第1章 美国国立卫生研究院的人体微生物组计划 1
1.1 引言 1
1.2 人体微生物组研究的起源和人体微生物组计划 1
1.3 HMP项目的指导原则、结构和方向 3
1.3.1 HMP的指导原则和群落资源计划的建立 3
1.3.2 HMP大规模测序中心 5
1.3.3 数据协调与分析 5
1.3.4 参照菌株微生物基因组序列 6
1.3.5 多种微生物组的健康成年人群组研究 8
1.3.6 微生物组——疾病相关的示范项目 14
1.3.7 技术开发 18
1.3.8 计算工具 19
1.3.9 微生物组研究的伦理、法律与社会问题 21
1.4 人体微生物组计划的产品 22
1.4.1 健康成年人群组研究的衍生数据集 22
1.4.2 用于人体微生物组研究的计算工具 22
1.4.3 HMP出版物 22
1.5 NIH资助的其他人体微生物组研究 34
1.6 未来人体微生物组研究的方向 36
参考文献 40
第2章 人体相关微生物群落的表征方法 42
2.1 引言 42
2.2 基于免培养的技术 42
2.2.1 利用系统分类标记研究群落结构和组成 44
2.2.2 遗传潜能多样性 49
2.2.3 超越代谢潜能：转录组学，蛋白组学，代谢组学 51
2.3 培养 51
2.4 方法选择 52
参考文献 53
第3章 系统分类芯片 61
3.1 引言 61
3.2 系统分类探针设计 62
3.3 系统分类芯片的样品制备 63
3.4 系统分类芯片的应用 64
参考文献 67
第4章 描述微生物群的数学方法：对富含微生物环境进行分析推断的实践与理论 69
4.1 引言：环境外推法的实践 69
4.2 环境外推法的理论 72
4.2.1 罐子模型 72
4.2.2 典范转移 72
4.2.3 预测样本的范围 73
4.3 样本范围的平均分析 75
4.4 样本范围的条件分析 79
4.4.1 泊松点过程的稀化特性 80
4.4.2 嵌入算法 81
4.5 结语 82
参考文献 83
第5章 边界处的紧张局势：宿主遗传和肠道菌群如何共同促进克罗恩病的发生 85
5.1 引言 85
5.2 人类炎性肠病 86
5.3 肠道菌群和炎性肠病 86
5.4 与炎性肠病相关的人类遗传位点 88
5.5 宿主遗传特性如何影响肠道菌群形成 89
5.6 建立菌群失调与克罗恩病模型 90
参考文献 93
第6章 人体呼吸道微生物 97
6.1 引言 97
6.2 肺部特征及环境 98
6.2.1 正常肺 98
6.2.2 囊性纤维化 99
6.2.3 呼吸机相关性肺炎 102
6.2.4 支气管肺发育不良 103
6.2.5 哮喘 103
6.2.6 慢性阻塞性肺疾病 104
6.3 呼吸道微生物组研究展望 104
参考文献 106
第7章 口腔菌群：是福，是祸？ 111
7.1 引言 111
7.1.1 解剖学 112
7.1.2 唾液 113
7.2 从定植到群落 113
7.2.1 初始附着 113
7.2.2 细菌间的物理相互作用 115
7.2.3 细菌间的代谢相互作用 115
7.2.4 细菌间的相互拮抗作用 116
7.2.5 细菌间信号 116
7.2.6 生物膜基质 117
7.3 群落在健康和疾病中的作用 118
7.3.1 健康状态 118
7.3.2 疾病状态 119
7.4 口腔菌群和全身性疾病 120
7.4.1 菌血症 120
7.4.2 感染性心内膜炎 122
7.4.3 动脉粥样硬化 124
7.4.4 糖尿病 125
7.4.5 肥胖 126
7.4.6 不良妊娠结局 127
7.5 结语 128
参考文献 128
第8章 泌尿生殖道菌群 137
8.1 引言 137
8.2 女性生殖道的微生物生态系统：微生物在生物地理方面对生殖的影响 137
8.3 关于BV的科学论战 140
8.4 高通量测序时代的阴道微生物组 144
8.5 2025年阴道健康：如何理解阴道微生物组对未来女性护理的影响 154
8.6 男性菌群：一个硬币的两面还是不同的行情？ 160
8.7 结语 162
参考文献 163
第9章 健康与疾病状态下人体肠道菌群的功能结构 173
9.1 引言 173
9.2 肠道菌群 173
9.2.1 上消化道内的细菌 174
9.2.2 小肠 180
9.2.3 大肠内的细菌 181
9.2.4 菌群在结肠功能中的作用 181
9.2.5 黏液屏障 182
9.2.6 粪便菌群 187
9.3 疾病中结肠菌群的变化 189
9.3.1 炎性肠病时黏液屏障的破坏 189
9.3.2 组成黏液屏障的潜在要素 192
9.3.3 兼性病原体的作用 193
9.3.4 减弱黏液屏障黏度的物质 193
9.4 重建黏液屏障可能的方法 196
9.5 健康人、炎性肠病和其他胃肠疾病患者粪便菌群的生物结构 197
9.6 位点依赖性结肠微生物结构变化 200
9.6.1 黏液层 200
9.6.2 结肠生物发酵罐的工作（肠道）区域 200
9.6.3 结肠生物发酵罐的生发区 200
9.7 结语 202
参考文献 203
第10章 从果蝇到人：了解共生微生物如何影响宿主免疫与健康 204
10.1 引言 204
10.2 在人类和动物模型中的微生物多样性 204
10.3 比较免疫：动物体内免疫系统的进化 206
10.4 维持肠道稳态 207
10.5 共生菌对宿主健康的作用 211
10.5.1 炎性肠病 212
10.5.2 多发性硬化症 213
10.5.3 糖尿病 213
10.6 寻找合适的细菌组合：将我们对共生菌-宿主关系的了解用于治疗 214
参考文献 215
第11章 从动物模型研究中深入了解人体微生物组 217
11.1 引言 217
11.2 动物模型系统 217
11.2.1 乌贼 218
11.2.2 线虫 219
11.2.3 水螅 220
11.2.4 水蛭 220
11.2.5 舞毒蛾 220
11.2.6 果蝇 221
11.2.7 白蚁 221
11.2.8 小鼠 221
11.2.9 斑马鱼 221
11.3 宿主相关微生物群落的建立 222
11.3.1 定植可视化和共生细菌缺陷突变菌的鉴定 222
11.3.2 确定菌群组成的宿主遗传决定因素 223
11.4 在宿主生物学中寄居微生物群落的功能 224
11.4.1 微生物对上皮组织的影响 224
11.4.2 微生物对免疫系统的影响 225
11.5 结语 226
参考文献 226
第12章 与时俱进：基因组时代的分离培养技术 230
12.1 引言 230
12.2 分离、生长和培养技术 232
12.2.1 分离 232
12.2.2 生长 233
12.2.3 培养 233
12.3 在变化着的世界里变化 234
参考文献 235
第13章 人体菌群培养的新方法 241
13.1 引言 241
13.2 菌群培养方法学 241
13.3 应用于人体菌群 245
13.4 展望未来 246
参考文献 247
第14章 掌控人体内部菌群：益生元，益生菌和合生元 250
14.1 引言 250
14.2 益生菌 251
14.2.1 益生菌对健康的益处 251
14.2.2 老年人 256
14.2.3 益生菌的其他用处 256
14.3 益生元 257
14.3.1 益生元与健康 258
14.4 合生元 260
14.4.1 炎性肠病 260
14.4.2 合生元的其他用途 262
14.5 结语 263
参考文献 263
索引 269