肠道核心菌属——Lachnoclostridium

肠道核心菌属——Lachnoclostridium

谷禾健康

Lachnoclostridium属是一类革兰氏阳性菌,专性厌氧、形成孢子、属于Clostridiales目、Lachnospiraceae科、Firmicutes门。该属最初被描述为Clostridium phytofermentans,后来被重新分类为Lachnoclostridium属。

Lachnoclostridium属包括来自Lachnospiraceae科和几个梭菌簇的生物,例如梭菌XIVa。已知梭菌簇 XIVa 构成了人类肠道微生物群落的重要组成部分;它可以发挥抗炎作用,并在体内平衡中发挥作用。此外,梭菌簇 XIVa 通过其成分和代谢物(尤其是丁酸盐)维持肠道健康。

Lachnoclostridium属的相对丰度在一些疾病中有所变化,如:

  • 在肠炎病变和肠道肿瘤中相对丰度增加,在肝脏脂肪变性和代谢性疾病中相对丰度增加;
  • 在自身免疫性疾病中相对丰度降低。

代 表 种

Lachnoclostridium属是一种新定义的属,该属在人类肠道菌群中越来越多地被发现,其代表种包括下列菌属:

  • Lachnoclostridium phytofermentans
  • Lachnoclostridium edouardi
  • Lachnoclostridium YL32

其中,Lachnoclostridium phytofermentans是该属的模式菌株,能够在37℃下生长,pH值为6.0-9.0

Lachnoclostridium edouardi则是一种与胆汁酸诱导基因簇相关的菌株,肥胖2型糖尿病等疾病有关。

部分菌种可以在中等“嗜温”温度和极高“嗜热”温度下生长。

这类细菌是肠道微生物群落中的重要成员,能够发酵多糖类物质产生短链脂肪酸,如丁酸和乙酸等。这些物质对肠道上皮细胞的生长肠道屏障功能的增强具有积极作用,同时也具有抗炎作用。

Lachnoclostridium YL32则是一种在易感小鼠中存在的菌株,可能与肠道免疫系统的调节有关。这些代表种在肠道菌群中具有重要的代谢和免疫调节功能。Lachnoclostridium在人类肠道微生物中具有较高的丰度和普遍性。

疾 病 关 联

代谢性疾病

Lachnoclostridium属与多种代谢性疾病的发生密切相关,包括肥胖、高血压、糖尿病等。其相对丰度与血糖水平呈负相关

Lachnoclostridium是一种能够利用单糖和双糖产生乙酸的细菌。乙酸可以通过抗炎和免疫抑制作用有效地稳定肠道内环境。此外,乙酸还可以作为细菌的ATP产生的氧化产物。Lachnoclostridium的丰度与肠道内乙酸水平呈正相关

也有一些研究表明,Lachnoclostridium的高丰度可能会降低循环中乙酸的水平,从而导致腹部脂肪增加,对肥胖和2型糖尿病产生负面影响。

孕妇患有妊娠糖尿病时,Lachnoclostridium属的丰度显著增加

肠道疾病

在不同疾病状态下,Lachnoclostridium属的相对丰度存在差异,如在溃疡性结肠炎肠易激综合征患者的肠道菌群中,Lachnoclostridium属的含量较高

肝脏疾病

肝脏疾病中,Lachnoclostridium属的含量也存在变化。

心血管疾病

Lachnoclostridium属还能够将胆碱转化为三甲胺,进而转化为三甲胺氧化物,而三甲胺氧化物与肥胖、糖尿病和心血管疾病的进展有关。

Lachnoclostridium的丰度与动脉粥样硬化患者显著相关,而L. saccharolyticum WM1菌株可以在体外有效地将胆碱转化为TMA,同时提高血清TMAO水平并促进动脉粥样硬化的形成。因此,Lachnoclostridium与TMAO的关联机制可能会增加心脏代谢风险。

截瘫

ITSCI患者的肠道内Lachnoclostridium属丰度更高截瘫患者的肠道内Acidaminococcaceae、Lachnoclostridium、Porphyromonadaceae、Blautia属丰度更高。而四肢麻痹患者的肠道内拟杆菌属丰度更高。

肿瘤的发生发展

Lachnoclostridium肥胖、高胆固醇、炎症等因素相关,这些因素与肿瘤的发生有关。此外,Lachnoclostridium还可以通过调节肠道免疫系统抗氧化系统来影响肿瘤的发生和发展。

研究发现,Lachnoclostridium可以促进CD8+ T细胞的招募和激活,从而增强抗肿瘤免疫力Lachnoclostridium属的高丰度与肿瘤内CD8+ T细胞浸润、肿瘤内细菌和患者生存率有关。在肿瘤内,Lachnoclostridium属的高丰度与患者亡风险降低有关。

肿瘤控制

在肿瘤组织中,高水平Lachnoclostridium与CD8+ T细胞浸润和趋化因子CXCL9、CXCL10和CCL5表达呈正相关。此外,高水平的Lachnoclostridium也与患者的生存率有关。

研究还发现,Lachnoclostridium可以通过氧化和表皮化特定羟基的方式将胆酸转化为去氧胆酸,从而与去氧胆酸的水平相关。这些发现表明,肠道菌群可以影响肿瘤的免疫细胞浸润和患者的生存率。因此,Lachnoclostridium可能在肿瘤的预防和治疗中具有重要作用。

其他疾病

Lachnoclostridium能够通过代谢L-谷氨酸产生乙酸等短链脂肪酸,这些短链脂肪酸对于肾脏保护具有重要作用,如抗炎、抗动脉粥样硬化和抗氧化等。

此外,Lachnoclostridium还与食物过敏、多囊卵巢综合征、骨质疏松、肺癌等疾病的发生发展有关。

COVID-19患者肠道内Lachnoclostridium属的丰度较高

肌肉减少症患者 Lachnoclostridium显著减少,整体微生物多样性减少。

桥本甲状腺患者的Lachnoclostridium 属减少。

营养代谢

在一些研究中发现,Lachnoclostridium的丰度与营养消化率营养吸收有关,可能与营养代谢和肠道健康有关。

在一些研究中,Lachnoclostridium的丰度降低蛋白质处理营养物质转运等功能通路的下调有关。此外,一些研究还发现,Lachnoclostridium的丰度降低与体重下降有关。

此外,Lachnoclostridium也被发现与肠道炎症、肠癌阿尔茨海默病等疾病有关。

Lachnoclostridium与代谢相关疾病或结直肠癌的发生可能存在关联,并且可以通过饮食干预进行改善。这意味着,Lachnoclostridium的丰度可能是代谢相关疾病或结直肠癌的一个有用的预测因子。

影 响 & 干 预

不同的季节、饮食和营养等都会影响Lachnoclostridium属在肠道内的丰度。

药 物

治疗糖尿病药物利拉鲁肽治疗可增加Lachnoclostridium属的丰度。

重金属

(Cd)扰乱了大鼠肠道菌群组成,显着降低了普雷沃氏菌和Lachnoclostridium的丰度。青春期接触镉会导致肠道微生物群紊乱,肝、肾和卵巢功能障碍,这可能与镉诱导的炎症反应的激活有关。

季 节

Lachnoclostridium是一种常见的菌属,其丰度在不同季节存在差异:

  • 在冬季,Lachnoclostridium属于最丰富的属之一。冬季的Firmicutes:Bacteroidetes比例倾向于更高。
  • 在夏季,Bacteroidetes更加丰富。

此外,与脂肪酸生物合成亚油酸代谢相关的KEGG功能在冬季的丰度增加

益生菌

植物乳杆菌 ZY08 显着减轻了小鼠酒精相关的肝脂肪变性、肝损伤、肠屏障,并降低了血浆内毒素水平,并影响了与脂质代谢相关的肝脏基因。通过恢复菌群丰度有效恢复肠道菌群稳态,包括 Blautia、Oscillibacter、Lachnoclostridium、Intestimonas,从而提高肠道短链脂肪酸含量。

植物乳杆菌 FRT10 在减轻喂食高脂肪饮食的小鼠肥胖方面的功效:补充植物乳杆菌FRT10 可显著降低体重增加、脂肪重量以及肝脏三酰甘油 (TG) 和丙氨酸转氨酶 (ALT) 浓度 (P < 0.05)。植物乳杆菌FRT10 显著改善了高脂饮食引起的肠道菌群失调,增加Butyricicoccus,Butyricimonas,Alistipes, Intestinimonas,Odoribacter,降低脱硫弧菌科、Roseburia、Lachnoclostridium的丰度。

副干酪乳杆菌CCFM1223 预防脂多糖诱导的急性肝损伤 (ALI) 的有益作用:显着增加了Catabacter的相对丰度,但显着降低了 ASF356 , Lachnospiraceae NK4A136 group , Lachnoclostridium。

食物营养成分

素食者和杂食者在肠道清洁后,饮食中的植物蛋白动物蛋白BilophilaLachnoclostridium的丰度有相反的影响。

食用甜菜碱可以显著增加Lachnoclostridium的相对丰度,有助于减轻高脂饮食引起的肥胖

蓝莓蔓越莓花青素提取物的补充可以促进Lachnoclostridium的生长。

西藏茶多糖可以促进Lachnoclostridium、拟杆菌属(Bacteroides)双歧杆菌属(Bifidobacterium)等微生物的生长,同时促进短链脂肪酸的产生。

白藜芦醇喂养的小鼠微生物群组成发生显著变化,减少高脂肪饮食喂养小鼠的肥胖。

其特征是下列菌群富集:

拟杆菌、Lachnospiraceae_NK4A136_group、Blautia、Lachnoclostridium、Parabacteroides 、Ruminiclostridium_9

慢性肾病患者服用姜黄素补充剂(Meriva ®) 六个月,显著降低血浆促炎介质(CCL-2、IFN-γ 和 IL-4)和脂质过氧化作用, Escherichia-Shigella水平显著降低, Lachnoclostridium水平显著升高

红曲米中红曲素(MP)干预明显改善了过量饮酒小鼠的脂质代谢和肝功能,Lachnoclostridium、Alistipes、Roseburia、Vagococcus等菌群比例显著升高

红小豆补充剂显著降低了由高脂饮食引起的小鼠肥胖、脂质积以及血清脂质和脂多糖水平,减轻了肝功能损伤和肝脂肪变性。通过增加胰岛素敏感性来改善葡萄糖稳态。

改善肠道菌群失调,Lachnoclostridium、双歧杆菌、Prevotellaceae、Turicibacter、Alloprevotella、Muribaculum等显著升高

黄芩素是一种具有多种生物活性的天然黄酮类化合物。黄芩素可以重塑非酒精性脂肪肝模型小鼠肠道微生物群的整体结构,尤其是Lachnoclostridium、Mucispirillum、Anaerotruncus,在黄芩素治疗组中显着恢复到正常水平。黄芩素可以显著降低高脂饮食引起的肝脏重量增加,改善非酒精性脂肪肝小鼠脂质代谢紊乱。

吴茱萸碱可通过调节肠道菌群和抑制肝脏炎症反应来改善CCl4诱导的小鼠肝纤维化。吴茱萸碱可增加乳杆菌、阿克曼氏菌、拟杆菌的丰度,降低肠球菌和Lachnoclostridiun的丰度(P<0.05)。

核桃青壳多糖是一种低分子量酸性杂多糖,主要由葡萄糖醛酸、阿拉伯糖和半乳糖组。核桃青壳多糖显著改善了高脂饮食诱导的肥胖小鼠的糖代谢和脂质代谢,并降低了氧化应激。对肝脏脂肪变性和血管内皮功能障碍具有保护作用。增加了门水平的Deferribacteres的相对丰度,降低Akkermansia,Lachnoclostridium等相对丰度。

铁皮石斛可以调节肠道微生物群、肠道通透性和肝脏炎症,从而减轻非酒精性脂肪性肝炎。铁皮石斛处理降低Romboutsia、Turicibacter、Lachnoclostridium、Blautia、Ruminococcus_torques_group、Sutterella、Escherichia-Shigella等丰度。

人参皂苷 Rg1 治疗 4 周可显著降低血糖水平,人参皂苷 Rg1 通过改变肠道微生物群来治疗2型糖尿病,增加了 Lachnospiraceae_NK4A136_group 和 Lachnoclostridium 的比例,降低了 Lactobacillus 的比例。

全麦燕麦改善了高脂血症小鼠的血清脂质分布,降低了体重和脂质沉积,全麦燕麦中的黄酮类化合物对高脂血症小鼠胆汁酸代谢和肠道微生物群具有调节作用,显著减少Lachnoclostridium、Blautia、Desulfovibrio、Colidextribacter

四物汤肝纤维化小鼠表现出显著的治疗效果,通过增加拟杆菌和Lachnoclostridium的相对丰度,并降低 Alistipes  Rikenellaceae 的相对丰度,显著重组了纤维化小鼠的肠道微生物群。

饮食方式

增加孕妇水果和蔬菜的摄入量可以影响婴儿肠道内Lachnoclostridium属的丰度。

地中海饮食可以增加Lachnoclostridium属在肠道内的丰度。

高粗粮饮食增加Lachnoclostridium属的丰度。

低热量饮食也可以选择性地促进Lachnoclostridium等抗炎菌群,从而改善胰岛素敏感性和血糖水平。

高脂饮食则会降低Lachnoclostridium的相对丰度。

主要参考文献:

Kang L, Li P, Wang D, Wang T, Hao D, Qu X. Alterations in intestinal microbiota diversity, composition, and function in patients with sarcopenia. Sci Rep. 2021 Feb 25;11(1):4628. doi: 10.1038/s41598-021-84031-0. PMID: 33633246; PMCID: PMC7907362.

Zhao F, Feng J, Li J, Zhao L, Liu Y, Chen H, Jin Y, Zhu B, Wei Y. Alterations of the Gut Microbiota in Hashimoto’s Thyroiditis Patients. Thyroid. 2018 Feb;28(2):175-186. doi: 10.1089/thy.2017.0395. Epub 2018 Feb 1. PMID: 29320965.

Xue X, Wu J, Ding M, Gao F, Zhou F, Xu B, Lu M, Li J, Li X. Si-Wu-Tang ameliorates fibrotic liver injury via modulating intestinal microbiota and bile acid homeostasis. Chin Med. 2021 Nov 4;16(1):112. doi: 10.1186/s13020-021-00524-0. PMID: 34736501; PMCID: PMC8570021.

Wu L, Zhou K, Yang Z, Li J, Chen G, Wu Q, Lv X, Hu W, Rao P, Ai L, Ni L. Monascuspiloin from Monascus-Fermented Red Mold Rice Alleviates Alcoholic Liver Injury and Modulates Intestinal Microbiota. Foods. 2022 Sep 30;11(19):3048. doi: 10.3390/foods11193048. PMID: 36230124; PMCID: PMC9564352.

Zhao Q, Hou D, Fu Y, Xue Y, Guan X, Shen Q. Adzuki Bean Alleviates Obesity and Insulin Resistance Induced by a High-Fat Diet and Modulates Gut Microbiota in Mice. Nutrients. 2021 Sep 17;13(9):3240. doi: 10.3390/nu13093240. PMID: 34579118; PMCID: PMC8466346.

Duan R, Guan X, Huang K, Zhang Y, Li S, Xia J, Shen M. Flavonoids from Whole-Grain Oat Alleviated High-Fat Diet-Induced Hyperlipidemia via Regulating Bile Acid Metabolism and Gut Microbiota in Mice. J Agric Food Chem. 2021 Jul 14;69(27):7629-7640. doi: 10.1021/acs.jafc.1c01813. Epub 2021 Jul 2. PMID: 34213907.

Liang JQ, Li T, Nakatsu G, Chen YX, Yau TO, Chu E, Wong S, Szeto CH, Ng SC, Chan FKL, Fang JY, Sung JJY, Yu J. A novel faecal Lachnoclostridium marker for the non-invasive diagnosis of colorectal adenoma and cancer. Gut. 2020 Jul;69(7):1248-1257. doi: 10.1136/gutjnl-2019-318532. Epub 2019 Nov 27. PMID: 31776231; PMCID: PMC7306980.

Li P, Hu J, Zhao H, Feng J, Chai B. Multi-Omics Reveals Inhibitory Effect of Baicalein on Non-Alcoholic Fatty Liver Disease in Mice. Front Pharmacol. 2022 Jun 15;13:925349. doi: 10.3389/fphar.2022.925349. PMID: 35784718; PMCID: PMC9240231.

Dandachi I, Anani H, Hadjadj L, Brahimi S, Lagier JC, Daoud Z, Rolain JM. Genome analysis of Lachnoclostridium phocaeense isolated from a patient after kidney transplantation in Marseille. New Microbes New Infect. 2021 Mar 16;41:100863. doi: 10.1016/j.nmni.2021.100863. PMID: 33898042; PMCID: PMC8054182.

Guo W, Mao B, Tang X, Zhang Q, Zhao J, Cui S, Zhang H. Lactobacillus paracasei CCFM1223 Protects against Lipopolysaccharide-Induced Acute Liver Injury in Mice by Regulating the “Gut-Liver” Axis. Microorganisms. 2022 Jun 30;10(7):1321. doi: 10.3390/microorganisms10071321. PMID: 35889040; PMCID: PMC9319883.

Cai H, Wen Z, Li X, Meng K, Yang P. Lactobacillus plantarum FRT10 alleviated high-fat diet-induced obesity in mice through regulating the PPARα signal pathway and gut microbiota. Appl Microbiol Biotechnol. 2020 Jul;104(13):5959-5972. doi: 10.1007/s00253-020-10620-0. Epub 2020 May 14. PMID: 32409945.

Yang J, Chen W, Sun Y, Liu J, Zhang W. Effects of cadmium on organ function, gut microbiota and its metabolomics profile in adolescent rats. Ecotoxicol Environ Saf. 2021 Oct 1;222:112501. doi: 10.1016/j.ecoenv.2021.112501. Epub 2021 Jul 12. PMID: 34265528.

Ding Q, Cao F, Lai S, Zhuge H, Chang K, Valencak TG, Liu J, Li S, Ren D. Lactobacillus plantarum ZY08 relieves chronic alcohol-induced hepatic steatosis and liver injury in mice via restoring intestinal flora homeostasis. Food Res Int. 2022 Jul;157:111259. doi: 10.1016/j.foodres.2022.111259. Epub 2022 Apr 16. PMID: 35761571.

Tian G, Wang W, Xia E, Chen W, Zhang S. Dendrobium officinale alleviates high-fat diet-induced nonalcoholic steatohepatitis by modulating gut microbiota. Front Cell Infect Microbiol. 2023 Feb 13;13:1078447. doi: 10.3389/fcimb.2023.1078447. PMID: 36860985; PMCID: PMC9968977.

Miao J, Cui HT, Wang L, Guo LY, Wang J, Li P, Lei JY, Jia JW. [Effects of evodiamine on carbon tetrachloride-induced liver fibrosis mice based on modulating gut microbiota]. Zhonghua Lao Dong Wei Sheng Zhi Ye Bing Za Zhi. 2021 Jun 20;39(6):401-406. Chinese. doi: 10.3760/cma.j.cn121094-20201204-00666. PMID: 34218553.

Peng M, Wang L, Su H, Zhang L, Yang Y, Sun L, Wu Y, Ran L, Liu S, Yin M, Li S, Chunyu W. Ginsenoside Rg1 improved diabetes through regulating the intestinal microbiota in high-fat diet and streptozotocin-induced type 2 diabetes rats. J Food Biochem. 2022 Oct;46(10):e14321. doi: 10.1111/jfbc.14321. Epub 2022 Jul 19. PMID: 35851705.

Cai YY, Huang FQ, Lao X, Lu Y, Gao X, Alolga RN, Yin K, Zhou X, Wang Y, Liu B, Shang J, Qi LW, Li J. Integrated metagenomics identifies a crucial role for trimethylamine-producing Lachnoclostridium in promoting atherosclerosis. NPJ Biofilms Microbiomes. 2022 Mar 10;8(1):11. doi: 10.1038/s41522-022-00273-4. Erratum in: NPJ Biofilms Microbiomes. 2022 May 9;8(1):40. PMID: 35273169; PMCID: PMC8913745.

Wang G, Zhang Y, Zhang R, Pan J, Qi D, Wang J, Yang X. The protective effects of walnut green husk polysaccharide on liver injury, vascular endothelial dysfunction and disorder of gut microbiota in high fructose-induced mice. Int J Biol Macromol. 2020 Nov 1;162:92-106. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.06.055. Epub 2020 Jun 10. PMID: 32531370.

Leave a Reply

客服