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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。
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一般在肠道菌群健康检测报告中,会有主要菌属构成比例,类似下图:
图源:谷禾肠道菌群健康检测报告我们可以看到图中列举了拟杆菌门,厚壁菌门…等。很多小伙伴拿到报告之后,对于这些细菌门表示困惑。
这些细菌门都代表了什么意思?
某个细菌门比例高了会怎么样?
某个细菌门比例高,是好是坏?
是不是与某些疾病相关?
…….
实际上,这几大类门的丰度和构成比例变化与人类健康和疾病发生息息相关。
两个主要门类,拟杆菌门和厚壁菌门,构成人类肠道细菌的大部分。七岁以后,拟杆菌和厚壁菌之间的比例相对稳定,而它们比例紊乱可能会导致肥胖和糖尿病等代谢综合征。
本文,我们就给大家详细介绍一下这其中最常见的几大细菌门:
拟杆菌门、厚壁菌门、变形菌门、放线菌门。
为什么选这四大细菌门?
依据自然属性分类,人类肠道菌群已经鉴定出细菌的几十个门,包括:拟杆菌门、厚壁菌门、变形菌门、放线菌门、疣微球菌门、梭杆菌门、蓝藻菌门、螺旋体门等。 但是其中98%的肠道菌可以归属为前四类,拟杆菌门、厚壁菌门、变形菌门和放线菌门,大多数人这4个门的菌占据肠道细菌数量的99%。 了解这四大细菌门,可以说你对大部分人体内肠道菌群的有了一定的了解。
▲ 拟杆菌 :革兰氏阴性菌
不形成孢子 厌氧菌 杆菌 ▲
它们具有外膜、肽聚糖层和细胞质膜。它们无氧呼吸的主要副产物是乙酸、异戊酸和琥珀酸。
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,这意味着它们通过碳水化合物分子的水解获得碳和能量。
据估计,只有约 2% 的单糖通过上消化道到达结肠。因此,单糖可能不是拟杆菌的主要能量来源。然而,来自植物纤维的多糖,如纤维素、木聚糖、阿拉伯半乳聚糖和果胶,以及植物淀粉,如直链淀粉和支链淀粉,在结肠中更为普遍。
多糖还被证明可以诱导来自拟杆菌的多种葡糖苷酶活性,包括负责海带多糖降解的 β-1,3-葡糖苷酶活性以及多种 α、β-1,4 和 α、β–1,6 木糖苷酶和葡糖苷酶活性。大部分拟杆菌成员蛋白质组包括水解这些多糖的蛋白质。
表现出相当大的营养灵活性和对宿主和肠道环境施加的压力做出反应的能力。很难说肠道拟杆菌是否对宿主产生负面或正面影响。拟杆菌能够通过预防可能定植和感染肠道的潜在病原体感染来使宿主受益。由但是,在短链脂肪酸存在下,弱酸性 pH 值会抑制生长。诸如脆弱拟杆菌之类的致病物种已经开发出逃避宿主免疫系统的策略。
作为多糖降解联盟的成员,它们有助于从膳食纤维和淀粉中释放能量,它们很可能是丙酸盐的主要来源;然而,它们也参与了蛋白质分解过程中有毒产物的释放,这个群体的成员有一些可能有助于抑制炎症的活动,但他们也有可能促进炎症,有些是已知的机会性病原体。
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便秘是世界范围内高度流行的功能性胃肠道疾病,患病率为 2-20%.
根据罗马 IV 标准,慢性便秘的典型症状是排便困难、不频繁或不完全排便。便秘的症状总是连续不断、反复出现,严重影响患者的身心健康和生活质量。
慢性便秘与多种因素有关,如肠道神经细胞的变化、菌群改变、肌病、神经递质和生态失调。此外,部分原因是其久坐的生活方式,情绪、饮食方式和液体摄入偏少,用药物(例如磷酸盐结合剂)和多种合并症(例如糖尿病,甲状腺疾病等),
而长期便秘会使人心情烦躁、容貌衰老,还可能造成肛肠疾患、胃肠道功能紊乱、心血管疾病和性生活障碍等,同时还会增加溃疡性结肠炎、患结肠癌等疾病的患病率。
最近的流行病学研究表明,便秘与许多不良临床结局相关,例如结直肠癌、肝性脑病、乳腺疾病、阿尔茨海默病、终末期肾脏疾病(ESRD),心血管(CV)疾病和死亡率等。
便秘严重影响生活质量,耗费大量金钱与医疗资源,但目前临床治疗效果却不尽如人意,往往停药便复发,因此寻找新的治疗方法或改进现有的治疗方法,可改善患者生活质量与减少社会医疗负担。
临床上认为一周小于3次的排便就叫便秘,尽管很多患者想力求每天一次才舒适。此外,判别便秘的其他特征和症状还包括:
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热门综艺《向往的生活》第四季中,嘉宾岳云鹏的“吃了就困”,“吃了睡,睡了吃”…意外抢镜。
他说自己,吃完饭就犯困 ↓↓↓
对于 “饭后就困” 这件事,网友们表示太真实,自己也一样 ↓↓↓
生活中,我们会发现很多人吃完就会感到疲倦,想睡觉,那么,
为什么吃完饭会想睡觉?
所有人都是这样的吗?
有没有可能通过一些方法改善?
……
饭后感到疲倦的程度可能会因人而异,因为它可能取决于许多因素,包括年龄、健康状况、食物的数量和类型、一天中就餐时间等等。
本文将归纳整理“餐后疲劳”的一些原因,从而帮助预防和改善餐后疲劳。
关于人们饭后感到困倦的原因,科学家们有许多假设。
根据一项实验假设,困倦的原因之一与下丘脑有关。这个假设主要在动物身上进行了测试。
科学家认为几个下丘脑区域,例如视交叉上核 (SCN)、外侧下丘脑 (LH) 和下丘脑腹内侧核 (VMH),与睡眠、清醒和食物摄入的调节有关。
睡眠和进食之间有很强的双向互动。
我们知道,身体需要能量来运作和生存。人体从食物中获取能量,食物通过消化过程分解并转化为燃料或葡萄糖,然后大量营养素为身体提供能量。这个消化代谢过程触发体内的各种反应。
以下列举的每一种原因都可能与餐后疲倦有关,虽然每个原因都是不同的,但餐后疲劳可以由这些因素的任意组合引发。
01 糖和精制碳水化合物
单糖和精制碳水化合物会迅速分解成葡萄糖,这可能会引发更突然和明显的疲劳。
研究表明,高血糖会抑制控制清醒的食欲素。食欲素在下丘脑中最为活跃。
这里要提到orexin/hypocretin(食欲素/下丘脑分泌素)。
食欲素是一种调节清醒和食欲的神经递质。大脑在下丘脑中包含大约 10,000 到 20,000 个神经元,但这些神经元的轴突延伸到整个大脑和脊髓,那里也有食欲素的受体。
它有什么作用?
科学表明,大脑食欲素神经元刺激清醒、警觉、进食、寻求奖励和健康的葡萄糖平衡。食欲素被认为是迄今为止最重要的唤醒刺激剂。
因此,将白面包等精制碳水化合物换成高纤维(低升糖指数)碳水化合物对整体健康更好。
02 炎症和食物敏感性
研究人员认为,有些人饭后感到疲倦的另一个可能原因与炎症有关。TNF和IL-1b等炎性细胞因子似乎会抑制促进清醒的食欲素。
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2020年8月的一则消息让人深感痛惜,漫威系列电影《美国队长3》中饰演黑豹的演员查德维克·博斯曼因患结肠癌去世,享年43岁。
结直肠癌 (CRC) 是全球第三大常见癌症,每年有超过 100 万新病例和 600,000 例死亡。更糟糕的是,该病有越来越年轻化的趋势,有报告称,与1950 年出生的人相比,1990 年之后出生的人患结肠癌的可能性是其两倍,患直肠癌的可能性是其四倍。
科学家正在研究其原因,遗传因素在癌症发展中的作用相对较小(<10% 至 30%);而某些环境因素,例如食用大量加工食品、高脂饮食、纤维摄入不足、压力、炎症,甚至在儿童时期过度使用抗生素,这些可能是导致年轻一代结直肠癌风险显著增加的潜在原因。
以上所有因素都会改变肠道微生物群并诱导肠道微生态失调,从而导致宿主免疫系统低下进而发展为各种疾病。
肠道生态失调可分为三种类型:
有益菌的丧失
病原体或潜在有害物种的扩张
整体微生物多样性的丧失
在结直肠癌患者中这三种类型的失调都存在。
本文主要围绕肠道微生物群的改变与结直肠癌的关系展开讨论,也包含益生菌、益生元、合生元、后生元在结直肠癌中发挥的重要作用,以及结直肠癌的预防措施。
结直肠癌早期可能不容易被发现,很多情况直到晚期才引起症状。最常见的症状包括:
排便习惯的改变,例如腹泻、便秘或大便变窄,持续数天以上;
腹泻与便秘交替;
一种需要排便的感觉,但排便后也依然不能缓解这种感觉;
直肠出血,伴有鲜红色血液;
大便中带血,使粪便看起来发黑;
痉挛或腹痛;
虚弱或疲劳;
不明原因的体重减轻
结直肠癌患者具有独特的粘膜相关微生物群。例如,结直肠癌对微生物群的影响通常以微生物多样性的增加为特征,这似乎随着癌症的发展而进展——晚期结直肠癌样本(III 期和 IV 期)通常比早期结直肠癌样本(I 期)表现出更高的丰度。
黏 膜 菌 群
结直肠癌患者中,黏膜菌群变化如下:
在癌变状态出现之前,也可以观察到黏膜相关微生物群的差异。来自息肉受试者和健康对照组的粘膜相关微生物群之间存在显着差异,这表明肠道微生物群从很早的阶段就参与了癌症的发展。
* 关于息肉和腺瘤:细胞的分化速度超过正常速度就会形成息肉,广义上来说,腺瘤就是息肉的恶变。
腺瘤组织的特征是变形杆菌和梭杆菌的丰度增加。
另一个大型队列多组学数据集表明,微生物组和代谢组的变化发生在结直肠癌发展的早期阶段,这可能具有病因学和诊断重要性。在成年早期至中期长期(≥2 个月)接触抗生素与60 岁时患结直肠腺瘤的风险增加有关。在结直肠癌患者中观察到的微生物群改变不仅限于肿瘤部位;也可以在周围的健康组织中看到。
正常和腺瘤患者体内微生物群主要细菌科的分布
Aprile, F. et al., Cancers,2021
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一个基因可以有多大?
十年前,在基因组测序的早期,研究人员在 580 种细菌和古菌物种的基因组中搜寻大基因。 他们发现,所有鉴定出的基因中有0.2% 的长度超过5,000 个碱基,其中 80 个是“巨型基因”,即大于 15,000 个碱基的基因。 从这个角度来看,原核基因的平均长度在 900 到 1,200 个碱基之间。
有一种细菌,绿硫细菌Chlorobium chlorochromatiii CaD3菌株中发现了两个最长的基因。这些基因编码36806和20647个氨基酸,相应的基因长度分别为110418和61941个碱基。
在进行这项研究时,这些巨型基因的长度仅超过38,138 个氨基酸的人类肌联蛋白编码序列。现在,科学家们已经确定了一系列长度超过 100 万个碱基的基因。
多酶复合物的结构
图片来源:microbialmenagerie
绿硫细菌会主动利用量子效应来调节光合作用进程。
绿硫细菌是世界上最古老的光合细菌之一,早在遥远的三十多亿年前,它就诞生了。
早期的地球极端缺氧,绿硫细菌是一类厌氧型光合细菌。
虽然细菌世界的生物体倾向于简化、高效的基因组,但这些巨型生物却被忽视了,从他们编码的蛋白质类型可以解释。
超过 90% 的巨基因编码表面蛋白,例如转运蛋白或粘附,或多酶复合物,它们按顺序工作,将底物转化为所需的产物,通常是抗真菌或抗菌化合物。
在与其他微生物竞争营养或领土时,这些微生物武器可以为携带这些巨大基因的生物带来优势。 多酶复合物通常由基因组中并排排列的基因编码,这使得基因很容易同时关闭和开启。或许,将这些单独的基因融合成一个巨大的基因只是方便而已。
但是制造如此巨大的蛋白质是一个相当大的负担,需要花费大量的时间、精力和‘材料’。
一般在最佳条件下,一个细胞可以在一秒钟内将40个氨基酸拼合在一起。一种“正常”的蛋白质可以在几秒钟内制造出来。
研究中发现的最大的Chlorobium chlorochromatiii蛋白质需要至少15分钟才能形成。对我们人类来说,这似乎仍然很快,但细菌的生命周期大约持续20分钟到几个星期。
如果细菌生长得很快,为什么还要费心从巨大的基因中制造蛋白质呢?目前猜测巨型基因可能只在生长缓慢的时期或在生长缓慢的生物体中有用。
毫无疑问,这些基因中的大多数是在环境细菌中发现的,这些细菌往往复制较慢,生活在盛宴和饥荒的循环中。
前面所说的研究得到的80个巨型基因,其中47种来自植物。当这项研究进行时,大多数被测序的细菌都是人类病原体。
即使基因组数据偏向于病原体,巨型基因也优先出现在非致病性环境细菌中,这一发现进一步支持了巨型基因在病原体中罕见,在环境细菌中更常见的说法。
近20年来,研究者们发现了量子力学在某些生物过程中的重要作用,尤其是解决了生物学的一个大难题——光合作用的效率。
在绿硫细菌体内, 一种叫做FMO的复合物,用于捕获光能; 而菌绿素,就像植物叶绿素一样, 是光合作用发生的场所。
在无氧状态下,FMO的两个电子态的能级之差和菌绿素分子的振动能量一致。
于是,通过电子振动耦合, 开启了一条能量转移的“高速公路”, 能量畅行无阻地直通光合作用的“反应中心”, 那里充满了菌绿素分子。
人们普遍认为细菌是微小的,隐蔽的,肉眼看不见。但是这种细菌,epulopisciumfishelsoni,是一种微生物庞然大物,你单凭人眼就能看到。
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现如今,有过敏症状的宝宝越来越多,如何防治孩子过敏成了颇受关注的公共健康问题之一。
过敏的原因除了遗传因素外,还与宝宝肠道菌群失调,自身的免疫系统发育不成熟,环境因素等息息相关。
本文列举的最新研究进展,从过敏早期识别干预,耐药基因,食物过敏及其因果关联等方面,展示了微生物群如何在其中发挥作用,为儿童过敏的防治提供新思路。
新生儿的第一次大便可能揭示发生过敏的风险
微生物群的成熟与免疫系统的发育同时发生,两者都与一系列疾病有关,包括过敏、花粉热、哮喘和湿疹。
发表在Cell Reports Medicine 通过分析 100 名新生儿的粪便,研究人员发现婴儿第一次粪便的成分可以决定儿童在以后的生活中是否有可能患上过敏症和其他疾病。研究小组发现,缺乏特定分子与一年后过敏的风险增加有关。这些化学物质的减少与在微生物群成熟中起关键作用的细菌的变化有关。
Petersen Cet al., Cell Rep Med. 2021
新生儿的第一次粪便,称为胎粪。胎粪是一种粘稠的深绿色物质,在怀孕 16 周左右开始在胎儿肠道中形成,含有羊水、皮肤细胞以及婴儿摄入的其他物质和分子。
胎粪也是出生后在肠道中定殖的第一批微生物的最初“食物来源”。胎粪就像一个时间胶囊,揭示了婴儿在出生前接触过的东西。
过 敏
为了评估胎粪成分是否会影响以后发生过敏的风险,研究人员研究了新生儿第一次粪便中存在的代谢物。然后,当孩子们满一岁时,该团队进行了一项皮肤测试,以测量免疫系统的反应性。
分析表明,婴儿胎粪中不同类型的分子越少,孩子在出生后第一年内发生过敏的风险就越高。
一些代谢途径,包括那些涉及氨基酸代谢的途径,在后来出现过敏性疾病的婴儿的胎粪中最少。
与没有发生过敏反应的新生儿相比,在一岁时发生过敏反应的新生儿在出生时的胎粪代谢多样性降低。
早 期 干 预
接下来,研究人员分析了胎粪成分是否会影响肠道微生物群的成熟。胎粪“代谢组”较少的婴儿的细菌丰度平较水平低,如肠杆菌科,这在微生物群的成熟中起着关键作用。
最后,研究人员将有关胎粪和微生物群组成的信息与新生儿及其母亲的临床数据相结合,以准确预测婴儿是否会在 1 岁时出现过敏反应。
这项工作表明,健康的免疫系统和微生物群的发展实际上可能在孩子出生之前就开始了——这表明婴儿在子宫内接触的微小分子对未来的健康起着至关重要的作用。
研究人员说,调节子宫内关键代谢物的早期干预措施有助于促进微生物群和免疫系统的健康发育,从而预防过敏性疾病的症状。
这些发现可能有助于识别有患过敏症或哮喘风险的婴儿,并制定有助于预防这些疾病的早期干预措施。
参考文献:
Petersen C, Dai DLY, Boutin RCT, Sbihi H, Sears MR, Moraes TJ, Becker AB, Azad MB, Mandhane PJ, Subbarao P, Turvey SE, Finlay BB. A rich meconium metabolome in human infants is associated with early-life gut microbiota composition and reduced allergic sensitization. Cell Rep Med. 2021 Apr 29;2(5):100260.
婴儿的肠道微生物群包含数百个抗生素抗性基因
人类肠道微生物群已成为细菌的储存库,这些细菌含有帮助它们抵抗抗生素的基因。
发表在Cell Host & Microbe的一项研究通过分析丹麦 650 多名一岁儿童的粪便样本,发现婴儿的肠道细菌有数百个抗生素抗性基因。
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胰腺癌是致命的癌症之一,其特点是:
难发现(发现多为晚期),病程短,发展恶化速度快,中位生存期为3-6个月,正所谓 “无声杀手”。
胰腺癌为什么难发现?这要从胰腺癌的位置说起。
胰腺位于人体后腹部深处,被胃、肝等层层围绕,且体积小,胰腺癌早期几乎没有不适。普通检查手段较难发现。
随着胰腺肿瘤的生长,出现的许多症状看起来与其他疾病的症状很像,比如:发冷和出汗、发热、腹胀、腹泻、恶心、疲劳、食欲不振、不明原因体重减轻、上背部或上腹部疼痛、手臂或腿部肿胀、黄疸迹象等。这就容易导致误诊。
胰腺癌的发病率近年来呈快速上升的趋势,死亡率排在首位,因此也被称为“癌中之王”。
胰腺癌的诊断难,治愈也难,应对胰腺癌治疗这样的难题,科学界在不断努力中。
胰腺癌独特的免疫抑制微环境是免疫治疗面临的最大障碍,而微生物群的改变也被认为是塑造肿瘤局部微环境并影响免疫治疗的重要因素。
科学家发现微生物群在调节代谢和免疫反应中起着关键作用。通过维持相对健康的微生物群类型,提高胰腺癌化疗药物和免疫治疗的有效性,为胰腺癌患者带来新的希望。
接下来,本文详细列举口腔、肠道和胰腺微生物群在胰腺癌发展中的作用的关键信息,讨论不同类型的微生物群,它们在调节药物代谢、耐药性、免疫反应和胰腺癌治疗潜力中的潜在作用,以及相关预防措施。
图源:知易社
一般说的胰腺癌主要是指胰腺导管腺癌,简称PDAC,下同:
从临床和解剖学的角度来看,胰腺与肠道微生物群没有直接的物理联系,因此胰腺被认为是无菌组织。但微生物可以通过消化道中的胆管迁移到胰腺。
Pandya Gouri,et al., Semin Cancer Biol, 2021
许多研究表明,口腔、胃肠道、粪便和器官特异性(胰腺)微生物群的组成与PDAC高度相关。
PDAC的口腔、唾液、舌苔微生物群
口腔和唾液微生物群组成的改变与PDAC的风险相关。最近的研究表明,口腔中参与PDAC肿瘤发生的主要致病菌有:
牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis)、梭杆菌(Fusobacterium)、缓症链球菌(Streptococcus mitis )、长奈瑟氏球菌(Neisseria elongata ).
牙龈卟啉单胞菌和Aggregatibacter actinomycetemcomitans 与胰腺癌高风险之间的相关性,表明口腔微生物群可能是导致PDAC肿瘤发生的危险因素。据推测,牙龈卟啉单胞菌可能分泌肽基精氨酸脱亚胺酶,通过引起KRAS和TP53基因突变来降解精氨酸代谢。
唾液微生物群
在胰腺癌患者的唾液样本中,与健康对照组相比,PDAC患者的长奈瑟氏球菌和缓症链球菌的水平明显降低,而Granulicatella adiacens的水平明显升高。
——作为预测胰腺癌的非侵入性生物标志物
在区分PDAC病患者和健康个体时,长奈瑟氏球菌和缓症链球菌的组合显示出96.4%的敏感性和82.1%的特异性。这项研究的结果表明,唾液微生物群可以作为预测胰腺癌的非侵入性生物标志物。
有研究对胰腺癌患者的唾液样本进行了微生物鉴定,发现纤毛菌Leptotrichia的丰度较高,而卟啉单胞菌和奈瑟氏球菌的比例相对较低。因此,唾液中纤毛菌Leptotrichia与卟啉单胞菌的显著高比率(L/P比率)可用作PDAC的预测标记。
口腔微生物组
PDAC和对照组在相关类群的平均相对比例上观察到差异。
PDAC患者 :高水平的厚壁菌门和相关类群,包括:乳杆菌科(Lactobacillales)、嗜热链球菌(Bacillli Streptococcus thermophilus)、链球菌科(Streptococcaceae)
对照组:具有相对较高水平的变形菌和相关分类群,包括:γ变形菌(Gammaproteobacteria)、巴氏杆菌科(Pasteurellaceae)、副流感嗜血杆菌(Haemophilus parainfluenzae);β变形菌(Betaproteobacteria),奈瑟氏球菌(Neisseria),黄奈瑟氏球菌(Neisseria flaviscen)
舌苔微生物群
胰头癌患者优势菌群如下:梭杆菌属Fusobacterium, 纤毛菌属Leptotrichia, 放线菌属Actinomyces, 罗氏杆菌属Rothia, 奇异菌属Atopobium, 棒状杆菌Corynebacterium, 莫拉氏菌属Moraxella, 消化链球菌属Peptostreptococcus, 产线菌属Filifactor, Oribacterium,坦纳菌属Tannerella
对照组优势菌群如下:嗜血杆菌Haemophilus, 卟啉单胞菌属Porphyromonas,Paraprevotella
在健康对照组和胰头癌患者中分别观察到嗜血杆菌、卟啉单胞菌和纤毛杆菌、梭杆菌的富集量有显著差异。
类似地,在胰头癌患者中观察到链球菌和罗氏菌属相对较高的富集,而在肝癌患者中SR1的相对丰度较高。因此,SR1和链球菌可用于区分肝癌和胰头癌。
*SR1:SR1 genera incertae sedis
对PDAC与微生物群的变化在多样性和组成方面的关联研究非常有限。需要在一个大队列中进一步的调查证实这些发现,从而得出确切的结论。
PDAC的胃肠道微生物群
——肠道微生物群可以直接影响胰腺微环境
给WT小鼠口服荧光标记的粪肠球菌Enterococcus faecalis,有趣的是,在这些小鼠的胰腺中观察到荧光,这表明细菌从肠道向胰腺迁移。
在另一项研究中,将抗生素混合物口服给药于PDAC、结肠癌和黑色素瘤的小鼠模型,观察到在所有受试模型中肠道微生物群的减少显著减弱了肿瘤的生长。
几个小组观察到,吸烟是胰腺癌的一个关键风险因素,可导致微生物群的显著变化,特别是在人类的肠道中。吸烟者肠道中厚壁菌门和放线菌门的减少,梭菌门、拟杆菌门、变形菌门的数量显著增加。
——胰腺癌患者和健康对照者粪便样本显著差异
微生物谱分析 (胰腺癌患者粪便样本,基于属水平的线性鉴别分析)
显著富集普雷沃菌属(Prevotella)、韦荣球菌属(Veillonella)、肠杆菌属(Enterobacter)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)、哈氏菌属(Hallella)、月形单胞菌属(Selenomonas)、Cronobacter spp.
显著减少双歧杆菌属(Bifidobacterium)、芽孢杆菌属(Gemmiger)、梭状芽孢杆菌属(Clostridium IV)、Coprococcus、经黏液真杆菌属(Blautia)、Flavonifractor、丁酸球菌属(Butyricicoccus)、厌氧菌属(Anaerostipes)、Dorea spp.
这种粪便微生物群组成的显著差异表明,胰腺癌的胃肠道微生物是独一无二的。此外,本研究的数据表明,与脂多糖(LPS)生产、类异戊二烯和亮氨酸的生物合成相关的微生物有显著的富集/定殖,而已观察到产丁酸菌和益生菌的减少。
16S rRNA测序分析
分析PDAC患者和对照的粪便标本微生物群,观察到不同的优势菌:
PDAC患者:变形菌门(Proteobacteria),互养菌门(Synergistetes),广古菌门(Euryarchaeota),Akkermansia,韦荣氏菌科Veillonellaceae,Odoribacter
健康肠道:Clostridiacea,瘤胃球菌科,Ruminococcaceae,毛螺科Lachnospiraceae
除此之外,幽门螺杆菌感染和胰腺癌之间也呈正相关。在胃癌(69%)和胰腺癌(65%)患者的血液样本中,幽门螺杆菌感染率异常高。Meta分析和前瞻性队列研究表明,幽门螺杆菌感染的患者患胰腺癌的风险明显较高。然而,为了明确解决幽门螺杆菌在PDAC的影响,需要进行更多的人群和动物研究。
PDAC的胰腺微生物群
过去几十年科学家一直认为,在胰腺中存在蛋白酶,且胰腺环境是高碱性的,那么微生物无法生存。
胰腺中存在细菌,PDAC患者细菌更多
用16S rRNA基因特异性PCR对胰腺囊肿液体标本进行分析,发现优势菌:氨基酸球菌属Acidaminococcus, 埃希氏杆菌属Escherichia, 拟杆菌属Bacteroides, 志贺氏杆菌Shigella。这表明胰腺囊液可能是微生物群分析的良好来源。
最近,对PDAC样本进行的16S rRNA荧光探针和qPCR实验都证实,与正常人相比,PDAC患者的胰腺组织中存在细菌(约为正常人的1000倍)。
PDAC的标本中的主要菌
对人类PDAC肿瘤标本进行16S rRNA测序,发现了13个不同的门。
PDAC患者:变形菌门 (45 %);拟杆菌门(31 %);厚壁菌门 (22 %);放线菌门 (1%);假长双歧杆菌Bifidobacterium;
·pseudolongum【Kras(G12D)介导的胰腺癌小鼠模型】;假单胞菌属 Pseudomonas;Elizabethkingia;梭杆菌 Fusobacterium
对照组:乳酸菌 Lactobacillus
梭杆菌——预后生物标志物
PDAC肿瘤内梭杆菌Fusobacterium的定殖与PDAC患者的预后更差相关。这项研究的结果表明,梭杆菌属可以作为PDAC的预后生物标志物。
耐药患者的组织标本中 γ -变形菌定植
从耐受”吉西他滨”的PDAC中获得的组织标本中,γ-变形菌门Gammaproteobacteria定植,表明γ -变形菌可能干扰吉西他滨的代谢,并产生耐药性。
男女患者菌群差异
男性和女性患者之间微生物群组成的差异,各自的主导菌群如下:
男性患者:A. ebreus,Acinetobacter baumannii
女性患者:Geobacillus kaustophilus HTA426 ,Escherichia coli 55989
吸烟与非吸烟差距
此外,吸烟PDAC患者与非吸烟PDAC患者的对比,鲍曼不动杆菌A. baumannii 和M. hyopneumoniae高度富集,且与不良临床结果相关。这些微生物显示出富集的致癌信号和抑制肿瘤和免疫信号。
胰腺癌转移相关菌群
胰腺组织中微生物群的丰度与患者的转移和总生存率相关。M. hyopneumoniae、Sitophilus zeamais、宋内志贺菌Shigella sonnei、肠道沙门氏菌Salmonella enteric的高丰度与转移呈正相关。
更具体地说,Acidovorax ebreus与PDAC患者的转移和高肿瘤分级相关。
长期、短期生存的菌群不同
对长期和短期生存的PDAC患者的肿瘤标本进行了16S rRNA测序,肿瘤内微生物群:
PDAC长期生存者:多样性高;以下菌丰富:Pseudoxanthomonas, Saccharopolyspora, Bacillus clausii, Streptomyces
PDAC短期生存者:拟杆菌,梭状芽孢杆菌
上述数据表明,确定微生物群进入胰腺的机制以及这些微生物与胰腺癌的进展和转移之间的关系还有很大的研究空间。
宿主和微生物群形成共生关系。宿主可以通过其遗传、饮食摄入和生活方式影响微生物群的组成和生物量,而微生物群可以通过分泌微生物代谢物、代谢营养物、合成维生素和消化酶来影响宿主。
细菌成分及其代谢物可以渗透到宿主的体循环中,并被运输到发挥激素样作用的部位。这些生物活性代谢物调节宿主中的信号转导,以调节基因表达调节中涉及的各种途径。
代谢物对肿瘤的发生有促进和抑制作用
丁酸盐、乙酸盐和丙酸盐是主要的短链脂肪酸(SCFAs),由结肠中的粪肠球菌、双歧杆菌和梭状芽孢杆菌 等细菌产生,可发挥抗癌作用。
短链脂肪酸通过与游离脂肪酸受体(FFAR2/FFAR3)结合发挥作用,游离脂肪酸受体通常在癌细胞、基质细胞和肠细胞上表达,刺激G蛋白偶联受体,通过激活致癌途径(包括PDAC的AKT、ERK、mTOR和STAT3)促进肿瘤生长和转移。
对微生物代谢物在PDAC和胰腺中刺激FFAR2/3的作用的理解需要进一步详细研究。
改变的微生物群在PDAC免疫反应调节中的作用
Pandya Gouri,et al., Semin Cancer Biol, 2021
体外研究表明,丁酸盐可以减少PDAC细胞的增殖,同时诱导它们向分泌表型分化。
此外,透明质酸与丁酸盐的共轭物显示出在PDAC细胞中诱导细胞抑制作用。据报道,丙戊酸(一种合成SCFA)结合5-FU对PDAC细胞有抑制细胞生长的作用。
PDAC患者多胺代谢失调
在PDAC患者中,益生菌和产丁酸的细菌被大量抑制。细菌可以合成多种多胺,如腐胺、精胺、亚精胺和尸胺。据报道,在PDAC患者中,多胺代谢严重失调。在小鼠模型和患者血清样本中,多胺均上调,并随着肿瘤的进展而进一步增多。
微生物代谢物可作为非侵入性生物标志物
罗伊乳酸杆菌Lactobacillus reuteri 在4个月大的KPC(K-rasLSL.G12D; p53R172 H/+; Pdx1-Cre)小鼠肿瘤标本(K-rasLSL)中定殖。罗伊乳酸杆菌参与多胺代谢。与2个月大的KPC鼠血清标本相比,4个月大的KPC鼠血清标本中多胺的浓度显著高。这些结果表明,微生物代谢物可被开发并用作潜在的非侵入性生物标志物,用于PDAC病的诊断,尤其是在肿瘤变得可见和明显之前的早期阶段。
脂多糖是与炎症、代谢性疾病和胰腺癌相关的关键因素
在PDAC患者中,脂多糖存在于高度富集的革兰氏阴性菌的细胞壁上。
脂多糖与线粒体的代谢重编程有关,从而有助于糖酵解、活性氧和炎症导致肿瘤发生。
脂多糖如何导致免疫抑制?
脂多糖可以有效地与免疫细胞上的toll样受体相互作用,并募集MyD88/TRIF分子来刺激NF-κB和MAPK信号产生炎性细胞因子,从而导致免疫抑制。
代谢产物——脱氧胆酸(DCA)
一些肠道相关细菌代谢原始胆汁并形成脱氧胆酸(DCA)。DCA通过与TGR5 (G蛋白偶联的细胞表面BA受体)结合发挥作用,TGR5反过来刺激PDAC细胞中的EGFR、MAPK和STAT3信号,并进一步导致细胞周期的进展。
代谢产物——熊去氧胆酸
与此相反,熊去氧胆酸通过抑制PDAC细胞系上皮细胞向间充质细胞的转化而显示出抗癌作用。
γ -变形菌科合成酶将化疗药代谢成不活跃形式
肿瘤内细菌属γ -变形菌科,能够合成胞苷脱氨酶(CDD),该酶能有效地将化疗药物吉西他滨代谢成2′,2′-difluorodeoxyuridine(不活跃的形式)。
说到化疗药物,为什么同样的药物治疗,有些人有效,有些人无效?这与微生物会有什么样的联系?
我们将在接下来的章节详细阐述。
肠道微生物群在改变癌症治疗中药物治疗的疗效方面发挥着既定的关键作用。当然,化疗药物也会使肠道微生物群失调。
二十多年来,吉西他滨单独和/或与化疗剂/药物联合用于治疗PDAC病患者。
引起化疗耐药性——猪支原体
人皮肤成纤维细胞中猪支原体(Mycoplasma hyorhinis)的存在,在体外和小鼠模型中导致了对吉西他滨的抗性,其中它被代谢为其非活性和脱氨代谢物,名为2’,2’-二氟脱氧尿苷。
引起化疗耐药性——γ – 变形菌
除此之外,γ – 变形菌能够通过表达胞苷脱氨酶(CDD)的长形式灭活吉西他滨。分析113个PDAC患者组织样本时,86个样本(76%)显示了γ – 变形菌的存在。
在结肠癌小鼠模型中,γ – 变形菌诱导的吉西他滨耐药可通过联合应用环丙沙星抗生素逆转。表明这种耐药是可逆的。
引起化疗耐药性——大肠杆菌
大肠杆菌可导致几种药物如克拉屈滨、吉西他滨、CB1954、氟达拉滨的原始化学结构发生改变。
在体外和体内小鼠模型中,非致病性大肠杆菌菌株引起了对吉西他滨治疗的化学抗性。
改变微生物群——更好的抗癌效果
最近,FOLFRNOX已被用于针对PDAC患者的多中心试验。结果报告了比吉西他滨更好的长期生存率。在这些试验中,患者腹泻和恶心的发生率很高。表明药物可以改变微生物群以产生更好的抗癌效果。
其他代谢疾病与胰腺癌的相关性
另一方面,肥胖、2型糖尿病和胰腺癌病例增加之间有很强的联系。
在KC小鼠中,高脂肪热量饮食(HFCD)显示完整腺泡的丧失和胰腺上皮内瘤形成的发展。此外,在小鼠模型中,高脂肪热量饮食显示出明显的微生物群组成变化,特别是梭状芽胞杆菌。
二甲双胍对这些小鼠的治疗与KC小鼠中PDAC的抑制相关,Akkermansia的定植显著增加,梭状芽胞杆菌的丰度显著减少。二甲双胍通过降低循环中脂多糖的水平来促使HFCD-KC小鼠模型的肠道菌群失调。这可以进一步抑制胰腺中M1巨噬细胞的脂多糖依赖性极化,从而抑制上皮内瘤的形成。
药物联合益生菌抗癌
吉西他滨与益生菌联合给药后,随着波形蛋白和Ki-67表达的抑制,上皮内瘤PanIN的形成明显减少。
鼠伤寒沙门氏菌与吉西他滨和贝伐单抗的组合在PDAC异种移植模型中产生了协同抗肿瘤作用。
肠道微生物群在调节化疗反应、将药物代谢成非活性形式,甚至对某些药物产生化学抗性方面起着不可避免的作用,越来越多的临床研究证明了微生物群对化疗的影响。这为癌症患者的治疗目的操控肠道菌群提供了基础。
免疫系统和微生物群之间的健康互动对于健康的生活方式和身体稳态至关重要。微生物群的失调会导致全身炎症和细菌代谢物介导的免疫反应,这可能进一步促进免疫调节,从而促使癌症发生和发展。
在胰腺癌的发展过程中,已经观察到胰腺组织内的微生物群和免疫细胞之间存在复杂的关系。癌症免疫可以通过微生物群的存在来改变。
菌群与胰腺癌发生的关系
Thomas R M, et al.,Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, 2019
详见: 微生物,或许是下一个癌中之王(胰腺癌)诊断和干预治疗的新出路
微生物群对免疫系统的影响
当粘膜内层受到任何损伤时,微生物往往会进入肠道固有层,然后迁移到远处的淋巴器官,激活宿主免疫系统。PDAC肿瘤微环境基本上与免疫细胞交织在一起,其中免疫细胞与某些炎症因子一起负责促进肿瘤发生、免疫细胞浸润和疾病进展。
微生物衍生产物或代谢物,如脂蛋白、脂多糖、脂肽、单链或双链DNA,甚至CpG DNA可以有效地结合PPRs以激活TLRs,TLRs通过抑制胰腺癌的免疫反应在炎症和肿瘤发生过程中起关键作用。这与NF-κB和MAPK信号通路的激活有关,导致产生促进肿瘤的细胞因子和其他促炎分子,从而导致癌症的发展。
假长双歧杆菌促进肿瘤发生(TLRs)
假长双歧杆菌Bifidobacterium pseudolongum在肠道和肿瘤区域高度占优势,通过TLR介导的信号传导促进侵袭性肿瘤发生,TLR4和TLR7在PDAC的肿瘤微环境中特别强有力地表达。有研究显示,刺激TLRs会导致胰腺炎,并与K-ras协同促进胰腺癌在动物模型中的发展。
TLR7在人和鼠胰腺癌标本中有强有力的表达,并显示出刺激MAPK、NF-κB、STAT3和Notch信号以增强致癌作用。TLR7阻断可以通过阻止以上通路刺激,从而抑制胰腺癌。
肠道微生物群影响抗癌免疫治疗反应
肠道微生物群(脆弱双歧杆菌、双歧杆菌)的组成通过阻断CTLA-4和PD-1影响抗癌免疫治疗反应。
PDAC肿瘤微环境的产生在小鼠模型中具有免疫抑制作用,这归因于特定的肠道和胰腺内微生物。这也证明了随着免疫治疗抗性的增强,癌症进展的增强。
此外,微小核糖核酸与PDAC患者的生长、血管生成、化疗耐药性和转移增加有关。已知某些微生物如幽门螺杆菌和鼠伤寒沙门氏菌也能调节上述微小核糖核酸的表达,而这些微小核糖核酸又能调节宿主的免疫反应。
这表明肠道微生物群控制宿主免疫反应,从而提高免疫疗法的有效性,并在与PDAC相关的癌症领域具有巨大的意义。
微生物具有巨大的潜力,可用于设计不同的治疗方法,以对抗疾病的发展和进展。更具体地说,新出现的证据表明,微生物可能导致人类对恶性肿瘤的易感性,也可能影响对治疗的反应,还可能影响治疗相关的毒性。
用有益菌如拟杆菌和伯克霍尔德氏菌Burkholderiales恢复肠道提高了CTLA-4封闭的治疗效果。
双歧杆菌的存在增强了PDL-1阻断的抗癌潜力。
因此,微生物群的保护和恢复对改善治疗效果至关重要。
粪便微生物群移植(FMT)是一种直接有效的方法。肿瘤小鼠接受了来自短期生存期PDAC患者、长期生存期无疾病证据(LTS-NED)和健康对照组的粪便微生物群,发现肿瘤生长明显减少。这表明,在PDAC鼠模型中,来自长期存活者的FMT比来自短期存活者或没有PDAC的那些接受FMT的人对肿瘤有更好的保护作用。
此外,FMT在应对化疗的副作用方面显示出潜力,化疗会导致其他恶性肿瘤如转移性肾细胞癌的腹泻。这表明,用益生菌恢复肠道是一种可行的方法,可以与其他治疗方案一起使用,并且在治疗癌症方面可能非常有效。
目前这些研究探索了微生物群的多样性和组成,以及患者的菌群失调,与健康人的差异等,尽管还需要做深入研究,但这个方向的探索对于癌症治疗无疑是很有希望的。
虽然说没有完全避免胰腺癌的特定方法,但以下方法可以降低风险:
■ 戒烟
可避免的最重要的风险因素,戒烟有助于降低患胰腺癌风险
■ 维持正常体重
如果你现在正处于超重或肥胖阶段,减肥有助于降低胰腺癌风险;适当进行锻炼
■ 健康饮食
加工过的红肉和含糖饮料也可能增加患胰腺癌的风险。美国癌症协会建议遵循包括大量水果、蔬菜和全谷物在内的健康饮食模式,并限制或避免红肉和加工肉类、含糖饮料和高度加工食品
■ 不酗酒
大量饮酒与胰腺癌有关,也可能患上慢性胰腺炎,后期有发展成为胰腺癌的风险
■ 避免使用工作场所化学品
工作场所中的某些化学品会增加患胰腺癌和其他癌症的风险
■ 进行肠道菌群检测
维持一个相对健康的肠道菌群,监测健康状态,降低胰腺癌的风险
微生物组是一个新兴的前沿领域,它为胰腺癌的诊断、预后和转移的新生物标志物等提供了新的方向。
微生物治疗的个性化在于每个个体微生物群具有独特性,微生物群又与日常饮食,生活习惯,慢性病等息息相关,通过这些方式的改变使菌群维持或恢复到相对健康的状态,这对于胰腺癌及其他癌症的预防、治疗具有重大意义。
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谷禾健康
随着基因组测序的发展,大量的数据为分类学提供了更全面的框架。基因组序列的空前可用性意味着分类学可以建立在一个全面的进化框架上,这是分类学家的长期目标。
然而,采用单一的框架来保持分类自由存在阻碍,而且从未培养的原核生物衍生的基因组数量不断增加,威胁着目前基于特征分离物的命名实践。
接下来的挑战是就分类学框架达成共识,并对现有的命名密码进行调整和扩展,或者创建一个新的密码,以系统地将未培养的分类单元纳入所选择的框架。
近日,一篇发表在The ISME Journal(10.1038/s41396-021-00941-x)题为“Prokaryotic taxonomy and nomenclature in the age of big sequence data” 的文章,针对微生物分类学和命名法进行完整概述,主要侧重于细菌和古菌,从过去到现代研究其发展脉络,并探讨了如何利用基因组测序技术来让微生物分类学更加全面和完善。
将生命形式分类为一个等级系统(taxonomy 分类学),并将名称应用于这个等级系统(nomenclature 命名法)是微生物学领域的一个重要转折点。
最早在1700年代,Linnaeus在工作中就引入了现代生物分类学 taxonomy(将动植物分类为等级类别)和命名法 nomenclature(命名动植物分类组的规则)的原理,这些原则如今已成为生物分类的基础。
最初的分类法是基于共同的特性,发育过程和行为,后来统称为表型,这些特征用于区分遗传信息(基因型)。
Taxonomy 分类学在生物学中最常被定义为科学的一个分支,它根据共同的特性对生物体进行命名和分类。
生物学家认同分类学应该建立在进化关系的基础上,因为进化关系是排列生物的最自然的方式。由于微生物的表型特征大部分都没有揭示其共同祖先,所以微生物仍是系统发育框架中最有争议的分类单元 。
第一次尝试根据表型特性对细菌进行分类,始于1923年Bergey 写的第一版确定性细菌学手册,细菌分类为嵌套的层次分类,以指示不同的相关度。最初,排名从最高(最远亲)到最低(最紧密相关)排名。关键主要依赖于形态、培养条件和致病特征,其主要目标是在物种水平上进行分离菌株的实际鉴定,而不是构建一个进化框架。
数值分类法,由Sokal和Sneath于1962年提出,用于定量比较包含几十种特征的细菌的表型特性。虽然在原则上,数字分类法可以纳入系统发育信息,但在实践中,它主要用于鉴定,缺乏一个严格的进化框架。
Zuckerkandl 和 Pauling 通过使用信息大分子来推断进化关系,打破了表型预测的局限性。Woese 发现核糖体可以用来构成所有生命进化框架的基础。最著名的是小亚基核糖体RNA(16S / 18S rRNA),基于其高度的序列保守性,并且和可变区域穿插在一起。而对小亚基rRNA的比较分析能够为整个生命树提供客观的进化框架。 Woese和他的同事的分析的亮点是发现古细菌。
图源:scienceterms.net
传统培养方法遗漏的大量微生物可以通过16S rRNA基因获取。Pace和同事首次通过使用高度保守的“通用”引物,直接从环境中获得的16S rRNA序列表征微生物。这些引物随后用于从提取的基因组环境DNA中PCR扩增16S rRNA基因。 然后将混合的扩增子克隆并测序,来获得微生物群落。随着测序技术的改进,大量的样本从各种环境被提取出来,从而开发出各种数据库和工具,用于分析和分类16S rRNA基因序列(表1)。
Hugenholtz P ,et al. ISME J,2021
多相分类法整合了表型和基因型的一种共识分类法,该分类法最能反映生物体的多种属性。
随着16S rRNA分析的出现,系统发育分类得到发展,由于16S rRNA基因的高序列保守性,对多相分类进行了分层,以使16S rRNA树可为属及以上分类水平属提供分类信息。
而化学分类学方法(如多基因座酶电泳和全细胞蛋白质分析)可以更好地划分物种和亚种水平。
全基因组测序的出现以及近年来技术的进步,加速了细菌和古细菌分类学上的发展,从基于16S rRNA的分类向基于基因组分类过渡。
与16S rRNA基因一样,基因组序列也可用于构建系统发育框架,并以此为基础进行系统分类。
基于基因组的分类比16S rRNA基因(仅占平均3-Mbp原核基因组的0.05%)对最古老和最近的关系提供了更高的分辨率,这是因为在比较中使用了更大比例的基因组,从而提供了更好的系统发育信号。
基于基因组序列构建进化树的方法有两种:超级树 supertrees 和 超级矩阵 supermatrices。
超级树:创建独立的基因树,然后将其组合以产生生物之间的系统发育关系。
超级矩阵:将基因连接到比对序列的系统发育矩阵中,然后从该矩阵中推断出树。
两种方法尽管基于不同的标记基因集,它们在分类学上的一致性为98.2%。
基于基因组序列的其他方法包括:成对的基因组之间进行相似性测量,或在编码蛋白质水平,或在核酸水平和DNA-DNA杂交,这些方法主要用于定义和识别物种。
基因组测序也可以对未培养的物种进行分析。随着测序技术和计算方法的改进,如今可以从环境DNA中获得天然微生物种群近乎完整的基因组序列,即所谓的宏基因组组装的基因组(MAG)。由于相对容易从单个基因组中获得多个MAG,因此可用MAG的数量迅速超过了分离基因组的数量。
未培养的分类单元的基因组数据的快速积累给分类学带来巨大挑战,根据系统发育树的指标,估计未培养的分类单元占微生物多样性的85%以上,意味着过去几十年建立的分类框架在其中存在重大差距。这个问题在病毒世界中更加明显。
众所众知,原核微生物分类学在系统发育上存在不一致的情况(多系统分类学)由以下原因导致:沿用历史上的表型数据、基于16S rRNA基因序列嵌合来自环境的PCR产物、基于早期的系统发育结论缺乏合适群体。来自未培养分类群的基因组使得问题更加复杂。
因此,已经开发了一些数据库和工具,试图通过建立可靠的微生物分类系统发育框架来解决这些缺点,首先使用16srRNA基因序列,最近使用宏基因组序列。但这必须建立在数十万个序列提供的微生物多样性全局视图上,对于单个基因来说已经很困难了,对于宏基因组来说更为困难。随着信息的不断增长,这些数据库能否继续扩张还有待观察。
从历史上看,基于表型数据的等级定义非常主观,特别是对于物种以上等级。基于基因组的分类能实现量化操作更加客观,并且可实现定义属和更高等级的机会。
2014年,Yarza及其同事提出了基于16S rRNA基因序列同一性的标准化阈值,用于定义从属到门的原核世系。尽管可以肯定地消除了分类学分类中的许多不一致之处,并且可以容纳未培养的分类单元,但这种方法并未考虑谱系之间的系统发育关系和可变的进化速率。
命名法的发展
图1:过去100年中原核生物分类学和命名法中的关键事件
Hugenholtz P ,et al. ISME J,2021
缺乏未培养的多样性的命名法
由于技术的进步,未培养微生物的详细分子表征是一项相对较新的创新(请参见16S rRNA和基于基因组的分类)。这类生物对原核生物的编码构成了挑战,因为它们的名称不能被有效命名,这是由于物种描述必须建立在纯培养型菌株的基础上。
1994年,通过引入Candidatus的临时状态介绍,提出了一种未培养类群的早期命名规则。Candidatus一词作为任何等级的共同名称的前缀,以表示该分类单元的临时性质。
Candidatus最初是在16S rRNA环境调研时提出的。与分离株相比,它们的描述范围是受限的。然而随着MAGs和SAGs的出现,微生物不需要分离就能描述其功能。在2016年,有人提出,基因序列作为类型材料,因为它们能够用于命名法提供明确的参考点,特别是全基因组序列。鉴于掺入未培养的微生物进原核代码的命名法的困难,建议创建一个独立的编码命名这些类群。
命名定标问题
最近的一项估计显示,全球原核生物的数量在220万—430万之间,低于之前估计的数万亿。即使是这个向下修正的估计,在数百万种物种和目前有效公布的物种数量(~21K)和基因组描述的物种数量(~25K)之间仍存在巨大差距。
在未来的几十年里,作者很可能在基因组表达方面弥补这一差距,但通过原核密码验证如此大量的新物种的名称目前还不可能用于未培养的类群。并不是所有被识别的物种都需要用拉丁名称,前提是建立和维持一个系统的分类框架,该框架具有基因组限定物种的唯一和永久对象标识符。只有对科学界有足够兴趣的物种才会被更深入地描述和命名。
原核命名和微生物生态学间争论
微生物生态学家一直认为有必要为他们研究的微生物命名,然而,大多数生态学家并不太熟悉命名规则。这导致了两个学科之间的一些争论点,一旦在原核代码或新代码下更正式地考虑到未培养的分类群,这些争论点可能会扩大。
首先,代码要求严格遵守正确的拉丁语语法,在作为原始文章或验证列表发表在《国际系统与进化微生物学杂志》(IJSEM)上之前,由一小群专家定期检查名称的词源正确性。
第二,自1975年《原核生物密码法》修订以来,有一项要求,即从属名的词干和标准化后缀组成更高级别的属名。
此外,要求在从属属茎上形成更高等级的名称,导致有人提议完全改变一些更高分类单元的名称,尽管法典中有保留这一要求之前的较早名称的余地。
原核生物的分类和命名处在一个有趣的十字路口。从积极的方面来看,从来没有像现在这样,利用新兴的微生物基因组测序资源,以客观的进化关系为基础来发展一种分类方法。随着时间的推移,微生物分类法随着方法的改进而不断演变,有人认为,出于这个原因,应该避免正式的分类法,以防止它在方法上过时。然而,基因组是生命最基本的蓝图,因此不太可能出现一种被广泛接受的替代方法,从而产生一种完全不同的、改进的分类方法。尽管开发一个全面的基于基因组的分类法在生物信息学上面临挑战,但使用不同标记基因组合的独立项目之间的高度一致性预示着一个稳健的进化框架,可以形成一个稳定的分类法的基础。
虽然分类学的多相方法的想法是可以理解的,特别是使用多种特征来定义生态一致单位的目标,但作者认为,单独的基因组序列,特别是保守的垂直遗传核心操作基因的子集,应该构成分类学框架的基础。所有其他表型、基因型和生态数据都可以有效地叠加到这个框架上,以便了解它们相对于树种的个体分布和进化轨迹。
科学界普遍接受的单一一致分类法的好处是多方面的,包括改进互操作性和通信。这是发展GTDB的动力,GTDB非常强调包含性(即,使用尽可能多的来自培养和未培养分类群的高质量序列数据)和系统化(例如,定义物种代表性和等级的统一和可复制的方法,提供从领域到物种的完整分类学分配)。
一个标准化的分类学框架需要一个相似的、可复制的、客观的、能随手头的任务而扩展的命名法。官方的原核命名法是在大规模基因组测序和未培养分类群特征化出现之前制定的,因此不包括未培养微生物的大多数。
要克服这一点,要么开发一种以基因组序列为类型材料的单独命名法,要么对原核代码中分类群的管理规则进行重大修改。如果有必要开发一个单独的命名法,它可以提供一个机会,利用原核生物代码的最佳元素,简化陷入历史遗留问题的其他部分,这些部分对用户不友好,不能很好地适应大序列数据的挑战。一个例子是简化或自动形成拉丁语或希腊语的名称,并具有正确的词源,否则全世界只有少数实践者能够确保这一点。
消极的一面是,采用统一的标准化分类法将不可避免地伴随着越来越多的漏洞。一些行业已经开始制定特定的分类法和相关的命名法,它们不一定遵循进化框架。开发一个新的命名法,它确实带有与现有原核代码互操作性挑战的潜在负面影响。然而,这并不是史无前例的,例如蓝细菌的案例,因此应该通过命名委员会之间的公开对话来管理。
通过精心管理和充足的资源,对于新一代使用现代方法研究微生物世界的研究人员而言,基于基因组的分类和简化的命名将会受到欢迎。
谷禾健康
抗生素自问世以来挽救了无数生命
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然而,由于抗生素药物的滥用
它开始变得越来越无效
更可怕的是
一些药物抗生素还伴有有害的副作用,如呕吐、腹泻、过敏反应、皮疹,
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很多人都知道吃抗生素对身体不好
明知不好却依然摆脱不了啊…
有没有别的方式可以帮助预防改善?
天然抗生素或许可以帮到你
其实在日常生活中常见的食物,一些植物或者提取物也能达到同样的效果,它们的杀菌特性展现其作为天然抗生素治疗的潜力,本期我们为大家介绍15种天然抗生素。
01 大 蒜
大蒜在历史上一直被广泛用于治疗和预防疾病。最近的研究评估了大蒜的潜在益处,包括其抗菌、抗真菌和抗病毒活性。
作用机理
大蒜素是大蒜中的主要活性化合物,负责其大部分抗菌活性。它对多种细菌菌株有效,包括多药耐药菌株。
大蒜素通过阻断对能源生产至关重要的酶(乙醇脱氢酶、乙酰辅酶 A 合成酶和乙酸激酶)维持细胞结构来杀死细菌。
此外,大蒜素可以通过阻断生物膜的形成来阻止细菌和真菌的生长,人体内大多数持续性感染源于生物膜,能阻断生物膜的形成意义重大。
有关生物膜感染,详见:
抗 细 菌 性
在接受14天治疗的60名患者中,大蒜素单独或与标准抗生素联合帮助34名患者根除幽门螺杆菌感染。然而,在对17人进行的2次试验中,大蒜对这种感染无效。
此外,在对75名健康人群进行的临床试验中,一种大蒜提取物漱口水降低了口腔变异链球菌的水平。
* 变异链球菌具有分泌酸性物质腐蚀牙釉质的特点,为人类主要致龋齿菌之一。
大蒜提取物可能有助于治疗牙龈肿胀和预防蛀牙,因为它们可以杀死试管中的口腔致病菌,
例如:牙龈卟啉单胞菌 Porphyromonas gingivalis、
中间普氏菌 Prevotella intermedia、
Aggregatibacter actinomycetemcomitans。
它还提高了其他抗生素在试管中对铜绿假单胞菌的有效性。然而,在34人的临床试验中,它未能阻止铜绿假单胞菌在肺组织瘢痕中形成生物膜。
大蒜提取物除了杀死金黄色葡萄球菌和化脓性链球菌,还能通过减少细菌毒素(如α-毒素和链球菌溶血素O)的产生来保护身体免受伤害。
抗 真 菌 性
大蒜素可以抑制试管中孢子的萌发和真菌的生长(白色念珠菌、隐球菌、曲霉和酿酒酵母)。
念珠菌可感染口腔粘膜,引起炎症性疾病,称为假牙炎或口腔念珠菌病。在对96名患有这种疾病的人进行的2项临床试验中,大蒜提取物(作为漱口水或牙膏使用)显示出与抗真菌药物制霉菌素和克霉唑相似的效果。
在110名妇女的临床试验中,大蒜提取物片(Garcin)改善阴道念珠菌病的症状与氟康唑一样有效。然而,另一种配方(大蒜素)在63名感染但无症状妇女的试验中无效。
在两项对81人进行的临床试验中,大蒜中的另一种成分,大蒜烯Ajoene(0.4-1%乳膏)杀死了导致足癣的真菌。
抗 病 毒 性
大蒜提取物对流感病毒和疱疹病毒(单纯型1、2和3)也有效。
在对146名健康成年人和172名儿童进行的2项临床试验中,用一种含有大蒜素的大蒜补充剂(每天1粒胶囊,持续12周)可以预防普通感冒,并缩短症状持续时间。
副 作 用
大蒜可能会引起恶心、胃灼烧和口臭。
★ 小 结 ★
大蒜对蛀牙/牙龈疾病、口腔念珠菌病、脚气和普通感冒有效。
02 茶树油
茶树油是从茶树植物(互叶白千层)中提取的,是一种用于皮肤的广谱抗生素。它是许多用于治疗皮肤感染的制剂中的活性成分。
作用机理
茶树油中的一些化合物,称为单萜(萜品烯-4-醇,芳樟醇,α-蒎烯和α-萜品醇)负责抗菌。
单萜阻断能量产生(细胞呼吸),破坏细菌和真菌细胞的外层(膜)。
抗 细 菌 性
茶树油对导致皮肤感染、痤疮、肺炎、食物中毒等细菌有效。
部分菌株包括葡萄球菌(金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌),疮疱丙酸杆菌,绿脓杆菌,金黄色葡萄球菌,沙门氏菌,和大肠埃希氏菌。
在一项对 236 名住院患者进行的临床试验中,含有茶树油(分别为 10% 和 5% 茶树油)的乳霜和沐浴露使用 5 天,有助于清除耐抗生素金黄色葡萄球菌皮肤感染。
在30名受试者的唾液中,0.2%茶树油溶液减少了变异链球菌和其他微生物。
抗 真 菌 性
茶树油对以下真菌有效:白色念珠菌、曲霉菌、小孢子菌、表皮癣菌等。这些真菌会导致皮肤病(例如脚气和癣)以及其他问题。
在一项对 117 名患者的研究中(25% 和 50% 茶树油),每天两次使用茶树油治疗脚趾甲感染(甲真菌病)6 个月。
在一项137名患者的研究中(100%茶树油),每天使用两次,连续4周,也有治疗足癣的作用。
在大鼠研究中,外用茶树油治愈了阴道念珠菌感染。
抗 病 毒 性
茶树油抑制疱疹病毒的生长(单面型1和2)
副 作 用
注意,食用茶树油是有毒的。
另外,在皮肤上使用时,茶树油也有可能会导致干燥、灼热、瘙痒、炎症和过敏反应。
★ 小 结 ★
茶树油有助于治疗细菌和真菌性皮肤感染(包括痤疮、肺炎、脚趾甲感染、脚气等),预防蛀牙或牙龈疾病。
接下来介绍的也是天然抗生素,相对来说,证据不够充分,可以作为参考。
03 牛至油
牛至油(从牛至中提取)一直被用作食品添加剂。它以其抗菌、抗真菌和抗氧化特性而闻名。
作用机理
牛至油的抗生素和抗真菌活性来自两种化合物,香芹酚和百里酚。百里酚和香芹酚破坏细胞外细菌(膜),杀死细胞。
抗 细 菌 性
在一项对40名外科手术伤口康复患者的临床试验中,牛至油软膏减少了金黄色葡萄球菌对伤口的污染,从而有助于愈合过程。
百里酚和香芹酚可以阻止导致蛀牙的细菌(变异链球菌Streptococcus mutans)的生长,在大鼠试验中,可以保护大鼠免受牙龈疾病的侵袭。
在试管中,牛至抑制并杀死以下细菌:导致食物中毒、尿路感染、腹泻、肺炎、葡萄球菌感染等的细菌。
这些细菌包括:大肠杆菌Escherichia coli、沙门氏菌Salmonella、肺炎克雷伯菌 Klebsiella pneumoniae、枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis、金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus、铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa、荧光假单胞菌Pseudomonas fluorescens、液化沙雷菌Serratia liquefaciens、变异链球菌 Streptococcus mutans、粪肠球菌Enterococcus faecalis、梭菌Clostridium、鸟分枝杆菌Mycobacterium avium和腐败希瓦氏菌 Shewanella putrefaciens。
在试管中,墨西哥牛至油与百里香和芥子油一起对三种细菌(单核增生李斯特菌,金黄色葡萄球菌和肠炎沙门氏菌)有效。
牛至油与丁香和肉桂油一起抑制了鲍氏不动杆菌Acinetobacter baumannii、鲍氏不动杆菌 RCH、肺炎克雷伯菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌的生长。
抗 真 菌 性
百里酚和香芹酚可有效阻止试管中三种不同的引起感染的真菌(酵母、曲霉和皮肤癣菌)的生长。
抗 病 毒 性
在基于细胞的研究中,香芹酚和百里酚对以下病毒具有抗病毒活性:
疱疹病毒(单纯型1)、人呼吸道合胞病毒、人轮状病毒、小鼠诺如病毒
抗 寄 生 虫
在一项小型试验中,14人感染了三种导致消化问题的寄生虫(人芽囊原虫blastocystis hominis、哈氏阿米巴原虫Entamoeba hartmanni和微小内蜒阿米巴Endolimax nana),在大多数情况下,补充牛至油可使寄生虫完全消失,并改善症状。
副 作 用
虽然很少见,但牛至油会引起过敏反应,尤其是对唇形科(如百里香)过敏的人。
药物间相互作用
牛至可以阻断肝酶(细胞色素p450)清除血液中的有毒物质。这可能会增加某些药物的效果。
★ 小 结 ★
只有几个小型临床试验表明牛至可能有助于治疗细菌和寄生虫感染。需要对更大人群进行更多的临床试验,以确定其对抗传染病的潜力。
04 紫锥菊
紫锥菊一直被用作草药。紫锥菊提取物以其潜在的抗菌和免疫保护特性而闻名。
作用机理
虽然紫锥菊的确切成分因物种而异,但主要成分是碳水化合物、咖啡酸和蛋白质(糖蛋白)。
紫锥菊通过阻断细胞因子等炎症标志物的释放来减轻细菌感染的症状。其抑菌作用机制尚未明确。
抗 细 菌 性
紫锥菊可有效减少多种细菌菌株的生长,例如化脓性链球菌、流感嗜血杆菌、嗜肺军团菌、艰难梭菌和痤疮丙酸杆菌。
抗 真 菌 性
紫锥菊阻止多种真菌菌株的生长,并保护小鼠细胞免受致命感染(白色念珠菌和单核细胞增生李斯特菌)。它还对酿酒酵母有效。
抗 病 毒 性
在对 282 人进行的临床试验中,在出现感冒症状时服用紫锥菊补充剂 (Echinilin),可减轻症状的严重程度。
然而,在一项对 100 多人的临床试验和一项对 700 多人的试验中,含有紫锥菊提取物的药片无法预防。一项荟萃分析得出结论,紫锥菊产品对治疗普通感冒无效,但可能有助于预防。
在对 95 名有早期感冒或流感症状的人进行的临床试验中,紫锥菊有助于缓解症状。
在154人的临床试验中,一种结合了紫锥菊和鼠尾草的喷雾剂与一种含有氯己定和利多卡因的喷雾剂对治疗喉咙痛同样有效。
然而,在一项针对400多名儿童的试验中,紫锥菊未能治疗上呼吸道感染;在两项针对近400名成人的试验中,紫锥菊未能预防上呼吸道感染。
基于细胞的研究表明紫锥菊对这些病毒有抗病毒活性:
鼻病毒、疱疹病毒(单纯型1和2)、甲型和乙型流感、呼吸道合胞体病毒
副 作 用
食用紫锥菊的副作用包括皮疹和恶心、胃痛等轻微胃部问题,但很罕见。
过敏反应可能发生,特别是对菊科其他植物(如甘菊)过敏的人。
★ 小 结 ★
尽管在患有普通感冒和其他上呼吸道感染的人群中进行了广泛调查,但结果有效和无效都存在,因此紫锥菊的有效性尚无定论。需要更多的临床试验来阐明其治疗潜力。
05
麦卢卡 蜂蜜
麦卢卡蜂蜜是由以麦卢卡树(Leptospermum scoparium)的花为食的蜜蜂生产的,被认为是最具药用价值的蜂蜜,但需要更多数据。
作用机理
麦卢卡蜂蜜的主要活性抗生素成分是一种叫丙酮醛的化合物。
蜂蜜的另一种成分是蜂胶,它含有黄酮类化合物(如高良姜精和匹诺塞林pinocembrin)、酚酸和酯类物质,可能有助于增强免疫系统。
麦卢卡蜂蜜还富含葡萄糖氧化酶,这种酶可以将葡萄糖转化为具有抗菌特性的过氧化氢。
另一种化合物葡萄糖内酯可以降低蜂蜜的pH值,并具有天然的抗菌特性。水无法在蜂蜜中流动,使得细菌难以在蜂蜜中生存。
抗 细 菌 性
麦卢卡蜂蜜是一种广谱抗菌剂,可以杀死以下细菌:大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、几种肠球菌、铜绿假单胞菌、化脓性链球菌Streptococcus pyogenes、奇异变形杆菌Proteus mirabilis、鼠伤寒沙门氏菌Salmonella typhimurium等。
在 150 名有消化问题的患者中,每周食用蜂蜜与降低感染幽门螺杆菌的风险有关。
在42名慢性鼻窦炎患者的临床试验中,术前用麦卢卡蜂蜜冲洗改善了结果,包括细菌计数。
在一项针对 30 名健康志愿者的试点试验中,咀嚼麦卢卡蜂蜜口香糖可减少牙菌斑积聚和牙龈出血。
将麦卢卡蜂蜜外用于感染了耐抗生素金黄色葡萄球菌的腿部溃疡,促进了使用免疫抑制剂药物患者的伤口愈合。
抗 病 毒 性
麦卢卡蜂蜜可抑制水痘-带状疱疹病毒在人类皮肤细胞中的生长。
它还能抑制甲型流感病毒在狗肾细胞中的生长。
副 作 用
麦卢卡蜂蜜在 20 名健康成人中服用 4 周后没有产生副作用。虽然没有观察到过敏反应,但建议对蜜蜂过敏的个体应谨慎。
★ 小 结 ★
很少有小型临床试验支持在细菌感染患者中使用麦卢卡蜂蜜,虽然结果很有希望。需要更大规模、更稳健的临床试验来验证这些初步结果。
06 肉 桂
肉桂(Cinnamomum zeylanicum和Cinnamomum cassia) 是一种广泛使用的草药,以其抗氧化、抗炎、抗病毒、抗菌和抗真菌特性而闻名。
作用机理
肉桂醛和丁香酚这两种化合物负责肉桂的抗菌和抗病毒特性。
抗 细 菌 性
在试管中,丁香酚和肉桂醛阻止了幽门螺杆菌的生长。然而,4周治疗肉桂(80毫克/天)对15例幽门螺杆菌没有改善。
肉桂提取物还阻止了痤疮丙酸杆菌和表皮葡萄球菌的生长,这两种细菌会导致痤疮。
肉桂油和丁香油可阻止大肠杆菌、小肠结肠炎耶尔森氏菌Yersinia enterocolitica、铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa、猪霍乱沙门氏菌Salmonella choleraesuis、金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus、单核细胞增生李斯特菌Listeria monocytogenes、蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus和粪肠球菌Enterococcus faecalis 在试管中的生长。
抗 真 菌 性
肉桂提取物对抗真菌的许多菌株,如念珠菌,曲霉Aspergillus,青霉菌等都有效。
在一项为期 7 天的试点研究中,每天服用 8 片肉桂含片可改善5 名 HIV 患者中 3 名的口腔念珠菌感染症状。
在一项针对60名肠道念珠菌感染患者的临床试验中,肉桂和藿香油胶囊解决了72%的感染,改善了28%.
肉桂油、迷迭香油和百里香油的组合减少了Penicillium expansum和Botrytis cinerea真菌的生长。
抗 病 毒 性
肉桂醛可阻止流感病毒(流感 (A/PR/8))的生长并提高大鼠的存活率。
在一项细胞研究中,源自肉桂的 IND02(一种原花青素 A 型分子)可阻止丙型肝炎病毒细胞进入,因此可能是治疗丙型肝炎和肝病的有效疗法。
在另一项细胞研究中,肉桂提取物阻止了另一种类型的流感病毒 (H7N3) 进入细胞。
副 作 用
肉桂提取物可能引起恶心,胃疼痛,和便秘。
★ 小 结 ★
肉桂只在临床试验中对念珠菌病进行了测试,其中一个非常小。需要在更大的人群中进行更多的临床试验,才能确定肉桂是否对治疗念珠菌感染有任何作用。
07 姜 黄
姜黄( Curcuma longa )常用于印度美食,它不仅以其风味而闻名,而且还以其众多的健康益处而闻名。
作用机理
姜黄素是姜黄中活性最强的化合物。在试管中,它阻断了引起尿路感染的细菌生物膜,如大肠杆菌、铜绿假单胞菌、奇异变形杆菌Proteus mirabilis和粘质沙雷氏菌Proteus mirabilis。
姜黄素还会干扰细菌细胞间通讯(群体感应)并阻止重要化合物(pyocyanin和酰基高丝氨酸内酯)的产生。
姜黄素还会破坏真菌中参与存活的蛋白质(ATP 酶活性、麦角甾醇和蛋白酶)的活性。
姜黄素抑制丙型肝炎病毒的复制(通过PI3K /Ak 途径)。
抗 细 菌 性
经过 7 周的治疗,姜黄素摄入量(30 毫克,2 次/天)仅治愈了 25 名幽门螺杆菌患者中的 3 名。但 2 个月后,其余患者的症状有所改善(临床试验)。
在大鼠和小鼠中,姜黄素的摄入减少了由幽门螺杆菌引起的胃部炎症。
姜黄素可预防小鼠创伤弧菌引起的血液中毒。
当与抗生素联合使用时,姜黄素可减轻小鼠肺炎(肺炎克雷伯菌感染)。
抗 真 菌 性
姜黄素通过破坏存活蛋白来杀死念珠菌。
抗 病 毒 性
姜黄素抑制HIV病毒,丙型肝炎病毒,流感病毒A和流感肺炎。
★ 小 结 ★
一项小型临床试验的适度结果显然不足以支持使用姜黄治疗幽门螺杆菌感染。需要进一步的临床研究。
接下来介绍的也是天然抗生素,但没有临床证据支持其对抗感染,是对现有动物和细胞研究的总结,对进一步的研究工作具有指导意义。
08 辣 椒
辣椒的多种变型椒(Capsicum annuum),如红椒,辣椒粉,墨西哥辣椒等,具有抗菌性能的影响。
作用机理
辣椒素是辣椒中的主要活性化合物,使辣椒具有辣味,可通过降低胃部 pH 值来防止细菌感染。
此外,咖啡酸、槲皮素和山奈酚使细菌细胞的外层(膜)变硬,从而杀死它们。
辣椒中的一种化合物 ( CAY-1 ) 通过破坏细胞外层(增加细胞膜渗透性)来杀死真菌。
抗 细 菌 性
辣椒素限制了金黄色葡萄球菌α-毒素的产生并预防了小鼠的肺炎。
辣椒素可阻止细菌(霍乱弧菌)毒素的产生,并防止细菌(化脓性链球菌和金黄色葡萄球菌)在试管中侵入细胞。
抗 真 菌 性
CAY-1在试管中对许多真菌有效,如白色念珠菌、曲霉、小孢子菌等。其中一些真菌会引起皮肤病,例如脚气和癣。
副 作 用
适量的辣椒素被认为是安全的,但可能会引起胃部刺激。
药物相互作用
使用辣椒素可能会增加服用治疗高血压药物(ACE抑制剂)的患者出现咳嗽的风险。
★ 小 结 ★
辣椒限制限制了金黄色葡萄球菌α-毒素,霍乱弧菌毒素的产生,对引起脚气和癣的许多真菌有效,需要更多的临床研究。
09 姜
生姜是一种源自植物生姜根的香料。它常用于烹饪许多亚洲、阿育吠陀和中东美食。它以其许多治疗特性而闻名。
作用机理
生姜含有姜辣素、姜酚、姜油酮、萜类化合物、黄酮类化合物和其他具有抗菌和抗生物膜特性的化合物。姜酚和姜二醇是主要的抗真菌成分。
抗 细 菌 性
生姜在试管中对许多细菌菌株有效,其中一些是葡萄球菌、芽孢杆菌、沙门氏菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌、肺炎克雷伯菌、幽门螺杆菌等。
生姜提取物减少了胃中压力引起的损伤并抑制了胃酸的产生,从而限制了小鼠体内幽门螺杆菌的生长。
在一项细胞研究中,姜化合物杀死了这三种导致牙龈疾病的菌,分别是:牙龈卟啉单胞菌、牙髓卟啉单胞菌和中间普氏菌。
抗 真 菌 性
生姜对试管中的几种真菌菌株有效,包括导致皮肤病(如足癣)和食物腐败的真菌菌株:镰刀菌、曲霉属、白色念珠菌、酿酒酵母、石膏小孢子菌等。
抗 病 毒 性
新鲜生姜可防止人类呼吸道合胞病毒 (HRSV) 附着在人体细胞上,并阻止气道中斑块的形成。
此外,姜提取物抑制疱疹病毒(单纯型1和2)。
副 作 用
姜看起来几乎没有副作用。
药物相互作用
生姜中的一种活性成分(姜酚)会阻断一种分解药物的酶(细胞色素 p450)的活性,这可能会增加药物的作用。
★ 小 结 ★
姜对导致肠胃疾病,口腔疾病的细菌菌株有效,对导致皮肤病(如足癣)和食物腐败的真菌菌株有效,防止人类呼吸道合胞病毒附着,抑制孢疹病毒。也需要更多临床研究。
10 丁 香
丁香(Eugenia caryophyllata)以其抗氧化、抗菌、抗真菌和抗病毒特性而闻名。
作用机理
丁香会破坏细菌细胞的细胞和外层(膜),限制其生长以及 DNA 和关键蛋白质的产生。
抗 细 菌 性
丁香酚是丁香中最重要和最有效的成分,对试管中的空肠弯曲杆菌、大肠杆菌、单核细胞增生李斯特菌和肠沙门氏菌有效。
丁香阻止了许多细菌菌株的生长,包括金黄色葡萄球菌和大肠杆菌。它还可以杀死牙龈疾病患者唾液样本中的细菌。
此外,丁香油和肉桂油可抑制大肠杆菌、小肠结肠炎耶尔森氏菌、铜绿假单胞菌、猪霍乱沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特菌、蜡样芽孢杆菌和粪肠球菌的生长。
丁香、牛至和肉桂油的组合抑制鲍氏不动杆菌、鲍曼不动杆菌 RCH、肺炎克雷伯菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌的生长。
抗 真 菌 性
口服丁香提取物可防止口腔白色念珠菌的生长并减轻大鼠的感染症状。
丁香的主要成分丁香酚可对抗多种念珠菌属,可用于治疗口腔念珠菌感染(口腔念珠菌病)以及假牙使用引起的炎症和酸痛(假牙口炎)。
抗 病 毒 性
研究表明,丁香油可能有效对抗:
单纯疱疹病毒、丙型肝炎。
★ 小 结 ★
丁香对口腔疾病患者的许多菌株有效,需要更多的临床研究。
11 百里香
百里香(Thymus vulgaris)是地中海美食中使用的一种香料,也因其药用特性而闻名。
作用机理
百里香提取物和精油可阻断细菌的群体感应,如大肠杆菌和铜绿假单胞菌。
抗 细 菌 性
百里香提取物和精油的抑制细菌的许多菌株,包括大肠杆菌,沙门氏菌属,假单胞菌属(荧光假单胞菌和铜绿假单胞菌),粪肠球菌等。
抗 真 菌 性
百里香油与迷迭香和肉桂油一起减少了Penicillium expansum和Botrytis cinerea真菌的生长。
百里香、墨西哥牛至和芥子油可抑制单核细胞增生李斯特菌、金黄色葡萄球菌和肠炎沙门氏菌的生长。
抗 病 毒 性
百里香抑制以下病毒:
疱疹病毒(单纯型 1, 2)
12 迷迭香
迷迭香( Rosmarinus officinalis L. )是一种广泛使用的草药,以其抗氧化、抗炎、抗菌、抗真菌和抗病毒特性而闻名。
作用机理
迷迭香包含化合物(酚衍生物和二萜烯)等1,8-桉树脑,α蒎烯,莰烯,α萜品醇,和冰片,即具有抗氧化,抗微生物剂,抗癌作用。
迷迭香提取物和精油阻断细菌的群体感应,如大肠杆菌和铜绿假单胞菌。
抗 细 菌 性
迷迭香提取物有效地降低许多细菌菌株等的生长,如沙门氏菌,金黄色葡萄球菌,肺炎克雷伯氏菌,大肠杆菌,铜绿假单胞菌等。
抗 真 菌 性
迷迭香油与肉桂油和百里香油一起阻止了Penicillium expansum和Botrytis cinerea真菌的生长。
抗 病 毒 性
迷迭香提取物鼠尾草酚(一种酚类二萜)具有抗 HIV 的抗病毒特性。
13 柠檬草
柠檬草(Cymbopogon citratus)以其抗炎、抗氧化、抗菌和抗真菌特性而闻名。它被广泛用于治疗和芳香目的。
作用机理
柠檬醛α和柠檬醛 β是柠檬草油的主要成分,可阻止不同种类细菌(革兰氏阳性和革兰氏阴性菌)的生长。
抗 细 菌 性
在试管中,柠檬草提取物可以有效减少金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌和许多其他细菌的生长。
抗 真 菌 性
柠檬草提取物减少了白色念珠菌、曲霉、石膏小孢子菌和多种青霉菌的生长。
抗 病 毒 性
柠檬草精油降低了一种蛋白质(HIV-1 Tat蛋白)的功能,从而减少了HIV病毒的复制。
14 没 药
没药(Commiphora molmol)在古埃及被用于制作木乃伊。现在,没药被用于治疗伤病和感染,因为它具有抗细菌和抗真菌特性。
作用机理
樟脑、冰片、芳樟醇和α-萜品醇是没药精油的主要成分,具有抗菌特性。
没药可防止生物膜的形成。
抗 细 菌 性
在试管,没药抑制细菌的生长,如金黄色葡萄球菌,大肠杆菌,沙门菌,铜绿假单胞菌,肺炎克雷伯氏菌。
抗 真 菌 性
没药提取物对白色念珠菌、黑曲霉和青霉菌有效。
副 作 用
据报道,没药引起皮肤过敏反应。此外,还报告了腹泻、鼻子刺激和心率变化等可能的副作用。
15 橄榄叶提取物
橄榄叶提取物仅攻击病原体而对人体共生的肠道细菌无害,这是其超越人造抗生素的一大优点,且广泛用于保健品和化妆品。
作用机理
橄榄叶提取物的抗菌活性是由于其多酚。
抗 细 菌 性
橄榄叶提取物抑制了三种食源性病原体(单核细胞增生李斯特菌、大肠杆菌和肠炎沙门氏菌)的生长。抑制了单核增生乳杆菌和肠炎链球菌的生物膜,抑制了单核增生乳杆菌的运动(细胞研究)。
抗 真 菌 性
叶子的甲醇提取物抑制酵母菌株(白色念珠菌和酿酒酵母)。
副 作 用
橄榄叶提取物传统上已在多种培养物中以多种不同方式制备和使用。
在大鼠身上评估了橄榄叶提取物的毒性,并认为是安全的。需要进行人体研究来验证这一点。
■ 目前还缺乏支持这些天然抗生素益处的人体试验,支持它们安全性的研究也有限。在某些情况下,临床试验的结果好坏参半。还需要进一步的临床试验来证实其对人类的益处。
■ 如有慢性病,应该遵循原有的治疗计划,而不是直接用来代替药物。或者与医生讨论这些是否可以作为补充方法。
附录:如何使用天然抗生素?
* 以下不作为临床验方使用,仅供参考
足部或指甲真菌感染
将几茶匙牛至油放入一桶水中,然后把脚浸泡。也可以将一滴牛至油与一茶匙椰子油或冷榨橄榄油混合来稀释油,涂抹在指甲或皮肤上。
鼻窦感染
在一大锅热气腾腾的水中滴几滴牛至油,吸入蒸汽(注意不要太热)。或者使用洗鼻壶(仅使用一小滴),感到有点闷之后结束,效果很好。
口腔感染(如鹅口疮)
用一茶匙冷压椰子油稀释一滴牛至油。漱口几分钟,然后冲洗干净。每天重复3-4次。
皮肤感染
用麦卡卢蜂蜜轻拍患处,并在患处涂抹泡沫,用纱布包上,或者用创可贴贴上。
也可以将1汤匙冷榨橄榄油和1瓣捣碎的大蒜混合。将大蒜放入油中,静置30分钟,然后过滤。如果你想加热的话,可以把它放在温水里(不是热水)。然后滴在感染的地方。
也可以用几滴高品质锡兰肉桂油。把它和麦卢卡蜂蜜混合在一起,然后把它涂抹在感染部位。这种方法非常有效,因为它是两种不同的天然抗生素的组合。
耳部感染
根据 Natasha Campbell-McBride MD 博士的说法,可以用上述注入大蒜油来治疗耳部感染。取油,稍微加热,每小时滴几滴在受影响的耳朵中。这也将有助于松动耳垢堆积。
感冒——增强免疫力
如果你或者周围人最近感冒了,可以每天服用1-2杯麦卡卢蜂蜜茶。可以帮助你预防或缩短病情持续时间。麦卡卢蜂蜜有点贵,不建议长时间每天都吃它,免疫力差时吃点。
压碎 1 瓣生大蒜,压碎比咀嚼要好(减少口臭),吞下大蒜,每天服用一次。
还可以将高质量的有机锡兰肉桂粉与麦卢卡蜂蜜或普通的有机生蜂蜜混合,每天两次。预防感冒,或显著缩短感冒的时间。
生姜可以缓解流感带来的恶心。比较糙吃不下的话,可以和别的(如蜂蜜,肉桂等)结合泡一泡。
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