青藏高原（平均海拔>4000米）以低压缺氧、寒冷气候、强紫外线辐射为特征，对宿主生理功能构成严峻挑战。近年研究表明，高原环境显著影响宿主肠道菌群的结构与功能，而菌群亦通过调节能量代谢、血压和免疫应答帮助宿主适应高原环境。本文综述高原环境与肠道菌群的相互作用及其潜在机制。

一、高原环境特征及其对肠道菌群的影响

1. 缺氧

• 菌群变化：

• 厌氧菌（如厚壁菌门）比例显著增加，需氧菌（变形菌门）减少。

• 动物实验中，缺氧使豚鼠肠道菌群α多样性降低（Lucking et al., 2018），而间歇性缺氧小鼠的α多样性反而升高（Moreno-Indias et al., 2015）。

• 机制：
  缺氧诱导HIF-1α积累，促进抗菌肽（如hBD-1, hBD-2, LL-37）表达，直接调控菌群组成（Shao et al., 2018）。高浓度一氧化氮（NO）可破坏肠道屏障功能，加剧菌群失调（Leitao et al., 2011）。

2. 寒冷

• 菌群变化：

• 寒冷环境降低菌群丰度，增加肠杆菌科（如Enterobacter），减少益生菌（如Lactobacillus, Bifidobacterium）（Chevalier et al., 2015）。

• 孕鼠暴露于寒冷环境后，子代肠道中拟杆菌门增加而普雷沃菌减少（Zheng et al., 2020）。

• 机制：
  肠道菌群通过短链脂肪酸（SCFAs） 促进白色脂肪棕色化，激活线粒体产热蛋白UCP1，增强耐寒能力（Hu et al., 2016）。

3. 强紫外线辐射

• 菌群变化：

• 皮肤紫外线暴露导致肠道厚壁菌门增加、拟杆菌门减少（Bosman et al., 2019）。

• 高剂量紫外线使小鼠肠道变形菌门丰度升高（Ghaly et al., 2018）。

二、青藏高原人群肠道菌群的特征

1. 菌群组成变化

• 移民适应性变化：
  平原人群迁居高原后，肠道菌群多样性下降，致病菌（如Enterobacter, Proteus）增多，益生菌（如Bifidobacterium）减少（Kleessen et al., 2005）。

• 高原原住民的适应性特征：

• 产SCFAs菌（如Prevotella）丰度较高（Li et al., 2016c）。

• 厚壁菌门/拟杆菌门比值（F/B比值）显著高于平原人群（Wu et al., 2020）。

• 古菌门（如Methanobrevibacter）富集，参与能量高效利用（Liang et al., 2021）。

2. 疾病相关菌群差异

• 冠心病患者：高原患者拟杆菌门减少、厚壁菌门增加，而平原患者则表现为柯林斯菌增多（Liu et al., 2020）。

• 肝硬化患者：高原患者普雷沃菌和链球菌增多，而平原患者变形菌门富集（Huan et al., 2021）。

三、肠道菌群促进高原适应的机制

1. 调节能量代谢

• SCFAs的作用：
  乙酸、丁酸等SCFAs通过激活PPARγ/PGC-1α通路，诱导白色脂肪棕色化，增加产热以应对寒冷（图2）。无菌小鼠体温调节能力显著低于正常菌群小鼠（Chevalier et al., 2015）。

2. 维持血压稳态

• SCFAs与血压调控：

• 乙酸通过受体Gpr41降低血压，而Olfr78激活则升高血压（Pluznick, 2014）。

• 菌群代谢物TMAO可抑制血管紧张素II的升压效应（Ufnal et al., 2014），对抗高原缺氧引发的血压升高。

3. TLR4通路介导的免疫调节

• 高原环境激活TLR4/NF-κB信号：
  缺氧导致革兰氏阴性菌增加，释放脂多糖（LPS），通过TLR4/NLRP3炎症小体途径上调IL-23、IL-1β等炎症因子，影响抗菌肽表达及菌群平衡（图1）（Liu P. et al., 2021）。

四、研究展望

1. 机制深入：高原菌群与宿主共适应的分子通路（如HIF-1α与菌群互作）需进一步解析。

2. 临床转化：通过益生菌、粪菌移植（FMT）调控菌群，预防高原病（如脑水肿、肺动脉高压）。

3. 疾病关联：探索高原特定疾病（如冠心病、肝硬化）的菌群诊断标志物。

结语

青藏高原环境通过缺氧、寒冷和紫外线重塑肠道菌群，而菌群通过调节能量代谢、血压和免疫炎症反应助力宿主适应高原。未来研究需聚焦菌群靶向干预策略，提升高原人群健康水平。

参考文献（源自原文，部分代表性文献）：

Adak et al. (2014), Chevalier et al. (2015), Li et al. (2016c), Shao et al. (2018), Wu et al. (2020)