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无法坚持运动?解密肠道菌群影响运动积极性

谷禾健康

运动可以说是最有效和可行的生活方式因素,个人可以利用它来保护自己免受各种疾病的侵害,包括代谢性、心血管、神经退行性和肿瘤性疾病。

世界卫生组织建议,每周进行150-300分钟中等强度运动。

运动的好处具体不用多说了,我们大家都知道,但你有没有想过,为什么只有一小部分人能坚持呢?

让我们挪不开腿的除了以上理由之外,有没有可能存在什么生理瓶颈,阻止了我们进行定期的体育活动呢?

由Lenka Dohnalová领导的宾夕法尼亚大学的研究团队,开始使用一大群基因多样性的野生小鼠来回答这个问题。

结果发现,肠道微生物组占据了很大的因素,也就是说,“不想运动”这个想法很可能不是因为懒,而是与肠道微生物群相关。

肠道微生物群是如何影响到我们的神经系统,促进运动的进行呢?

本文我们来详细了解一下。

01
人与人之间运动能力的显著差异与什么相关?

研究人员观察到,个体间运动能力的显著差异表现最好的动物最弱的动物快10倍以上

为了探索这些差异的原因,研究人员对这些小鼠进行了深入的分子和生理学分析。神奇的是,研究人员发现:

肠道微生物组的因素位居榜首。

我们来看一下研究人员的探索过程。

– 研究人员首先关注基因组,发现遗传对运动能力个体间变异的贡献很小。

– 转向非遗传参数并评估它们对运动表现的影响。动物队列中的血清代谢组、肠道微生物组组成和代谢参数差异很大

– 使用机器学习方法来识别对运动表现有很强预测作用的变量

– 发现 仅基于肠道微生物群 16S rDNA 测序结果的预测所达到的准确度与血清代谢组或所有测量参数组合所实现的准确度几乎一样高

Dohnalová L, et al., Nature. 2022

02
肠道菌群在运动表现中的功能有多重要?

研究人员探究了肠道菌群在运动表现中的功能重要性,并在无菌接受抗生素治疗的小鼠中进行了运动测量实验(即在确定的微生物群落环境下)。

Dohnalová L, et al., Nature. 2022

发现在无菌或接受抗生素治疗的小鼠中(也就是缺乏微生物群的小鼠),自愿运动和耐力运动能力降低了50%左右

与特定菌群相关——丹毒丝菌科和毛螺菌科

研究人员使用 SHapley Additive exPlanation (SHAP)评估了预测模型中各个微生物组特征的贡献。

所有微生物群特征的SHAP值排序有助于预测DO小鼠的运动表现

Dohnalová L, et al., Nature. 2022

研究人员确定,这一影响是由特定菌群引起的,包括毛螺菌科(Lachnospiraceae)和丹毒丝菌科(Erysipelotrichaceae)的成员。

这些实验证明,肠道菌群可能是个体运动能力差异的一个重要影响因素

03
肠道菌群如何对身体活动产生影响?

与研究人员的预期不同,肠道菌群对身体活动的影响并不是通过与运动经典相关的组织,如骨骼肌来介导的。相反,肠道菌群似乎根本上影响了运动对大脑的影响

剧烈的体育活动会在大脑中引起多种神经化学反应,包括纹状体中多巴胺释放的激增。有趣的是,在没有肠道菌群的情况下,这种激增严重减弱了。

我们知道,多巴胺的释放会导致愉悦、动力和奖励感,这也是为什么有些人在剧烈运动后所经历的“跑步快感”现象。

基于这些发现,推测:

微生物群通过调节运动诱导的多巴胺反应来增强运动能力

通过一系列药理学和化学遗传学的介入实验,发现多巴胺缺乏确实是导致微生物群消失动物运动能力降低的原因。与此一致的是,恢复多巴胺信号完全恢复了它们的运动能力

04
微生物如何通过肠道控制大脑的神经递质呢?

微生物群与大脑之间的通信可以通过微生物分子进入全身循环,或者通过肠道和大脑之间的直接神经连接进行。

研究人员没有找到证据表明微生物群通过全身介质影响运动能力。相反,抑制与肠道神经传导相关的感觉神经元,可以重现微生物群消失对运动的影响,而刺激感觉神经元则可以在没有微生物群的情况下恢复运动能力

为了确定微生物群在运动过程中如何影响感觉神经元的活动,研究人员结合了微生物遗传学、代谢组学和神经元记录技术。

结果发现,微生物通过合成脂肪酸酰胺,增强感觉神经元的活动,通过内源性大麻素受体CB1介导。这种神经元活动的增加进而增强了运动过程中的多巴胺信号(见下图)。

Thaiss CA. Science. 2023

这种途径可以通过胃肠道干预来调节运动表现

例如,用基因工程产生脂肪酸酰胺的细菌定植无菌小鼠,或用含有脂肪酸酰胺的饮食喂养抗生素治疗的小鼠,可以恢复它们的运动能力

然而,使用外周CB1抑制剂或中枢多巴胺受体阻断剂时,这些干预的积极效果就会被取消掉

05
结 语

该研究的重要发现:

微生物群代谢产生脂肪酸酰胺,由肠道神经支配神经元上的内源性大麻素受体CB1感知,这增强了它们在运动中的活性。感觉神经元的激活,反过来增强了纹状体中的多巴胺信号,从而推动了运动表现。

这项发现有几个重要的启示:

– 胃肠道信号作为大脑中运动反应神经元活动的调节因子,有可能促进“跑步快感”的产生

这种肠-脑途径的进化目的尚待确定,推测它可能将动物决定长期进行体育活动胃肠道的营养状况联系起来。无论是精英运动员还是业余跑步者,心理状态在运动参与和表现中都起着至关重要的作用

– 微生物组依赖性途径,可能有助于更好地理解促使某些个体达到巅峰表现的因素

微生物组及其代谢产物的可塑性,为在全球范围内增加运动参与及其健康益处提供了一条潜在途径。

– 纹状体多巴胺是运动以外的动机行为的关键介质

这项发现开启了利用这一途径影响其他多巴胺依赖性大脑功能的可能性,如习、情绪、成瘾等领域都可能应用。

总的来说,这项研究为我们打开了一扇了解肠道微生物与运动之间关系的窗户,为相关领域的深入研究提供了新的启示。对影响神经元活动的微生物组衍生分子的广阔宇宙的进一步探索,将为胃肠道塑造思维的潜力提供有价值的见解。

当然,这也让我们看到了肠道菌群检测在个体运动能力评估中具有巨大潜力,通过微生物群干预,为提升运动积极性发展个性化的运动方案和训练策略提供了新的思路和可能性。

参考文献:

Dohnalová L, Lundgren P, Carty JRE, et al., A microbiome-dependent gut-brain pathway regulates motivation for exercise. Nature. 2022 Dec;612(7941):739-747. doi: 10.1038/s41586-022-05525-z

肠道重要菌属——Dorea菌,减肥过敏要重视它?

谷禾健康

认识 Dorea菌

Dorea菌属于厚壁菌门毛螺菌科广泛存在于人体肠道内,谷禾数据显示该菌在人群的检出率超89%。该菌最早也是从人体粪便中分离出来。

Dorea” 目前没有一个确定的译名,Dorea是以法国微生物学家 Joel Doré 的名字命名,以表彰他对肠道微生物学的诸多贡献。

该菌是一类革兰氏阳性厌氧菌,主要存在于人类和动物的肠道中,可以利用多种底物进行发酵代谢,包括葡萄糖、果糖、乳糖和芳香族化合物等。

它可能通过诱导Treg并抑制Th17细胞的分化和功能,从而调节肠道免疫反应,维持肠道黏膜屏障的完整性和稳定性。

编辑​

图源:microbiomology

Dorea在肠道微生态系统中的丰度和分布受到多种因素的影响,如年龄、饮食、生活方式、疾病等。在不同年龄段、不同饮食类型和不同疾病状态下存在差异,这可能与其在肠道内的营养代谢、免疫调节和菌群相互作用等方面的作用有关。

多发性硬化症、炎症性肠病患者,甚至结直肠癌、自闭症谱系障碍以及肥胖人群中的Dorea高丰度富集,被认为具有促炎作用。

多数研究证实Dorea与体重指数 (BMI)、腰围和舒张压呈正相关。基线肠道内富含高丰度的Dorea的人群,在减重方面更困难

然而Dorea菌在抑郁患者和患有食物过敏人群中减少,研究还表明Dorea菌可以预防或治疗过敏性鼻炎

相较于其他的肠道重要菌属,关于Dorea 的研究资料相对有限,本文将根据该菌相关的研究结果以及检测实践数据来综合分享该菌的相关信息和健康特性及其干预措施。

简 介

该菌是不形成孢子、革兰氏染色阳性、不运动、专性厌氧的菌。葡萄糖代谢的主要终产物是乙醇、甲酸盐、乙酸盐、H和 CO2不产生丁酸盐。DNA G+C 含量 (mol%):40–45.6 (Tm)。

该属的代表菌种是Dorea formicigenerans,是肠道中主要的产气菌,能够利用碳水化合物,这也是一些肠病部分肥胖患者会伴随腹胀气的原因之一。另外还有Dorea longicatena也比较常见。

该菌属包括目前已经鉴定的常见种包括以下:

  • Dorea acetigenes
  • Dorea ammoniilytica
  • Dorea amylophila
  • Dorea formicigenerans
  • Dorea hominis
  • Dorea longicatena
  • Dorea phocaeensis

Dorea菌与肠道微生态系统中的其他菌群之间也存在着复杂的相互作用。一些研究表明,Dorea菌与BacteroidesFaecalibacterium等菌群之间存在着协同关系,可以相互促进代谢产物的生成和利用,从而维持肠道微生态系统的平衡和稳定性

此外,青春双歧杆菌长双歧杆菌可以降低或抑制Dorea的丰度。

该菌作为肠道重要菌属,其与其它肠道菌群互作如下,仅供参考:

<来源:谷禾健康数据库>

健 康 特 性

▲ Dorea增多相关

➩ 非酒精性脂肪型肝炎

患有脂肪变性或非酒精性脂肪型肝炎(NASH)的儿童伴随着更高丰度的DoreaRuminococcus 菌属。


线粒体功能障碍,连同氧化应激和肠道菌群改变据信能够促进非酒精性脂肪型肝炎的进展。

证据表明非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)会破坏肠-肝轴,将野生型和甲基化控制的J蛋白敲除(MCJ-KO)小鼠喂食6周的高脂饮食 (CDA-HFD),小鼠的Dorea属及Oscillospira属较WT小鼠高;研究结果阐明了MCJ-KO的特定菌群谱,表现为DoreaOscillopira菌属的粪便相对丰度增加,以及AllboaculumRuminococcus菌属的减少。

这些菌通过增强短链脂肪酸、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)代谢和sirtuin(长寿蛋白)的活性,增加了无菌小鼠的脂肪酸氧化来发挥肝脏保护作用。值得注意的是,该研究强调Dorea菌属及其相关代谢产物是这种菌群依赖性保护表型的主要调节剂

研究者进一步利用公共数据库进行分析:通过一组肝硬化患者的数据,将患者根据体重指数(BMI)分为肥胖(BMI≥30;n=71)和非肥胖(BMI<30;n=121),有趣的是,在非肥胖受试者的子集中,粪便Dorea的丰度显著降低(p=0.026),而在肥胖患者中未观察到显著差异(p=0.636)。

这些发现可能表明瘦型非酒精性脂肪型肝炎患者的肠道菌群组成发生了特定变化,特征表现为Dorea菌属的减少

➩ 超重和肥胖

肠道菌群被认为在超重和肥胖的发展中发挥重要作用,但能量限制(特别是长期)对超重和肥胖成年人肠道微生物群的影响。发表于Genome Medicine的一项研究发现,基线时Dorea菌属丰度较高可能与随后难以减掉体重有关。

宏基因组研究也表明,BlautiaDoreaMediterraneibacter属的增加可能促成宿主肥胖

Dorea formicigenans 和 Dorea longicatena 在超重/肥胖人群中的丰度更高

基线Dorea的丰富随后的体重减轻适度的预测作用

Dorea丰度与肥胖呈正相关,在糖尿病前期患者中发现其丰度增加Dorea丰度的变化与粪中戊酸水平的变化呈负相关。Dorea高丰度可以降低产短链脂肪酸菌的丰度,导致粪便中包括戊酸在内的短链脂肪酸水平降低

➩ 2型糖尿病

2型糖尿病患者肠道菌群中产丁酸菌减少,而潜在致病菌增多。糖尿病前期患者肠道菌群也有相应的变化:梭菌属和黏蛋白降解菌AKKermansia显著减少。此外,Dorea菌属、瘤胃球菌属和链球菌属增多

➩ 肠易激综合征

肠易激综合征受试者中,与健康对照组相比,观察到肠道微生物群,肠杆菌科、瘤胃球菌、梭菌、Dorea物种增加

➩ 肿瘤息肉

肠道微生态系统组成变化与大肠肿瘤密切相关:与无腺瘤性息肉患者相比,腺瘤性息肉患者肠道微生态中拟杆菌比例相对降低,而变形菌比例相对较高,Dorea菌属及志贺菌属比例升高

➩ 结直肠癌

结直肠癌患者中DoreaPorphyromonas增加同时CatenibacteriumPrevotella减少的细菌属被证明产生了最准确的预测效果。Dorea在结直肠癌患者的粪便样本中比在健康对照者的粪便样本中更丰富Dorea菌具有粘附癌细胞的能力,这可能赋予Dorea在癌性结直肠环境中的竞争优势Dorea菌的机会主义能力带来潜在致癌作用。

➩ 牛皮癣

牛皮癣患者肠道菌群中的Ruminoccocus gnavus, Dorea formicigenerans, Collinsella aerofaciens丰度显著增加

➩ 自闭症

与健康对照组相比,自闭症孤独症谱系障碍儿童中毛螺菌科的数量有所增加毛螺菌科由大约几十个异质属组成。

众所周知,毛螺菌科成员中的许多属甚至可以主宰肠道微生物群,包括DoreaBlautia、LachnospiraCoprococcusRoseburiaRuminococcus。毛螺菌科成员具有广泛的代谢功能,包括合成短链脂肪酸(包括丁酸盐)、粘蛋白降解以及糖和芳香族氨基酸代谢。他们的生态失调与许多其他慢性疾病有关,例如炎症性肠病、肾脏疾病、肝脏疾病和神经行为疾病等。

▼ Dorea减少相关

➩ 过敏性鼻炎

过敏性鼻炎 (Allergic rhinitis,AR)是特应性个体接触环境中变应原后,通过IgE介导的多种细胞因子及炎性介质参与的鼻腔黏膜慢性非感染性炎症。发现过敏性鼻炎患儿的粪便Dorea菌、Dialister菌和组氨酸水平显著降低,而其差异代谢物与差异菌群无明显关联。

进一步研究发现DoreaRalstonia与淋巴细胞模式(Th2/Treg 比率)密切相关。有趣的是,DoreaRalstonia与淋巴细胞模式呈负相关:Th2/Treg 比率与Dorea呈负相关, 但与Ralstonia呈正相关。

在儿童早期,Dorea菌与屋尘螨特异性 IgE 水平呈负相关,并且似乎对过敏性鼻炎更具特异性。由于Dorea属与过敏的持续关联,因此Dorea菌丰度的改变可能通过改变对屋尘螨的过敏性致敏作用的发展,来预防或治疗过敏性鼻炎。

➩ 食物过敏

厚壁菌门的Dorea属与婴儿期的食物致敏和食物过敏呈负相关

研究表明提出婴儿双歧杆菌Bifidobacterium Infantis)可能通过增加Dorea和减少Ralstonia减轻 Tm 引起的过敏反应。Dorea可能有助于诱导 Treg 并抑制 Tm 诱导的过敏反应。

注:Tm 是指过敏原(allergen)或致敏物质(sensitizing agent)。

另外一项为期 3 年的后续研究表明,Dorea在后来发生食物致敏或食物过敏的婴儿的肠道微生物群中减少,因此表明Dorea可以防止食物致敏和食物过敏。

➩ 与肠道内肠道辅酶NAD正相关

Dorea相对丰度与肠道NAD总水平呈正相关。肠道NAD指的是肠道内的辅酶NAD(nicotinamide adenine dinucleotide)分子。NAD是一种重要的辅酶,在细胞中发挥着多种重要的生物学功能,包括能量代谢、DNA修复、信号转导等等。肠道内的NAD含量和代谢状态对肠道黏膜屏障的维护、肠道免疫和菌群平衡等方面都有着重要的影响。最近的研究表明,肠道NAD水平的改变可能与多种肠道相关疾病的发生和发展有关。

➩ 心力衰竭

此外,个别研究发现直肠真杆菌和Dorea longicatena在心力衰竭患者肠道微生物群中的含量低于健康受试者。

➩ 抑郁、睡眠

重度抑郁症是一种常见的精神疾病。研究结果显示属水平上,Dorea菌与抑郁和睡眠质量同时相关。压力诱导 Dorea, Coprococcus等菌群显著变化。

Dorea在抑郁症患者中减少,患有睡眠障碍的重度抑郁症患者的Dorea formicgenerans减少。

干 预 调 节

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Dorea减少干预

在属水平上,摄入 3 g/d HMW β-葡聚糖会增加拟杆菌,但会减少 Dorea (P < 0.1)。

大麦干预具有更高丰度的 AkkermansiaBlautia 和 Bilophila,同时减少 Parabacteroides和 Dorea

属于厚壁菌门的 Dialister、 Dorea 、Pseudobutyrivibrio 和 Veillonella 在使用L-谷氨酰胺后显着减少。

补充维生素D,肠道内Dorea相对丰度降低。

补充硫酸铁(口服)导致 Dorea菌物种的丰度降低。

低聚半乳糖 (GOS) 补充显示Dorea减少。

补充益生元(低聚果糖FOS 和菊粉混合物)显示 Dorea 丰度较低。

Bifidobacterium longum 增加Dorea菌。

喂食鼠李糖乳杆菌hsryfm 1301或其发酵乳28天后,大鼠的肠道微生物群和血脂得到改善。血脂与瘤胃球菌、Dorea、Enterococcus正相关(P<0.05)。

刺梨(RRT)的果实可食用,被认为是具有降脂作用的药用果实。12 周刺梨降低 DoreaCoprobacillus 丰度,并促进双歧杆菌和Roseburia 丰度,来逆转高脂饮食诱导的肠道生态失调

芒果 ( Mangifera indica L.) 果皮是工业加工获取果汁和浓缩物的副产品,富含多酚和膳食纤维。将预先消化的芒果皮提交给人类结肠的动态体外模型。Dorea属在芒果果皮发酵中的含量为 6.69%。

抗生素(阿莫西林、四环素和甲硝唑)治疗 2 周后,Dorea formicgeneransEubacterium rectale的丰度下降。

白藜芦醇有效降低了AkkermansiaDoreaSutterella和Bilophila菌属的丰度 。

高蛋白饮食后,Dorea会随着 BMI 的降低而降低。

⇈ 

Dorea增加干预

Dorea菌属可以利用多种底物进行发酵代谢,包括葡萄糖、果糖、乳糖和芳香族化合物等。因此,调节饮食结构可以影响Dorea菌属的生长和代谢。

摄入动物性饮食五天后,肠球菌科、肠球菌属和 Dorea属的细菌在蠕虫感染中表现出丰度增加的趋势。

高纤维、低脂肪的饮食有利于增加Dorea菌属的丰度和多样性。

富含可发酵碳水化合物的饮食支持相对丰富的双歧杆菌、普雷沃氏菌属、瘤胃球菌属、Dorea 、 Roseburia 等。

果胶是一种水果蔬菜中发现的复杂的膳食纤维和益生元。果胶摄入增加LachnospiraDoreaClostridium,其中Lachnospira的增幅最大。

中等强度的运动干预持续 3 个月后,亚阈值抑郁症的年轻青少年的肠道菌群发生变化,在属水平上增加Coprococcus、Blautia、Dorea、Tyzzerella 、Tyzzerella nexilis 的相对丰度。

注:中等强度的运动,包括每天跑步 30 分钟,每周 4 天。

结 语

当谈到Dorea菌时,虽然仍有许多未知的领域,但我们已经取得了一些重要的研究进展。Dorea菌在肠道微生物组中扮演着重要的角色,与人类健康密切相关。它们能够帮助维持肠道菌群的平衡,支持营养物质的吸收和消化,并且可能对肥胖、炎症性肠病、自身免疫疾病等疾病的发生和发展起到重要作用。

然而,关于Dorea菌的研究仍然处于起步阶段。我们需要研究更多的样本、更多的群体,并使用更多的技术手段来深入了解这些菌属的作用机制。相信随着微生物组研究的不断深入,我们将能够更好地理解Dorea菌和其他肠道菌属对人类健康的影响,并开发更加个性化的干预管理方案。

主要参考文献:

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肠道核心菌属——毛螺菌属(Lachnospira)

谷禾健康

毛螺菌属Lachnospira),属于厚壁菌门,毛螺菌科Lachnospiraceae),该菌属存在于大多数健康人的肠道里,可能是一种潜在的有益菌,参与多种碳水化合物的代谢,尤其水果蔬菜中的果胶(一种复杂的膳食纤维和益生元)的能力很强,发酵导致乙酸和丁酸的产生为宿主提供能量的主要来源。

图片来源:microbiomology

先识毛螺菌科(Lachnospiraceae)

毛螺菌科(Lachnospiraceae)目前在NCBI中被描述为包括 58 个属和几个未分类的菌。毛螺菌属(Lachnospira是毛螺菌科的一个重要组成成员。

认识毛螺菌属之间先了解下毛螺菌科

人类结肠微生物群可以处理多种底物,包括蛋白质、寡肽、膳食多糖、内源性粘蛋白和逃避宿主消化的糖蛋白 。肠道菌群碳水化合物的代谢是向宿主提供营养和能量的关键过程

在厚壁菌门中,毛螺菌科、乳杆菌科和瘤胃球菌科水解淀粉和其他糖以产生丁酸盐和其他短链脂肪酸。

毛螺菌科Lachnospiraceae)的基因组分析揭示了其组内成员利用饮食衍生的多糖(包括淀粉、菊粉和阿拉伯木聚糖)的相当大的能力,但是在种和菌株之间存在很大差异。

毛螺菌科是一个系统发育和形态异质的分类群,属于厚壁菌门的梭菌簇 XIVa,毛螺菌科的所有成员都是厌氧的、发酵的和化学有机营养的,并且一些表现出强水解活性,例如通过果胶甲酯酶、果胶酸裂合酶、木聚糖酶、α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶、β-木糖苷酶α-和β-半乳糖苷酶的活性、α-和β-葡萄糖苷酶、N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶或α-淀粉酶。

毛螺菌科存在于早期婴儿中,甚至在胎粪中也有发现。然而,毛螺菌科丰度的增加与衰老有关。毛螺菌科的丰度在患有不同疾病的受试者的肠腔中也增加了,尽管该科的分类群一再显示出它们为宿主产生有益代谢物的能力。

毛螺菌属(Lachnospira)

★ 形态和代谢

Lachnospira细胞形态呈直的或略微弯曲的棒状细胞,有的可能呈螺旋状。单细胞尺寸为 0.35–0.6×2.0–4.0 µm,DNA G + C 含量( mol %):38–45。细胞成对出现,有时呈长链状。细胞具有革兰氏阳性超微结构,严格厌氧

在 30–45 °C 下生长,在含有瘤胃液或酵母提取物、无机盐、果胶或聚半乳糖醛酸的厌氧培养基中生长。

化能有机营养,发酵代谢;发酵果胶、聚半乳糖醛酸、果糖和纤维二糖等乙酸盐、甲酸盐、乙醇和 CO2是聚半乳糖醛酸和果胶发酵的主要最终产物。也可能产生少量的H。果胶发酵时也会产生甲醇不产生琥珀酸盐、丁酸盐和丙酸盐。

不产生吲哚、过氧化氢酶或 H2S,不还原硝酸盐。不水解明胶或淀粉。主要存在于哺乳动物肠道,从牛瘤胃内容物和猪粪便和盲肠内容物中分离。

在肠道中,抗性淀粉和低聚半乳糖可以通过结合胆盐直接降低胆汁酸的浓度。Lachnospira等产生丁酸盐细菌的增加都间接导致胆汁盐浓度降低。

★ 分类和物种

Lachnospira(毛螺菌属)主要有以下结果物种:

Lachnospira rogosae

Lachnospira eligens

Lachnospira multipara

Lachnospira multiparis

Lachnospira pectinoschiza

模式种是多对毛螺菌(Lachnospira multiparus)。

以前的16S 的测试,可能会错误地将Lachnospira rogosae识别为乳酸杆菌。后来纠正这一错误并更新了数据库,重新正确重命名为Lachnospira rogosae

Lachnospira pectinoschiza 是从猪的结肠内容物中分离的能分解果胶的菌。但是该菌物种无法从羊的瘤胃内容物中分离出来,即使这些动物被喂食高果胶饮食。实验中果胶、聚半乳糖醛酸和葡萄糖酸盐是支持该菌快速生长的唯一底物。

不同的是,Lachnospira multiparus 是瘤胃内主要的果胶分解菌。它的碳水化合物代谢在实验室发酵罐的生长实验中进行的研究。

★ 哪些因素影响毛螺菌属

增加

食用富含纤维的植物性饮食与RoseburiaLachnospiraPrevotella属的丰度增加以及短链脂肪酸产量增加相关。

全谷物代替六周的饮食习惯精制谷物增加了 LachnospiraRoseburia,减少了肠杆菌科的成员,总体上产生了更有利的微生物景观。

全谷物:是指完整、碾碎、破碎或压片的谷物,其基本组成包括淀粉质胚乳、胚芽与皮层,各组成部分的相对比例与完整颖果一样。

全谷物不仅含有丰富的B族维生素、镁、铁和膳食纤维,还含有多酚、维生素E、单宁、类胡萝卜素、植酸、木质素和木脂素等常见抗氧化成分,而且还含有一些果蔬食品中少见但具有很高营养价值的抗氧化成分,如γ-谷维素、烷基间苯二酚、燕麦蒽酰胺等。比如:全燕麦,荞麦,黑米,小米,全麦等。

果胶是一种水果蔬菜中发现的复杂的膳食纤维和益生元。研究表明水果中纤维的消耗与健康成人肠道中大量的果胶分解细菌属Lachnospira 密切相关。果胶摄入增加梭菌属簇 XIV(LachnospiraDoreaClostridium),其中Lachnospira的增幅最大。

最近的一项研究发现Lachnospira与 β-胡萝卜素、维生素 E 和植物脂肪的摄入量呈正相关,而与肉类、总蛋白和胆固醇的摄入量呈负相关 。

洋车前子是一种广泛用于治疗便秘的药物。它将水分困在肠道中,增加粪便中的水分,缓解排便并改变结肠环境。研究显示洋车前子处理可以增加LachnospiraRoseburia 和 Faecalibacterium.

茶多糖维持了肠道微生物群的多样性,恢复了一些因糖尿病而减少的细菌属(毛螺菌属、罗斯氏菌和Fluviicola)的相对丰度。

茶多糖主要由葡萄糖、阿拉伯糖、木糖、岩藻糖、核糖、半乳糖等组成。

葡萄不仅含有各种植物化学物质,如儿茶素,原花青素,花青素,亮氨酸花青素,槲皮素,山奈酚,二苯乙烯,鞣花酸和羟基肉桂酸酯,而且也是膳食纤维的良好来源。与基线相比,4周的葡萄粉摄入量显着增加三个属Akkermansia,Flavonifractor和毛螺菌属的相对丰度。

减少

将117名超重成年人随机均分为食用4次/周炸肉组和不食用炸肉组,干预4周,发现食用炸肉组的菌群多样性降低,LachnospiraFlavonifractor丰度降低Dialister、Dorea、韦荣球菌属丰度增加

越来越多的证据表明,众所周知的致癌驱动因素吸烟会影响肠道微生物组。一项研究针对 803 名成年人子集的吸烟和肠道微生物组使用16s测序进行了分析。

发现以前和现在吸烟者的粪便微生物组的整体组成与从不吸烟者有显着差异。相对于从不吸烟者而言, Lachnospira 和Tenericutes菌则被耗尽。这些变化在种族和族裔亚群中是一致的,表明吸烟会导致Lachnospira消失或减少

★ 与其他菌的相互作用(仅供参考)

毛螺菌过多相关

睡眠(夜猫子)

海法大学和以色列理工学院的合作研究项目发现,“早起的人”和“夜猫子”的肠道微生物组(寄居在消化道的细菌群)彼此不同。该研究将人们分为三种不同的‘时型’:

“云雀”——早起的晨型人,在早晨活力最好;

“猫头鹰”——晚睡的夜猫子,在早晨运作困难;

“中间群体”——大部分人属于这种。

研究结果指出了“云雀”和“猫头鹰”的微生物组之间的差异;在“云雀”中,细菌属Alistipes 的百分比更高,而在“猫头鹰”中,属于Lachnospira属的细菌更高,该细菌为产生丁酸盐的细菌,是一种短链脂肪酸,是睡眠和觉醒相关信号的来源。

其他研究也陆续发现包括毛螺菌属Lachnospira棒状杆菌属Corynebacterium 和 布劳特氏菌属Blautia 在内的几种微生物与睡眠质量呈负相关

调节肠道菌群是改善睡眠的可行路径之一,好好睡觉也可以帮助我们维护肠道微生态健康,好眠养好菌,好菌助好眠。

肝病

非酒精性肝脂肪变性疾病中毛螺菌属的丰度相对对照较高,同样在非酒精性脂肪肝中也发现毛螺菌属的富集。

毛螺菌过少相关

哮喘

哮喘是一种气道慢性疾病,尤其对于儿童。生命早期的特定细菌属与 1 岁儿童的特应性和喘息有关。越来越多的证据表明,其中一个原因可能是儿童在生命早期获得的健康微生物受到破坏。

加拿大健康婴儿纵向发育 (CHILD) 研究中发现,在生命的前 3 个月内,毛螺菌相对丰度的的下降与学龄前哮喘有关,并且 Lachnospira/Clostridium 比率可作为预测哮喘发展的潜在生命早期生物标志物

《Science Translational Medicine》上刊登了加拿大温哥华的不列颠哥伦比亚大学(UBC)Brett Finlay 等科学家的文章,他们采集了300多个婴儿在3个月和1岁时的便便和尿液样本,结果显示,粪便样品中缺乏四种细菌LachnospiraVeillonellaFaecalibacteriumRothia)的3个月的婴儿,后来在1岁时都显示出了早期哮喘的症状(喘息和皮肤过敏)

而那些在1岁时没有这些症状的孩子,无一例外在其3个月的粪便样本中含有大量的这四种微生物。检测这些肠道微生物即可预测这些孩子日后患哮喘的风险,通过控制这些肠道细菌的组成还有可能找到预防儿童哮喘的方法。

抑郁症

研究发现,LachnospiraRoseburiaFaecalibacterium与抑郁症状的严重程度呈负相关

自闭症

南医大刘星吟团队揭示在属水平上,Lachnospira 和Megamonas 在对照组内的2-3岁和7-11岁亚组中丰度较高,而自闭症组不存在此趋势

阿尔兹海默症

与健康对照组相比,阿尔茨海默病 (AD) 患者的肠道微生物组发生了改变。然而,以前的研究经常评估一直在服用药物或其他疾病干预措施的 AD 患者。此外,在一项研究中同时测定轻度认知障碍 (MCI) 或 AD 患者的肠道微生物组是罕见的。

与健康对照组相比,阿尔茨海默病患者的拟杆菌属、毛螺菌属和瘤胃梭菌减少,普氏菌属水平增加。而轻度认知障碍患者中这些属的变化方向与AD患者相同。然而,Lachnospira唯一一个在轻度认知障碍患者中的丰度在统计学上显着低于健康对照组的属,表明该菌属的关键作用。

慢性肾病

研究表明,与健康人群相比,慢性肾脏病人群的肠道菌群组成不同Lachnospira Ruminocococus gnavus 是很好的微生物标志物

食管鳞状细胞癌

口腔健康以及口腔微生物不佳与食管鳞状细胞癌(ESCC)的发生有很大的关系。中国淮安市第一人民医院的 23 名食管癌患者身上采集的粪便样本中含有丰富的厚壁菌门和放线菌门。根据这项研究, Lachnospira可用作食管鳞状细胞癌潜在的生物标志物。

系统性红斑狼疮

肠道微生物组与系统性红斑狼疮 (SLE) 之间相关性被越来越多的研究关注。研究表明Lachnospira与SLE风险呈负相关

慢性自发性荨麻疹

慢性自发性荨麻疹(CSU)是一种肥大细胞驱动的疾病,在过去几年中其病因和发病机制取得了许多进展。CSU的主要治疗方法是口服第二代抗组胺药。

然而,只有平均 50% 的 CSU 患者对常规或四倍剂量的非镇静抗组胺药有充分反应。同时,肠道菌群会影响药物的疗效。研究发现毛螺菌科及其下属分类群被发现是响应者和非响应者之间肠道微生物群的主要差异。而且Lachnospira是预测抗组胺药对 CSU 患者疗效的标志物

格雷夫斯病(GD)

格雷夫斯病(GD)是一种以甲状腺功能亢进为特征的全身性自身免疫性疾病。有证据表明,肠道菌群的改变可能与自身免疫性疾病的发展有关。研究发现GD患者中Lachnospira 相较于对照减少

肠癌

根据已有报道发现,两个丁酸盐生产者Lachnospira multiparaEubacterium eligens在结直肠癌中含量降低,生成硫化物的细菌Desulfovibrio vietnamensisD.longreachensisBilophila wadsworthia 增加。

大肠癌是由大肠息肉(腺瘤)和粘膜内癌一步步演变而来的(多阶段癌变)。研究表明,双歧杆菌属(Bifidobacterium)的细菌群会在粘膜内癌阶段减少。另外,作为丁酸产生菌的多毛毛螺菌(Lachnospira multipara)和挑剔真杆菌(Eubacterium eligens从粘膜内癌阶段到晚期大肠癌阶段一直持续减少

胃癌

胃癌患者肠道菌群的特点是物种丰富度增加,丁酸产生菌减少,以及其他共生细菌的富集,尤其是乳酸杆菌、埃希氏菌和克雷伯氏菌。据报道乳杆菌属和毛螺菌属是胃癌相关细菌属网络中的关键物种。毛螺菌属、乳杆菌属、链球菌属、韦荣氏菌属的组合在区分胃癌患者和健康对照方面表现出良好的表现。

2 型糖尿病 (T2D)

肠道微生物组可能在与 2 型糖尿病 (T2D) 发展相关的炎症中发挥作用。横断面研究发现 2 型糖尿病患者中毛螺菌属和消化链球菌科较少

与对照大鼠相比,糖尿病大鼠肠道菌群中厚壁菌属的比例增加而拟杆菌属的丰度降低,菊粉治疗可使糖尿病大鼠的肠道菌群组成恢复正常。

与未治疗的糖尿病大鼠相比,接受菊粉治疗的糖尿病大鼠的益生菌乳杆菌及可产生短链脂肪酸的细菌(如毛螺菌属、考拉杆菌属及拟杆菌属)丰度会明显增加,可产生脂多糖的脱硫弧菌属丰度会降低。进一步分析发现,毛螺菌属的丰度与葡萄糖负荷后的血糖反应呈负相关

白塞病

在白塞病 (BD) 中,一种自身炎症性血管炎,不平衡的肠道微生物群可导致促炎反应。与对照相比,BarnesiellaceaeLachnospira显着减少与 BD 患者有关。

尽管毛螺菌属是一个重要的肠道菌属,但是目前关于该菌的研究和证据还不是很多,还仅限于关联性研究,在机制方面研究较少,以上文中主要的健康相关性证据支持还不充足,需要更大队列来探讨。

总的来说,该菌是一个对健康有益的菌,更深入地了解其与宿主相互作用的机制将有利于我们干预肠道菌群,最终目标是将其用于预防和治疗肠内外疾病。

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