《Advances in Therapy》：An Update and Overview of the Ocular and Extraocular Microbiome and Its Impact on Ophthalmic Care
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微生物组被称为人类最后一个“器官”，目前是全球研究的热点领域。独立于培养的技术手段（如16S核糖体下一代测序(next-generation sequencing, NGS)）的应用，使研究人员能够识别以往传统培养方法无法检测到的细菌种群。此类微生物组表征新方
微生物组被称为人类最后一个“器官”，目前是全球研究的热点领域。独立于培养的技术手段（如16S核糖体下一代测序(next-generation sequencing, NGS)）的应用，使研究人员能够识别以往传统培养方法无法检测到的细菌种群。此类微生物组表征新方法仍需进一步标准化。本综述探讨了日益增多的证据，表明肠道、口腔及眼表等部位的微生物组改变及其代谢产物（如短链脂肪酸(short-chain fatty acids, SCFAs)）可能在多种眼病发病机制中发挥关键作用，包括眼表疾病、青光眼、葡萄膜炎、年龄相关性黄斑变性(age-related macular degeneration, AMD)及糖尿病性视网膜病变(diabetic retinopathy, DR)。阐明微生物组在眼病中的潜在作用，不仅能深入揭示发病机制，还可推动新型治疗策略的开发。迄今为止，眼科领域的微生物基治疗手段仍十分有限。然而，近期新兴策略（如利用益生菌(probiotics)、益生元(prebiotics)甚至粪便移植(fecal transplantation)调节微生物组组成）为未来开发针对眼病的创新疗法提供了极具前景的研究方向。未来仍需采用标准化方法学方案开展更多研究，以确保结果的可重复性，并最终明确微生物组与眼部健康之间的精确关联。
引言
人体是一个复杂的生命结构，定植着数以万亿计的独特组合微生物。21世纪医学领域最显著的成就之一是对人体微生物群(microbiota)认知的不断深化，其包含寄居于人体内外的细菌、真核生物及病毒。多组学与分子技术（如下一代测序(NGS)和生物信息学）的发展发挥了关键作用，不仅比标准培养依赖法更高效检测微生物，还能解析其功能及相关代谢通路。迄今，大多数探讨人体微生物组成与眼科健康关系的研究聚焦于胃肠道微生物组，结果表明肠道菌群失衡与多种视网膜疾病（如年龄相关性黄斑变性(AMD)、糖尿病性视网膜病变(DR)）及其他眼病（如原发性开角型青光眼、干眼症、葡萄膜炎）存在关联。累积证据表明，多种微生物可维持或改变多个器官的免疫与代谢稳态。近年，眼等其他部位的微生物构成也成为研究热点。尽管过去认为眼内环境是无菌的，但目前已有相反证据；同时，眼表存在明确的共生微生物种群也已得到证实。微生物可影响并调节宿主多种关键进程（包括营养代谢、免疫系统功能及病原体防御），微生物组成的改变已被证实与多种疾病相关，但这些关联并不自动等同于因果关系。本综述旨在批判性地探讨现有证据，分析眼内与眼外微生物种群在眼科健康与疾病中的作用。
方法
伦理批准：本文基于既往已发表研究，不包含作者开展的涉及人类参与者或动物的研究。
检索策略：2025年8月至12月期间，研究者在PubMed、Google Scholar及Cochrane Library中进行了全面的文献检索，检索词组合包括自由文本关键词与医学主题词(MeSH)，涵盖“微生物组”“肠道微生物组”“眼科微生物组”“眼表微生物组”“微生物组测序”“16S rRNA测序”“肠-视网膜轴”“青光眼”“黄斑变性”“葡萄膜炎”“糖尿病性视网膜病变”等。检索重点关注截至2025年12月发表的相关研究。此外，若可获得英文、法文或德文摘要或译文，研究也纳入了其他语言的研究。
纳入与排除标准：纳入标准为评估微生物组与人类或动物模型眼病关系的研究，以及评估微生物组研究方法学、基本原理与定义的研究。无全文或摘要可及的研究被排除。
微生物组分析
基本定义：“微生物组(microbiome)”指与人类相关的微生物及其遗传物质，需注意与特指特定环境中微生物集合的“微生物群(microbiota)”区分，但二者常被互换使用。尽管微生物组涵盖细菌、真核生物及病毒，但通常主要用于指代细菌。
分类学：林奈首次提出了现代生物分类学的基本原理，即将植物、动物和微生物按层级类别进行系统排列，并制定了命名规则。自那时起，这些原理一直是生物分类学的基石。目前，细菌分类主要基于16S核糖体RNA(ribosomal RNA, rRNA)基因的测序，该基因编码细菌小核糖体亚基的rRNA。
微生物组研究的多样性术语与测量：为研究和比较微生物群落，研究者开发了不同的多样性指标。微生物生境可通过α多样性（单一生境内的物种多样性）和β多样性（同一生态系统不同生境间的多样性差异）来表征。通常，多样化的环境预示着健康的微生物组。香农指数(Shannon index)是最常用于评估和量化生态系统物种多样性的指标之一，它同时考虑了生态系统中存在的物种数量及其丰度。
测序技术概述（16S rRNA测序）：微生物组研究中可使用两类方法鉴定微生物。依赖培养的方法是微生物学研究的基石，但如今在表征人类微生物群方面已显过时。1982年，Xu等人揭示了无法培养但仍存活的微生物的存在；三年后，Colwell引入“活的不可培养(viable but not culturable, VBNC)”这一术语来描述这类生物体。依赖培养的研究可能无法完全揭示生态系统中真实的生物多样性。为克服这一障碍，新的独立于培养的方法应运而生，旨在提高对难培养和VBNC细胞的检测能力。针对细菌16S rRNA的下一代测序(NGS)方法在近几十年的微生物学研究中被广泛接受和使用。该基因编码原核核糖体30S亚基的重要组成部分，长度约为1500碱基对，包含位于高度保守区之间的9个高变区（V1-V9）。这些区域的序列在不同细菌类型间表现出显著多样性，使其成为原核生物鉴定的重要工具。利用16S rRNA NGS可在属水平上区分细菌，但目前尚无法达到种水平的精准区分。
微生物组研究的挑战与局限性：尽管NGS新方法能更准确地表征人类微生物组，但这些技术仍存在局限性。主要挑战源于不同研究采用的采样、数据提取、生物信息学和统计分析方法存在差异，阻碍了研究结果的直接比较。事实上，每种生物信息学和统计学方法都会产生独特的微生物组特征，使得直接比较变得困难。另一局限性在于生物异质性和个体间差异。“健康微生物组”的组成尚不明确，因为宿主遗传学、年龄、性别、饮食和地理位置等因素均可导致其组成发生广泛变化。因此，学界提出了核心微生物组和可变微生物组的概念：特定生境中可能恒定存在某些微生物物种，而其他物种可能是短暂或可变性的，其存在可能受环境、生活方式和生理变化的影响。深入理解核心与可变微生物组的组成和功能，可能为病因不明的疾病病理生理学提供新见解。
标准化方法学对可重复结果的重要性：微生物组分析方法的标准化对于确保科学有效性、临床实用性和可重复性至关重要。为确保数据一致性并消除方法学偏差，学界提议在微生物组研究中采用统一的方案，包括：粪便样本的最佳保存方法是立即置于-80°C冷冻；若无法实现立即冷冻，可使用粪便卡、乙醇储存和稳定缓冲液在室温下短期维持微生物完整性。DNA提取流程中的机械裂解步骤会导致观察到的微生物组成产生显著变异，因此亟需开发标准化方法。使用细菌模拟群落(mock communities)作为校准对照对于基准测试和评估微生物组研究的方案性能至关重要；实施细菌模拟群落、参考物质及阳性和阴性对照，是确立方法可靠性、识别技术假象的实际手段。对于眼表微生物组研究，样本采集方法的标准化尤为关键。与肠道等部位相比，眼表生物量极低，极易受到污染和测序误差的影响。此外，除正常生理变异外，环境和生活方式因素也可能改变眼表微生物组，导致显著的异质性，这在病例对照研究（比较患者与健康对照）中尤其难以控制。优化和标准化采样技术，并考虑所有可能的已知混杂因素，对于确保获得尽可能高的微生物产量且无噪声和污染至关重要。
眼外微生物组与肠-眼轴
肠道微生物群：人类肠道是一个富含营养的环境，可容纳多达1014个微生物。微生物在消化道中分布不均，结肠因液体流速缓慢且pH值趋于中性或弱酸性，拥有最多数量和种类的微生物。沿胃肠道推进，厌氧菌在微生物种群中所占比例逐渐增加。大肠中，厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是优势菌门，分别约占生物体的65%和23%。在这两个门中，梭状芽孢杆菌属(Clostridium)约占厚壁菌门的95%，而拟杆菌属(Bacteroides)和普雷沃氏菌属(Prevotella)则构成拟杆菌门的大部分种群。
肠-眼轴：肠-眼轴假说的提出具有重要意义，即肠道细菌及其产物可能影响远处部位（如眼睛）的免疫功能。然而，对此类发现应持谨慎态度。鉴于大多数现有证据来自动物模型、小型队列微生物组分析研究或间接系统性关联，微生物组在视网膜或视神经病理中的具体作用仍未得到证实。
肠-眼轴的动物研究作用：除人类观察性研究外，动物模型（尤其是小鼠模型）为研究人员提供了关于肠道菌群失调如何促进眼病的新见解，提出了肠-视网膜轴的关联与可能机制。无菌小鼠(germ-free mice)和 human microbiota-associated mice 等非人类模型，为研究连接肠道微生物组与眼部健康的潜在代谢或免疫通路提供了更具可控性和可重复性的环境。然而，为确保这些模型准确反映人类状况，应采用严格且标准的方法学流程。通过完善这些方案，研究人员可以更准确地模拟肠-眼轴的复杂相互作用，最终为人类眼病可靠、靶向的微生物疗法铺平道路。
肠-眼轴机制：新出现的证据表明，胃肠道微生物组在视网膜免疫稳态、补体活性和血管生成信号传导中发挥重要的调节作用。微生物组成和功能的破坏与年龄相关性黄斑变性(AMD)、青光眼、葡萄膜炎和其他视网膜疾病有关。菌群失调并非仅通过局部机制发挥作用，而是促进全身性低度炎症，增加视网膜对氧化应激的易感性，并改变微生物衍生代谢产物的浓度。健康的肠道支持肠道屏障完整性，限制促炎细菌产物易位进入体循环。衰老、西式饮食和慢性炎症状态会削弱上皮紧密连接，导致肠道通透性增加，使脂多糖(lipopolysaccharides, LPS)等细菌成分得以扩散。这些循环中的病原体相关分子模式可通过 Toll 样受体信号传导激活先天免疫通路，并向下游激活核因子 κB(nuclear factor kappa-B, NF-κB)通路，驱动促炎细胞因子的产生，并导致代谢性内毒素血症状态。在视网膜疾病的背景下，循环中的LPS和细胞因子被认为会促进脉络膜内高度血管化的小胶质细胞(microglia)和巨噬细胞活化。小鼠实验研究表明，升高的系统性LPS通过增强血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)mRNA的表达加剧脉络膜新生血管形成(choroidal neovascularization, CNV)。与这些发现一致的是，AMD患者的微生物组分析发现了产LPS类群的富集，包括Negativicutes和Escherichia-Shigella。饮食诱导的菌群失调被认为会进一步放大这些潜在的不利过程。高脂和高升糖指数饮食会促进革兰氏阴性菌和促炎类群（包括梭菌纲(Clostridia)、变形菌门(Proteobacteria)和Negativicutes）的扩张。这些转变与动物模型中循环炎症介质升高和视网膜病理恶化相关。粪便移植(fecal microbiota transplantation, FMT)研究表明，将老年小鼠的微生物群移植到年轻受体中，会加速小胶质细胞浸润和补体激活；而将年轻供体的微生物群移植到老年小鼠中，则可部分逆转与年龄相关的炎症变化。在激光诱导的CNV模型中，缺乏微生物群的无菌小鼠比正常定植的对照小鼠形成的病灶显著更小，且小胶质细胞浸润减少，这直接证明了肠道微生物调节血管生成易感性和先天免疫激活的作用。除了免疫激活，微生物衍生代谢物是连接肠道与眼睛的主要假设机制环节。某些短链脂肪酸(short-chain fatty acids, SCFAs)通过促进调节性T细胞分化、抑制Th1和Th17极化，并限制效应T细胞从肠道迁移，发挥广泛的免疫调节作用。在晚期AMD中，产SCFA类群的减少和循环SCFA水平的降低表明，这种保护性抗炎信号的丧失可能促进了疾病进展。胆汁酸(bile acids, BAs)是第二类主要代谢物，首先在肝脏合成，然后由肠道微生物转化为次级胆汁酸。牛磺熊去氧胆酸(tauroursodeoxycholic acid)和熊去氧胆酸(ursodeoxycholic acid)已在多种视网膜变性模型中显示出保护作用，包括光感受器保护、减轻氧化应激和抑制病理性血管生成。此外，通过CYP27A1和CYP46A1进行的局部眼内胆汁酸合成有助于胆固醇清除和视网膜稳态。动物模型中这些通路的破坏会产生类似AMD的表型，进一步表明胆汁酸代谢是视网膜完整性和脂质处理的调节因子。补体失调和活化的小胶质细胞通过分泌IL-1β、TNF-α、IL-6和VEGF进一步维持这种炎症环境。增加的系统性细菌抗原被认为会将补体因子H（一种关键的补体过度激活抑制剂）从视网膜组织中隔离出去，从而促进局部补体过度激活和C3片段在视网膜下间隙沉积。这些过程共同形成了一个正向反馈循环，其中肠道来源的免疫启动增强了视网膜对局部应激源的易感性，并加速了从早期变性到晚期眼病的进展。
眼表微生物组
定义与组成：眼表微生物组(ocular surface microbiome, OSM)描述的是定植于眼表的微生物群体（主要是细菌）。与胃肠道腔不同，仅有少量微生物定植于健康的结膜、眼睑边缘和泪湖。这些细菌源自皮肤，在出生后立即定殖于眼表，并且据推测，除非受到抗生素治疗、手术、感染或隐形眼镜佩戴等因素干扰，该群落会在人的一生中保持相对稳定。然而，眼表是否真的存在核心微生物组仍有待确定。四项针对健康个体的研究表明，结膜拭子分析显示三个优势菌门是放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)。由于这些研究结果多样，至少在种水平上，对于是否存在核心微生物组尚无共识。然而，革兰氏阳性微生物是在收集的拭子中最常识别的生物。具体而言，棒状杆菌属(Corynebacterium)在所有报告中均存在，其次是链球菌属(Streptococcus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、不动杆菌属(Acinetobacter)和假单胞菌属(Pseudomonas)。扰乱眼表革兰氏阳性细菌群落的平衡会增加感染和炎症的易感性。最近一项研究首次使用全宏基因组鸟枪测序法探索了OSM，其结果显示优势菌门的相对丰度与上述研究有所不同，但由于早期研究仅分析了细菌类群，而该研究还纳入了真核生物，因此无法直接比较。
眼微生物组的功能：眼微生物组被认为可维持和支持眼表健康与稳态。宿主免疫系统与共生眼表微生物群协同作用，抵御外部有害病原体。更具体地说，小鼠模型研究表明，属于放线菌门（眼表优势菌门之一）的乳腺炎棒状杆菌(Corynebacterium mastitidis)可引发γδ T细胞产生共生特异性白细胞介素-17反应。这种免疫反应最终导致中性粒细胞募集和活化，中性粒细胞分泌的抗微生物肽可有效对抗白色念珠菌(Candida albicans)和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)等病原体。
微生物组与眼病的新兴联系
青光眼：青光眼常被称为“视力的无声窃贼”，是全球永久性视力丧失的主要原因之一。它被定义为一种视神经病变，特征是视网膜神经节细胞和其轴突丢失，导致视盘凹陷和永久性视力丧失。已知的明确风险因素包括年龄、家族史、剥脱综合征和升高的眼压(intraocular pressure, IOP)。由于IOP是该疾病唯一可改变的风险因素，降低IOP是目前药物和手术治疗青光眼的主要目标。然而，该疾病的真正致病机制尚未阐明。与其他神经退行性疾病类似，青光眼患者的视神经中已发现局部炎症。也有人认为开角型青光眼可能具有自身免疫基础。大量科学报告强调了微生物群和微生物组在人类健康、疾病和身体稳态中的关键作用，而最近的一项小鼠研究支持这一观点，即微生物组可能影响青光眼患者发生的炎症和神经退行性过程。然而，这一过程仍有待在人类中得到证实。多项研究观察到青光眼患者的肠道微生物组发生改变，包括α多样性降低、厚壁菌门与拟杆菌门(F/B)比值升高等。此外，有新兴证据表明，肠道中存在革兰氏阳性菌（特别是双歧杆菌属(Bifidobacterium)）可能对视网膜神经节细胞存活和视神经再生具有保护作用。口腔微生物组失调也被认为可能与青光眼相关，牙周炎与原发性开角型青光眼(primary open-angle glaucoma, POAG)风险增加存在关联。长期使用前列腺素类似物滴眼液也会改变口腔微生物组。短链脂肪酸(SCFAs)在青光眼中的作用具有双重性，既有促炎作用，也有抗炎或神经保护作用。研究发现青光眼患者的血液和粪便样本中多种SCFA水平升高，但也有研究显示产丁酸盐细菌丰度降低。视网膜微小RNA(microRNAs, miRNAs)在青光眼发病中也发挥重要作用，肠道微生物组可能通过调节miR-122-5p等分子参与对高眼压的神经保护作用。三甲胺(trimethylamine, TMA)是一种肠道细菌产生的代谢物，在青光眼患者的房水中水平显著升高，可能通过影响小梁网平滑肌细胞阻碍房水流出。幽门螺杆菌(Helicobacter pylori, H. pylori)感染与开角型青光眼(OAG)的关联也存在争议，部分研究认为其可能通过触发炎症反应和一氧化氮(nitric oxide, NO)产生参与青光眼发病。NO对眼睛具有双重作用，适量可促进房水流出、降低眼压，但过量则会产生神经毒性，导致视神经退行性变。
眼表疾病：眼表疾病是一组复杂的疾病，以眼表炎症、泪膜破坏和眼表损伤为特征。研究表明，干眼症患者眼表和肠道微生物群均发生改变，表现为微生物多样性改变、促炎细菌种群增加以及产短链脂肪酸菌属减少。
葡萄膜炎：葡萄膜炎是全球视力损害和失明的重要原因。非感染性葡萄膜炎(non-infectious uveitis, NIU)被认为是免疫介导的，常与特定的系统性自身免疫性疾病相关。最近的证据表明肠道微生物组失调与葡萄膜炎（尤其是NIU）之间存在联系。例如，葡萄膜炎患者的肠道微生物组多样性远低于健康对照，且有益共生菌减少，促炎菌增多。目前提出了四种可能的机制：抗原模拟、肠道-免疫系统稳态丧失、保护性微生物代谢物耗竭以及肠道屏障完整性受损导致有害物质易位。尽管尚未确立NIU与肠道微生物组失调之间的直接因果关系，但其潜在的诊断和治疗意义巨大，包括益生菌、益生元、抗生素、饮食调整和粪便移植在内的多种干预策略正在被探索。
年龄相关性黄斑变性(AMD)：来自实验模型和人类研究的证据表明，肠道微生物组可能调节与AMD相关的通路。肥胖小鼠的肠道微生物组失调会增加全身性炎症并启动视网膜，从而加剧脉络膜新生血管形成。人类病例对照数据显示AMD患者存在微生物组成改变，包括变形菌门富集和产SCFA类群（如布劳特氏菌属(Blautia)和Anaerostipes）耗竭。无菌和抗生素处理的小鼠研究表明，移除或重塑肠道菌群可重编程视网膜色素上皮/脉络膜转录网络，减少实验性新生血管形成。微生物衍生代谢物（如色氨酸分解代谢物(吲哚类)、三甲胺-N-氧化物(trimethylamine-N-oxide, TMAO)）可能连接肠道失调与视网膜表型。饮食调整（如坚持地中海饮食）可能通过改善微生物组降低AMD风险。孟德尔随机化(Mendelian randomization, MR)分析结果不一，表明微生物组不太可能是AMD的唯一驱动因素，但可能通过饮食依赖性代谢物、免疫训练和脂质/补体信号传导调节风险。
糖尿病性视网膜病变(DR)：DR是糖尿病常见的微血管并发症，也是成人视力丧失的主要原因之一。慢性高血糖诱导的低度促炎环境与肠道微生物组失调相互影响。2型糖尿病患者的肠道微生物组特征为产丁酸盐细菌种群减少和机会性病原体增加，这会损害肠道屏障完整性，引发全身性炎症。代谢组学证据表明DR患者血浆SCFA水平降低，且与疾病风险相关。多项研究一致观察到DR患者肠道中厚壁菌门减少、拟杆菌门增加，以及多种产SCFA菌属（如Roseburia、Lachnospira、Anaerostipes等）丰度下降。真菌组(mycobiome)失调也在DR患者中观察到。Bacteroidetes与Firmicutes的比值升高可能作为DR进展的潜在生物标志物。动物实验表明，使用特定益生菌（如重组鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus
