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谷禾健康
脆弱拟杆菌(Bacteroides fragilis)是拟杆菌门拟杆菌属的重要成员。事实上，脆弱拟杆菌因其免疫调节功能而成为该属中研究最多的共生微生物。它是革兰氏阴性、不形成孢子、杆状专性厌氧菌。在人类健康中扮演着复杂而双面的角色。
这种革兰氏阴性专性厌氧菌常见于人类肠道菌群中，但也在口腔、上呼吸道和女性生殖道中检测到。第一个发现的脆弱拟杆菌菌株是从感染患者体内作为病原体分离出来的，随后的研究表明，该物种经常在患有各种炎症性疾病的患者中检测到，例如腹部、皮肤和软组织、骨和关节、女性生殖道、中枢神经系统和下呼吸道感染以及炎症性肠道感染疾病、心内膜炎、菌血症和败血症。
脆弱拟杆菌也通常定植于各种哺乳动物的下胃肠道粘膜表面，包括人类、新生羔羊、牛犊、幼兔和小猪。据报道，这种细菌物种可以代谢饮食和宿主来源的多糖作为碳和能量来源，并且能够耐受氧气暴露。
人类脆弱拟杆菌生态位具有物种特异性，使得单一菌株能够占据主导地位并经历适应性多样化。根据合成和分泌脆弱拟杆菌毒素(BFT)的能力分为产肠毒素脆弱拟杆菌(ETBF)和不产肠毒素脆弱拟杆菌(NTBF)。 ETBF 已被确定为临床感染中常见的机会致病菌，可促进慢性炎症，从而导致结肠炎、阿尔兹海默症甚至是结直肠癌。
★ 脆弱拟杆菌的危害
从人类中分离出的脆弱拟杆菌菌株中有10%至20%编码脆弱拟杆菌毒素(BFT)，这是一种锌依赖性金属蛋白酶，可通过E-钙粘蛋白裂解损害结肠上皮屏障。BFT是脆弱拟杆菌研究最多的毒力因子之一，目前的证据表明这种毒素可能是慢性结肠炎和结直肠癌的驱动因素。
含毒素菌株或产肠毒素脆弱拟杆菌(ETBF)还会引起儿童和成人的急性和慢性肠道疾病。BFT通过诱导小带粘附蛋白E-钙粘蛋白裂解并启动以炎症和c-Myc依赖性促癌过度增殖为特征的细胞信号传导反应来损害结肠上皮屏障。因此，携带易患结肠炎症或肿瘤形成的基因突变的宿主特别容易受到毒素介导的损伤。最近在具有结肠癌易感位点的人类结肠活检中观察到带有ETBF的生物膜，强烈表明ETBF是结直肠癌的驱动因素。
★ 脆弱拟杆菌的益处
尽管与疾病存在关联，但大约20%的人群似乎是无症状的ETBF携带者。不产肠毒素脆弱拟杆菌(NTBF)对结肠上皮细胞有有益作用，增强屏障作用，降低膜通透性，抑制其他病原菌定植，优先占据结肠生态位，维持肠道菌群稳态。
此外，脆弱拟杆菌具有多种代谢潜力，与多糖利用相关的各种基因通过调节肠道微生物群的组成和促进肠道内短链脂肪酸的产生来影响宿主生理机能。
脆弱拟杆菌的功效很大一部分是由于荚膜多糖的合成。据报道，脆弱拟杆菌可产生八种荚膜多糖，考虑到大多数细菌只能合成一种荚膜多糖(如果它们能合成的话)，这是一个惊人的数字 。脆弱拟杆菌荚膜多糖A(PSA)由于其免疫调节功能被广泛描述，这种共生细菌产生由抗原呈递细胞处理的独特荚膜多糖，并激活CD4+ T细胞调节炎症细胞因子的平衡。
脆弱拟杆菌/多糖A已被证明可以减少脓肿、细菌感染，预防结肠炎、结直肠癌、改善中枢神经系统疾病、肺部炎症等。
Sun F,et al.Food Res Int.2019
★ 脆弱拟杆菌耐药性很强
多项研究进一步揭示，与胃肠道中的其他厌氧菌相比，脆弱拟杆菌表现出最高的抗生素耐药性和最多的抗生素耐药机制。这不仅使得治疗脆弱拟杆菌引起的感染变得困难，而且有可能成为抗生素抗性基因的储存库，导致它们通过整合转座子、整合遗传元件转移到其他正常细菌菌群中。
甲硝唑只是针对所有脆弱拟杆菌分离株的体外活性最强的药物，应被视为经验性治疗脆弱拟杆菌感染的一线抗生素。但是持续监测不同地理区域脆弱拟杆菌的抗生素耐药性模式对于提供合适的治疗方案和更准确地预防感染至关重要。
人们对脆弱拟杆菌的研究不仅要关注其对肠道健康的积极影响，还应关注其潜在的病原性。了解脆弱拟杆菌的特性对于未来的人群的健康至关重要。
脆弱拟杆菌(B. fragilis)普遍存在于人体内，但随着越来越多的研究和对人体样本的测序，我们发现脆弱拟杆菌在不同人群中存在很大的差异(丰度、菌种组成)。
Sun F,et al.Food Res Int.2019
究竟是什么造成了如此显著的差异，主要总结为：宿主因素和菌群自身的特殊结构以及细菌间的竞争机制。
研究发现，多种因素，包括年龄、饮食、身体状况、药物摄入和生活习惯，都会影响肠道中脆弱拟杆菌的丰度。
★ 饮食对脆弱拟杆菌的丰度有重要影响
其中，饮食对脆弱拟杆菌肠道丰度的影响最大。对蒙古人群饮食干预的研究表明，从含有高水平蛋白质和脂肪的传统饮食转向富含碳水化合物的饮食导致脆弱拟杆菌丰度发生显著变化。
在泰国，对来自两个饮食偏好不同地区的60名健康儿童的肠道微生物群落进行分析发现，来自肉类和碳水化合物占饮食比例较高地区的儿童中脆弱拟杆菌的丰度较高。
此外，在六名患有2型糖尿病或高血压的肥胖受试者中，严格的素食饮食被证明可以增加共生微生物的丰度，例如脆弱拟杆菌。另一项对913名婴儿(1个月)进行的研究显示，母体补充维生素D和婴儿直接补充维生素D与脆弱拟杆菌丰度呈正相关。
★ 不同年龄的人脆弱拟杆菌存在差异
不同年龄段的人肠道中脆弱拟杆菌存在差异。脆弱拟杆菌在宿主体内的丰度在出生时会丰富，弱的粘膜选择性使得多种脆弱拟杆菌菌株能够在婴儿宿主体内共存。
脆弱拟杆菌的持久性在4个月至1-2岁之间增加，这与适应性免疫系统的发育相对应。随着人类肠道微生物群的成熟，脆弱拟杆菌的特定菌株更有可能在肠道定殖。研究表明，随着时间的推移(即数十年)，拟杆菌门的成员在宿主肠道内构成最稳定的细菌成分，并且单一菌株通常在该物种中占主导地位。
★ 生活方式和健康状态影响脆弱拟杆菌丰度
与健康人相比，患有真菌性角膜炎、急性阑尾炎、炎症性肠病、家族性腺瘤性息肉病和结直肠癌等疾病的患者肠道细菌微生物组中脆弱拟杆菌的丰度通常会增加。
此外，同一疾病中不同年龄段患者的脆弱拟杆菌丰度也不同，儿童脊柱关节炎患者的脆弱拟杆菌丰度增加，而成人患者则出现相反的现象。
对短期二甲双胍治疗后从2型糖尿病患者收集的粪便样本进行的分析显示，脆弱拟杆菌的丰度有所减少。然而，抗结核治疗导致脆弱拟杆菌的丰度显著增加。
腹泻患者产肠毒素脆弱拟杆菌感染率较高
已在健康个体和腹泻患者的粪便样本中鉴定出产肠毒素脆弱拟杆菌(ETBF)。注意，腹泻患者中ETBF的患病率(20-30%)大约是健康个体(10-20%)的两倍。
来自不同城市和地理位置的报告显示，1岁以上腹泻儿童的ETBF定植百分比高于年龄匹配的对照组。
有趣的是，一岁以下的儿童，患病率在一般人群中最低，并且与腹泻无关，这表明发育轨迹对于腹泻相关性的发生很重要。
肥胖人群的脆弱拟杆菌丰度较高
宿主的生活方式和生理状态也会影响肠道脆弱拟杆菌的丰度。例如，缺乏运动可能会导致脆弱拟杆菌和其他拟杆菌属物种显著富集。
以往的研究表明，脆弱拟杆菌与肥胖呈正相关，肥胖儿童中脆弱拟杆菌的丰度高于瘦儿童。
★ 抗生素和药物的使用减少脆弱拟杆菌
抗生素可以显著改变肠道微生物群的组成，可能导致脆弱拟杆菌数量减少。除了抗生素，其他药物如抗酸药、非甾体抗炎药等也会对脆弱拟杆菌的丰度产生影响。
此外，宿主的遗传背景和不同地理位置也可能影响肠道中脆弱拟杆菌的丰度和组成。
★ 一部分以毒性依赖的方式定植
由于不产毒素脆弱拟杆菌(NTBF)很容易在人类结肠中定殖，并且在小鼠模型中进行的研究表明其有利于宿主T细胞反应的发展。
一种特定的 ETBF 菌株(43859)可以以毒素依赖性方式定植先前被NTBF(TM4000) 占据的生态位。然而，毒素的存在并不是腔内生态位获取或竞争的普遍决定因素，这也部分依赖于脆弱拟杆菌VI型分泌系统(T6SS)和其他遗传决定因素。
中毒促进ETBF的传播。如前所述，在1至5岁儿童中，腹泻患者的ETBF计数会增加。毒素的产生和相关的腹泻可能是病原体通过增加粪口污染在人与人之间传播的关键策略。
霍乱弧菌和肠沙门氏菌等人类肠道病原体利用腹泻作为在人类宿主之间传播感染的手段，因此产肠毒素脆弱拟杆菌也可能属于这种情况。
• 造成多组织感染甚至菌血症
适量的脆弱拟杆菌定植于肠道可能不会引起任何症状，然而，脆弱拟杆菌表现出侵入体内多个组织部位的能力。当这种细菌逃离肠道并进入血液或其他组织时，可能造成感染甚至菌血症。
如果脆弱拟杆菌逃逸到腹腔、血液或其他无菌环境，它可能导致感染，如腹膜炎、菌血症、败血症、脑膜炎、肺炎、皮肤和软组织感染等。
脆弱拟杆菌毒素(BFT)已被证明对肾和肺上皮细胞以及内皮细胞具有体外毒性，表明其在肠外感染中具有潜在作用 。尽管定植的其他遗传决定因素(包括荚膜多糖)与肠外感染和脓肿形成有关，但BFT的这种作用尚未明确定义。
ETBF 在血流分离株和阴道感染样本中可能更具代表性 。
• 与慢性肠道疾病存在关联
产肠毒素脆弱拟杆菌(ETBF)与慢性肠道疾病的关联已经建立了二十多年，首次报道是在炎症性肠病患者中。ETBF还与溃疡性结肠炎和结肠肿瘤呈正相关。
结直肠癌患者中ETBF的相关性包括散发病例和家族病例，表明这种疾病无论何时起病，都具有生理学共性。人群中ETBF的高无症状携带率与 ETBF 相关炎症性肠病和散发性结直肠癌病例数低之间的差异表明，致病性不是随机的，而是取决于未知的宿主易感性决定因素。
• 造成抗生素耐药性
脆弱拟杆菌是已知的可以携带抗生素耐药基因的细菌，这使得感染难以治疗，并且可能导致耐药性在细菌之间传播。
拓展：脆弱拟杆菌毒素的发现
1984年首次报道了脆弱拟杆菌的肠道毒性，描述了羔羊腹泻。当时，产肠毒素菌株和非产肠毒素菌株之间存在明显区别，但腹泻的病因尚不清楚。
1992年，首次证明产肠毒素菌株培养物上清液中的一种成分导致了先前在向羔羊回肠环(LIL)注射细菌时观察到的分泌表型。开发了一种使用结肠癌HT29细胞系进行脆弱拟杆菌毒素(BFT)细胞损伤的体外测定方法，允许同时筛选多种产肠毒素菌株。该毒素最初从培养物上清液中纯化为20-KDa蛋白质，并在LIL和HT29模型中分别具有肠毒性和细胞毒性。
该毒素的部分克隆和表达表明它是一种不耐热的金属蛋白酶。还开发了用于检测毒素的诊断方法，从而可以确认患有ETBF相关腹泻的人中分离出的ETBF菌株中存在肠毒素。
克隆了BFT基因的完整序列，氨基酸序列的表征和生化分析表明，BFT是作为原毒素产生的，经过处理后将活性C末端结构域释放到细胞外环境中 。进一步的研究表明，原毒素的裂解不依赖于金属蛋白酶结构域的锌结合基序，并且整个C末端结构域对于毒素活性至关重要。
详细的结构分析确定，N端前结构域可能参与原毒素通过细胞被膜的分泌以及细菌细胞内毒素活性的抑制。有趣的是，N端结构域包含代表独特折叠的脂蛋白信号肽，而C端金属蛋白酶结构域是真核A解整合素和金属蛋白酶(ADAM)蛋白酶的异种同源物，表明脆弱拟杆菌水平获取BFT。
如下图所示，原毒素的裂解可通过来自肠腔的宿主蛋白酶在体内发生。有趣的是，在血液中，BFT只能被单一的内源性细菌半胱氨酸蛋白酶激活命名为fragipain (Fpn) 。当静脉注射细菌时， ETBF fpn突变菌株无法导致小鼠死亡，这表明 Fpn 在 ETBF 介导的脓毒症中的重要性。fpn基因存在于大多数 NTBF 和 ETBF 菌株中，表明 Fpn 除了 BFT 激活之外还有其他作用。
控制脆弱拟杆菌毒素分泌的已知分子机制
Valguarnera E,et al.J Mol Biol.2020
自从发现脆弱拟杆菌毒素(BFT)以来，控制宿主细胞损伤的分子机制已经被描述。当建立HT29细胞模型(结肠癌HT29细胞)时，观察到BFT引起细胞变圆和脱落，推测是由于细胞间连接损伤所致。
经BFT处理的HT29细胞的形态变化被发现是F-和 G-肌动蛋白重排的产物。BFT以蛋白酶依赖性方式与未识别的细胞受体结合，并诱导小带粘附蛋白E-钙粘蛋白的胞外结构域裂解；这种裂解事件仅发生在完整细胞的情况下。
鉴于BFT与ADAM10的相似性，BFT可能直接促进E-钙粘蛋白裂解。由于尚无证据表明BFT可以直接处理细胞E-钙粘蛋白，因此另一种假设是，BFT对其受体或另一种宿主蛋白的活性可能触发导致E-钙粘蛋白丢失的信号传导途径(下图)。
脆弱拟杆菌毒素-宿主细胞相互作用
Valguarnera E,et al.J Mol Biol.2020
BFT通过未知受体与结肠上皮细胞(CEC)结合，并触发 E-钙粘蛋白的裂解。
BFT:脆弱拟杆菌毒素；ETBF:产肠毒素脆弱拟杆菌。
• 增加了白细胞介素-8的分泌
BFT介导的E-钙粘蛋白裂解促进β-连环蛋白迁移至细胞核。此外，BFT对E-钙粘蛋白的切割会触发丝裂原激活蛋白激酶(MAPK)和NF-κB通路的诱导，从而增加白细胞介素-8(一种吸引多形核细胞的趋化因子)的分泌。
NF-κB 激活通过诱导 COX2 和增加前列腺素 E2控制肠细胞的液体分泌水平。BFT诱导COX2和血红素加氧酶1 与肠上皮细胞凋亡延迟有关。
• 诱导宿主防御机制，影响疾病进展
BFT还可以诱导宿主防御机制，例如β-防御素2和铁载体结合抗菌蛋白 lipocalin-2 的表达，并且还可以通过 MAPK、AP-1增加人脐静脉内皮细胞的自噬。
受毒素影响的信号通路导致HT29细胞中基因表达差异和表观遗传变化。当毒素刺激取消时，宿主细胞转录谱和表观遗传标记的变化就会消失，这表明ETBF持续分泌毒素可能是疾病进展的一个组成部分。
拟杆菌属的物种在生命早期获得，常见于下胃肠道。给定菌株能否在其生态位中建立成功，有许多潜在的决定因素，包括宿主饮食、发育、抗生素的使用以及与微生物群其他成员的相互作用。
尽管外部因素(例如上述因素)对于定植至关重要，但脆弱拟杆菌携带定植的遗传决定因素，通过与宿主和微生物竞争者相互作用，有助于占据生态位。
• 荚膜多糖
在20世纪70年代的研究中描述了脆弱拟杆菌的荚膜，认为这是该生物体相对于拟杆菌属其他物种的显著特征。这些观察结果，再加上脆弱拟杆菌是人类厌氧感染中最常见的拟杆菌属，尽管其在微生物组中的相对丰度较低，因此得出了脆弱拟杆菌荚膜与疾病发病机制有关的假设。
荚膜多糖利于脆弱拟杆菌在宿主体内生存
事实上，研究表明脆弱拟杆菌减少了免疫细胞的吞噬作用，从而增加了结肠腔外的细菌适应性。与这一发现一致，荚膜多糖是脆弱拟杆菌形成肠外脓肿的主要因素。
脆弱拟杆菌(B.fragilis)拥有8个不同的基因组位点，每个基因座都编码合成特定荚膜多糖变体所需的酶。这些基因座的表达是通过启动子倒位为“开”或“关”构型来调节的。
当脆弱拟杆菌经过动物传代时，荚膜多糖水平会增加，表明其在宿主体内的生存中发挥着关键作用。无菌小鼠的单定植实验表明，任何荚膜多糖都足以建立生态位；然而，这一发现并不表明所有荚膜变体在宿主内具有免疫等效性，或者单个荚膜变体足以在复杂的生态系统中定植。
荚膜多糖会影响免疫，使脆弱拟杆菌更耐受
B. fragilis荚膜多糖由两性离子聚糖的重复单元组成。与大多数聚糖抗原不同，多糖A(PSA)可以在MHCII抗原呈递细胞的背景下呈递，诱导调节性T细胞的形成，从而有助于对脆弱拟杆菌的免疫耐受。
PSA通过Toll样受体(TLR)2 途径诱导IL-10产生，并抑制无菌小鼠中IL-17的产生，从而促进低炎症环境 。然而，缺乏PSA不会降低不产肠毒素脆弱拟杆菌(NTBF)定植的小鼠中的 IL-10。对于产肠毒素脆弱拟杆菌(ETBF)，最近使用人类结肠组织活检的速冻样本进行的研究表明，PSA表达与脆弱拟杆菌毒素基因携带之间呈负相关，这表明可能会加剧炎症。
总之，这些研究表明可能存在菌株和环境依赖性调节元件来调节宿主对脆弱拟杆菌多糖的反应。
• 多糖利用位点
多糖利用位点(PUL)是专门负责复杂聚糖分解和同化的特殊位点；这些构成了一些拟杆菌属物种基因组含量的近20%。
加工不同的膳食多糖增加了生存机会
不同的PUL可以加工不同的多糖，使拟杆菌能够加工膳食聚糖和宿主聚糖。营养物质利用的多功能性增加了宿主饮食变化期间的生存机会；因此，拟杆菌属物种内的PUL多样性是生态位获取和稳定生态位占有的关键。
通过基因筛查发现了“共生定植因子”(ccf)操纵子，ccf操纵子的结构类似于拟杆菌属的典型多糖利用位点(PUL)。与大多数PUL类似，ccf操纵子由控制基因表达的转录调节因子sigma/antisigma因子对（ccfA和ccfB）组成。ccfA/B的下游是TonB依赖性受体，它将分解产物转运到细胞周质(ccfC)和SusD样辅助脂蛋白 (ccfD)，这是控制ccfC营养转运所需的。
最近的一项研究表明，ccf基因座控制荚膜变异，抑制PSA并诱导多糖C(PSC)表达。ccf功能允许响应PSC建立IgA依赖性生态位，使脆弱拟杆菌细胞能够定位到更靠近肠道上皮的位置。
• 脆弱拟杆菌溶血素
许多革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌分泌裂解红细胞的酶，称为溶血素。脆弱拟杆菌也不例外，因为许多菌株携带溶血素直系同源基因。溶血素A和B(分别为HlyA和HlyB)已被证明在体外对红细胞具有酶活性。
缺乏溶血素A和B的脆弱拟杆菌适应性较低
缺乏hlyA/B基因的脆弱拟杆菌突变株在体外和体内表现出适应性降低，表明溶血素可能参与定植。但目前尚无明确证据表明溶血素在脆弱拟杆菌引起的疾病发病机制中具有特定作用。
• 神经氨酸酶
细菌糖苷酶无处不在，被许多生物体用来降解复杂的多糖，以达到营养和生态目的。而脆弱拟杆菌和其他拟杆菌属可以通过分泌神经氨酸酶将唾液酸从宿主糖蛋白上裂解下来。
神经氨酸酶有助于脆弱拟杆菌利用更多的营养物质，从而帮助定植
唾液酸通常存在于宿主糖蛋白上。研究最多的来自脆弱拟杆菌的神经氨酸酶是由nanH基因编码的。nanH的缺失会产生突变株。
宿主糖蛋白的唾液酸释放和利用可能作为营养多样性的额外衡量标准，这对肠道共生至关重要。神经氨酸酶似乎还通过释放唾液酸和发现其他聚糖部分来增加脆弱拟杆菌与哺乳动物上皮细胞的结合。nanH基因的存在也被用作附加分类信息的手段，用于对感染部位和粪便样本中分离的脆弱拟杆菌进行分类。
• 蛋白酶
脆弱拟杆菌已被证明可产生除脆弱拟杆菌毒素和脆杆蛋白酶以外的其他蛋白酶。在脆弱拟杆菌菌株的基因组中发现了C10家族(BFP)的半胱氨酸蛋白酶子集。
蛋白酶有助于适应环境变化
BFP基因表达，特别是BFP4，在体外随着氧气浓度的增加而被诱导，这表明BFP在适应环境变化中具有一定的作用。
BFP基因在感染部位的细菌分离物和健康捐赠者的粪便样本中均被发现；然而，尚未对同基因BFP缺失菌株进行评估，以评估BFP在致病性中的作用。
在脆弱拟杆菌中也发现了一种纤维蛋白原降解蛋白酶，尽管其在毒力中的作用尚不清楚。
• 粘附分子
细菌细胞通过粘附素粘附到基质上，粘附素是特异性结合宿主细胞受体的蛋白质。许多粘附素表达为菌毛或菌毛的一部分。
在拟杆菌等共生肠道细菌中，与肠道粘液和上皮细胞的结合有利于稳定的肠道生态位定植。在人类中，绒毛菌株更常见于脓肿和健康粪便样本，而非绒毛菌株则富含血液感染的分离株。
细胞粘附性丧失会促进肠外传播和免疫逃避
粘附的毛状拟杆菌更容易被中性粒细胞吞噬；因此，细胞粘附性的丧失可以促进肠外传播和免疫逃避。
在血液分离物中比在脓肿或健康粪便分离物中更频繁地观察到与红细胞的特异性结合或血凝作用。
结合蛋白有助于脆弱拟杆菌在肠外存活
脆弱拟杆菌还呈现细胞外基质(ECM)结合蛋白，表明其在肠外存活中发挥作用。与ECM中最丰富的蛋白质纤连蛋白的结合是由类似于TonB依赖性受体BF1991的蛋白质介导的。
令人惊讶的是，缺乏BF1991的突变菌株比野生型菌株对纤连蛋白的粘附性更强，这表明存在多余的纤连蛋白结合蛋白。BF1991突变体在体外更容易被巨噬细胞吞噬。
脆弱拟杆菌与层粘连蛋白-1和胶原蛋白-1的结合也有报道。与其他人类病原体类似，脆弱拟杆菌可以与凝血相关的血浆蛋白相互作用。BF-FBP是一种54-KDa的蛋白质，可结合纤维蛋白原，纤维蛋白原是纤维蛋白脓肿形成的主要成分。
其他蛋白质可以结合纤溶酶原和高分子激肽原，但在脆弱拟杆菌操纵宿主凝血过程中的作用尚不清楚。脆弱拟杆菌可能结合的宿主靶标的多样性使我们能够假设体内可能会诱导不同的结合模式作为对环境和宿主线索的反应。
• 氧化应激反应
由于肠腔内的氧气浓度梯度，肠道细菌暴露于宿主外部和肠腔内的氧气。拟杆菌临床分离株比非临床分离株具有更高的耐氧性，表明这种适应在发病机制中发挥着作用。
含氧量会影响脆弱拟杆菌的感染率
氧化应激反应(OSR)机制在肠外感染的情况下可能特别具有保护作用，因为肠外感染时组织的含氧量比肠腔的含氧量更高。
厌氧/需氧通量可以改变基因表达谱，潜在地改变生物体的致病性及其与腹部和腹膜感染的关联。尽管脆弱拟杆菌可以在低摩尔氧浓度下生长，但暴露于较高浓度的氧气会阻止其生长；因此，需要OSR来避免细胞氧化损伤。
注：OSR是通过大量具有不同功能的蛋白质来实现的，包括超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、铁储存蛋白和硫氧还蛋白。转录因子OxyR负责诱导OSR途径中的许多基因。据报道，另一种转录因子bmoR是OSR的组成部分，可诱导维持细胞内氧化还原状态所需的基因。
• 其他环境刺激，例如胆汁酸
脆弱拟杆菌已被证明对胆汁盐的存在有反应，在体外增加细胞粘附和聚集。
没有证据表明拟杆菌属的胆汁盐耐受性是一种致病性状，而不是环境应激反应的一部分。mar系统等转录调节因子介导对抗菌药物和其他环境压力源的耐药性。
• 拟杆菌中的T6SS
栖息在肠道中的细菌大量存在，并且在这种环境中争夺稳定位置的情况通常存在。有毒蛋白的分泌是一种常见的竞争机制，最近多项研究表明T6SS在拟杆菌生态位建立中的重要性以及更广泛的肠道内细菌间竞争。
六型分泌系统（T6SS）是病原菌中高度保守的蛋白质分泌系统，可分泌效应蛋白作用于真核宿主或其他细菌，从而促进其生存及感染。
T6SS类似于反向噬菌体，序列和结构分析表明这些系统之间存在同源性。T6SS通过以接触依赖性方式将效应物(毒素)直接从细菌细胞的细胞质分泌到另一个细胞中来发挥作用。
细菌细胞分泌T6SS效应子时会合成特定的免疫蛋白，从而抵抗姐妹细胞的攻击。每个效应蛋白都包含一个同源免疫蛋白，通常由邻近基因编码。尽管已经表明某些细菌可以利用T6SS将毒素注入真核细胞，但大多数物种使用T6SS作为细菌间杀伤机制。
在拟杆菌目的物种中，编码T6SS的基因可以存在于被称为基因组结构(GA)、GA1、GA2和GA3的三种不同遗传排列中。虽然GA1和GA2存在于拟杆菌目的许多物种中，但GA3仅限于脆弱拟杆菌。对脆弱拟杆菌GA3限制的进化解释是，GA1和GA2可以通过遗传元件在细菌细胞之间动员，但GA3不包含这种传播特征。
携带T6SS的脆弱拟杆菌有助于竞争中占据优势
根据人类微生物组的序列分析，存在于高达75%的人群中。携带T6SS的拟杆菌在人类中的高流行表明该基因在结肠生态位建立的竞争中发挥着重要作用。
大多数成年人宿主都被单一脆弱拟杆菌菌株定殖；T6SS是幼儿期初始利基获得的关键特征。同一项研究表明，携带T6SS的脆弱拟杆菌与同一生态系统中其他拟杆菌属的增加之间存在关联，这表明GA3效应子-免疫对在体内主要用于脆弱拟杆菌菌株之间的竞争。这可能是由于其他拟杆菌属物种在结肠内占据不同的地理位，限制了脆弱拟杆菌的T6SS的负面影响。
• 拟杆菌中的抗菌蛋白
除了接触依赖性杀伤作用外，拟杆菌还能分泌可溶性毒素。拟杆菌基因组携带编码毒素的基因，这些毒素属于拟杆菌目分泌的抗菌蛋白(BSAP)。
抗菌蛋白对于体内外菌株竞争非常重要
BSAP是含有膜攻击复合物/穿孔素(MACPF)结构域的蛋白质的直系同源物，已被证明对于拟杆菌属物种之间的体外和体内菌株竞争非常重要。
• 拟杆菌分泌的类泛素蛋白
拟杆菌属物种还可以分泌一种类泛素蛋白，介导细菌间杀伤作用。用于细菌竞争的各种各样的接触依赖性和非接触依赖性机制和效应分子强化了这样的概念：单一遗传决定因素不足以在给定生态位中击败许多不同的生物体；多种遗传因素可能控制脆弱拟杆菌占据的生态位。
因此，菌株之间的基因组多样性降低了单一菌株用作通用益生菌以取代肠道生态系统中的ETBF的可能性。目前来看，基因功能的管理仍然是理解脆弱拟杆菌基因组15-20%菌株特异性部分在定植中的作用的主要瓶颈之一。
当我们说脆弱拟杆菌是条件致病菌时，意思是在正常情况下，它可能是无害的，但在特定条件下（如免疫力低下），它可以引起疾病。这种菌在特定的环境或宿主状态下，具有潜在的致病能力。而在一般情况下，其可能有一定的健康益处。
迄今为止，共生不产肠毒素脆弱拟杆菌(NTBF)菌株已被证明可以抑制不同器官的炎症，包括腹膜、肠道、大脑和肺。这些菌株还可以抑制病原菌感染并支持癌症治疗。
多糖A(PSA)已被确定为脆弱拟杆菌NCTC 9343产生的主要功能分子。这种多糖具有由重复寡糖单元组成的两性离子结构，该重复寡糖单元包含具有游离氨基和羧基的组成糖，并且对于菌株的有利生物活性至关重要。
此外，脆弱拟杆菌产生的两性离子PSA已被确定为一种免疫调节分子，在免疫系统成熟中发挥作用。T 辅助细胞1(TH1)和TH2细胞是效应CD4+ T细胞群的亚型。在之前的一项研究中，脆弱拟杆菌NCTC 9343或多糖A(PSA)都可以纠正无菌小鼠中的TH1/TH2细胞失衡并增强调节性T细胞(Treg)功能。
最近的研究揭示了脆弱拟杆菌NCTC 9343以及相关PSA在不同疾病中使用的免疫调节机制。新发现的菌株B. fragilis ZY-312 也已被证实对宿主发挥有益的免疫调节作用。
此外，源自涉及碳水化合物发酵（包括脆弱拟杆菌）的肠道微生物群的短链脂肪酸，例如主要是乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐，具有有益的功能，包括为结肠粘膜提供能量和维持结肠稳态。
例如，口服脆弱拟杆菌可以显著增加沙门氏菌感染大鼠肠道内容物中的短链脂肪酸浓度，这可能会进一步减少炎症并恢复肠道屏障的完整性。
脆弱拟杆菌的免疫调节作用
Sun F,et al.Food Res Int.2019
经过二十年的研究，脆弱拟杆菌荚膜多糖的免疫调节特性已被阐明。研究表明，皮下注射脆弱拟杆菌NCTC 9343 (ATCC 25285) 和 ATCC 23745 荚膜复合物（包含多糖A和多糖B(PSB)），可以防止脓毒症形成的腹腔内脓肿。
尽管这种保护活性可能不符合抗原特异性的传统标准，但它可能专门针对多糖上带相反电荷基团的基序。因此，观察到的保护将是T细胞依赖性的。
• 通过介导T细胞产生细胞因子减轻脓肿
随后的研究还表明，脆弱拟杆菌产生的两性离子多糖介导CD4 + T细胞反应。观察到的反应需要抗原呈递细胞(APC)内化PSA，然后抗原呈递细胞将 PSA 抗原呈递到主要组织相容性复合物(MHC)II类分子上 。CD4+ T 细胞通过产生白细胞介素-2、干扰素-γ和IL-10等细胞因子，进一步提供针对病原菌引起的脓肿的保护。
特别地，IL-2被鉴定为脓肿形成的重要抑制剂。
下面还将讲述其他研究报道了脆弱拟杆菌相关疾病与具体免疫机制的关联，包括脆弱拟杆菌NCTC 9343 PSA免疫调节机制的典型例子。
对小鼠的研究表明，脆弱拟杆菌(B.fragilis NCTC 9343)释放的多糖A(PSA)对结肠炎的治疗具有显著影响，并且可以防止体重减轻和炎症。
• 多糖A具有抗炎作用，并有效抑制促炎细胞因子产生
作为一种有用的抗炎分子，PSA被证明可以通过扩大产生IL-10的CD4+CD45Blow T细胞的数量和抑制促炎性IL-17的产生来介导健康的免疫反应并预防小鼠中肝螺杆菌诱导的结肠炎。
在无菌小鼠中，脆弱拟杆菌定殖需要TLR2信号来诱导CD4+Foxp3+T调节细胞的发育，并通过产生IL-10来增强炎症抑制能力。值得注意的是，PSA在动物模型中不仅可以预防结肠炎，还可以治愈结肠炎。
外膜囊泡(OMV)中包装的PSA可改善动物结肠炎，类似于口服纯化PSA的效果。此外，最近的一项研究证明了一种相互作用机制，其中脆弱拟杆菌OMV 可以激活非典型宿主自噬途径，从而预防 2,4-二硝基苯磺酸 (DNBS) 诱导的结肠炎。该机制同时需要宿主炎症性肠病相关基因ATG16L1和NOD2的表达。
• 脆弱拟杆菌对适应性免疫与先天免疫都有益
ZY-312 是一种从健康婴儿粪便中分离出来的新型非肠毒素脆弱拟杆菌菌株，最近被证实是拟杆菌门的潜在下一代益生菌候选者。研究报告称，除了对适应性免疫的影响外，脆弱拟杆菌还与先天免疫系统有关。B. fragilis ZY-312 可增强巨噬细胞的吞噬活性并诱导极化至M1表型。
• B.fragilis ZY-312 未来可能成为重要益生菌
进一步的研究表明，B. fragilis ZY-312 可以缓解抗生素相关性腹泻(AAD)大鼠模型中的腹泻并增加微生物丰度。所有这些作用都促进了肠道屏障的恢复和肠上皮细胞的再生，这些机制可能解释了 AAD 治疗的策略。
脆弱拟杆菌产生的短链脂肪酸还可以增加结肠 Tregs 的数量并预防结肠炎。一项体外研究还表明，源自脆弱拟杆菌的短链脂肪酸可以抑制可能导致患者腹泻的产气荚膜梭菌的孢子形成。
据报道，脆弱拟杆菌对宿主具有间接影响，这归因于其独特的免疫调节功能。脆弱拟杆菌分泌的多糖A(PSA)是中枢神经系统脱髓鞘疾病的有效调节剂和抑制剂。
• 预防和改善抗生素引起的肠道细菌变化
在一项实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)小鼠模型研究中，纯化的脆弱拟杆菌PSA被证明可以预防和治疗口服抗生素治疗引起的肠道细菌变化和疾病发展。人们发现这种保护机制依赖于IL-10的产生。
进一步研究表明，脆弱拟杆菌PSA可能通过TLR2介导的CD39信号传导预防 EAE，并且CD4+细胞上 CD39 的表达可能与分泌IL-17的Th17和分泌IL-10的Tregs之间的平衡有关。
• 改善神经发育障碍和胃肠道异常
上述发现表明肠粘膜组织、大脑和脊髓之间存在复杂的相互作用。与此同时，在怀孕期间腹腔注射 20 mg/kg Poly(I:C) 诱导母体免疫激活 (MIA) 的小鼠后代中也发现了肠道-微生物组-大脑的联系。
这些后代表现出自闭症谱系障碍(ASD)的特征，伴有社交障碍和胃肠道屏障缺陷。然而，口服脆弱拟杆菌可以改善这些缺陷后代的神经发育障碍和胃肠道异常。
脆弱拟杆菌与人体之间相互作用的潜在免疫机制
Sun F,et al.Food Res Int.2019
最近的研究表明，脆弱拟杆菌PSA可以通过诱导 CD4+ T 细胞的扩增和IL-10的产生来预防气道炎症和实验性哮喘。与免疫的系统性本质一致，研究证实PSA激活的效应/记忆T细胞可以与肺组织中的FoxP3 + Tregs协同预防肺部炎症。
首先，PSA抗原被内化并呈递在APC表面表达的MHC II类分子上，促进肠道中CD4+ T细胞的激活。接下来，效应T细胞与肺部常驻FoxP3 + Tregs之间的通讯会增强Tr1细胞的抑制能力，最终导致抗炎细胞因子IL-10的释放并预防肺部炎症。
如上所述，脆弱拟杆菌的荚膜多糖通过依赖于CD4+ T细胞激活和随后T细胞驱动的 IL-10 产生的机制抑制气道炎症。
研究发现，脆弱芽孢杆菌NCTC 9343 可预防多种病原体，包括肝螺杆菌和汉氏巴尔通体。最近的一项研究发现，新型脆弱拟杆菌菌株ZY-312分泌的某些物质可以预防副溶血性弧菌感染。另一项研究表明，根据T6SS竞争机制，共生NTBF可以限制致病性ETBF的定植并预防结肠炎。
如上所述，BSAP-1是影响微生物群菌株水平组成的重要竞争因子。因此，我们推测脆弱拟杆菌在种间竞争中既使用了已知的竞争机制，也可能与病原体竞争。
B.fragilis NCTC 9343 还有效促进抗癌免疫监视。口服脆弱拟杆菌或多糖可以逆转 CTLA-4 阻断抗癌疗法的无反应性。然而，许多患者不能很好地耐受多种副作用，特别是促炎作用。
幸运的是，最近的一项小鼠研究发现脆弱拟杆菌减轻了广泛使用的抗癌免疫抑制剂甲氨蝶呤(MTX)引起的不良反应。PSA 在体外诱导 IL-8 的产生，这可能会抑制结直肠癌细胞的增殖并限制上皮间质转化。
在体内，脆弱拟杆菌可以预防结肠癌的发展。AOM/DSS 诱导的结肠炎相关结肠癌小鼠模型在施用脆弱拟杆菌后表现出肿瘤发生减少。
ETBF菌株与多种涉及肠道和肠外感染的病症有关，包括炎症性肠病、菌血症、全身炎症和神经系统疾病。
Sun F,et al.Food Res Int.2019
然而，无症状ETBF定植在成人中也很常见。事实上，ETBF和NTBF都可以长期定植于人体等宿主，尽管只有前者可以触发致癌的多步炎症反应。
在儿童中，ETBF相关腹泻通常发生在1至5岁之间。在成人中，ETBF相关腹泻的发生率可能随着年龄的增长而逐渐增加。
一项针对台北市513名肠胃炎患者的研究显示，ETBF感染多发生于老年人和寒冷干燥的冬季。此外，ETBF相关腹泻因地理位置而异。
接下来我们重点讲述两种ETBF会引起的疾病。
结肠炎和结直肠癌与携带产肠毒素脆弱拟杆菌(ETBF)之间的关联产生了这样的假设：由于其组织损伤性毒素，该菌株是结直肠癌的致病因子。
• 感染ETBF可能导致结直肠癌
ETBF可以释放复杂的毒素。一个值得注意的ETBF 毒力因子是脆弱拟杆菌毒素(BFT)，一种锌依赖性金属蛋白酶，具有三种不同的分子亚型(BFT-1、-2和-3)。
最近的一项研究表明，BFT可能被fragipain激活。此外，与外膜成分发生疏水和静电相互作用的BFT可能在囊泡形成过程中分泌。
ETBF的暂时扩张会破坏肠粘膜和毒素调节系统 RprXY，从而诱发炎症性肠病和结直肠癌。ETBF被认为是结直肠癌的危险因素，因为它增加肠上皮细胞的通透性并促进细胞增殖，这与结肠炎和结直肠肿瘤的发生有关。此外，还发现ETBF比例与结直肠癌发生之间存在显著关联。
• 感染ETBF会诱导结肠炎的产生
研究表明，口服接种ETBF可以引发肠上皮中细胞间粘附蛋白 E-钙粘蛋白的严重裂解，导致无特定病原体小鼠出现持续性亚临床结肠炎，但在无菌小鼠中迅速导致致命性结肠炎。
进一步的报告显示，ETBF产生的BFT可能与假定的结肠上皮受体结合，在γ分泌酶调节的过程中刺激β-肌动蛋白-T细胞因子核信号传导。这种结合会诱导 E-钙粘蛋白的裂解，从而促进原癌蛋白 c-Myc 的表达，并最终促进细胞增殖。
此外，在被结肠上皮受体识别后，BFT被证明可以激活 Wnt 和 NF-κB 信号通路，导致 ETBF 诱导的结肠炎小鼠模型中免疫细胞中的Stat3持续激活和粘膜 Th17 免疫反应。
研究发现，家族性腺瘤性息肉病(FAP)患者的结肠粘膜中脆弱拟杆菌毒素基因高度富集。超过一半的FAP患者同时被ETBF和携带基因毒性pks基因岛的大肠杆菌菌株共同定殖，从而产生协同致癌作用。
ETBF可以降解粘膜，以促进大肠杆菌pks+E对粘膜组织的再定植。因此，活性氧和IL-17的产生会增加结肠上皮细胞的DNA损伤，导致癌变。
ETBF可能因肠道菌群失调和屏障功能障碍而进入血流。最近的研究表明，极度促炎的脆弱拟杆菌脂多糖(BF-LPS)通过胃肠道裂口渗漏到血液中，是导致宿主发生全身炎症的主要因素。BF-LPS还可能穿过血脑屏障，逐渐促进阿尔茨海默病的发展。
• 可能导致促炎性退行性神经疾病的发生
一旦被小胶质细胞上的TLR2、TLR4 CD14识别，BF-LPS可以引发NF-kB 复合物(一种炎症转录因子)以及促炎性 microRNA 的表达。
这些事件抑制 miRNA 结合 mRNA 的表达并触发骨髓/小胶质细胞中的受体，与大脑中散发性阿尔茨海默病的观察结果一致。
因此，我们认为与人类胃肠道微生物组相关的神经毒素，例如 BF-LPS，可能是促炎性退行性神经病理学的驱动因素。
除此之外，产肠毒素脆弱拟杆菌(ETBF)对肠道健康具有重要影响。
• ETBF与肠道稳态紧密相关
研究发现，经口灌胃产肠毒素脆弱拟杆菌(ETBF)后，约4周出现结肠疾病。BFT驱动的APC突变小鼠结肠细胞损伤以Stat3和IL-17依赖性方式触发过度增殖反应和炎症级联反应。
IL-8和其他CXC趋化因子的分泌会招募未成熟的多形核细胞，导致炎症和细胞损伤加剧。这些实验表明，ETBF可以在易患模型生物体中彻底重塑结肠上皮，使其进入疾病状态。
最近，来自健康个体和结肠癌患者的粘膜细菌群落被证明可以在三种Apc模型中诱导肿瘤。肠道上皮稳态的主要扰动似乎伴随着更严重的产肠毒素脆弱拟杆菌依赖性表型。
脆弱拟杆菌毒素对免疫反应的影响
Valguarnera E,et al.J Mol Biol.2020
细胞损伤和炎症需要激活β-catenin/Wnt、STAT3 和NF-κβ通路。固有层内的巨噬细胞分泌促炎细胞因子，促进Th17细胞表型。结肠上皮细胞分泌CXC 趋化因子，例如IL-8，促进骨髓细胞募集到损伤部位。
• 肠道稳态期间毒素可能被消除
每个个体对结肠炎症和生态失调的内在倾向可能决定ETBF是否表现出与无症状定植或严重结肠疾病一致的表型。宿主对ETBF的易感性由哺乳动物宿主细胞本身和共生微生物的状态决定，它们共同形成复杂且动态的生态系统。
在肠道稳态期间，毒素的产生可以被消除，或者在具有健康粘液层和共生微生物组的宿主中变得无害。肠道环境的扰动可能引发ETBF的致病性，导致炎症和生态失调。
调节ETBF共生性或致病性程度的宿主和微生物因素
Valguarnera E,et al.J Mol Biol.2020
由于脆弱拟杆菌毒素(BFT)的分泌和细胞损伤，ETBF携带可能导致结肠疾病的风险，但宿主易感性是ETBF疾病的关键。不允许ETBF定植的健康稳态微生物群落应包含与ETBF竞争结肠生态位的NTBF细菌。
NTBF要求胶囊定植并通过T6SS和BSAP建立竞争。
• ETBF感染影响益生菌干预的效果
益生菌干预可能是一种非常有价值的工具，可以延缓易感人群由 ETBF 引起的疾病进展。但最近的研究表明，在小鼠中，将 NTBF和 ETBF联合接种，或在 ETBF 定植后接种 NTBF，并不能挽救慢性结肠炎和结直肠癌的进展。
因此，ETBF之前的生态位占据大大降低了益生菌 NTBF菌株定植的成功率。在这项研究中，ETBF 相对于 NTBF 的主导地位部分是由MACPF非 T6SS 毒素的分泌来解释的，这突显了益生菌干预在临床环境中的潜在复杂性，临床环境中遗传多样性很高，而且大多数利基获得决定因素仍未被探索。
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拓展：脆弱拟杆菌的耐药性
传统抗生素，如甲硝唑、碳青霉烯类药物和头孢西丁，通常有效地用于治疗脆弱拟杆菌感染。
• 脆弱拟杆菌适应性很强，极易产生耐药性
然而，这种细菌对周围环境的适应性很强，很容易产生抗生素耐药性，抗生素的不当使用进一步助长了耐药性。因此，抗生素耐药性已成为脆弱双歧杆菌感染治疗的主要障碍。
这种抗性在很大程度上归因于脆弱拟杆菌的遗传可塑性，即反转、复制、水平基因转移和大规模染色体转移。根据文献，脆弱拟杆菌携带四个CRISPR-Cas系统。其中三个涉及与1类IB型、1类IIIB型和2类IIC型紧密匹配的相邻cas基因。相反，从血液中分离的CRISPR-Cas系统是一个非典型的IIIB型系统，缺乏相邻的Cas基因。此外，脆弱芽孢杆菌的CRISPR-Cas系统可能调节与共生体和病原体转化相关的内源性基因。
此外，脆弱拟杆菌具有多药外排泵转运系统，可以将有毒的抗菌底物输出到外部环境，并可能导致对多种抗生素产生耐药性。
甲硝唑只是针对所有脆弱拟杆菌分离株的体外活性最强的药物，应被视为经验性治疗脆弱拟杆菌感染的一线抗生素。但是持续监测不同地理区域脆弱拟杆菌的抗生素耐药性模式对于提供合适的治疗方案和更准确地预防感染至关重要。
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单一脆弱拟杆菌菌株可保护肠道完整性并降低移植物抗宿主病
移植物抗宿主病(GVHD)是一种由供体T细胞引发的促炎综合征，也是同种异体造血细胞移植(allo-HCT)后的主要并发症。
GVHD有两种形式：急性(aGVHD)和慢性(cGVHD)。aGVHD主要由T细胞诱导，通常以1型 T细胞反应为特征，而cGVHD由T细胞和B细胞诱导，具有与自身免疫性疾病相似的表现。
在急性期，GVHD通常针对一组有限的器官，包括皮肤、肺、肝脏和胃肠道。在这些组织部位中，胃肠道在GVHD发病机制中尤为重要，因为肠道损伤在全身GVHD的引发和放大中发挥着关键作用。其结果可归因于粘膜屏障的破坏，这是由于细菌产物(例如内毒素)和驻留在宿主胃肠道中的免疫细胞之间相互作用而导致全身性促炎细胞因子的产生增加。
在临床上，肠道损伤本身和随后的感染并发症可能会危及患者的生命。
该研究证明了脆弱拟杆菌可降低急性和慢性移植物抗宿主病。GVHD的降低与诱导的T细胞和B细胞同种异体反应的一些变化有关。脆弱拟杆菌(B.fragilis)通过PSA依赖性方式和短链脂肪酸介导的机制稳定肠道环境来调节这些反应。因此，受体肠道完整性得以维持，部分归因于通过IL-22和 GRP43实现肠隐窝再生，最终将免疫反应转向减少炎症，从而产生GVHD保护。
这项研究为使用单一菌株(如脆弱拟杆菌)作为安全有效的干预措施提供了强有力的理由和手段，这将有利于临床上的移植患者。
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脆弱拟杆菌菌株可增强肠道紧密连接蛋白并表现出肠道抗炎作用
脆弱拟杆菌介导的保护机制很复杂，但来自脆弱拟杆菌的细胞外囊泡及其外膜PSA对 NF-κB 介导的炎症也有效，这种炎症不仅限于结肠疾病。
此外，脆弱拟杆菌定植诱导的肠道代谢物(短链脂肪酸)在体内和体外调节免疫细胞发育(Treg)和肠道通透性。
研究发现单独使用脆弱拟杆菌处理是无害的，并且对细胞活力或细胞凋亡没有影响。虽然TNF-α可以预见地降低了细胞活力并增加了细胞凋亡，但脆弱拟杆菌却减弱了这种恶化。
TNF-α激活的NF-κB通路以及炎症细胞因子IL-6和IL-1β也被脆弱拟杆菌阻断。值得注意的是，脆弱拟杆菌的代谢上清液还具有抗炎作用。
动物研究表明，活体脆弱拟杆菌（而非死亡菌株）可改善 DSS 诱发的结肠炎，体重减轻、结肠长度缩短和屏障功能增强即可证明这一点。
施用脆弱拟杆菌后，结肠组织炎症细胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)水平降低，抗炎细胞因子IL-10水平增加。
总之，脆弱拟杆菌ATCC 25285无论在体内还是体外都表现出抗炎作用，它可能是一种潜在的改善结肠炎的益生菌剂。
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脆弱拟杆菌调节宿主对病毒感染和治疗的反应
脆弱拟杆菌及其荚膜多糖A调节 I 型干扰素的组成水平以预防病毒感染
I型干扰素 (IFN-Is) 是一类专门的细胞因子，可协调宿主对病毒的免疫反应。IFN-Is 调节宿主机制，最终杀死受感染的细胞以限制病毒传播。然而，它们还参与免疫细胞的增殖和激活，这对于控制其他细胞内感染、抗肿瘤和抗炎反应至关重要。
哺乳动物中最明确的IFN-Is是干扰素-α和干扰素-β。先前的文献表明，肠道微生物群的耗竭降低了肠道和脾脏干扰素刺激的表达基因(ISG)。
在这项研究中，单独给无菌小鼠灌胃脆弱拟杆菌可增加IFN-β基因的表达。正如预期的那样，来自脆弱拟杆菌的多糖A还显著增加了ISG的体外和体内表达以及 IFN-β的分泌。
PSA/脆弱拟杆菌的免疫保护机制
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脆弱拟杆菌多糖A的双重性——炎症特性
事实上，来自脆弱拟杆菌的PSA因其细胞因子诱导特性而被广泛研究，并被证明可以协调炎症过程的抑制，以预防实验性自身免疫性疾病(EAE) 、炎症性肠病等疾病。相反，来自脆弱拟杆菌的PSA也可以促进炎症作用，从而诱发例如脓肿。
在最近的一项研究中，描述了PSA反应的这种双重性。在这里，来自脆弱拟杆菌的PSA上调了许多干扰素相关基因的表达，并诱导肿瘤坏死因子-α (TNF-α)、IL-6、IFN-γ和趋化因子配体(CXCL)-10 的分泌。
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肠道脆弱拟杆菌可改善肾纤维化
大约10%的普通人群患有慢性肾病(CKD)。肾纤维化不可避免地导致CKD进展，其特征是成纤维细胞和肌成纤维细胞的增殖。肌成纤维细胞的特点是产生α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)纤维、胶原蛋白和细胞外基质(ECM)蛋白。
持续的ECM产生会导致肾小球滤过率降低和肾损伤。完全停止疾病进展或诱导肾纤维化消退可以缓解CKD。肾纤维化是进行性慢性肾脏病(CKD)各种表现的必然结果。因此，对针对肾纤维化的有效治疗方案的需求怎么强调都不为过。在这篇研究里，展示了脆弱拟杆菌(B.fragilis)对小鼠肾纤维化的保护作用。
脆弱拟杆菌通过降低脂多糖水平来减轻肾纤维化。由于血液中1,5-脱水葡萄糖醇 (1,5-AG) 水平增加，它还能抑制Nrf2/Keap1和TGF-β/Smad信号通路。发现 1,5-AG 是钠-葡萄糖协同转运蛋白 2 (SGLT2) 的底物。B. fragilis恢复了 UUO 和腺嘌呤模型肾脏中 SGLT2 表达的降低。因此，调节肠道中脆弱拟杆菌的丰度可能是治疗慢性肾病的一种策略。
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脆弱拟杆菌通过代谢调节参与甲氨蝶呤对关节炎的治疗作用
甲氨蝶呤(MTX)是治疗类风湿性关节炎(RA)的首选缓解病情抗风湿药物。然而，MTX的毒性和低效限制了其临床应用。肠道微生物群与MTX的副作用和功效有关。
脆弱拟杆菌有助于提高甲氨蝶呤对类风湿性关节炎的疗效
在这项研究中，对RA患者肠道微生物群的分析表明，MTX治疗后肠道脆弱拟杆菌的丰度有所降低。还观察到，在没有脆弱拟杆菌的情况下，MTX没有明显的治疗作用，而脆弱拟杆菌的移植在抗生素预处理的胶原诱导性关节炎(CIA)小鼠中恢复了MTX的功效。
此外，强饲脆弱拟杆菌还伴随着丁酸盐的增加。补充丁酸盐可以恢复肠道微生物群缺陷小鼠对 MTX 的反应，达到与脆弱拟杆菌灌胃相似的水平。这些结果表明，肠道微生物群调节的丁酸盐在甲氨蝶呤的疗效中发挥着重要作用，这将为提高甲氨蝶呤在类风湿性关节炎治疗中的有效性提供新的策略。
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脆弱拟杆菌衍生代谢物可降低沙门氏菌的毒力
大量研究表明，肠道微生物群含有分泌代谢物的健康细菌，有助于对抗肠道和其他器官的疾病。肠道微生物群产生的代谢物包括叶酸、吲哚、γ-氨基丁酸、血清素、次级胆汁酸、脱氨基酪氨酸和短链脂肪酸。
多项研究表明，这些存在于无细胞上清液中的微生物群衍生代谢物可能成为对抗大肠杆菌和沙门氏菌等病原体的抗生素的替代品。
在这项研究中，在接受脆弱拟杆菌和沙门氏菌生物活性组分的小鼠中，与单独接受沙门氏菌相比，结肠中 cldn-1和occludin的表达显著增加，表明肠道屏障得到改善。在单独存在生物活性组分的情况下，仅cldn-1被上调。
已有报道称，脆弱拟杆菌NTBF ZY-312 会诱导患有抗生素相关性腹泻(AAD)的小鼠中occludin过度表达。B. fragilis NTCC 9343增加了结肠中紧密连接蛋白ZO-1、occludin和claudin-1的表达，以对抗 DSS 诱导的溃疡性结肠炎，而B. fragilis菌株FJSWX11BF没有起到保护作用。然而，在这两项研究中，由于仅使用活细菌，因此并未鉴定出与该调节有关的细菌化合物。
然而，这项研究有一些局限性。实验是在实验室条件下进行的，这并不能完全反映人类肠道的复杂性以及共生细菌可能发挥其有益作用的环境。此外，需要对含有 20%血清的完整 DMEM 进行更多研究，以了解脆弱拟杆菌影响的具体机制。
脆弱拟杆菌(Bacteroides fragilis)是人类肠道中的一种共生菌，对于健康有着重要的影响。以前经常将脆弱拟杆菌认为是一种条件致病菌，然而，越来越多的研究发现其有作为益生菌的潜力。
脆弱拟杆菌菌株可分为两种亚型：不产毒脆弱拟杆菌(NTBF)菌株，不携带或分泌脆弱拟杆菌毒素 (BFT)，以及产肠毒素脆弱拟杆菌(ETBF)菌株，携带BFT基因并编码脆弱拟杆菌毒素。
ETBF菌株具有致病性，可能诱发能量代谢功能障碍、影响肠道稳态，产生的毒素能导致结肠炎、阿尔兹海默病甚至是结直肠癌。
相比之下，NTBF菌株通常被认为是有益的共生微生物，可能通过种间竞争对抗ETBF。它还参与调节免疫系统、保护肠道屏障以及代谢关键营养物质。这些有益菌株通过释放某些有利分子来促进肠道健康，其中一种已被明确鉴定为多糖A。
通过深入理解脆弱拟杆菌与宿主之间的微妙平衡，我们可以更好地利用这种微生物来促进人类健康，并开发新的治疗策略来对抗相关疾病。
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谷禾健康
大多数细菌对我们的生活是有帮助和必要的，某些细菌可以帮助消化，为身体提供能量，分解毒素，保护肠道，增强免疫力等，从而有益健康；也有一些细菌会给我们的健康带来一些危害。
然而有些菌并不是天生注定就是致病菌，也许正常状况下，它只是体内默默地存在着，但可能在某种特定条件下突然变身，彰显其致病威力。
事实上，许多严重的疾病是由健康个体的皮肤、粘膜或肠道中常见的细菌引起的。在这些情况下，致病菌根本不是专性病原体，而是遵循新的生态轨迹的共生体，通常会迁移到与宿主不再和谐相处的侵入性生态位。
细菌从共生到致病的转变在肺炎、脑膜炎、全身感染和医院获得性感染等疾病中发挥重要作用。当然，宿主环境扰动可能会提供感染机会。
因此，我们需要对致病菌的个性、不同环境下的状态有个基本的了解。
在谷禾肠道菌群健康检测报告中，我们会看到关于有益菌，有害菌，致病菌的检测：
有小伙伴有疑问，这里既显示有害菌又有致病菌，有害菌不是致病菌吗？
携带致病菌就一定会生病吗？
条件致病菌是如何引起感染的？
有害菌很多，该如何改善？
…
本文也将围绕着这些问题，展开一些讨论。
致病菌是引起疾病的细菌，也称为病原菌。当它进入身体时，就会破坏细胞或干扰身体的正常活动，人可能会患上轻微疾病或致命疾病。
✦ +
致病菌通过多种方式导致宿主生病。最明显的方法是在复制过程中直接破坏组织或细胞，通常是通过产生毒素，使病原体到达新组织或离开它复制的细胞。细菌毒素是已知的最致命的毒物之一，包括著名的例子，如破伤风、炭疽等。
然而，对宿主的损害通常是通过强烈的或有时是过度的免疫反应自行造成的，这种免疫反应会不加选择地杀死受感染和未感染的细胞并损害宿主组织。免疫系统过度反应的典型例子包括乙型肝炎中的肝硬化和肝癌。
一些病原体受益于宿主的免疫反应，可以在受感染的宿主内传播或增加它们向未感染宿主的传播。
流感主要通过它引起的打喷嚏和咳嗽产生的气溶胶传播。
霍乱弧菌在肠道粘膜中引发强烈的炎症反应，导致水样腹泻，并确保其在环境中的释放，从而感染更多的宿主。
✦ +
从概念上来讲，致病菌和病原菌意思差不多。需要注意的是，这里我们报告用的两个词分别是：
肠道致病菌，病原菌。
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正常情况下，肠道内是存在少量的病原菌，但是其丰度相对较低，丰度低于健康人群98%以下，不一定会导致疾病的发生。
这里我们可以了解一下关于“细菌感染”：
细菌感染：
病原菌侵入宿主体内并引起病理变化称为“感染”。
也就是说，如果报告中只是检出极少的病原菌，同时并没有症状，那么可能只是表面有病原菌摄入，需要注意饮食和生活卫生，这并不能称之为病原菌感染，因此不需要过于恐慌。
如果报告中病原菌检出已经超过98%人群，则代表可能存在感染的风险，需要结合相应症状和具体菌群丰度比例综合进行判断。
此外，如果出现多种病原菌或病原菌丰度水平很高，则需要引起注意。
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需要注意的是，谷禾肠道菌群检测报告中的疾病风险，是综合了多项指标判别的，并不只是考虑了致病菌。
慢病是每一种病单独构建模型，不一定和有害菌或菌群平衡指标直接有关。
下面我们来看一些致病菌，这些致病菌一旦感染可能会给人体带来较大危害。
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★ 炭疽杆菌 Bacillus anthracis
炭疽杆菌是革兰氏阳性、非运动、兼性厌氧、孢子形成和杆状细菌。
炭疽杆菌是一种人畜共患病的病原体，是一种专性病原体，因为细菌的繁殖周期只发生在合适的宿主中。
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图源：tvmdl.tamu.edu . by Mallory Pfeifer
炭疽杆菌的发病机制主要由两种毒力因子引起：三方外毒素和聚γ-d-谷氨酸(γ-DPGA)。
人类可以通过四种不同的方式感染炭疽：吸入、摄入、通过皮肤和注射。
吸入性炭疽被认为是最致命的炭疽形式。如果不进行治疗，病死率接近95%，而立即干预可以将病死率降至50%。
胃肠道炭疽的发生是由于食用了来自感染炭疽的动物制备不当的肉类或肉制品。死亡率是可变的，通过适当的抗生素治疗可以达到≤40%.
皮肤炭疽通常通过皮肤接触受感染的动物或动物产品而发生。这种形式的炭疽病占全球人类病例的 95%。治疗后病死率<1%。潜伏期为 3-7 天。临床表现从轻度到重度不等。
抗生素疗法用于治疗炭疽感染。青霉素、强力霉素、环丙沙星。抗生素治疗必须在接触后立即开始，因为其有效性会随着毒血症的进展而降低。炭疽疫苗在治疗中也很重要。在确诊或疑似接触炭疽孢子的情况下，建议进行 60 天抗生素治疗。
★ 鼠疫耶尔森菌 Yersinia pestis
鼠疫耶尔森菌是一种小型、非运动的革兰氏阴性细菌，属于肠杆菌科。鼠疫耶尔森氏菌是鼠疫的病原体，鼠疫是一种罕见但高度致命的人畜共患病。
图源：onlinebiologynotes
大多数人类感染是由于与受感染的动物接触或被受感染的跳蚤叮咬造成的。
鼠疫在全球超过 25 个国家流行。尽管有有效的抗生素治疗，流行地区的死亡率仍超过 10%，这主要是由于发病机制的快速发展。
鼠疫主要以三种形式发生：肺鼠疫、腺鼠疫和败血症鼠疫。
鼠疫最严重的表现，发展最快的是肺鼠疫，在没有治疗的情况下死亡率接近100%.
肺鼠疫通过呼吸道飞沫在人与人之间传播。经过 2-4 天的潜伏期后，疾病的各种症状包括发烧、头痛、恶心、不适、呕吐、咳痰带血、呼吸困难和胸痛。如果在症状出现后 24 小时内给予适当的抗生素治疗，死亡率可降低高达 50%。
腺泡形式是最常见的，腺鼠疫是鼠疫的主要形式，占病例的 80-95%。死亡率为 10–20%。腺鼠疫由受感染的跳蚤叮咬引起。腺鼠疫的特点是形成淋巴结（淋巴结肿大）。通常的潜伏期从 2 到 6 天不等，有时更长。
如果腺鼠疫没有在适当的时间得到诊断和治疗，它会通过血液传播细菌而发展成败血性鼠疫。这种形式的瘟疫也可能是由传染性跳蚤叮咬通过受损的皮肤或粘膜直接进入鼠疫耶尔森氏菌引起的。通常的潜伏期为 2-7 天，但这种类型的鼠疫甚至在临床表现出现之前就可能导致死亡。
败血性鼠疫的症状包括腹痛、皮肤和其他器官出血。皮肤和其他组织可能会坏死，尤其是鼻子、手指和脚趾。此外，可以观察到发烧、腹泻、呕吐和虚弱。败血症性鼠疫以高菌血症为特征，并伴有危险的内毒素血症。
★ 土拉弗朗西斯菌 Francisella tularensis
土拉弗朗西斯菌是一种革兰氏阴性、非运动、非产孢球杆菌。它是一种小的细胞内病原体，具有高毒力和低感染剂量（1-10 个细胞）的特点。
细菌可以通过接触受污染的水进一步传播。吸入受感染的气溶胶，或直接接触受感染动物的组织和液体，也可用作细菌传播的途径。
细菌进入体内后，在局部繁殖，引起溃疡和坏死，然后侵入血液和淋巴管，扩散至肝、脾、肺、肾、浆膜、骨髓等淋巴结和器官，引起多发性凝固性坏死灶。
图源：DeviantArt
土拉弗朗西斯菌不仅容易在巨噬细胞中生长，而且还可以感染许多其他细胞类型，如上皮细胞、肝细胞、肌肉细胞和中性粒细胞。
有六种主要形式的土拉菌病，根据症状分类：肺病、腺病、溃疡腺病、口咽病、伤寒病和眼腺病。
该病的潜伏期通常为暴露后3-5天。
溃疡腺形式是最常见的，是节肢动物媒介叮咬或在与受感染动物接触期间通过皮肤获得感染的结果。
细菌通过磨损进入生物体后，可能会发生腺体形式的土拉菌病。
食用未煮熟、受感染的食物或受污染的水后，可能会形成口咽形式，之后细菌会感染咽部。患者常出现发热、咽痛、颈淋巴结肿大伴耳下淋巴结受累。
在疾病的严重形式中，可能会出现由于肠溃疡导致的胃肠道出血。
当细菌进入循环系统并从另一个感染部位扩散到肺部时，就会出现继发性肺炎性土拉菌病。症状包括高烧、干咳、胸痛和肺门淋巴结肿大；也可能出现肺部浸润或胸腔积液。
伤寒形式的主要症状是发烧、发冷和严重疲劳。然后出现呕吐、腹泻、谵妄和腹痛。临床表现还包括全身疲劳、败血症和死亡。伤寒形式是最难诊断的，因为它的一般症状没有明显的外部病变或区域淋巴结肿胀。
★ 肉毒杆菌 Clostridium botulinum
革兰氏阳性菌，厌氧菌，可运动，致病菌。
它会引起一种罕见但严重的疾病。产生一种特殊类型的外毒素，通过抑制神经肌肉连接的活动来影响神经系统。因此，肉毒杆菌毒素表现为一种神经毒素，它会阻止神经递质的释放。
图源：Science Photo Library
肉毒中毒的症状通常始于控制眼睛，面部，嘴巴和喉咙的肌肉无力。
这种无力可能会蔓延到脖子，手臂，躯干和腿部。肉毒杆菌中毒还会削弱呼吸所涉及的肌肉，从而导致呼吸困难甚至死亡。
分为五种传播类型：
预防：
包括减少微生物污染水平，酸化，减少水分水平，以及尽可能破坏食物中所有肉毒杆菌孢子。
易感食物包括罐装芦笋、绿豆、油蒜、玉米、汤、熟橄榄、金枪鱼、香肠、午餐肉、发酵肉、沙拉酱和熏鱼。食用前，考虑将这些食物煮沸10分钟。
以上列举了一些常见的致病菌。致病菌与非致病菌并不是绝对的，是一个动态作用的过程。我们知道肠道中还有大量其他菌群，这些菌群在特定条件下，也可能转为致病菌，我们把这类细菌称为条件致病菌，接下来章节我们来详细了解一下条件致病菌的特点。
正常菌群与宿主、其他菌群之间，通过营养竞争、代谢产物的相互制约等因素，维持着良好的生存平衡。
然而，在一定条件下这种平衡关系被打破，一部分平时看起来正常的细菌就开始“作妖”，变成可以致病的细菌，这就是所谓的 “条件致病菌”。
条件致病菌包括引起肺炎、血流感染、脑膜炎和其他疾病的细菌。它们存在于环境中，可以通过皮肤上的伤口或吸入含有细菌的灰尘进入人体。
健康的免疫系统可以对抗许多病原体，但如果它受损，条件致病菌通常会引起感染。
与免疫系统受损相关的因素有：
遗传易感性；
癌症化疗；
给予免疫抑制药物以防止移植后排斥反应；
艾滋病感染；
严重营养不良；
长期抗生素治疗；
天生免疫系统较弱的婴儿和老年人；
导致白细胞生成减少的骨髓疾病；
怀孕；
正所谓 “橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳”。某些细菌在肠道内是乖乖成长的，可一旦冲破束缚，例如在肠漏的情况下，细菌或其代谢物泄露到循环中，可能会变身“有害菌”，可以通过诱导慢性或急性炎症反应，导致疾病发生，包括损害肝脏和胰腺等重要器官，肝癌和胰腺癌可能与细菌易位有关。
如果没有健康的器官和器官系统来适当调节正常的身体功能，条件致病菌就有下手的机会，利用此环境推动疾病的发生。
手术通常涉及切口和伤口，这些切口和伤口为病原体进入身体创造了入口。这也为条件致病菌创造了有利条件。
长期使用会破坏体内正常的微生物群，杀死有益细菌，并导致条件致病菌增殖。
其实细菌（即便是致病菌），它们要生存下来并没有我们想象的容易，生活在复杂的群落中，多个物种和菌株存在相互竞争。
例如，在共生葡萄球菌中，分泌蛋白酶的表皮葡萄球菌菌株，会抑制金黄色葡萄球菌的生物膜形成和鼻腔定植。此外，生物膜破坏介导与其他物种的相互作用，并增加金黄色葡萄球菌对宿主免疫反应成分的易感性。可以看到宿主和共生细菌发出协同反应以排除其他物种。
然而你以为只有宿主和其他菌会带来威胁吗？不，另一种威胁来自与它们同居的同一物种的另一个谱系，同种内部也会互相竞争。这种种内争夺优势的斗争在金黄色葡萄球菌中得到了例证。
关于细菌之间如何交流详见：
金黄色葡萄球菌
Staphylococcus aureus
金黄色葡萄球菌是一种需氧的革兰氏阳性细菌，通常在健康人的鼻腔和皮肤上定植。
但当存在于假体关节和静脉输液管等内部装置中时，可能会导致感染，感染可能导致严重的败血症。
铜绿假单胞菌
Pseudomonas aeruginosa
铜绿假单胞菌是一种需氧、不发酵、高度运动的革兰氏阴性菌。
当感染宿主时，铜绿假单胞菌需要铁。因此铜绿假单胞菌合成了两种铁载体：pyochelin和pyoverdin。铜绿假单胞菌随后将这些嗜铁细胞秘密地存在于细胞的外部，与铁紧密结合并将铁带回细胞。铜绿假单胞菌还可以利用肠杆菌素中的铁来满足其铁需求。
其优先代谢是呼吸，通过将电子从葡萄糖（还原的底物）转移到氧（最终的电子受体）来获得能量。当处于厌氧状态时，铜绿假单胞菌使用硝酸盐作为末端电子受体。
形成生物膜，附着在金属，塑料，医疗植入材料和组织表面。
症状：
肺部感染：发烧和发冷、呼吸困难、胸痛、疲倦、咳嗽
尿路感染：强烈尿频冲动、小便疼痛、尿液中难闻的气味、尿液混浊或带血、骨盆区域疼痛
伤口感染：伤口发炎、漏液
耳部感染：耳痛、听力下降、外耳发红或肿胀、发热
也可能是囊性纤维化患者或机械呼吸机患者呼吸道感染的重要原因。
传播：
当暴露于受该菌污染的水或土壤中时，可以传播到医院患者。还可以在医院中通过被污染的手，设备或表面从一个人传播到另一个人。
治疗：
抗生素治疗
注：铜绿假单胞菌感染通常难以治疗，因为该细菌对许多抗生素具有抗性，并且具有形成生物膜的非凡能力。
易感人群：
免疫力低下人群
使用呼吸机患者、使用导管等装置、有手术或烧伤的伤口患者
预防：
患者和护理人员应保持双手清洁，避免感染。尤其是在护理伤口或触摸医疗设备之前和之后要彻底洗净双手。每天打扫房间。避免共享个人物品。
艰难梭菌
Clostridium difficile
革兰氏阳性，厌氧菌。经过氨基酸发酵，以产生ATP作为能量来源，并且还可以利用糖。
产生两种毒力因子：在70％的菌株中发现肠毒素（毒素A）和在所有菌株中发现的细胞毒素（毒素B）。毒素通过糖基化使Rho-gtpase失活，破坏肠上皮细胞的紧密连接，导致细胞旁通透性增加，从而导致体液分泌（腹泻）、粘膜损伤和炎症。
艰难梭菌存在于整个环境中，包括土壤，空气，水，人类和动物的粪便以及食品（例如加工肉）中。
疾病症状：
艰难梭菌通常影响住院的老年人。
常见症状有：严重腹泻、发热、排便频繁、胃部压痛或疼痛、食欲不振、恶心。
更严重的症状可能包括：
水样腹泻，每天10至15次；
脱水、心跳加快、体温升高、食欲不振、严重的腹部绞痛和疼痛、粪便中有脓液或血、体重下降、腹部肿胀、肾功能衰竭等。
传播：
通过粪-口途径在人与人之间转移。感染通常在医院发生。
该菌可以从粪便传播到食物，然后传播到其他物体表面，如果不洗手或者不正确洗手，就容易感染。
治疗：
抗生素（万古霉素，非达霉素）治疗。患有艰难梭菌感染的人容易脱水，可能需要住院治疗。但是，使用抗生素治疗可能会攻击体内有益细菌。
其他治疗感染的方法，包括：
脆弱拟杆菌
bacteroides fragilis
无芽孢，专性厌氧革兰氏阴性杆菌，人类结肠正常菌群的一部分。
BF毒素引起剧烈的炎症和“细胞间附着物的丧失”，从而引起典型的腹痛和腹泻。
某些脆弱类芽孢杆菌菌株无毒，甚至对其宿主生物有益。
疾病症状：
菌血症、阑尾炎、褥疮、化脓性关节炎、脑膜炎、喉咙发炎、上呼吸道感染、皮肤感染、心内膜炎、软组织感染、心包炎
该菌是正常肠道菌群成员，但是如果转移到周围组织中也会引起腹腔内感染。
这些感染包括产后子宫内膜炎，盆腔脓肿，会阴切开后软组织感染，微管卵巢脓肿和盆腔炎。
菌血症定义为血液中细菌的存在。脆弱拟杆菌是血液培养后最常见的厌氧菌。细菌在腹部，软组织和女性生殖道中的存在是最常见的菌血症来源。
该菌不是人体皮肤微生物菌群的一部分。如果这种细菌进入任何组织，则会引起皮肤感染，例如坏疽和坏死。糖尿病患者还容易受到该菌引起的皮肤感染的影响。
该菌还与引起心包炎，心内膜炎，脑膜炎，阑尾炎和咽喉发炎有关。
传播：
如果细菌被转移到任何其他人体组织，则可能导致该组织的疾病；可能由于外伤，割伤，烧伤，异物侵入或由于不当的外科手术做法造成感染。
治疗：
单一药物治疗或组合治疗
易感人群：
患有腹腔内感染的患者，糖尿病患者易感染
预防：
产气荚膜梭状芽胞杆菌
Clostridium perfringens
革兰氏阳性细菌，是嗜温菌，最适生长温度为37℃，产生内生孢子的非运动性菌。
通过无氧呼吸产生能量，使用硝酸盐作为其电子受体。可能导致许多胃肠道疾病，严重程度从轻微的肠毒血症到致命的气性坏疽。
还具有进行糖酵解和糖原代谢所需的所有酶，利用各种糖酵解酶将糖化合物分解为更简单的形式。
可以在人体肠道，污水和土壤中正常发现。
图源：Food Safety News
疾病症状：
食源性疾病（食物中毒）的最常见原因之一。
关于食源性疾病详见：正值夏季，警惕食源性疾病，常见的食物中毒的病原菌介绍
大多数感染了产气荚膜梭菌的人在食用受污染的食物后6-24小时内会出现腹泻和胃痉挛。这种疾病通常突然发作，持续不到24小时。
这种感染通常不会引起发烧或呕吐。
传播：
营养和食品卫生状况较差的地区人群；
糖尿病和动脉粥样硬化等患者；
产气荚膜梭菌感染也与多发性硬化症有关
危险因素：
常见感染来源包括肉类，禽类，肉汁和其他不安全温度下的食物。
爆发往往发生在医院，学校食堂，监狱和疗养院，以及带有餐饮的活动。最常发生在11月和12月。
治疗：
大多数人未经抗生素治疗即可恢复。
如持续腹泻应多喝水，多休息。
对于源自深层伤口的感染， 必须尽可能清洁该区域，并应使用抗生素。
预防：
将食物煮至安全温度；
食物煮熟后应保持在大于60度或低于4度
可以将热食直接放入冰箱，从冰箱拿出来后加热食用。
结核分枝杆菌
Mycobacterium tuberculosis
革兰氏阳性，专性需氧菌，无运动能力，无孢子形成，细胞内生长的细菌。
通常感染单核吞噬细胞。
在感染的潜伏期，结核分枝杆菌利用一系列效应蛋白将宿主免疫系统弄混，并使其生活方式驻留在肉芽肿中，肉芽肿是宿主为应对持续感染而建立的复杂和有组织的免疫细胞结构。肉芽肿中的结核分枝杆菌通常被限制在具有免疫能力的宿主中，但是当宿主免疫力受损时，它可能导致结核病复发。
常见的症状：
低烧、盗汗、疲劳、厌食（食欲不振）、体重下降。肺结核患者通常会产生咳嗽，并伴有低烧发冷，肌痛（疼痛）和出汗。
潜伏期没有症状。
引发疾病：
传播：
吸入飞沫（咳嗽或打喷嚏）
治疗：
抗生素治疗
预防：
肺炎链球菌
Streptococcus pneumoniae
柳叶刀形，革兰氏阳性，兼性厌氧菌，α-溶血性，条件致病菌。
该菌通过胞外酶系统获得大量的碳和氮，胞外酶系统允许多糖和己糖胺的代谢，并对宿主组织造成损害并使其定植。
荚膜多糖的组成和数量在毒力中起主要作用。产生最大量多糖的菌株可能是最强毒的。
图源：Science Photo Library
疾病症状：
从无症状的咽部定植到粘膜疾病（中耳炎，鼻窦炎，肺炎）再到侵袭性疾病（通常在无菌部位的细菌；菌血症，脑膜炎，脓胸，心内膜炎，关节炎）
传播：
通过呼吸道飞沫直接进行人与人接触，上呼吸道携带细菌的人自动接种。
易感人群：
治疗：
抗生素；静脉注射疗法
预防：
无乳链球菌
Streptococcus agalactiae
革兰氏阳性双球菌，不耐酸，不形成孢子，不易动，兼性厌氧的条件致病菌。
通常称为B组链球菌（GBS），是四种Beta-溶血性链球菌之一，可导致血琼脂上细菌菌落周围宽阔清晰区域显示的血细胞完全破裂。
使用葡萄糖作为能源。该细菌能够通过氧化磷酸化合成ATP。
是一种异养菌，能够导入多种碳源。能够将不同的碳源发酵成多种副产物，如乳酸，乙酸盐，乙醇，甲酸盐或乙酰丙酮。
需要许多氨基酸才能生长，因为它不存在任何TCA循环来合成氨基酸。
毒力因子: 多糖胶囊, β溶血素毒素
属于生殖道的正常菌群。5-20％的女性阴道定植。
疾病症状：
尿路感染, 新生儿和幼儿败血症，脑膜炎
患有基础疾病的成年人：肺炎，心内膜炎，皮肤和软组织感染等。
传播：
GBS阴道或直肠定植的母亲所生的婴儿中，有1％至2％的婴儿发生早发感染。
通过孕妇在怀孕或分娩期间的生殖器官和/或肠道，以及来自其他新生儿或妇产医院的医院工作人员。
治疗：
抗生素治疗
易感人群：
预防：
流感嗜血杆菌
Haemophilus influenzae
革兰氏阴性杆菌。有6种囊化血清型(指定为a至f)具有不同的囊化多糖。
该菌在人的鼻子和喉咙中，通常不会造成伤害。但有时会移动到身体的其他部位并引起感染：
肺炎（肺部感染），菌血症，脑膜炎，喉咙肿胀，蜂窝织炎（皮肤感染）；
引起儿童耳部感染和成人支气管炎；
较不常见的感染包括心内膜炎和骨髓炎。
图源：ecdc.europa.eu
易感人群：
5岁以下和65岁以上感染风险增加，免疫力低下的（如艾滋病患者，癌症患者）感染风险增加。
传播方式：
咳嗽或打喷嚏；新生儿可以通过吸入羊水或与含有该菌的生殖道分泌物接触而感染。
治疗：
服用抗生素
预防：
婴儿接种Hib疫苗
衣氏放线菌
Actinomyces israelii
直径为1μm的革兰氏阳性杆菌，厌氧细菌，它是肠道正常菌群的一部分，条件致病菌。
浸润性，组织渗透/破裂；可引起慢性化脓性感染，放线菌病。
通过在各种手术（牙科，胃肠道），抽吸或病理性疾病（例如憩室炎）过程中破坏粘膜屏障来建立感染。
感染部位：
口腔，宫颈，面部疾病是最常见形式，有时感染可能发生在胸部（肺放线菌病），腹部，骨盆或身体其他部位。
当细菌进入人体时，它可以在软组织上形成脓肿。随着脓肿随着时间的流逝而扩大，它会穿透皮肤表面，引起皮肤溃疡。这些脓肿或肿块通常会影响头和颈部，并且会引起肌肉痉挛，阻止下巴正常运动。
其他常见症状包括：
发烧，体重减轻，咳嗽，胸痛和窦腔过度引流。症状可能发展缓慢，但是早期治疗是迅速康复的关键。
易感人群：
治疗：
抗生素；如果与宫内节育器有关，则须卸下
预防：
良好的口腔卫生和定期看牙医可能有助于预防某种形式的放线菌病。
嗜肺军团菌
Legionella pneumophila
具有一定铁含量的细胞内多形革兰氏阴性细菌，条件致病菌。
普遍存在于水环境中，例如饮用水系统、温泉、冷却水，可引起人类感染军团菌肺炎。
通过抽吸或直接吸入到达肺部后，会附着在呼吸道粘膜上。
图源：apotheekteirlinck.be
症状：
高烧（可能到40℃或更高），发冷，咳嗽，肌肉酸痛和头痛。
传播：
可以在人类制造的水系统（例如空调）中繁殖。大多数人吸入含有军团菌细菌的微小水滴时会被感染。这可能来自淋浴，水龙头或漩涡浴池中的喷雾，或者来自大型建筑物中通风系统中的水。
如何避免致病菌感染？
尽快恢复免疫力，减少致病菌感染的发生率。
个人应通过煮熟鸡蛋和肉类来避免传染源，饮用巴氏杀菌乳制品，避免感染个人和医院的潜在感染源，避免与粪便、灰尘或农场动物接触，这些是主要的感染源。
不要饮用未经处理的水，例如直接来自湖泊或河流的水。避免在国外饮用自来水。使用瓶装水或滤水器。
不要共用针头、注射器或其他药物注射设备。
有害菌和肠道内的其他共生菌共同构成菌群微生态，也是大部分人群肠道内常见的菌群。
有害菌是相对而言的。正常肠道菌群也包含许多有害菌，但有害菌比例或个别菌属丰度超标可能预示着肠道菌群的健康状况受到破坏。
有害菌过多会影响肠道内环境，如pH值，含氧量以及肠道内毒素等，可能会导致出现一些机会感染和机会致病菌入侵，进而诱发炎症和疾病。
谷禾肠道菌群检测报告中的有害菌包含了原发致病菌和条件致病菌，以及属内主要菌种为致病菌的属。
为便于统计，我们在计算的时候统一按照属层级进行计算比例。
报告中的有害菌包括了以下的菌属：韦荣氏球菌属、葡萄球菌科、变形菌属、弓形菌属、弯曲菌属、螺杆菌属、厌氧螺菌属以及弧菌属等。
具体每个菌相关介绍详见：
全面认识——肺炎克雷伯菌 （Klebsiella pneumoniae）
慢病是每一种病单独构建模型，不一定和有害菌或菌群平衡指标直接有关。
肠道菌群中的有害菌过多，也就是说肠道菌群趋向于失衡，这会给身体带来诸多麻烦。
当肠道内的有害菌增多时，起初可能会有些症状出现，例如：
随着时间的推移，如果没有采取相应的干预措施，有害菌变得过多，则可能会对身体方方面面产生影响：
特殊类型的细菌会产生一种化学物质，肝脏会将其转化为三甲胺- n -氧化物(TMAO)。
TMAO产生的增加会导致血管中胆固醇的积聚，从而可能导致心脏病。
详见：
TMAO产生的增加也与慢性肾脏疾病有关。也会导致肾结石的发展。
与健康对照组相比，终末期肾病患者体内的TMAO浓度可高出20倍。
对终末期肾病患者的类似研究表明，从普雷沃氏菌向拟杆菌转变，产丁酸菌减少。
有害细菌将纤维转化为脂肪酸。身体可能会把它们沉积在肝脏中，如果不及时治疗，可能导致代谢综合征的发展。
肝硬化患者中韦荣球菌属和链球菌增多。
肝细胞癌与肠道大肠杆菌过度生长有关，患者微生物群多样性增加，与产丁酸菌属(如Alistipes)减少有关，而致病性产脂多糖菌(如克雷伯氏菌)增加。
研究表明，肠道菌群在宿主的代谢和疾病状态中起着重要的作用。特别是2型糖尿病，其病因复杂，包括肥胖、慢性低度炎症，受肠道微生物群和微生物代谢产物的调节。
在2型糖尿病患者普遍具有相对高丰度的特定属：
Blautia、Coprococcus、Sporobacter、Abiotrophia、Peptostreptococcus、Parasutterella、Collinsella
2型糖尿病患者肠道菌群详见：
谷禾数据库统计发现，在有害菌属的丰度水平分布上，肥胖人群要高于对照人群。进一步对具体菌属进行分析，发现肺炎克雷伯氏菌的丰度水平肥胖人群更高。
肥胖患者肠道菌群详见：
肠道有许多直接与大脑沟通的神经末梢，称为肠脑轴。肠道炎症和菌群失调与心理健康不良有关。过多的有害肠道细菌会导致：
详见：
不良的肠道细菌会影响你的整体健康。它会增加消化问题的风险，这些症状通常伴有体重减轻和腹痛。比如：
肠道上皮、免疫系统和共生细菌之间的串扰是启动全身炎症反应的关键。有益菌和有害菌的失衡，抗炎和促炎细胞因子之间的失衡，包括白细胞介素（IL）-1β、肿瘤坏死因子、干扰素（IFN）-γ、白细胞介素-6、白细胞介素-12和白细胞介素-17，在参与RA发病机制的炎症过程中起着核心作用。
为了支持肠道菌群成分变化在类风湿性关节炎发病和进展中起重要作用的假说，已经提出了肠道菌群与关节炎相关的几种机制。
这些包括调节宿主免疫系统（触发T细胞分化）、通过作用Toll样受体(TLR)或NOD样受体(NLR)激活抗原呈递细胞(APC)、通过酶促作用促进肽的瓜氨酸化、抗原模拟和增加肠粘膜通透性。关于对APCs TLRs表达的影响，这可能导致Th17/Treg细胞比率失衡，这种局部免疫反应可能导致系统性自身免疫。
有害菌过多会导致肠道通透性和肠道屏障破坏。肠黏膜屏障功能障碍可能导致血清脂多糖 (LPS) 水平升高，从而导致代谢性内毒素血症。早期研究表明，LPS 可促进体内股骨的骨质流失和体外破骨细胞的。
与骨骼疾病相关的肠道菌群变化如下：
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详见：
鉴于具有高度稳定性的平衡肠道微生物群与宿主的免疫系统具有共生相互作用，能够抑制有害菌增长。然而不稳定的状态例如肠道紊乱，慢性疾病，由遗传易感性、化学物质或肠道病原体感染引起的肠道炎症会导致有害菌增加。
其他包括饮食、生活方式、环境等因素也会影响肠道微生物群的分类和功能组成。例如，西方饮食、高糖饮食，饮食结构过于单一，加工食品过多摄入等不健康的饮食方式，睡眠不足，作息不规律，不运动等不良生活习惯，压力过大，服用药物等因素都会导致有害菌增多。
有害菌和肠道内的其他共生菌共同构成菌群微生态，如果有害菌过多，通常我们可以通过服用益生菌或益生元的方式首先增加有益菌的比例，相应的有害菌比例就会降低。
双歧杆菌和乳酸杆菌有助于发酵碳水化合物，同时会产短链脂肪酸，有助于维持良好的消化系统。
乳酸杆菌
乳酸杆菌菌株产生乳糖酶。它有助于分解乳制品中的乳糖，有助于维持肠道的酸度水平，对于吸收关键矿物质至关重要。
双歧杆菌
保护肠壁；维持肠道的酸度；限制产生硝酸盐菌的生长；生产 B 族维生素和维生素 K 等。
益生菌抑制其他菌群的生长：
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<来自谷禾健康数据库>
除了直接服用益生菌这种方式之外，有些食物中也富含益生菌，如：
乳制品：酸奶、牛奶、开菲尔等
发酵食品：泡菜、酸菜、味噌汤、豆豉等
益生元是一种可溶于水的可溶性纤维，可以作为益生菌的“食物”。
最广泛认可的益生元包括低聚果糖 (FOS)、菊粉和低聚半乳糖 (GOS) 等。
此外还包括抗性淀粉、果胶寡糖 (POS)、多酚等。
含益生元的食物包括：菊芋、青香蕉或青香蕉粉、大麦和燕麦、魔芋根、菊苣根、牛蒡根、亚麻籽、海藻、苹果、土豆等。
关于益生菌，益生元的补充详见：
想要持久的改善菌群结构降低有害菌水平就需要改善生活方式，适当增加抗性淀粉等膳食纤维并规律饮食和睡眠，增加运动等。
下面介绍一些日常生活中可以自行调整的饮食及生活方式。
尝试食用多种食物，避免每天食物一样
饮食多样性更有利于菌群维持健康平衡。体内的微生物群就好比一群挑剔的孩子，每个孩子都会去吃自己喜欢的食物。当你吃下各种食物时，就相当于喂食了各种微生物。
如果可以的话，一个星期的饮食中可以摄入 40 种及以上不同类型的天然食物，尽可能地提高肠道多样性。
减少西方饮食
西方饮食（其特点是大量摄入脂肪、蛋白质、糖、盐和加工食品），可能增加有害菌，与伴随的导致自身免疫疾病发展的微生物变化之间的联系越来越明显。
尝试地中海饮食
其他可以参考地中海饮食结构摄入，适量食用纤维，多吃各种颜色的水果和蔬菜。将红肉的摄入限制在每月两三次，可以将其视为一种“奢侈品”，每周食用两到三次家禽。它的饱和脂肪和胆固醇比红肉少得多，选择健康的脂肪，每周可以食用两次三文鱼等，做菜选择橄榄油，适量食用坚果（杏仁、巴西坚果、榛子、松子、开心果和核桃都是非常健康的坚果类型），它们是单不饱和脂肪的重要来源。
尝试抗炎饮食
很多种食物均具有抗炎特性，其中包括抗氧化剂和多酚含量高的食物。肠道抗炎饮食推荐的食物包括：浆果类，西兰花，牛油果，辣椒，姜黄，洋葱，大蒜等。
详见：
避免膳食纤维过多或过少
膳食纤维细菌发酵的产物（短链脂肪酸、乙醇和乳酸）过多会破坏细菌。纤维也会让人“上瘾”，其发展方式：随着发酵破坏细菌，需要越来越多的纤维来形成粪便。
但是膳食纤维摄入不足或突然停止所有纤维摄入，也会发生菌群失衡，导致便秘或其他肠道问题，从而导致有害菌增加。
减少摄入加工和包装食品
食用的加工食品越多，饮食越无菌，加工食品会减少我们体内有益细菌的数量，相应的有害菌会逐渐增多，破坏肠道菌群原有的平衡。
具体来说，防腐剂，比如聚山梨酯80和羧甲基纤维素（CMPF），它们是许多加工食品中常见的乳化剂，直接改变了肠道微生物群的组成。
食品添加剂对菌群的影响详见：
你的焦虑可能与食品添加剂有关，警惕食品添加剂引起的微生物群变化
尽量避免含糖饮食
对于我们大多数人来说，糖在我们的饮食中太普遍了。
在现代饮食中，糖无处不在，而且形式多种多样。我们大多数人现在都知道，过度消费“游离糖”的精制糖并不健康。糖也是造成菌群失调的主要因素。然而在忙碌的现代生活中，很难不过度摄入糖分。
高糖食物的常见罪魁祸首包括碳酸饮料、能量饮料、糖果、饼干、甜点、蛋糕、果汁和谷物等，它们都会导致菌群失调。
还有一些食物，含有的糖分更加隐蔽。这些包括：即食食品、腌泡汁、酸辣酱和泡菜、一些酒精饮料、调味酱、白面包、白米饭和土豆。
糖对菌群的影响详见：
吃八分饱
少吃多餐，每三到四个小时吃一顿小餐或吃零食，以补充精力。
间歇性禁食
间歇性禁食是一种越来越流行的健康实践，研究发现间歇性禁食导致肠道菌群结构改变，进食时机和频率可以一定程度上改善生活方式和心血管代谢，防止2型糖尿病和心血管疾病的发生。
关于间歇性禁食详见：
维生素维持肠道菌群稳态和减少肠道炎症以预防癌症的机制；肠道菌群帮助吸收营养，并参与维生素代谢。几项观察表明，微生物群失调和维生素缺乏是相互关联的。
例如：
补充维生素 C 可减少肠杆菌科细菌的数量，增加乳酸杆菌的丰度，抑制有害菌的生长，促进有益菌的增加。
维生素 D 的缺乏会增加拟杆菌门、变形杆菌门和螺杆菌科的丰度。
维生素E对变形菌有抑制作用，而维生素E（和纤维）的摄入量较低与Sutterella水平较高相关。
详见维生素的文章：
当肠道渗漏也就是屏障受损时，大量的有害菌及微生物代谢毒素、食物中的有毒物质逃离肠道，涌入血液循环，这可能会产生炎症并导致组织损伤，器官从感染到炎症再到功能缺失，甚至是到癌症。
关于什么情况会导致肠漏，肠漏带来的危害详见：
即使是很小的压力也会触发体内激素和化合物的释放。压力会慢慢积累，如果你是一个压力大的人，经常烦躁，愤怒，那么会对微生物群产生负面影响，扰乱 HPA 轴。不过这是双向的，肠道中的某些细菌菌株也会影响体内神经递质的方式。
适当给自己减压，可以帮助菌群恢复平衡。减压的方式包括：
农村环境和微生物群与过敏患病率的降低有关。通过暴露于农村室内灰尘来调节肠道微生物群可以改善过敏预防。
城市儿童和小鼠暴露在城市灰尘提取物中，肠道菌群向拟杆菌类的变化是明显的。相比之下，农村儿童和接触农村粉尘提取物的小鼠肠道菌群分别富含普雷沃氏菌属和梭状芽孢杆菌属。
环境对菌群的文章详见：
环境污染物通过肠脑轴影响心理健康，精神益生菌或将发挥重要作用
睡眠质量与肠道菌群组成之间存在双向关系。
编辑
拟杆菌门和厚壁菌门的丰度与睡眠质量呈正相关，而毛螺菌科(Lachnospiraceae)、棒状杆菌(Corynebacterium)、Blautia等几种菌与睡眠质量测量值呈负相关。
睡眠不足或者其他因素如受伤、食物摄入、压力、昼夜节律和运动等，可致肠屏障损伤和细菌移位，增加感染易感性，激活HPA轴从而影响菌群。
详见睡眠对肠道菌群的影响的文章：
抗生素
正常情况下，强大的免疫系统会追捕并消灭病原体，但在系统较弱的情况下，人体的免疫防御系统无法控制病原菌的生长。
服用抗生素会杀死体内的许多好细菌和坏细菌。在瑞典的一项临床试验中，研究人员发现，在服用抗生素仅一周后，一些参与者在一整年后就破坏了微生物组。
抗生素使用对肠道菌群变化的不同影响
Yang L, et al., AMB Express. 2021
我们之前写过抗生素对菌群的影响文章，详见：
其他包括非甾体抗炎药、质子泵抑制剂 (PPI)等也会影响肠道菌群的组成。
限制饮酒量
酒精诱导的胃肠道菌群组成和代谢功能的变化可能有助于建立酒精诱导的氧化应激、肠道对菌群产物的高通透性和随后发展的酒精性肝病和其他疾病之间建立明确联系。如果体内酒精过多，肝酶可能没有足够的能力对其进行处理。过量的酒精会在身体的其余部分循环，产生负面影响。
坚持适量运动
运动锻炼与肠道微生物群组成之间可能存在密切关联。经常中等强度的耐力运动对肠道微生物产生最有益的影响，促进健康和抗炎细菌增加；长期运动的人菌群多样性更高。
运动改善菌群多样性，增加菌群种类，有益于提高菌群稳定性，降低有害菌的相对比例。
运动对菌群的影响详见：
肠道微生物组如何影响运动能力，所谓的“精英肠道微生物组”真的存在吗？
在我们的检测实践中，以上的这些干预调节方式可以有效的定向改善特定有害菌和致病菌的超标，并最终带来整体健康状况的改善。
主要参考文献：
Janik E, Ceremuga M, Niemcewicz M, Bijak M. Dangerous Pathogens as a Potential Problem for Public Health. Medicina (Kaunas). 2020 Nov 6;56(11):591. doi: 10.3390/medicina56110591. PMID: 33172013; PMCID: PMC7694656.
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谷禾健康
维生素对人体健康至关重要；它们是无数酶的辅助因子，包括促进脂肪和碳水化合物代谢的酶，并具有直接和间接的抗氧化特性。
由于人类自身无法产生足够量的维生素（维生素 D 除外），因此要从食物中获取维生素。然而，许多维生素对温度敏感，在食品加工和储存过程中容易降解。因此，维生素缺乏症在某些人群（例如，素食主义者或老年人）中很常见。
例如口角炎，脚气病，腿部容易抽筋，皮肤容易红肿，容易烦躁和疲倦等，都有可能与缺乏B族维生素有关。
B族维生素从哪里来？
曾经有人认为B族维生素只从饮食中获得；然而并非如此，肠道微生物群也是维生素的重要来源。
B 族维生素包括哪些？
常见的有维生素 B1 （硫胺素）、B2（核黄素）、B3（烟酸/烟酰胺）、B5（泛酸）、B6（吡哆醇）、B7（生物素）、B9（叶酸）和B12 （钴胺素）等。
B族维生素的吸收情况
B族维生素主要通过结肠产生和吸收，大多数B族维生素的吸收情况类似：在低浓度时，主动运输系统促进吸收，而在较高浓度时，被动扩散主要发生在小肠。过量摄入B族维生素会使B族维生素到达大肠。
B族维生素是多种代谢途径中普遍必需的辅助因子的生物合成前体，对宿主和肠道微生物群都是不可或缺的，它们在维持免疫稳态中也发挥着重要作用。
本文来详细了解一下B族维生素（8类）和肠道微生物群之间有什么联系，它们在免疫代谢中有哪些作用，缺乏会导致什么症状，如何补充B族维生素。
维生素B1是维持神经、心脏及消化系统正常机能的重要生物活性物质。
维生素B1参与肠道粘膜免疫系统的免疫防御，调节免疫细胞在肠道内发挥作用。维生素B1对巨噬细胞有调控作用，能够介导巨噬细胞的生长及其细胞因子的分泌，间接促进免疫细胞的增殖和分化。
维生素 B1（硫胺素）是几种酶的辅助因子，包括丙酮酸脱氢酶和 α-酮戊二酸脱氢酶，它们都参与三羧酸 (TCA) 循环，从而为人体提供能量。
维生素B1在体内是如何参与代谢的？
前面我们已经知道，维生素B的两种来源：
摄入食物和细菌代谢生成。
膳食和细菌维生素B1在宿主中有不同的作用。因此我们从这两个方面分别了解其吸收转化过程。
膳食维生素B1
维生素 B1 在肉类（尤其是猪肉和鸡肉）、鸡蛋、谷芽、米糠、豆类中以高浓度的焦磷酸硫胺素 (TPP) 形式存在。
膳食TPP被碱性磷酸酶水解，并在小肠内转化为游离硫胺素。游离硫胺素通过硫胺素转运体（例如，THTR-1、THTR-2）被肠上皮吸收，并被输送到血液中以分布在全身。游离硫胺被转化回TPP，用于TCA循环中的能量代谢。
细菌维生素B1
结肠中各种类型的肠道细菌也会产生维生素B1作为游离硫胺素和TPP。在结肠中，游离细菌硫胺素主要被硫胺素转运体吸收，运输到血液中，并分布在全身；这一机制与小肠吸收游离膳食硫胺素的方式相似。
然而，肠道细菌产生的TPP不会转化为游离硫胺素，因为结肠中不会分泌碱性磷酸酶。相反，TPP通过在结肠顶膜上高度表达的TPP转运体（如TPPT-1）直接被结肠吸收。被吸收的TPP通过MTPP-1进入线粒体，MTPP-1是一种TPP转运体，在线粒体内膜中表达，用作ATP生成的辅助因子。这表明细菌TPP对结肠中的能量生成很重要。
这两者之间的区别在于：肠道细菌产生TPP这条途径，并不是通过游离硫氨酸，而是直接被结肠吸收。
哪些菌会产生维生素B1呢？
对人类肠道微生物群研究和谷禾数据库预测总结以下主要菌群：脆弱拟杆菌和普雷沃氏菌、艰难梭菌(Clostridium difficile)、一些乳杆菌属、Ruminococcus lactaris、双歧杆菌属、可变梭杆菌(Fusobacterium varium)是维生素B1的产生菌。
此外，比如干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)在发酵乳饮料的生产过程中产生硫胺素，婴儿双歧杆菌和双歧双歧杆菌在培养上清液中产生硫胺素。
许多肠道细菌拥有完整的维生素B1合成途径，包括噻唑和嘧啶的合成途径。
维生素B1的结构由嘧啶环和噻唑环通过亚结合而成。
细菌从甘氨酸或酪氨酸和1-deoxy-d-xylulose-5-phosphate中获得噻唑部分；
嘧啶部分来自5-氨基咪唑核糖核苷酸，这是嘌呤途径的中间产物。
宿主和某些菌存在VB1竞争
在肠道微生物群中，并非所有细菌都产生 B 族维生素，一些细菌利用膳食 B 族维生素或其他肠道细菌产生的 B 族维生素来满足自己的需要；因此，宿主和肠道微生物群之间可能存在对 B 族维生素的竞争。
比如，粪杆菌属(Faecalibacterium)的生长虽然需要维生素B1，但它却缺乏维生素B1合成途径。因此，必须通过硫胺素转运体从其他细菌或宿主饮食中获得维生素B1，这表明宿主和某些肠道细菌之间存在维生素B1竞争。
建议摄入量
世界卫生组织 (WHO)/粮食及农业组织 (FAO) 建议成人每日维生素 B1 摄入量为 1.1-1.2 毫克。
缺乏导致
维生素 B1 缺乏会导致嗜睡，如果不及时治疗，可能会发展成脚气病，这是一种影响周围神经系统和心血管系统的疾病。
含量较高的食物
维生素B1 存在于全麦谷物、酵母、豆类、坚果和肉类（尤其是猪肉和鸡肉）等食物中。
维生素 B2（核黄素）及其活性形式（黄素腺嘌呤二核苷酸 [FAD] 和黄素单核苷酸 [FMN]）是 TCA 循环和脂肪酸氧化（也称为 β-氧化）中酶促反应的辅助因子。
维生素B2通过调节脂肪酸氧化来控制免疫细胞的分化和功能。
除了产生能量外，维生素B2通过启动NADPH氧化酶2与免疫细胞中活性氧(ROS)的产生有关，ROS是炎症和免疫过程中重要的效应分子和信号分子。
维生素B1和B2介导肠道B细胞分化的免疫代谢
Yoshii K, et al., Front Nutr. 2019
维生素B1是参与TCA循环的丙酮酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶等酶的辅助因子。维生素B2是TCA循环中琥珀酸脱氢酶和脂肪酸氧化（FAO，也称为β-氧化）中酰基辅酶a脱氢酶等酶的辅助因子。初始B细胞优先使用TCA循环有效产生能量。一旦B细胞被激活，分化为产生IgA的浆细胞，它们就会利用糖酵解产生IgA抗体。
膳食维生素B2
膳食维生素 B2 以 FAD 或 FMN 形式存在，并在小肠中通过 FAD 焦磷酸酶和 FMN 磷酸酶转化为游离核黄素。游离核黄素通过小肠上皮上表达的核黄素转运蛋白被吸收，然后释放到血液中。在血液中，游离核黄素转化回 FAD 或 FMN 并分布在全身。
细菌维生素B2
细菌维生素B2是由三磷酸鸟苷(GTP)和5-磷酸核酮糖合成的。细菌维生素B2以游离核黄素的形式存在，可直接在大肠中吸收，转化为FAD或FMN，并如上所述分布在全身。
哪些菌会产生维生素B2呢？
对人类肠道微生物群研究和谷禾数据库预测总结以下主要菌群：脆弱拟杆菌和普雷沃特菌属；艰难梭菌(Clostridium difficile)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、发酵乳杆菌(L. fermentum)、Ruminococcus lacttaris表达合成维生素B2所必需的因子，表明这些细菌是大肠中维生素B2的重要来源。
从酸面团中分离出的发酵乳杆菌可以在体外合成维生素B2。
双歧杆菌和Collinsella缺乏维生素B2途径。
在缺乏维生素B2的小鼠中，添加含有植物乳杆菌的发酵豆浆可以促进维生素B2的产生，防止维生素B2缺乏。
宿主和共生细菌之间对VB2的竞争
拟杆菌门中的某些物种比放线菌门和厚壁菌门产生更多的VB2。然而，放线菌和厚壁菌门仍然表达核黄素转运蛋白以及从游离核黄素生成 FAD 和 FMN 所必需的酶（即 FAD 合酶和黄素激酶），这表明所有细菌，包括那些不能合成维生素的细菌B2 本身需要 FAD 和 FMN 才能生长和生存。因此，与维生素 B1 一样，宿主和共生细菌之间可能存在对维生素 B2的竞争。
某些菌产生维生素B2中间体，有助于防御病原体
除了能够产生维生素 B2 之外，一些细菌（例如嗜酸乳杆菌等共生菌，结核分枝杆菌和鼠伤寒沙门氏菌等病原体）还产生维生素 B2 中间体（6-hydroxymethyl-8-d-ribityllumazine ），该中间体与抗原呈递细胞上的主要组织相容性复合物I类相关基因蛋白（MR1）结合；这会导致粘膜相关不变T细胞（MAIT）产生细胞因子，如干扰素γ和IL-17，这有助于宿主防御病原体（下图）。
来自维生素B2和B9的微生物代谢产物对MAIT细胞的调节
Yoshii K, et al., Front Nutr. 2019
有人认为，共生细菌的刺激有助于MAIT细胞的发育和激活，以便对病原体进行免疫监测。MAIT细胞还产生炎性细胞因子并具有组织归巢特性，表明这些细胞也参与自身免疫和炎症疾病的发展。
建议摄入量
世卫组织/粮农组织建议成人每日维生素 B2 摄入量为 1.0–1.3 毫克。
缺乏会导致
维生素 B2 缺乏会抑制参与脂肪酸氧化生成乙酰辅酶 A 的酰基辅酶 A 脱氢酶的活性，而乙酰辅酶 A 被线粒体用来通过 TCA 循环产生 ATP。
含量较高的食物
绿叶蔬菜、肝脏和鸡蛋中的维生素 B2 含量很高。
维生素 B3（烟酸）通常被称为烟酸和烟酰胺。这些化合物是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD) 的前体，NAD 是细胞氧化还原反应中的一种辅酶，在有氧呼吸中起核心作用。
免疫功能：抗炎，抑制结肠炎
维生素 B3 也是 GPR109a 的配体，GPR109a 是一种 G 蛋白偶联受体，在包括免疫细胞在内的多种细胞上表达。维生素 B3-GPR109a 信号传导诱导调节性 T 细胞分化并以 GPR109a 依赖性方式抑制结肠炎。维生素 B3 还抑制巨噬细胞和单核细胞产生促炎细胞因子 IL-1、IL-6 和肿瘤坏死因子 α (TNF-α)。
Yoshii K, et al., Front Nutr. 2019
因此，维生素B3通过调节宿主免疫细胞而具有抗炎特性，并在维持免疫稳态中发挥重要作用。
与其他B族维生素不同，维生素B3可由哺乳动物通过色氨酸的内源性酶途径生成，并储存在肝脏中，也可从饮食中获得。
膳食维生素B3
动物性食品如鱼和肉含有维生素B3作为烟酰胺，而植物性食品如豆类含有维生素B3作为烟酸。烟酰胺和烟酸都通过小肠直接吸收，烟酸在小肠转化为烟酰胺。
哪些菌会产生维生素B3呢？
维生素B3也是由肠道细菌从色氨酸合成的。可能参与B12合成和代谢的菌如：脆弱拟杆菌和普雷沃氏菌属、乳瘤胃球菌、艰难梭菌、婴儿双歧杆菌、幽门螺杆菌、可变梭杆菌。
因此，来自不同属的许多肠道细菌可以产生维生素B3，这表明饮食和共生细菌来源的维生素B3对宿主免疫都很重要。
缺乏会导致
在人类中，维生素B3缺乏会导致糙皮病，这是一种以肠道炎症、腹泻、皮炎和痴呆为特征的疾病。
建议摄入量
世卫组织/粮农组织建议成人每日维生素 B3 摄入量为 11-12 毫克。
含量较高的食物
全麦制品、糙米、绿豆、芝麻、花生、香菇、紫菜、无花果、乳制品、蛋、鸡肉、肝、瘦肉、鱼等。
维生素B5（泛酸）是辅酶a（CoA）的前体，辅酶a是TCA循环和脂肪酸氧化的必要辅助因子。
与维生素B1和B2一样，维生素B5通过免疫细胞的能量生成参与宿主免疫的控制。
缺乏导致
维生素B5缺乏会导致皮炎等免疫疾病，以及疲劳和失眠等非免疫相关疾病。
维生素B5缺乏如何引起炎症？
在一项针对成年人的随机、双盲、安慰剂对照研究中，膳食中补充维生素B5可改善面部痤疮，表明上皮屏障功能通过促进角质形成细胞增殖和分化为成纤维细胞而改善。
为了在缺乏维生素B5的时候保持维生素B5水平，辅酶A通过泛碱转化回维生素B5或半胱胺。然而，半胱胺抑制过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）信号，导致炎症。在泛碱产生酶基因敲除小鼠中，结肠炎已得到改善。因此，维生素B5缺乏通过上皮屏障功能障碍和促炎分子的产生引起炎症。
维生素B5通过激活免疫反应来促进宿主防御
在免疫反应方面，维生素B5通过促进先天免疫和适应性免疫，增强抗结核分枝杆菌感染的保护活性。在小鼠中，补充维生素B5可激活巨噬细胞的吞噬作用和细胞因子（包括IL-6和TNF-α）的产生，并随后促进Th1和Th17反应，以清除肺结核分枝杆菌。因此，维生素B5通过激活免疫反应来促进宿主防御，表明这种维生素作为一种天然佐剂具有重要作用。
膳食维生素B5
维生素B5在肝脏、鸡蛋、鸡肉和发酵大豆中以辅酶A或磷酸泛酰巯基乙胺pantetheinase的形式存在，浓度很高。辅酶A和磷酸泛乙烯通过小肠内的内源性酶（如磷酸酶和泛乙烯酶）转化为游离泛酸。游离泛酸通过小肠上皮上表达的钠依赖性复合维生素转运体（SMVT）被吸收，然后释放到血液中。最后，游离泛酸被转化回辅酶A并分布在全身，尤其是肝脏和肾脏。
细菌维生素B5
细菌维生素B5由2-二氢泛酸盐和β-丙氨酸通过从头合成途径合成。细菌维生素B5以游离泛酸的形式存在，其在大肠中直接吸收，转化为辅酶A，并以与膳食维生素B5相同的方式分布。
哪些菌会产生维生素B5呢？
对人类肠道微生物群研究和谷禾数据库预测总结：脆弱拟杆菌、普雷沃氏菌属、一些瘤胃球菌属（乳链球菌和扭链球菌）、肠道沙门氏菌、幽门螺杆菌具有维生素B5生物合成途径，表明肠道共生菌可以产生维生素B5。
细菌与宿主竞争维生素B5
相比之下，大多数梭杆菌和双歧杆菌属、艰难梭菌、粪杆菌属和乳酸杆菌属（厚壁菌属）的一些菌株缺乏这种途径，尽管其中一些菌株确实表达泛酸转运体以利用维生素B5产生能量，表明这些细菌与宿主竞争维生素B5。
摄入量
世卫组织/粮农组织建议成年人每天摄入5.0毫克维生素B5。
含量较高的食物
蔬菜中的卷心菜类，例如西兰花羽衣甘蓝，以及鳄梨、全麦谷物、土豆、乳制品、内脏等食物。
维生素B6以多种形式存在，包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。这些形式的维生素B6是辅酶磷酸吡哆醛（PLP）和磷酸吡哆胺（PMP）的前体，参与多种细胞代谢过程，包括氨基酸、脂质和碳水化合物代谢。
维生素B6在肠道免疫监测中起着重要作用
维生素B6调节炎症的机制目前尚不清楚。维生素B6通过脂质介质1-磷酸鞘氨醇（S1P）的代谢促进肠道免疫调节。
S1P调节淋巴细胞进入肠道，尤其是大肠。淋巴细胞转运依赖于S1P的产生及其降解产生的S1P梯度。S1P降解由S1P裂解酶介导，该裂解酶需要维生素B6作为辅助因子。服用维生素B6拮抗剂会损害S1P裂解酶活性，并产生不适当的S1P梯度，导致淋巴细胞从淋巴组织迁移受损，并减少肠道中淋巴细胞的数量。位于肠道上皮细胞之间的淋巴细胞被称为上皮内细胞（IEL），参与抵抗病原体的保护。
膳食维生素B6
膳食维生素B6以PLP或PMP的形式存在；它通过内源性酶（如吡哆醛磷酸酶）转化为游离维生素B6，然后被小肠吸收。虽然已经证明维生素B6通过酸性pH依赖和载体介导的转运被吸收，但尚未在任何哺乳动物物种中鉴定出肠吡哆醇转运体。在吸收游离维生素B6后，它进入血液，并转化回PLP或PMP。
细菌维生素B6
细菌维生素B6是由脱氧基果糖5-磷酸和4-磷酸羟基-L-苏氨酸或甘油醛-3-磷酸和d-核酮糖5-磷酸合成的PLP。在大肠中，细菌衍生的PLP转化为游离维生素B6，通过被动运输被吸收，运输到血液中，并分布在全身。
哪些菌会产生维生素B6呢？
可能参与B6合成和代谢的菌如：脆弱拟杆菌、普雷沃氏菌属、长双歧杆菌、产气柯林斯菌、幽门螺杆菌。
拟杆菌和变形杆菌可能从5-磷酸脱氧纤维素和4-磷酸羟基-l-苏氨酸开始产生维生素B6，而放线菌可能从甘油醛-3-磷酸和d-核酮糖5-磷酸开始产生。
相比之下，大多数厚壁菌属（韦荣球菌、瘤胃球菌、粪杆菌和乳杆菌属）都缺乏维生素B6生物合成途径，除了一些梭菌（C. bartlettii、C. leptum、C.methylpentosum和C. sporogenes）和乳杆菌（短乳杆菌和瘤胃乳酸杆菌）外。
摄入量
世卫组织/粮农组织建议成年人每天摄入1.3-1.7毫克维生素B6。青少年和怀孕或哺乳的女性每天需要更多的维生素 B6，大约 2 毫克。
缺乏导致
维生素B6缺乏与过敏和类风湿性关节炎等炎症性疾病的发展以及神经元功能障碍有关。维生素B6缺乏会破坏Th1-Th2平衡，导致过度的Th2反应，导致过敏。此外，在类风湿性关节炎患者中观察到血浆维生素B6水平较低，以及促炎细胞因子（如TNF-α和IL-6）水平升高。
其他还包括导致肌肉无力、抑郁、易怒、短期记忆丧失、紧张和注意力不集中等问题。
含量高的食物
鱼类、鸡肉、豆腐、红薯、鳄梨、扁豆、牛奶、三文鱼、虾、菠菜、葵花籽、金枪鱼、糙米等。
维生素B7（生物素）是葡萄糖、氨基酸和脂肪酸代谢所必需的几种羧化酶的辅助因子。例如，维生素B7是参与脂肪酸生物合成的乙酰辅酶A羧化酶和脂肪酸合成酶的必要辅助因子。因此，维生素B7可能会影响免疫代谢。
维生素B7的抗炎作用
维生素B7通过结合（生物素化）组蛋白抑制基因表达；这些基因包括编码NF-κB的基因，NF-κB是产生几种促炎细胞因子（例如，肿瘤坏死因子α、IL-1、IL-6、IL-8）的主要信号分子。NF-κB的核转录在维生素B7缺乏时被激活，表明组蛋白的生物素化抑制NF-κB信号中编码促炎细胞因子的基因的表达。
因此，维生素B7通过抑制NF-κB活化而具有抗炎作用，膳食维生素B7缺乏通过促进促炎细胞因子的分泌而引起炎症反应。
膳食维生素B7
膳食生物素以游离蛋白质结合形式或生物素形式存在。在小肠中，生物素酶从结合蛋白中释放游离生物素，游离生物素通过生物素转运体SMVT被吸收。
细菌维生素B7
维生素B7也是由肠道细菌产生的游离生物素，由丙二酰辅酶A或吡美乐酸通过吡美乐酰辅酶A合成。细菌游离生物素被结肠中表达的SMVT吸收。
哪些菌会产生维生素B7呢？
可能参与B7合成和代谢的菌如：脆弱拟杆菌、普雷沃氏菌属可变梭杆菌、大肠弯曲杆菌（campylobacteric coli）。
维生素B7的产生似乎在不同的肠道细菌之间以合作的方式进行；肠道中的长双歧杆菌产生吡美拉酸，它是维生素B7的前体，可增强其他肠道细菌产生维生素B7。
细菌与宿主竞争维生素B7
相比之下，普雷沃氏菌属、双歧杆菌属、梭菌属、瘤胃球菌属、粪杆菌属和乳酸杆菌属缺乏这种途径；然而，它们确实表达游离生物素转运体，这表明这些细菌也利用饮食和细菌维生素B7，因此可能与宿主竞争。
因此，游离生物素可能会影响肠道微生物群的组成，因为生物素是微生物群生长和存活所必需的。
缺乏导致
生物素缺乏会导致肠道失调和鼠乳杆菌过度生长，从而导致脱发。
什么情况会缺乏？
生蛋清中含有大量的抗生物素，它与维生素B7紧密结合，阻止维生素B7在肠道中被吸收。因此，维生素B7缺乏症不仅可能由维生素B7摄入不足引起，还可能由过量摄入生蛋清引起。
摄入量
世卫组织/粮农组织建议成年人每天摄入30微克。
含量较高的食物
维生素B7在坚果、豆类和油籽等食物中含量丰富。
维生素B9（叶酸）以四氢叶酸的形式存在，是包括DNA和氨基酸合成在内的多种代谢反应的辅助因子。
缺乏导致
由于红细胞对维生素B9的高需求，维生素B9缺乏会导致巨幼细胞性贫血。维生素B9缺乏症还通过将细胞周期阻滞在S期并增加DNA损伤的频率，在体外抑制人类CD8+T细胞的增殖。
维生素B9有助于维持免疫稳态
调节性T细胞（Treg）表达高水平的维生素B9受体（叶酸受体4[FR4]）。服用抗FR4抗体会导致Treg细胞群的特异性减少，这表明维持Treg细胞需要维生素B9–FR4轴。
在维生素B9减少的条件下体外培养Treg细胞会导致细胞存活受损，抗凋亡Bcl2分子的表达减少，尽管幼稚T细胞仍保留分化为Treg细胞的能力；这表明维生素B9是Treg细胞的生存因子。
与这些发现一致，膳食维生素B9缺乏导致小肠中Treg细胞数量减少。由于Treg细胞在预防过度免疫反应中起着重要作用，喂食缺乏维生素B9饮食的小鼠对肠道炎症的易感性增加。
膳食维生素B9
维生素B9以单谷氨酸和多谷氨酸叶酸的形式存在于饮食中。叶酸-聚谷氨酸酯与谷氨酸单酯脱结合，然后通过叶酸转运体（如质子耦合叶酸转运体（PCFT））在小肠吸收。在肠上皮中，叶酸单谷氨酸盐在被输送到血液之前转化为四氢叶酸（THF），四氢叶酸是一种活性形式和辅助因子。
细菌维生素B9
肠道细菌从GTP、4-磷酸红糖和磷酸烯醇式丙酮酸合成维生素B9作为THF。细菌性THF通过PCFT在结肠中直接吸收，并通过血液分布到全身。
哪些菌会产生维生素B9呢？
对人类肠道微生物群研究和谷禾数据库预测总结：脆弱拟杆菌、普雷沃氏菌属、艰难梭菌、植物乳杆菌、罗氏乳杆菌、德氏乳杆菌、保加利亚和嗜热链球菌、双歧杆菌属中的一些物种、可变梭杆菌、肠道沙门氏菌具有维生素B9生物合成途径。这表明几乎所有门中的所有物种都会产生叶酸。
膳食中添加双歧杆菌益生菌菌株（青春期双歧杆菌和假链双歧杆菌）可提高叶酸缺乏大鼠和无叶酸培养基大肠中叶酸的生成。此外，植物乳杆菌、德氏乳杆菌、保加利亚乳杆菌和罗氏乳杆菌可提高缺乏叶酸合成所需成分的细菌培养上清液中叶酸的生成。
维生素B9代谢物防止过敏和炎症
在共生细菌中，维生素B9代谢产物6-甲酰蝶呤（6-FP）是通过光降解产生的。与维生素B2代谢物6-羟甲基-8-d-三嗪一样，6-FP与MR1结合，但与B2代谢物不同，它不能激活MAIT细胞。6-FP的类似物乙酰-6-FP是MR1的拮抗剂，可抑制MAIT细胞活化。
如关于维生素B2的章节所述，6-羟甲基-8-d-三硝基脲嗪可激活MAIT细胞，从而抵御病原体，因此维生素B9代谢物可抑制过度的MAIT细胞反应，并防止过度过敏和炎症反应。
膳食维生素B2和B9与微生物群的组成及其代谢这些维生素的能力之间的定量平衡，可能是理解肠内MAIT细胞介导的稳态的关键。
摄入量
世卫组织/粮农组织建议成年人每天摄入400微克维生素B9。美国国立卫生研究院建议母乳喂养的母亲每天需要 500 微克，青少年和怀孕女性每天应该摄入 600 微克。
较高含量的食物
牛肉肝、深绿叶蔬菜、芦笋、抱子甘蓝、橙子、坚果、豆类等食物含有高水平的维生素B9。
维生素B12（钴胺素）是一种含钴的维生素，以甲钴胺素和腺苷钴胺素的活性形式催化甲硫氨酸的合成。
维生素B12促进免疫反应
在宿主免疫方面，膳食维生素B12缺乏会减少小鼠体内CD8+T细胞的数量，并抑制自然杀伤T细胞的活性；补充甲钴胺可以改善这些状况，这表明维生素B12通过CD8+T细胞和自然杀伤T细胞促进免疫反应。
膳食维生素B12
膳食维生素B12与膳食蛋白质复合存在，胃蛋白酶将其分解为游离维生素B12。游离维生素B12通过胃糖蛋白内源性因子（IF）被小肠上皮细胞吸收。在上皮细胞内，如果维生素B12复合物被溶酶体分解为游离维生素B12，然后释放到血液中，在血液中转化为活性形式并分布在全身。
细菌维生素B12
细菌维生素B12由前甲胎蛋白-2合成，产生腺苷钴胺素，直接被大肠吸收并分布在全身；这种吸收的机制目前尚不清楚。
哪些菌会产生维生素B12呢？
可能参与B12合成和代谢的菌如：脆弱拟杆菌和普雷沃氏菌属、艰难梭菌、粪杆菌和乳瘤胃球菌、动物双歧杆菌、婴儿双歧杆菌和长双歧杆菌、可变梭杆菌。
从发酵食品中分离出的植物乳杆菌和棒状乳杆菌产生维生素B12，而动物双歧杆菌在牛奶发酵过程中合成维生素B12。
摄入量
世卫组织/粮农组织建议成年人每天摄入2.4μg维生素B12。青少年和怀孕或哺乳的女性需要更多：每天 2.6 至 2.8 μg。
缺乏导致
与维生素B6和B9一起，维生素B12在红细胞形成和核酸合成中起着重要作用，尤其是在神经元中。因此，维生素B12缺乏会导致巨幼细胞性贫血和神经系统症状，如手脚麻木，刺痛。
其他还会导致包括贫血、失智、沮丧、难以保持平衡、疲劳、虚弱、体重减轻、肠道问题、肌肉无力、口腔或舌头酸痛等症状，缺乏也会损害神经系统，并可能导致记忆力差、情绪障碍、抑郁、精神错乱和痴呆。
什么情况会缺乏？
除了饮食摄入量不足的原因之外，维生素 B-12 缺乏还可能是由于恶性贫血（一种影响壁细胞和内因子释放的自身免疫性疾病，维生素 B-12 吸收所必需的）导致的生物利用度低或吸收受损；随着年龄的增长，药物（例如质子泵抑制剂）的使用，胃肠道疾病（例如炎症性肠病）或胃肠道感染（例如幽门螺杆菌、肠道蠕虫）的发生，萎缩性胃炎、吸收不良和恶性贫血的风险增加。
含量较高的食物
牛肝、双壳类、鱼类、鸡肉和鸡蛋含有高水平的维生素B12。
微生物群失调和维生素缺乏是相互关联的，这种关系可能直接影响宿主健康。
对哺乳期女性进行的一项关联研究发现，增加维生素 B2、B5、B6 和 B12 的摄入量与120个粪便样本中普氏菌的相对丰度增加和拟杆菌的相对丰度降低有关。
炎症性肠病(IBD)患者会出现血浆维生素B2浓度较低。肠道慢性炎症包括促炎细胞因子浓度升高，已被证明会导致上皮吸收功能的改变。肠上皮细胞暴露于促炎细胞因子肿瘤坏死因子-α中会显著抑制维生素B2的摄取，这可能解释了IBD患者中维生素B2浓度显著较低的原因。
维生素B2和B3浓度可能是疾病状态的标志物。
克罗恩病恶化与参与抗炎的维生素B2、B1、B9生物合成相关的微生物基因减少有关。
此外，患有 2 型糖尿病的受试者在与微生物介导的维生素代谢相关的基因丰度方面表现出显着变化。
营养不良儿童的微生物组显示参与B 族维生素代谢的多种途径显着减少，包括烟酸/NADP 生物合成。
所有这些观察结果表明，微量营养素的缺乏会改变肠道微生物群。
因此，在某些条件下，针对肠道微生物群的维生素补充剂（直接和间接）可能对健康有益。
越来越多的证据表明，当大量服用以逃避完全吸收或以结肠靶向递送系统 (CTDS) 的形式服用时，维生素可以直接调节肠道微生物组。此外，维生素似乎通过体循环的间接机制影响肠道微生物群，与人类健康直接相关。
结肠靶向维生素补充剂可能通过三种相互关联的途径影响宿主健康
1） 对肠道免疫系统的直接影响（上左图）
2） 对肠道上皮屏障的直接影响（上右图）
3） 通过微生物代谢产物对肠道微生物群以及随后对肠道免疫和上皮屏障的影响（中）
在一个小型成人志愿者组中进行了一项试点研究，该组补充了过量的维生素B2（100 毫克），为期 14 天。他们发现，在补充过程中，每克粪便中的Faecalibacterium prausnitziip数量增加。作者还注意到厌氧罗氏菌属的增加和大肠杆菌减少。
关于维生素的结肠靶向性，最近的一项研究表明，通过缓释微囊结肠靶向补充烟碱酸有益于影响微生物组成和胰岛素敏感性。有趣的是，作者还观察到肥胖受试者群体中α多样性和拟杆菌丰度降低，并指出这种变化与膳食烟酸摄入量降低有关。
针对克罗恩病的研究发现发现，补充维生素 B2 可减少全身氧化应激、一些抗炎作用，降低 C 反应蛋白、红细胞沉降率、血小板和 IL-2，并减轻临床症状。粪便微生物群的荧光原位杂交分析显示 克罗恩病患者中粪便肠杆菌科细菌减少、粪便钙卫蛋白水平降低。
维生素可以调节微生物组、改变氧化还原电位，并且就维生素 B3而言，对全身胰岛素敏感性和代谢性炎症的生物标志物产生积极影响。虽然需要进行额外的临床研究以充分了解结肠靶向递送维生素的优势和潜在副作用，但在菌群失调的情况下，这种方法可能成为预防和治疗微生物组相关疾病的新的菌群调节途径。
该领域的研究很复杂，因为不仅肠道菌群的组成因人而异，饮食也会改变肠道菌群的组成和功能，维生素介导的免疫维持也因人而异。
补充结肠靶向维生素可能与基于个人健康状况和微生物组组成的个性化营养建议相关。
目前，对肠道微生物群的研究及其与多种 B族维生素的相互作用机制的理解正逐步深入，精准健康和营养新时代正在开启。
主要参考文献
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谷禾健康
拟杆菌（bacteroides）——重要的基石菌属，存在于人类肠道中，它们与人类具有共生关系。它们有助于分解食物并产生身体所需的营养和能量。然而，当拟杆菌进入到除胃肠区域以外的身体部位，可引起或加剧脓肿等感染。
拟杆菌是革兰氏阴性、不形成孢子、厌氧和杆状细菌，是人类常驻菌群。它们具有外膜、肽聚糖层和细胞质膜。无氧呼吸的主要副产物是乙酸、异戊酸和琥珀酸。
结构——外膜囊泡OMV
拟杆菌的外膜囊泡 OMV可能对人类宿主的健康和疾病都有贡献。OMV 的水解酶在肠道微生物生态系统中发挥着关键作用。
拟杆菌外膜囊泡 (OMV) 的结构
Hassan Zafar et al., Gut Microbes，2021
利
OMVs的成分有助于分解复杂的多糖、蛋白质和脂质，从而支持其他细菌的生长和维持肠道内稳态。
弊
这些囊泡可以成为致病性载体，长距离储存和运输毒力因子。
代谢特性
拟杆菌参与人体结肠中许多重要的代谢活动，包括碳水化合物的发酵、含氮物质的利用以及胆汁酸和其他类固醇的生物转化。大多数肠道细菌是糖酵解的，也就是说它们通过碳水化合物分子的水解获得碳和能量。此外，拟杆菌可以提供一定程度的保护，以免受侵入性病原体的侵害。
儿童肠道
在新生婴儿中，拟杆菌的流行程度取决于出生方式和前五个月饮食类型。在6-12个月间，拟杆菌是最普遍的菌群；其他菌群数量可能在幼年时期增加。
出生方式：拟杆菌在阴道分娩的婴儿的肠道中普遍存在。
饮食：与母乳喂养相比，用配方奶喂养的婴儿中拟杆菌属的百分比较高。
通过 16S rRNA 测序分析了美国德克萨斯州 7-12 岁儿童的肠道微生物组，健康儿童中，拟杆菌属平均占近 40%.
而在成年人肠道中，普通拟杆菌Bacteroides vulgatus和溶木聚糖拟杆菌Bacteroides xylanisolvens 比在儿童中更多。
下面我们来看成年人肠道中拟杆菌会怎样变化？受哪些因素影响？
成年人肠道
多种因素会影响成年人肠道中拟杆菌丰度，例如饮食、环境、抗生素的使用等。
饮食模式：
纯素、素食和杂食饮食模式下，拟杆菌丰度不同。
