，减少感染性并发症发生，疗效明显优于单纯的早期肠内营养治疗[129]。必要时配合微生态调节剂灌肠，如禁食状态下更需使用微生态调节剂灌肠治疗。(5)添加益生元和合生素制剂可促进肠道微生态功能的恢复。应注意的是，因益生元具有非消化性，易在肠道内形成高渗环境，诱发高渗性腹泻，临床上根据患者粪便次数调节剂量使用，一般粪便次数在1～2次/d；(6)肠内营养配方中添加适量(0.3～0.5 g/kg/d)的谷氨酰胺可促进肠黏膜结构和功能的恢复。
2013年，中国东部地区突发了人H7N9高致病性禽流感病毒感染。肠道微生物组宏基因测序分析发现，由于病毒感染及抗生素应用，H7N9感染患者肠道微生态失衡，肠道微生物多样性下降，肠型不稳定，梭状芽孢杆菌属7 2 43FAA(Clostridium sp. 7 2 43FAA)、屎肠球菌及大肠杆菌过度生长[130]。补充枯草芽孢杆菌及屎肠球菌可以减少继发细菌感染[131]。基于微生态系统是人体不可缺失的一个器官，肠道微生态平衡对人体免疫功能的维持及感染的防治起重要作用，李兰娟院士提出了包括"微生态平衡"在内的H7N9高致病性禽流感病毒感染防治的"四抗二平衡"方案。2019年12月，中国武汉突发COVID-19，中国国家卫生健康委员会发布了《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》(国卫医办函[2020]184号)[132]，建议COVID-19患者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。
FMT是指将健康者粪便菌群移植至患者肠道中，重建肠道微生态平衡，以治疗特定肠道及肠道外疾病。目前FMT明确的适应证是：复发性难辨梭状芽孢杆菌感染(Clostridium difficile infection，CDI)，且FMT治疗CDI在2013年被写入美国医学指南。另有报道，FMT可治疗炎症型肠病、肠易激综合征、慢性疲劳综合征、肥胖症、T2DM、顽固性便秘、原发性硬化性胆管炎[133]、肝性脑病[134]、自闭症[135]等胃肠道和非胃肠道相关疾病。并能增加免疫检查点抑制剂的疗效[126]。FMT需取得供者和受者的知情同意，供者可为健康的患者家属、志愿者或标准粪菌库。对于哪种肠道菌群组合是健康的供体，并无统一的标准。目前的供体筛查更多的是排除各种疾病，保证安全性，而并非寻求特定的供体。健康供者至少需满足：血清学及粪便检查排除可能的传染病、无近期抗生素治疗史、无胃肠道疾病、无肿瘤、代谢性疾病及免疫相关疾病史，无其他相关危险因素等。是否某些供体会优于其他供体，目前尚无定论。有研究表明肠道菌群的肠型像人体的血型一样，不受年龄，性别、种族、体质指数以及地域环境的影响[5]。是否应根据肠型的不同选择匹配的供体，还有待进一步的验证。FMT的途径包括：鼻胃管、胃镜、鼻肠管、结肠镜、灌肠等，Gough等[137]认为移植途径的选择应取决于病变部位以及所患疾病的特点，如代谢综合征倾向于经十二指肠输注等。新鲜粪便标本处理临床上使用较多的是阿姆斯特丹方案：即取供者的新鲜粪便200～300 g溶解于500 mL无菌等渗盐水中，经搅拌离心过滤后，形成均一溶液，再将新鲜粪菌液在6 h内注入患者的肠道内[138]。关于FMT治疗相关疾病的作用机制，针对不同疾病FMT供者的选择标准、粪菌液制备、移植前抗菌药物的使用时间、种类、移植途径及移植流程等方面还有待形成统一的标准，但是FMT作为一种肠道微生态诊疗手段，还是有非常广泛的应用前景。在FMT使用中受体感染供体来源的产超广谱β-内酰胺酶大肠杆菌导致死亡的不良事件及其罕见，但是也提示需对供体进行更严格的筛查。由于FMT筛选、移植流程复杂，用粪人工组合菌群移植(Synthetic microbiota transplantation，SMT)可能成为今后FMT或肠道菌群干预发展的新方向。
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