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人一生中平均有三分之一的时间在睡觉。睡眠对于我们是必不可少的存在，它能够促进我们的幸福感。
然而目前，睡眠障碍已经成为了一种流行病。尤其是在新冠肺炎流行之后，进一步加剧了睡眠问题。
随着睡眠障碍的患病率越来越高，人们开始深入研究——是什么因素决定了睡眠的质量？
众所周知，各种环境因素和其他因素（如心理压力和饮食）的共同作用会影响睡眠质量和睡眠持续时间（下图）。
图1 各种因素的相互作用影响睡眠质量和持续时间
Sen P, et al.,Trends Mol Med. 2021
各种因素对睡眠质量和持续时间的相互作用影响。已知各种不同的因素会影响睡眠。其中包括饮食、压力、昼夜节律调整以及整个生命周期的各个阶段(上图，蓝色背景)。最近的研究表明，这些因素与肠道微生物群相互作用，影响睡眠。
反过来，睡眠质量和持续时间也影响各种因素。睡眠质量差或睡眠不足可导致免疫、代谢功能障碍、血压升高，并可发展为肠易激综合征、各种神经退行性疾病和精神障碍、睡眠呼吸暂停和发作性睡病(下窗格，粉红色背景)。睡眠不足可能通过影响肠道菌群组成而导致这些疾病的发展。
本文从微生物群的角度探讨各种因素如何与肠道微生物群相互作用影响睡眠。包括睡眠与微生物群具有相互作用的可能机制。
此外，还提出了常见的伴随睡眠障碍的疾病以及针对各种睡眠障碍时微生物群对肠道和大脑进行调节改变的现有证据。
睡眠质量与肠道菌群组成之间存在双向关系。使用抗生素干扰肠道微生物群会导致更大的非快速眼动(NREM)睡眠碎片化，从而降低睡眠质量，睡眠中断也会导致肠道微生物群组成的变化。不过，关于睡眠障碍和微生物组成之间关系的结果缺乏一致性。
此外，大多数睡眠研究只关注单一时间点的肠道微生物群。由于肠道菌群每天动态变化，睡眠和肠道菌群之间的关系可能在一天的不同时间有所不同。
尽管如此，越来越多的研究表明，微生物-肠道-大脑轴与睡眠生理和行为有关。
表1 探索肠道微生物如何影响睡眠的各种研究
Sen P, et al.,Trends Mol Med. 2021
睡眠和微生物群组成：交流机制
肠道微生物群通过微生物群-肠道-大脑轴与大脑沟通的各种可能机制。
图2 影响睡眠的微生物群-肠道-大脑轴交流模式
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2型糖尿病是一种血糖水平升高(高血糖)的慢性代谢疾病，主要由胰岛素抵抗和胰岛素分泌不足引起。2型糖尿病全球患病率在不断上升。
截止到2020年，根据美国糖尿病学会评估标准，糖尿病患病率已达到12.8%。其实在我国成年人中，已经有将近一半的人存在血糖异常，未来极有可能发展为2型糖尿病。如果不加干预治疗，会引发许多不良后果。
很多研究表明，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。
本文将从肠道菌群的角度了解其与2型糖尿病的关系；肠道菌群及其代谢物对葡萄糖代谢、免疫系统的影响；
从影响肠道菌群变化的因素来了解各种干预措施，包括药物，饮食，益生菌/益生元，粪菌移植，间接性禁食等方式。
葡萄糖主要通过食用的食物和饮料进入人体。胰腺会产生一种叫做胰岛素的激素，以帮助血液中的葡萄糖进入肌肉、脂肪和肝脏，用作能量。
胰岛素通过血液循环进入不同组织。组织大多数细胞表面有一种结构，叫胰岛素受体。当胰岛素流过时，会附着在胰岛素受体上，就像钥匙打开锁一样，糖可以进入细胞内，细胞获得能量维持正常运作，血液中糖分就会回落到正常水平。
在2型糖尿病患者身上，细胞对胰岛素没有反应，这种情况就叫胰岛素抵抗。胰岛素没有了“钥匙”的作用，不能有效开启细胞上的“锁”，或者“锁”的数量也减少了，由此，糖分就不能进入细胞有效利用，被挡在了细胞外面，只好在血液中积累，血糖就升高了。
刚开始的时候，胰腺会觉得自己使不上力，于是不甘心开始拼命工作，产生更多的胰岛素来克服这种抵抗。
随着时间的推移，胰腺开始累了，力不从心，不能产生更多的胰岛素，这时候就是2型糖尿病开始了。
肠道微生物群可以直接或间接地影响人类健康，肠道微生物群失调可能会增加促炎疾病的患病率，如肥胖、炎症性肠病、2 型糖尿病、关节炎和癌症。
2型糖尿病人群中个体微生物群的差异
Cunningham A L et al., Gut Pathog, 2021
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型糖尿病患者中，产生丁酸菌特别缺乏，特别是梭菌目，包括：
Ruminococcus、Subdoligranulum，Eubacterium rectale、Faecali prausnitzii、Roseburia intestinalis 、
Roseburia inulinivorans
2型糖尿病患者中，其他明显较少的菌属有：
拟杆菌属、普雷沃氏菌属、双歧杆菌属
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曾经，央视网也有过类似的报道 ↓↓↓
军团菌到底是什么？
军团病为什么会这么严重？
夏季吹空调怎样才能避免？
今天我们就详细了解一下
——“军团病”
是一种由军团菌引起的严重肺炎。大多数病例都是由嗜肺军团菌引起的，但其他种类的军团菌也能引起这种疾病。它之所以被命名为军团病，是因为1976年，在宾夕法尼亚州费城参加美国退伍军人大会的人群中爆发肺炎后，首次发现了这种疾病。
军团菌是一种小型，水性的，未被包裹的芽孢杆菌，革兰氏阴性菌，过氧化氢酶呈阳性，专性需氧菌。该菌通过雾化水颗粒传播，不会在干燥的表面上存活。
军团菌科有超过42种，其中嗜肺军团菌L. pneumophila 是最常见的，已鉴定出嗜肺军团菌的15个血清群，其中血清组1、4和6被确定为人类疾病的病因。血清组1被认为是造成80%报告病例的原因。
军团菌广泛存在于自然水系统中，例如河流和池塘。然而，人们从这些来源感染疾病的情况很少。
最有可能发生感染的情况，包括淋浴器、水龙头、浴缸、装饰喷泉、游泳池或通过大型建筑(如酒店、办公楼、医院、游轮)通风系统的水滴。
还有当喝水时咳嗽或意外呛到，这时候如果吸入的水含有军团菌，那么也有可能发展为军团病或庞蒂亚克热。
注：庞蒂亚克热是一种比军团病更温和的感染，类似流感。症状主要是发烧和肌肉酸痛。症状可在接触细菌后数小时至 3 天内开始出现，通常持续不到一周。庞蒂亚克热通常会自行痊愈，但军团病需要治疗。
大多数接触军团菌的人不会患上军团病。生病的人通常在接触后2~10天内出现症状，但也可能需要更长时间（20天）。最初的症状可能包括头痛、寒战、肌肉疼痛和温度可达40℃或更高的发烧。
其他症状通常在最初症状后1~2天出现，可能包括咳嗽、气短、胸痛、关节疼痛、食欲不振、腹泻、恶心和呕吐，甚至意识混乱、协调性丧失。军团病主要影响肺部，但有时也会导致身体其他部位的感染，如心脏或身体伤口。
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围产期营养是健康生长和长期发育轨迹的早期决定因素。关键发育时期的营养不良可以显著、持续地改变许多身体系统的发育过程，包括神经系统。
营养不良 是指热量、大量营养素或微量营养素的缺乏、过量或差异比例的改变。
研究表明，肠道微生物组可以调节饮食对宿主生理的影响，且调节神经系统的发育和功能。
本文围绕营养不良、肠道微生物群和神经发育三者之间的关系，讨论了围产期营养不良改变孩子大脑发育的证据，并研究了母体和新生儿微生物群作为一个潜在的促成因素，介导营养不良和大脑发育之间的关系。
常量营养素
生命早期蛋白摄入：与运动，智商，抑郁等都有关
营养不良的幼儿在社会行为上有缺陷。尤其是出生后早期蛋白质摄入与早产儿的运动和认知评分以及总脑容量呈正相关，与髓鞘形成相关缺陷、脑萎缩和心室扩张、皮质树突发育不良以及枕大池扩大和室周白质异常呈负相关。
出生后第一年低蛋白摄入的青少年表现出认知功能下降，包括儿童时期的智商和注意力下降，青春期抑郁症状增加。
生命早期脂肪摄入：影响大脑发育，甚至持续到成年
其他常量营养素也同样至关重要：在早产儿中，出生后早期脂肪摄入与更大的小脑、基底神经节、丘脑和全脑有关，此外还有内囊、辐射状晕、丘脑放射、后纵束和皮质脊髓束的分数各向异性增加。重要的是，大脑发育与后来的精神运动功能有关。
一些神经缺陷可能会持续到成年：在荷兰饥荒出生队列的118名成员中，暴露于产前营养不良与成年后期脑白质灌注减少，男性扣带皮层血流量减少，与男性衰老相关的大脑特征相关。
来自巴巴多斯的成年人在出生后第一年受到蛋白质限制，有持续的注意力缺陷，执行功能下降，包括认知灵活性、工作记忆和视觉空间整合。
微量营养素
出生后早期缺乏微量营养素，如维生素B12、叶酸和维生素K，也与脑萎缩和胼胝体变薄、精神疾病和颅内出血风险增加有关。
营养过剩
母亲营养过剩（怀孕前和/或怀孕期间的高BMI）与婴儿在认知和语言发展领域得分下降、视觉运动技能受损、社交和学习能力下降(尤其是男孩)、胎儿丘脑和皮质连接性改变有关。
实际上，营养需求以及这些需求得不到满足的后果可能比以前的模型所显示的更加复杂和相互依存，可能构成一个连续体，而不是营养不足和营养过剩的二元对立现象。
为了进一步了解营养不良作为一个连续体，研究产前营养不良的特定亚型破坏大脑和行为发育的基本机制至关重要。
肠道微生物群是饮食对宿主生理影响的关键决定因素，具有调节大脑发育和行为的能力。
饮食和营养的变化，改变了肠道微生物群的结构和功能，尤其是在发育的关键时期。
营养不良——α多样性下降：
孟加拉国2岁以下儿童出生后严重急性营养不良与微生物α多样性(物种丰富度和均匀度)下降相关，表明菌群不成熟的情况即使在饮食干预后也持续存在。在一个类似的队列中，α多样性降低的原因是发育迟缓和非发育迟缓儿童之间噬菌体(细菌病毒)的差异。
营养不良不同亚型，α多样性下降程度不同：
在塞内加尔和尼日尔的幼儿中，出生后营养不良亚型之间的微生物多样性差异显著：
不同亚型之间的菌群构成差异：
出生后严重急性营养不良儿童体内的微生物群减少，代谢和营养吸收相关的功能途径减少，毒力相关基因增加。还显示肠道氧化还原电位增加，这可能是微生物群落组成改变的功能结果。
营养不良——α多样性升高：
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生态学的一个长期目标是捕获多种物种相互作用的多样性，生态系统中存在多种物种时产生的不可预测的影响。例如，动物具有多样的微生物群落，它们的组成是可变的，受随机过程控制，这会影响系统的整体行为。许多涉及复杂网络结构的生态研究通常集中于成对相互作用，忽略了涉及三个或更多的分类单元之间的高阶交互作用（higher-order interactions）带来的潜在影响。
高阶交互作用
高阶交互作用（higher-order interactions）：高阶相互作用一直是遗传学领域中相对严格的研究对象，在遗传学领域中，它们被讨论为上位性，或基因和突变之间的非线性相互作用。尤其是高阶上位性，因为这些相互作用包含了理解和研究其他系统甚至微生物中的高阶相互作用的所有复杂性和挑战。
上位性(epistasis)是指某一基因受不同位点上别的基因抑制而不能表达的现象。现也将在群体遗传学和数量遗传学中非等位基因的遗传效应为非相加性时统称之为上位性。也就是位于不同座位上的基因间的非相加性相互作用。
与基因组不同，肠道微生物群是由单个实体或信息群（在这种情况下，是微生物群中的组成类群）之间的相互作用所定义的复杂系统。因此，科学家会预测微生物群中的生物群之间的更高阶相互作用可能是微生物群相关生物表型的基础。
例如一项研究了多物种相互作用对确定群落功能（即淀粉酶表达）的贡献。在存在更高阶的交互作用时，加性无效模型（没有交互作用）在预测社区功能方面的预测能力会降低。但是，通过将行为和人口动力学效应都计入其无效模型，高阶交互确实为社区功能提供了良好的预测。
最近发表的一篇关于此研究的文章，作者利用一种简单的数学方法——Hadamard-Walsh变换，研究了昆虫肠道菌群中的高阶相互作用。以此说明不同环境下肠道菌群之间的高阶相互作用是如何影响宿主表型的。希望能打破仅关注群落水平或两两互作关系的局限性，更多关注三阶、四阶以至多阶的分类群之间的互作关系。
一个由五个核心类群组成的肠道群落中。发现根据宿主特征，三向，四向和五向相互作用占所有可能病例的13-44％。然而，低阶相互作用（2对）仍然占系统中所有观察到的表型的至少一半。Sanchez-Gorostiage等人的工作研究了多物种相互作用对确定群落功能（即淀粉酶表达）的贡献。在存在更高阶的交互作用时，加性无效模型（没有交互作用）在预测社区功能方面的预测能力会降低。但是，通过将行为和人口动力学效应都计入其无效模型，高阶交互确实为社区功能提供了良好的预测。前述研究提供了可如何测量高阶相互作用的示例，并表明它们与理解微生物分类群如何影响某些表型有关。尽管多样性和主体互动的重要性很明显，但据我们所知，还没有研究试图明确区分环境环境中高阶互动的影响。
Hadamard-Walsh沃尔什-阿达玛变换使人们能够量化潜在相互作用的物体或地块之间相互作用的显著程度。它的主要输出是沃尔什系数（Walsh coefficient），该系数传达给定交互的大小(交互有多大)和符号(正交互或负方向)。
该方法以向量的形式实现表型(本研究中指宿主感染风险)值，然后将其重新格式化为Hadamard矩阵(然后通过对角线矩阵进行缩放)。输出的是与分类群之间相互作用的强度相对应的系数的集合。
作者将沃尔什系数以二进制形式重新编码，例如： *B*DE 被编码为 01011
“*”表示不存在的分类群，在这个示例中存在BDE三个分类群，并将这三者之间的相互作用贴上“三阶相互作用”的标签，以此类推零阶即为*****或00000，五阶即为ABCD或11111。对于一个庞大的微生物群落，可以计算三阶相互作用的强度，并将它们与四阶相互作用的强度进行比较。
作者构建了一个昆虫肠道菌群的理论环境。用于研究饮食中不同品质的营养对宿主肠道菌群中寄生虫的易感性的影响。
利用从优质饲料（食物培养基中不含甲基纤维素）到低品质饲料（用甲基纤维素取代食物培养基的10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%）的不同资源水平，对不同营养环境对鳞翅目害虫抗寄生性的影响进行了实证研究。
0%的饮食相当于极低质量的营养饮食，而100%的饮食相当于由昆虫的标准食物量组成的高质量饮食。
数据集来自用于生成理论上的适应度地形（fitness landscapes，遗传学算法中的名词，指由一系列基因型组成的三维的地形图）的原始数据。
这些原始数据由5位字符串组成。这些数据集可用于研究群体遗传学的高级课题，比如高阶上位性。数据被定义为字符串(例如，01011或11001)，每个字符串具有对应的“表现型”（ phenotype）值。由此组成了含161个微生物群的昆虫肠道环境。如下图：
图一
图二
数据集是5个分类群(A-D)的存在和缺失(+或-)的组合。这种组合的可能性相当于四种不同昆虫环境中2的5次方=32个分类群的理论组合。
图一表示营养含量的消耗（x轴）与寄生虫含量（y轴）之间的反应关系。
结果显示与其他昆虫微生物区系组合相比，对应于00000(不含分类群) 和11111(存在各种分类群)的两个昆虫肠道最易感染寄生虫。相比之下所有其他昆虫微生物群组合(包括组合00100；11011；11101)，感染的寄生虫含量显著较低。
图二说明了阶级变化与相互作用强度是相关的，比如低阶的如零一二三，它们的相互作用强度也较低，相反，高阶的较高。以及营养含量对相互作用模式的影响，比如营养含量为20%时，可以明显看见五阶分类群的相互作用强度开始上升，四阶的下降。
图三
图四
上图结果表明，高阶微生物群的相互作用限制了寄生虫在营养环境中的入侵。肠道菌群的营养状况对宿主的健康起着重要作用。
使用高阶建模方法能够捕捉到来自复杂生态相互作用的丰富信息，将这些方法应用于实验数据的分析，将会推动微生物群动力学研究。
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参考文献
Deconstructing taxa x taxa x environment interactions in the microbiota: A theoretical examination
Senay Yitbarek, John Guittar, Sarah A. Knutie, C. Brandon Ogbunugafor
bioRxiv 647156; doi: https://doi.org/10.1101/647156
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每个人身上都有“独特的味道”。有些人身上的味道几乎感受不到，而有些人身上却会出现令人尴尬的“体臭”。
慢性体臭可能带来许多不便，焦虑，自尊降低和生活质量下降，社交困难，甚至导致严重的心理问题。
人体会通过呼吸，唾液，汗水（皮肤），尿液或生殖器官液体释放出有气味的物质，主要的气味物质是小的挥发性化合物。
越来越多的证据表明，微生物群在人类的生理过程中起着至关重要的作用。它可能通过产生大量有气味的分子（例如氨，挥发性硫化合物或三甲胺）来加剧人体臭味。
本文我们来讨论下关于体臭最常见的原因，以及潜在的治疗选择。
化合物的过度积累会产生难闻的气味。与体液中细菌代谢物积聚相关的体臭可能由以下一种或多种原因引起：
主要的细菌气味物质及其散发部位
Mogilnickaet al., Int J Mol Sci, 2020
接下来，我们针对身体各个部位气味及其原因逐一解读。
口臭(口腔之味或呼吸之味)是一种以口腔内或口腔外的口臭为特征的疾病。全世界约有20-50%的成人或青少年患有口臭。[更精确的数字，为31.8%（95%可信区间24.6–39.0%）]
在绝大多数(80-90%)持续口臭的患者中，口臭的原因是口腔原因，其中舌苔和牙周病最为普遍。
在口臭的口外(非口)原因中，还包括糖尿病酮症酸中毒，先天性代谢性疾病，胃肠道或呼吸疾病等。
当然，尽管口臭可能是一些严重疾病的征兆，但食用洋葱或大蒜等几种食物以及吸烟也可能导致口臭。
口臭患者呼吸中存在的主要物质是挥发性硫化合物，如硫化氢(H2S)、乙硫醇、硫代乙酸乙酯、二乙基二硫化物、二甲基硫化物((CH3)2S) 和甲硫醇(CH3SH或甲硫醇)。
一些革兰氏阴性菌与食物或唾液中含硫底物产生挥发性硫化合物有关，如：
福赛拟杆菌Bacteroides forsythus、牙龈卟啉单胞菌Porphyromonas gingivalis、放线共生放线杆菌Actinobacillus actinomycetemcomitans 、中间普雷沃氏菌Prevotella intermedia.
最常见的细菌气味
Mogilnickaet al., Int J Mol Sci, 2020
与恶臭相关的疾病
Mogilnickaet al., Int J Mol Sci, 2020
H2S——臭鸡蛋的气味
在低浓度下，硫化氢(H2S)是一种重要的生物介质，类似于其他气体递质，如一氧化氮或一氧化碳。然而，在较高的浓度下，H2S最出名的是它的毒性作用和特殊的臭味，经常被比作臭鸡蛋的气味。H2S即使浓度很低，也会产生明显的气味。
众所周知，口腔中存在的厌氧菌（龈下微生物群）可能会将含有氨基磺酸半胱氨酸的脱硫物质降解为有气味的挥发性硫化合物，而H2S是难闻呼吸气味的重要来源。
几十年前，已经报道了产生硫化氢的菌属，如：
多齿拟杆菌Treponema denticola 和中间拟杆菌Bacteroides intermedius，以及其他属如消化链球菌Peptostreptococcus、真细菌Eubacterium和梭杆菌Fusobacterium。
多年后确定，口腔异味患者以韦荣氏球菌属Veillonella、放线菌属Actinomyces、普雷沃氏菌属 Prevotella 为主。
另一方面有研究认为，在呼出高浓度H2S的患者口腔中占优势的菌：奈瑟氏球菌属 Neisseria、梭杆菌属Fusobacterium、卟啉单胞菌属 Porphyromonas.
而以CH3SH为主的患者口腔中以韦荣氏球菌属Veilonella和普雷沃氏菌属Prevotella为主。
在某些食品中，可能存在由细菌还原酶生产H2S的底物。例如，洋葱，大蒜，葡萄酒，卷心菜，花椰菜，蘑菇，坚果，土豆和干果含有硫化物和亚硫酸盐(用作抗菌和抗氧化剂)。
甲硫醇(CH3SH/MT/MeSH) ——腐败、霉味
在口臭患者的呼吸中检测到的另一种分子是甲硫醇。研究表明CH3SH是口腔内口臭的主要致病因素。MT的气味常被形容为腐臭、霉味，可比作谷仓气味。
事实上，口臭患者的恶臭通常更类似于臭鸡蛋的气味(H2S的特征)。客观存在的阈值为0.5 nM (12 ppb) 。与H2S类似，口外(血源性)口臭患者的口腔空气中也检测不到甲基叔丁基醚，而其他口腔鳞状细胞癌在其中起着至关重要的作用。
研究人员报告说，在口臭患者唾液中，普雷沃氏菌 Prevotella、韦荣氏球菌Veillonella、阿托波毕姆菌Atopobium、巨形球菌Megasphaera和硒单胞菌Selenomonas的丰度很高，并怀疑这些菌群参与CH3SH的产生。
对口腔恶臭患者口腔气体中的金属硫蛋白含量测量，发现在患有牙周病的个体中显著增加的浓度。
其他挥发性硫化合物——熟洋葱的甜味和霉味
口臭患者的呼吸和唾液中检测到的其他挥发性含硫化合物包括乙硫醇、硫代乙酸乙酯、二乙基二硫化物和二甲基硫化物。这些化合物与蔬菜独特的、甜的、发霉的气味有关，通常类似于熟洋葱的气味。
二甲基硫(DMS，CH3SCH3)是血液传播(口外)臭味的主要来源。相比之下，口腔内口臭患者口腔和鼻子呼吸中的二甲基硫浓度在正常范围内，未达到气味阈值。
血液中存在二甲基硫的可能原因是代谢紊乱。文献中报道的其他原因包括肝衰竭、高硫氨酸血症(一种主要与甲硫氨酸水平升高相关的遗传性甲基化障碍)和治疗性摄入二甲亚砜或半胱胺。
三甲胺——鱼腥味
三甲胺(TMA)是一种挥发性的脂肪族叔胺，因其腐烂鱼的特有气味和高浓度的毒性作用而闻名。它是由肠道细菌产生的过量胆碱和其他含TMA的膳食营养素形成的。
已经表明，许多肠道中的共生细菌通过代谢膳食中含有TMA的物质来产生TMA，
例如，厌氧球菌属Anaerococcus、普罗维登夏氏菌属Providencia、爱德华氏菌属Edwardsiella、梭菌属Clostridium、柯林塞拉氏菌属Collinsella、脱硫弧菌属Desulfovibrio、乳杆菌属Lactobacillus 和 变形杆菌属Proteus.
从肠道吸收后，TMA被肝脏氧化成几乎无味的三甲胺氧化物(TMAO)。在三甲基胺尿症(也叫TMAu或“鱼味综合征”)中，由于缺乏含鸟苷的单加氧酶3 (FMO3)，一种氧化TMA的肝酶，TMA积累并排泄到体液中。
继发性(获得性)TMau在患有严重肝脏或肾脏疾病患者中。文献中还描述了儿童（与含胆碱的食物补充剂摄入有关）和妇女（与月经有关）的短暂形式。这种代谢障碍导致底物超载和独特的体臭，可以在包括呼吸在内的多个身体部位检测到。
吲哚和甲基吲哚——粪便的气味
吲哚代表一组微生物来源的化合物，由色氨酸产生，色氨酸是一种必需氨基酸，是色胺、血清素和褪黑激素内源性合成的前体。
被怀疑导致口臭的吲哚包括吲哚和甲基吲哚，它们是由口腔内厌氧革兰氏阴性菌产生的，如：
中间卟啉单胞菌Porphyromonas intermedia、具核梭杆菌Fusobacterium nucleatum和牙龈卟啉单胞菌Porphyromonas gingivalis.
它们的气味可以等同于粪便的气味，而这两种化合物的气味更浓。与挥发性含硫化合物相比，吲哚和甲基吲哚的挥发性要低得多，因此，它们对口臭的影响相当小。
然而，有些口臭患者呼吸中可能存在无法检测到的VSCs浓度以及高水平的吲哚，在这样一组患者中，常用的用于测定口气气味的工具(如检测VSCs的口臭计)可能不够充分并延误诊断。
腐胺和尸胺——腐肉或鱼的气味
腐胺和尸胺这两种二胺一直被怀疑是造成口臭的原因，都与牙菌斑中的细菌引起的食物腐败有关。
它们在唾液中通过氨基酸脱羧（分别是赖氨酸和鸟氨酸）或转氨作用产生。
腐胺的气味常被比作变质的鱼或腐肉的气味，而尸胺的气味除了上述气味之外，还可能会让人联想到尿液或精液的气味。口臭和唾液中存在尸胺有强相关性。
丙酮——水果味
丙酮是一种三碳挥发性酮，来源于乙酰乙酸酯(通过脱羧或酶促转化)。长期以来，它的水果味(常被比作烂苹果的味道)一直与糖尿病(DM)有关。
高浓度的呼吸丙酮与糖尿病酮症酸中毒有关。它也随着禁食、高脂肪或生酮饮食而增加。
吡啶——鱼腥味、汗味
吡啶是一种芳香的含氮挥发性化合物，有一种鱼腥味和汗味，可能会导致口臭。在中度和重度牙周病患者的培养唾液中发现了吡啶及其类似物(2-,3-和4-甲基吡啶)。相比之下，这些分子在口腔健康患者的样本中是不存在的。
氨——类似尿液的气味
氨(NH3)以铵离子(NH4+)的形式存在于所有体液中，但其高浓度是有毒的，因此它由尿素循环精确调节。氨在肝脏和肾脏疾病以及口臭中作为生物标志物发挥着重要作用。
去除舌苔和牙菌斑后呼吸中氨水平的降低，这可能表明口腔中存在的一些微生物是口腔内口臭中氨产生的原因。
在患有终末期肾病(ESRD)的患者中，尿毒症呼吸气味是由唾液中的高浓度尿素引起的，尿素被分解成氨。多达34.1%的ESRD患者主诉尿毒症恶臭。
肝衰竭历来与尿样胎儿肝性脑病(肝性呼吸)有关。比较肝硬化患者和非肝硬化患者的血氨和呼吸氨水平，患有肝性脑病的患者的呼吸氨水平明显高于对照组。此外，呼吸和血氨随着高氨血症的治疗而降低。
肠道细菌是哺乳动物体内氨形成的重要因素。胃肠道细菌(主要是革兰氏阴性肠杆菌科)产生脲酶，将尿素水解成二氧化碳和氨。其他细菌菌株，例如大肠杆菌和肠道沙门氏菌，能够通过半胱氨酸脱硫酶从半胱氨酸形成氨。
此外，大肠杆菌还可以将硝酸盐还原成氨。源自肠道的氨被肠道细菌用于蛋白质再合成，通过GBB(肠道-血液屏障)被吸收到循环中，或者随粪便排出体外。在正常情况下，肠道中产生的氨在肝脏中代谢。然而，在肝衰竭状态下，它不能转化为无毒衍生物，如尿素或谷氨酰胺。
因为氨也是在蛋白质分解代谢过程中形成的，所以可以假设富含蛋白质的饮食可能会增加其血液水平，并导致更多的口呼出氨。研究表明，蛋白质的摄入导致血清和唾液尿素增加，从而导致呼吸氨浓度增加。这一点需要认识到，尤其是因为许多流行的、不健康的时尚饮食是基于高蛋白的摄入。
尿液成分受身体新陈代谢的影响，但也受消耗的食物和饮料的影响。因此，需要强调的是，并不是尿液中发现的每一种气味都是不好的。
例如，在摄入芦笋后不久，有些人的尿液可能会有明显的硫磺味（想象煮熟的卷心菜）。虽然导致这种气味的确切分子还没有被明确地鉴定出来，但是一些类似甲硫醇或二甲基硫醚的挥发性物质是可疑的。
尿液中特殊气味化合物的鉴定可能有助于诊断苯丙酮尿症，高硫氨酸血症或枫糖尿症。值得一提的是，多种有气味的物质是由肠道菌群产生的，它们可以在从肠道吸收到循环系统后出现在尿液中。
下面将介绍几种影响尿液气味的物质。
H2S ——臭鸡蛋的味道
在尿失禁（UI，不自觉的尿液泄漏，显著影响生活质量）患者中，出现难闻的气味，也是造成社会尴尬的重要原因。
研究尿液和吸收性失禁垫主要挥发性气味物质，与甲硫醇和醛类等其他分子一起，硫化氢被检测到高于气味阈值。此外，在尿路感染中，大肠杆菌是恶臭硫化氢的常见产生者。
甲硫醇 ——腐败、霉味
健康人尿液中的气态甲硫醇低于检测阈值。在用半胱胺治疗的患者，肝甲硫氨酸腺苷转移酶缺乏症和UI 中发现水平升高。甲硫醇产生的主要因素是肠道细菌群，如大肠杆菌、柠檬酸杆菌和变形杆菌。甲硫醇从肠道吸收，进入循环，然后可以随尿液排出。
三甲胺——鱼腥味
在三甲胺尿中，过量的三甲胺不能被氧化成无味的TMAO，分泌到包括尿液在内的多种体液中。需要强调的是，一些患者只有间歇性TMAu，这使得建立正确的诊断更加困难，因为尿液测试可能在气味不明显的期间呈阴性，必须重复进行。
例如，来月经的女性应该在月经期间或之前进行测试，以最大限度地增加检测TMAu的机会，因为在此期间TMA的排泄会增加。
尿中TMA的另一个来源可能是肠道菌群，主要是
厌氧球菌Anaerococcus,普罗维登夏氏菌 Providencia, 爱德华氏菌Edwardsiella,梭状芽孢杆菌Clostridium, 柯林塞拉氏菌Collinsella, 脱硫弧菌Desulfovibrio,乳杆菌Lactobacillus,变形杆菌Proteus.
短链脂肪酸——干酪味
异戊酸血症(IA)通常与“汗脚”或人体呕吐物的特殊干酪样体臭有关，这在代谢危机期间可以注意到。这种疾病是异戊酰辅酶a脱氢酶(IVD)缺乏导致亮氨酸代谢异常的结果。在IA患者的尿液中可以检测到的病理物质是异戊酰甘氨酸。
氨——类似尿液的气味
氨是第一批被认为会在尿失禁患者周围引起恶臭的分子之一。根据这一概念，细菌尿素酶（主要是大肠杆菌、奇异变形杆菌Proteus mirabilis和粪肠球菌 Enterococcus faecalis）会将尿素分解成难闻的氨。然而，也有研究人员对这一假设提出质疑。
蛋氨酸及其代谢物——腐臭黄油或煮卷心菜的气味
甲硫氨酸腺苷转移酶(MAT) I/III缺乏是甲硫氨酸代谢的遗传性错误，主要在新生儿筛查中发现。它是由导致蛋氨酸及其代谢物积累的MAT1A基因突变引起的。是持续性孤立性高硫血症最常见的原因。
苯乙酸盐——霉味、鼠味
另一个导致尿液有独特的类似老鼠气味的原因是苯丙酮尿症(PKU)。
支链氨基酸(亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸)及其酮酸——焦糖或枫糖浆的气味
枫糖浆尿病(MSUD，亮氨酸病)是另一种代谢紊乱，其症状之一是有明显的尿气味。
3-羟基异戊酸——雄性猫尿的气味
在3-甲基巴豆酰辅酶a羧化酶(3-MCC)缺乏的其他症状中，一些研究人员报告了尿液的特殊气味。
醛类(乙醛、丁醛、异戊醛)——类似尿液的气味
在尿失禁患者的尿液样本和尿失禁卫生垫中检测到少量有气味的醛类物质。据报道，乙醛、丁醛、异戊醛(具有恶臭、类似尿液的气味)的浓度高于检测阈值，可以假设它们有效地增加了UI患者的气味强度。尿醛的来源至少部分是肠道及其微生物群。
从皮肤表面散发出的气味分子大多来自汗液，汗液是汗腺分泌的产物。人体汗腺主要分三种类型：大汗腺、小汗腺和大小汗腺(混合型)。
小汗腺产生大量的汗液，主要含有水和电解质，它们几乎分布在整个身体表面。
大汗腺大多位于腋窝、会阴、生殖器区域和乳头周围。它们在青春期后变得活跃，分泌的汗液比外分泌腺少。
大汗腺分泌的汗液类似于小汗腺产生的汗液，但其分泌速率较高，尤其出现在腋窝部位。这些特征使得大汗腺成为腋窝出汗的重要原因。
顶泌汗液是无味的，它只有被皮肤表面的微生物分解后才会变得有气味，如微球菌科Micrococcaceae、好氧类白喉菌aerobic diphtheroids 和丙酸杆菌Propionibacteria。
激素平衡的变化、消耗的食物和新陈代谢的变化可能会对汗水的数量和质量构成产生影响。
皮肤微生物群的任何变化以及细菌感染都可能改变汗液的成分，通常会产生独特的气味，因为人类有机体与几种能够转化汗液化合物的微生物物种保持共生关系。
据报道，在链球菌性皮炎中，患者皮肤有一种独特的臭味。
此外，许多代谢疾病的特征是皮肤散发出各种气味。其中一些疾病包括苯丙酮尿症，甲硫氨酸吸收不良综合征，高硫氨酸血症，或TMAu。
下面将讨论已知会导致皮肤散发气味的物质。
E3M2H，HMHA，MSH——发臭、发臭的汗味
体臭，是一种令人尴尬痛苦的疾病，特别是在腋窝、生殖器或脚等部位。
这三种类型的汗腺都在这种疾病的发病机制中起作用。过度出汗后，细菌分解汗液成分，会产生难闻的汗味。与小汗腺腋臭相反，大汗腺腋臭在青春期后出现，是这种疾病最常见的形式。
细菌将顶泌汗液分解成许多挥发性分子，如氨和短链脂肪酸，例如(E)-3-甲基-2-己烯酸(E3M2H) ，这是一种C7支链和不饱和酸。它有一种非常强烈的刺鼻气味。
Natsch等人报道了有气味的E3M2H及其水合类似物，(R)/(S)-3-羟基-3-甲基己酸((R)/(S)-HMHA)是由位于腋窝皮肤上的共生棒状杆菌物种的特定锌依赖性N-α-酰基-谷氨酰胺氨酰酶(N-AGA)从谷氨酰胺缀合物(存在于腋窝分泌物中)中释放出来的。
HMHA(以腐臭、奶酪味为特征)是最丰富的。3-甲基-3-磺酰己-1-醇的(S)-异构体((R)/(S)-MSH)及其洋葱味和类似鼠尾草的气味是引起腋臭的另一种颗粒。
此外，多种因素与小汗腺腋臭有关。这些包括摄入某些食物产品，如大蒜或洋葱，角蛋白的细菌降解，代谢紊乱和多汗症。
三甲胺——鱼腥味
在TMAu患者中，过量的未代谢的三甲胺也会从皮肤表面渗出(伴有汗液)，引起特有的鱼腥味体臭，无论患者的个人卫生状况如何，都会有这种体臭。
在对患有特发性恶臭的患者进行的一项研究中，约三分之一的患者三甲基胺尿检测呈阳性。在这些个体中，自我识别的体臭是主要症状(29.9%)，其次是体臭和口臭(21.4%)。
然而，只有5%的TMAu阳性患者确实在手掌上检测到明显的恶臭，并且他们中没有人在社交距离处发出明显的体臭。在摄入胆碱(合成TMA的一种底物)后，多达10%受试者在社交距离内有明显的体臭。
氨——类似尿液的气味
研究表明，汗液中含有氨。然而，汗液中的氨来源尚未得到证实。一些研究人员认为它是从血浆中运输的，而其他人则认为它直接来自汗腺。
比较呼吸和汗液中氨浓度的研究结果也没有定论。一项研究表明，有气味的氨的皮肤释放量高于呼气。另一项研究则认为，皮肤气体中的氨含量比呼吸中的低。
蛋氨酸及其代谢物——腐臭黄油或煮卷心菜的气味
在新生儿筛查中未确诊的蛋氨酸腺苷转移酶I/III缺乏症(导致高蛋氨酸血症)患者，不仅在呼吸或尿液中，而且在汗液中可能会发现类似水煮卷心菜或腐臭黄油的特殊气味。这种独特的气味很可能是由蛋氨酸形成的有气味的二甲基硫引起的。
2-壬烯醛–油腻、青草味
自然身体气味的化学成分、强度和宜人性在一生中都会发生变化。众所周知，老年人有一种特殊的体臭，有时称“老人气味”。
研究人员对与衰老相关的体臭变化进行研究，发现了一种特殊的粒子，2-壬烯醛，它是老年人和中年人身体气味的特征。
这种不饱和醛具有独特的油腻和青草气味，是由皮肤表面脂质中的ω-7单不饱和脂肪酸降解产生的。
正常阴道分泌物：几乎无气味或有类似酸奶的气味。
与生殖液体一起释放的干酪味或鱼腥味可能是位于生殖器区域的感染(例如，细菌性阴道病、滴虫病或念珠菌病)以及非感染疾病(例如尿失禁、恶性溃疡、三甲基铵尿症或慢性便秘)的症状。
细菌性阴道病是阴道气味最常见的原因。其他症状包括阴道分泌物、瘙痒和刺激。这种情况下阴道液的异常腥味是由阴道加德纳氏菌Gardnerella vaginalis 等细菌产生的挥发性胺(腐胺、尸胺、TMA)引起的。在大多数情况下，细菌性阴道病可以用抗生素迅速治愈。然而，在大约三分之一的患者中，常规治疗并不能改善症状。
阴道气味的非感染性原因比感染性原因更不常见，因此它们构成了更大的临床挑战。医生也应该认识到，阴道的气味可能有不同的来源，如肛管或尿道。生殖器汗味的难闻气味也可能被误认为是阴道气味。
胃肠疾病，如慢性便秘和大便失禁，也应被视为肛门生殖器区域散发恶臭的可能原因。在这些状态下，挥发性有气味的化合物包括硫化氢、甲硫醇和二甲基硫化物，它们是造成屁和粪便气味的原因。这些患者的阴道检查不会显示任何异常。
最后，一些妇科肿瘤和病变患者抱怨阴道分泌物带有恶臭。例如，伴有坏死的外阴恶性溃疡可能导致腐烂气味，这可能是由于细菌形成腐胺、尸胺、短链脂肪酸(异戊酸和丁酸)和含硫化合物。
遗憾的是，缺乏管理体臭的循证指南，也没有普遍的治疗方法。医学文献中已经讨论了几种临时解决方案，如刷牙、漱口、嚼口香糖或经常用抗菌肥皂洗澡和使用除臭剂。然而，这些方法不能解决潜在的问题，而是掩盖或减少不愉快的气味到可接受的水平。只有把原因考虑进去，才能取得令人满意的结果。
一般来说，与体液中细菌代谢物积累相关的恶臭是由气味物质的合成和排泄之间的不平衡引起的。
可能是由以下一个或多个因素引起的：
(1) 含有气味物质或其产生底物的饮食
(2) “前气味”细菌组成和细菌的代谢活性
(3) 增加从肠道对气味物质或其前体的吸收(增加肠道转运时间，增加肠道-血液屏障通透性)
(4) 减少气味物质的肝脏代谢
(5) 减少尿排泄
基于以上所述，除了标准的卫生程序之外，还可以建议一些一般的但不是基于证据的预防措施。
1. 减少产生气味的食物基质。
2. 经常排便以减少通过时间(缩短肠道细菌代谢时间和细菌代谢物吸收时间)，治疗便秘。
3. 益生菌和益生元治疗(尝试改变肠道细菌组成)。
4. 多喝水，以增加代谢物随尿液的排泄。
下表总结了与细菌气味剂有关体味的治疗选择。根据气味类型进行管理：
Mogilnickaet al., Int J Mol Sci, 2020
目前为止，已经确定了几种导致体臭的化合物，其中大多数是细菌来源的。虽然没有基于证据的管理身体恶臭的指南，一些针对饮食、肠道菌群组成的治疗措施可能会减轻症状。需要提高临床认识以及进一步的研究来解决体臭问题。
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谷禾健康
韦荣氏球菌属（Veillonella）是革兰氏阴性厌氧性微小球菌，直径0.3～0.5μm，初期培植为革兰氏阳性，过夜转为阴性。光学显微镜下为双球状、片状和短链状，无荚膜，无鞭毛，无芽孢。最适生长温度37℃，最适pH6.5～8.0。
Veillonella该属的成员是非发酵的，它们无法使用碳水化合物或氨基酸，不发酵无法葡萄糖或任何其他碳水化合物（除了有一个种发酵果糖外）或氨基酸，但它们会积极发酵发酵丙酮酸、乳酸、苹果酸、富马酸和草酰乙酸。胰蛋白酶-葡萄糖-酵母提取物肉汤中的主要代谢终产物是乙酸和丙酸。能代谢乳酸产生丙酸、CO2和H2。一些物种产生一种缺乏卟啉的非典型过氧化氢酶。大多数菌株产生气体，如H2S。
在动物和人的自然腔道中大量存在，是分布于口腔、咽部、呼吸道、消化道的常见菌群。其粘附于表面或与其他细菌并形成生物膜的能力对于肠道和口腔微生物群组成和功能至关重要，尤其是在口咽和肠道中。 在一些严重的感染过程中，如菌血症、骨髓炎和心内膜炎，在各种混合感染中起作用。常从软组织脓肿及血液中检出。青霉素已被建议作为韦韦氏菌属病原体感染的治疗选择 。
Veillonella属最早于1898年被Veillon和Zuber分离。Prevot在1933年进一步描述了这些细菌，并提出了目前的分类法。
大多数Veillonella菌是从脓肿，吸入性肺炎，烧伤，叮咬和鼻窦中回收的。在95％例患者中感染是多菌种，但在5％例患者中，纯培养物中回收Veillonella。与该菌检出相关的诱因条件是先前的手术，恶性肿瘤，类固醇治疗，异物和免疫缺陷。。
已知的Veillonella属中已描述了超过10种。
人类样品分离出（齿状Veillonella denticariosi，Veillonella dispar，Veillonella montpellierensis，Veillonella rogosae 和 Veillonella tobetsuensis）
非人类动物样品分离出（Veillonella caviae，Veillonella criceti，Veillonella magna，Veillonella ratti和Veillonella rodentium）
Veillonella atenty 从人和其他动物来源分离出。
它们的表型特征，包括形态，主要代谢终产物，产气，硝酸盐还原和琥珀酸脱羧，这些菌株被鉴定为Veillonella属的成员。 多基因座序列分析和相应的系统发育基于16S rRNA，dnaK和rpoB基因，以及新近提出的gltA基因。
其中一个重要的菌种，小韦荣球菌（Veillonella parvula）在120年前，当Veillon和Zuber将其从阑尾炎脓肿中分离出来时被发现并被描述。六十年后，同样的微生物被用于第一次观察外膜（OM），从而证明了革兰氏阴性和革兰氏阳性细胞包膜结构之间的关键区别。目前在包括口腔、肺、胃肠道和阴道内的人体多个生态位中发现了Veillonella parvula菌。Veillonella parvula可能在许多环境中发挥重要作用，但其主要生态位是作为口腔中的第二殖民者。
与口腔疾病
Veillonella是牙周炎的重要病原体，是舌苔中的本土口腔细菌，而且Veillonella附着在舌头上的能力很高，已被确定为硫化氢（H2S）的主要生产者，H2S是口腔恶臭的主要成分之一。并且在1份报告中，它是慢性上颌窦炎中最常见的厌氧性病原体。
口腔生物膜是一个多物种的社区，敌对双方共存，以保持社区成员的生态平衡。 在早期的口腔生物膜形成的各个阶段中，Veillonella作为早期定居物种可以与许多细菌形成聚集，包括最初的定居者戈登链球菌和牙周病原体Fusobacter nucleatum。 除了为许多微生物提供结合位点外，Veillonella还能为牙周病原体的生存和生长提供营养。 这些发现表明，Veillonella在口腔生物膜的发育和人类口腔生态学中起着重要的“架桥”作用。
Veillonella和链球菌在生态系统（如口腔和结肠）中发生代谢相互作用并经常共生，共存可能部分取决于它们在代谢中的相互作用的潜力。链球菌属参与糖的发酵，产生乳酸作为其主要发酵终产物。反过来，Veillonella也以利用乳酸作为碳和能源的能力而闻名。
全世界龋齿的患病率仍然很高。 当牙齿暴露于产酸微生物通过碳水化合物代谢产生的酸（如乳酸）环境下时，就会引发龋齿。 Veillonella是主要的口腔微生物之一，由于它们具有将乳酸转化为弱酸并从NO3产生NO2的能力，而NO2可以抑制链球菌的生长和代谢。因此，Veillonella被认为对预防龋齿有好处。但是Veillonella代谢乳酸的能力受口腔环境因素（即pH和乳酸）的调节。
与免疫相关
肠道是肠道菌群与粘膜免疫系统相互作用的关键部位。近年来，人们发现Veillonella对人类微生物组，感染和免疫发育的重要影响。研究发现Veillonella parvula是细胞因子和TLR2 / 6信号转导的有效诱导。链球菌与韦永氏菌的组合似乎可以抵消IL-12p70的产生，同时增强IL-8，IL-6，IL-10和TNF-α的反应。
Veillonella的存在与疾病缓解或疾病稳定相关。这些特定的细菌属可能是免疫检查点抑制剂的生物标志物。在单抗治疗的患者中，或许它们可能成为晚期胃癌的特异性生物标志物。
一项研究指出对免疫治疗有响应的患者体内，富含屎肠球菌（Enterococcus faecium），产气柯林斯菌（Collinsella aerofaciens），青春双岐杆菌（Bifidobacterium adolescentis），肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumonia），小韦荣球菌（Veillonella parvula）， Parabacteroides merdae, 乳酸杆菌（Lactobacillus species）和长双歧杆菌（B longum）8个菌种。
最近的数据表明，Veillonella parvula可能在儿童早期免疫系统发育中起到保护作用和帮助作用。对婴儿的流行病学研究表明，Veillonella parvula的存在与哮喘、毛细支气管炎负相关，在有哮喘风险的儿童中，肠道中相对丰富的细菌属Veillonella的相对丰度显著降低。
Prevotella 作为革兰氏阴性菌，产生 LPS 进而诱发炎症反应。与此同时，该菌代谢产生的丙酸盐可以发挥抗炎症的作用。产生相互矛盾的结论背后或许是由于肠道微环境以及菌群构成的不同所导致的。当在肠道中 Veillonella 与唾液链球菌菌株 1 共培养时可降低炎性细胞因子的产生，而与菌株 2 共培养时炎性细胞因子的产生比各自单独培养时显著增加。
链球菌 和Veillonella在肠道微生物群的高丰度和种内遗传多样性，可能是这些菌对由于食物摄入量变化引起的营养物利用率变化而引起的高种群动态的主要驱动因素。这些动态的种群可能会深刻影响当地宿主与微生物之间的相互作用，从而调节肠道的生理和免疫系统功能。
与运动耐力相关
当我们跑步速度较慢时，糖和脂肪可以充分氧化分解成二氧化碳和水，并提供能量。但是，高强度运动后往往会出现肌肉酸痛现象，这是因为运动超过了有氧运动强度，导致葡萄糖通过无氧呼吸在体内代谢产生了乳酸，乳酸堆积会引起局部肌肉酸痛。
体内堆积的乳酸一部分继续分解成丙酮酸，再进一步被分解为二氧化碳和水，一部分则进入肝脏，乳酸可以再次合成糖原，这个过程称为糖异生。
Scheiman及其同事发表在《自然医学》（Nature Medicine）上文章研究了肠道微生物组对精英跑步者运动表现的影响，并确定了属于Veillonella属的一种能增强性能的微生物。比赛结束后，马拉松长跑运动员中富集了非典型的Veillonella atypica菌种。Veillonella 利用乳酸作为碳源, 分析发现乳酸到丙酸的代谢通路的运动后运动员中富集。
图片来源：慧跑
与其他厌氧菌不同，Veillonella atypica具有通过三羧酸循环的乳酸代谢的完整途径。Veillonella细菌可以将乳酸变成丙酮酸，而且体内产生的乳酸可以穿过上皮屏障进入肠腔，也就是说运动中体内积累的乳酸可以运输到肠道，肠道中的veillonella细菌就可以分解乳酸了。
在这个过程中，会产生丙酸，而丙酸可以提高小鼠心率和氧气利用率，丙酸还可以促进人体的新陈代谢。为了验证丙酸是否可以改善运动性能，研究人员给一些小鼠使用丙酸灌肠。与喂食Veillonella atypica 菌株的小鼠相同，这些使用丙酸灌肠的小鼠的运动时间也明显增加了。科学家们还给小鼠注射了可以追踪的乳酸，发现这些乳酸会进入到肠道。 而且乳酸有助于这种微生物的生长。
总的来说，葡萄糖因肌肉运动产生乳酸，一部分乳酸通过血液循环进入肝脏，在肝脏中通过糖异生作用重新合成葡萄糖；一部分乳酸通过血液循环进入肠道，肠道中的Veillonella属细菌迅速将乳酸分解成丙酸，从而降低乳酸浓度，改善运动表现。
哺乳动物肠道微生物组可能会通过肌肉衍生的乳酸代谢为丙酸酯来为其宿主提供额外的跑步耐力能力提升。 此外，由于在多个独立的人体研究中，相对于久坐的控制者，经常运动者中的Veillonella菌增加了，这增加了这些微生物通过利用独特的代谢环境（L-乳酸代谢）而在运动员的肠道中具有适应性优势的可能性。 这可能会导致积极的反馈循环，从而以较小的能力加强锻炼。 换句话说，由于预期重复运动会导致肠道L-乳酸浓度增加，L-乳酸代谢物的代谢位扩大，因此，这些L-乳酸代谢物反过来有望提高运动的耐力。
与其他疾病
自闭症
最新的发表在CELL和谷禾健康2019年发表在GUT上的队列都表明，未来发展为自闭症谱系障碍的儿童早期肠道内Veillonella菌富集，比对照儿童显著增加。
原发性硬化性胆管炎
原发性硬化性胆管炎(PSC)是一种罕见的、以肝内外胆管受损为主要特征的原发疾病，易导致胆管炎症和肝纤维化的发生而原发性硬化性胆管炎。
PSC患者肠道菌群某些菌群丰富度也会产生相应变化。特别是韦荣球菌(Veillonella)、肠球菌(Enterococcus)和链球菌(Streptococcus)，其丰度显著升高。Veillonella可以通过肠道淋巴细胞进入肝脏。而肠球菌则是一种对万古霉素敏感的细菌，它可以通过分泌金属蛋白酶分解上皮钙黏蛋白破坏肠屏障。
肝病
在NAFLD和NASH中有几项研究确定，随着纤维化的进展，微生物群结构和功能恶化。晚期纤维化和NASH与碳水化合物和脂质代谢的变化有关，因为他们观察到相应功能的细菌含量增加。酒精性肝炎患者或肝脏疾病患者中Veillonella和Enterococcus丰度显著增加，而Veillonella parvula的丰度与白蛋白和血小板计数呈负相关。事实上，在所有3项肝硬化研究中，患者体内的几种Veillonella species的丰度都发生了改变。
肺癌
与对照组相比，肺癌患者的口腔菌群增加，特别是Streptococcus和Veillonella。口腔菌群的增加与PI3K和ERK上调有关。在体外实验中，气道上皮细胞暴露于Veillonella，Prevotella和Streptococcus也会导致ERK和PI3K通路上调(Tsay et al，2018)。PI3K通路被认为是肺癌发生的早期事件，因此共生微生物群失调会上调该通路促进肺癌发生。
胰腺癌
结果显示患有胰腺癌的病人组中三种口腔微生物Streptococcus，Treponema和Veillonella的组分显著低于其他组别。
其他
子痫前期患者会富集 Fusobacterium， Veillonella，Clostridum 等这些细菌。剖腹产的新生儿粪便微生物群富含Veillonella dispar/V这表明皮肤、口腔微生物以及出生过程中周围环境中的细菌是第一批在这些婴儿中定殖的细菌。
与对照组相比，后发展为T2D的研究对象Veillonella dispar的丰度较低，结果表明肠道菌群中的该物种可能与参与宿主血糖调节。
在肥胖的男性中观察到韦荣氏球菌属（Veillonella）和产甲烷短杆菌属（Methanobrevibacter）高于女性。 在吸烟人群中，Veillonella dispar的脂多糖生物合成通路相关的基因出现频率较高。
口腔，捏着呼吸道的脉搏，牙好胃口好，也不是句空话。Veillonella作为口腔和肠道的重要“居民”，它的定植，丰度以及与其他菌落共存的能力决定和影响着人体的口腔和消化道甚至肝肺胃疾病。
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谷禾健康
一个多世纪前，埃利·梅奇尼科夫提出了人类健康和预期寿命可以通过操纵肠道菌群来改善的概念。
现在，科学家们已经将目光投向了如何利用微生物来促进人类健康。
来自美国国立卫生研究院国家过敏症和传染病研究所的Stacy及其同事的最新研究表明，有感染史的肠道菌群能够为宿主提供更强的抗感染力。也就是说急性感染后，共生微生物群也可以被“训练”以增强对异源感染的定植抗性。
定植抗性：微生物群阻碍病原体入侵肠道生态系统，这种现象称为定植抗性。定植抗性是肠道微生物群的原始功能之一，为宿主提供了明显的益处。
训练免疫：感染或免疫可以重新编程先天免疫细胞，产生对后续感染具有广泛保护作用的记忆反应，这一过程被称为“训练免疫”。
肠道微生物群是宿主防御网络的基础。除了塑造免疫系统的发展和维护，共生微生物通过战胜病原体获得必需的营养物质和分泌抗生素来确保宿主(和它们自己)的生存，这些因素共同使肠道成为入侵的病原菌不可生存的环境。
肠道微生物群的训练总览
最初的肠道感染后：
( 如Y. pseudotuberculosis )
(1) 肝脏中与牛磺酸结合的胆汁酸产生增加，储存在胆囊，并释放到肠道；
(2) 在肠道中，胆汁酸被特定的微生物群化学解共轭；
(3)牛磺酸变得可利用，导致产生硫化氢的细菌大量繁殖，从而阻止肠道病原体的有氧生长。
下面我们来看Stacy等人是如何一步步进行的实验探究过程。
Stacy等人在研究中发现，与实验室特有的无病原体(SPF)微生物群的小鼠相比，拥有野生小鼠(即WildR)微生物群的自交系小鼠表现出对致命病毒感染的增强保护。
在这里，作者还发现野生小鼠比SPF小鼠对肠道肺炎克雷伯菌感染更具抵抗力。考虑到WildR小鼠的未知感染史，作者用肺炎克雷伯菌对以前感染过急性Yersinia pseudotuberculosis ( post-△yopM) 的SPF小鼠进行了挑战。
值得注意的是，post-△yopM 的小鼠在初次感染后的至少15周内对肺炎克雷伯菌感染的抵抗力也更强。与SPF重建的对照组相比，用post-△yopM小鼠的粪便重建无菌小鼠也增强了对肺炎克雷伯菌感染的保护，这证实了微生物群在抗性中的作用。
这些结果表明，感染史可以改变肠道微生物群，从而诱导定植抗性，因此称为“微生物群训练”。
Stacy等人使用代谢组学方法记录了清除了假结核杆菌Y. pseudotuberculosis△yopM的小鼠肠道中胆汁酸水平的升高。微生物群对初级胆汁酸的解偶联释放了偶联组分，如牛磺酸。
注：牛磺酸在胰腺中合成，对肌肉和大脑发育至关重要，是哺乳动物中最丰富的游离氨基酸。最近发现牛磺酸可以激活杯状细胞中的NLRP6炎症小体，并通过肠道上皮细胞调节稳定状态的抗微生物肽的产生。
在短暂的假结核杆菌感染后牛磺酸水平升高。之前的研究表明，牛磺酸支持解决肠道炎症和清除肠道病原体的柠檬酸杆菌感染。
他们发现，补充牛磺酸会损害柠檬酸杆菌C. rodentium和肺炎克雷伯菌的肠道定植。而当补充给无菌小鼠时，牛磺酸对肠道感染没有影响，这表明它通过调节共栖群落而不是直接影响病原体。
从机制上讲，牛磺酸可增强微生物群中硫化物的产生，硫化物是细胞呼吸的抑制剂，这是宿主被多种病原体入侵的关键。
Stacy等人用16S rDNA和宏基因组测序来解决这个问题。肠道炎症通常与肠杆菌科（Enterobacteriaceae）的大量繁殖有关。
参与对抗感染菌– δ 变形菌 Deltaproteobacteria
他们发现，与对照组小鼠相比，清除假结核杆菌△yopM感染的小鼠微生物群中变形菌门增加，特别是δ 变形菌纲（Deltaproteobacteria）。
宏基因组学揭示，δ 变形菌纲的这种繁殖导致感染小鼠的硫代谢途径增加。虽然在感染后的微生物群中没有发现代谢硫的菌（δ 变形菌纲Bilophila wadsworthia），但当补充到无菌小鼠中时，足以提高对肺炎克雷伯菌的定殖抗性。
牛磺酸的施用同样影响了微生物群；然而，这些变化与post-Yersinia状态相当不一致，包括梭状芽孢杆菌而不是δ变形菌的增殖。这些不一致的分类变化表明，仅补充牛磺酸并不能完全重现共生微生物群的感染后状态，多种因素和微生物群可能能够增强对继发感染的定殖抗性。
Stacy等人通过宏基因组学检测牛磺酸处理过的小鼠微生物组，发现与post-Yersinia菌感染后的微生物组相似，编码异化亚硫酸盐还原酶(dsr)的基因得到了富集。这种蛋白质参与牛磺酸酶转化为硫化物的最后一步。
当牛磺酸调节的微生物群在体外培养中暴露于牛磺酸时，会产生更多的硫化氢，这与肠道中牛磺酸水平较高支持能将这种代谢物转化为硫化物的物种生长的观点一致。
重要的是，硫化氢通过抑制细胞色素氧化酶来限制有氧呼吸，而细胞色素氧化酶是病原体在不可发酵的底物上进行有氧呼吸和生长的常用物质。因此，牛磺酸依赖的硫化氢的产生可能通过阻断有氧呼吸来提高定植抗性。
原发感染后牛磺酸代谢菌群的扩张增强了对继发感染的定植抗性
在原发感染(左)期间，病原体通过有氧发酵利用代谢底物，如1，2-丙二醇。清除感染后，宿主产生的胆汁酸水平增加，可以通过共生微生物群与牛磺酸解偶联。牛磺酸反过来被代谢成硫化物，抑制有氧呼吸，从而增强对继发感染的定植抗性(右)。
Stacy等人用两种方法验证:
(1) 使病原体不能在不可发酵的物质上生长
Stacy等人对肺炎克雷伯菌进行了高通量转座子测序。他们让12000个转座子突变体通过小鼠，然后测序，以确定与输入库相比丢失的突变体。
在未感染的小鼠中，导致细菌适应的因素包括与1，2-丙二醇利用有关的基因以及与细胞色素氧化酶bd-II同源的假定氧化酶。因此，肺炎克雷伯菌在低氧环境下对1，2丙二醇作用最为有利，低氧环境受硫化物抑制。
此外，缺乏在1,2-丙二醇或细胞色素氧化酶II上生长能力的肺炎克雷伯菌突变体在体内被它们的野生型对应物所取代，但当牛磺酸被补充到肠道生态系统中时却没有这种情况，表明牛磺酸破坏了病原体在1,2-丙二醇上的呼吸和生长能力。
(2) 隔离硫化氢
Stacy等人使用铋来隔离硫化物。铋对小鼠的处理阻止了微生物群产生硫化氢，导致了具有有氧呼吸功能的细菌数量的增加。
重要的是，铋处理还增加了对肺炎克雷伯菌感染的易感性，突出了硫化物隔离对定植抗性的影响。
这种对继发感染的增强抗性似乎是高度非特异性的，因为弱毒假结核分枝杆菌的初次感染可以防止肺炎克雷伯氏菌或柠檬酸杆菌的继发感染。
事实上，Stacy等人使用“wildR”小鼠的微生物群发现了相同的效果，这些小鼠是无菌小鼠，与野生小鼠的微生物群一起定居，野生小鼠可能有许多肠道感染的历史。
野生小鼠的肠道也显示出δ变形菌纲的扩张，但牛磺酸的水平降低而不是升高，这表明感染后牛磺酸可能会随着时间的推移而消耗，或者是不同的机制导致了这些小鼠中δ变形菌纲的大量繁殖。
Stacy等人没有用相同的病原体进行原发性和继发性感染，因此尚不清楚保护机制是否也适用于这种情况，以及增强定殖抗性的进化目的论是否是为了避免用相同的病原体进行二次感染。同样，确定感染后微生物群是否对不依赖硫化物敏感有氧呼吸的病原体无效也很重要。
Stacy等人的发现也存在一些问题。
首先，为什么在成功清除感染后胆汁酸分泌持续升高？
作者在post–Yersinia感染后的小鼠中发现了增大的胆囊，但这可能不是主要原因。
二、这种增强的殖民抵抗的状态持续多久？
Stacy等人在post-Yersinia感染后15天观察到，接受来自小鼠体内微生物群的无菌小鼠的定殖减少，但尚不清楚肠道牛磺酸水平是否表现相似，以及保护作用是否在超过15天的时间内减弱。
同样，确定多轮感染是否会进一步增强最终的定植抗性能力也很有意思。
Stacy等人的工作使用了生物化学、微生物学和生物信息学方法等，不仅形成了一个关于感染史如何导致肠道-肝脏保护轴的新概念框架，使“微生物群记忆”的概念得到推广，还提供了对宿主及其微生物群之间存在的互利途径的新见解。
这可能是通过精确调节微生物群来提高抗病原体入侵能力的重要一步。
相关阅读：
主要参考文献：
Stacy, A., Andrade-Oliveira, V., McCulloch, J.A.,Hild, B., Oh, J.H., Perez-Chaparro, P.J., Sim, C.K., Lim, A.I., Link, V.M., Enamorado, M., et al. (2021). Infection trains the host for microbiota-enhanced resistance to pathogens. Cell 184, this issue, 615–627.e18
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谷禾健康
当生命逐渐衰老时，肠道微生物群的脆弱性和随之而来的疾病易感性显得更加突出。
老年人肠道菌群中双歧杆菌、普氏栖粪杆菌（Faecalibacterium prausnitzii）和XIVa梭菌的丰度减少，而产气荚膜梭菌（Clostridium perfringens）、大肠杆菌、肠球菌、链球菌、葡萄球菌、肠杆菌的丰度增加。
因此，衰老的人类肠道微生物群显示出与短链脂肪酸(SCFAs)生产相关的基因缺失和糖分解能力下降，淀粉、蔗糖、半乳糖、糖酵解和糖异生代谢途径的表达降低；伴随着纤维分解微生物的损失；以及蛋白水解功能的全面增强。
益生元低聚半乳糖(GOS)对肠道健康有广泛的有益影响。近日，来自美国北卡罗莱纳大学医学院的研究人员在《Microbiome》上发表文章，题为《益生元低聚半乳糖对衰老肠道的多效性作用》。
在这项研究中，研究人员确定了GOS饮食对肠道老化特征的影响。
在艰难梭状芽胞杆菌感染的小鼠模型中，研究人员还评估了短期喂养低聚半乳糖是否会影响衰老的肠道对抗生素挑战的反应。最后，评估结肠类器官是否能复制体内观察到的低聚半乳糖应答-非应答表型。
老年动物有一个独特的微生物组，其特征是非糖化细菌与糖化细菌的比例增加，相应地，β-半乳糖苷酶的丰度较低。
低聚半乳糖降低了总体多样性，增加了特定的糖化细菌（拟杆菌和乳酸杆菌的种类）的丰度。
增加了幼年和老年动物中β-半乳糖苷酶的丰度，并增加了非糖化生物；但是，没有观察到强有力的、均匀的双歧作用。
低聚半乳糖降低了老年小鼠与年龄相关的肠通透性增加，增加了MUC2 的表达和黏液厚度。
抗生素降低了老年小鼠双歧杆菌的丰度，同时增加了阿克曼菌、梭状芽孢杆菌、粪球菌、芽孢杆菌、拟杆菌和瘤胃球菌。
抗生素在调节血清炎症标志物方面比低聚半乳糖更有效。在抗生素组的对照组和低聚半乳糖饮食中观察到较高的血清IL-17和IL-6水平，并且在这些组中，无论年龄大小，低聚半乳糖组的IL-6水平较高，并且与对照饮食组的幼年动物相比，老年动物的IL-6水平较高。
RTqPCR显示老年小鼠远端结肠组织中TNFα的基因表达显著增加，低聚半乳糖饮食降低了这种表达。
结肠转录组学分析显示，在年老的动物中，小分子代谢过程，特别是呼吸体相关基因的表达增加，这可能表明氧化代谢和能量效率增加。
在幼龄小鼠中，低聚半乳糖诱导了结合相关基因的表达。半乳糖凝集素基因Lgals1是一种β-半乳糖结合凝集素，通过其糖基连接分子，是免疫应答的重要调节剂，PI3K-Akt和ecm受体相互作用通路也在年轻小鼠中被诱导。
在益生元存在的情况下，将GOS注射到结肠类有机物中，小鼠粪便显示出不同的双歧作用，重现了体内观察到的应答和非应答表型，这表明微生物群的组成和功能是表型的主要贡献者。
膳食GOS通过促进微生物组分和宿主基因表达的变化来调节老化肠道的内稳态，这种变化转化为降低肠道通透性和增加粘液生成。
年龄是益生元如何影响肠道上皮细胞的微生物组和表达的决定因素，尤其是在年轻而非老年小鼠中诱导半乳糖凝集素-1时更为明显。
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参考文献：
Arnold Jason W,Roach Jeffery,Fabela Salvador et al. The pleiotropic effects of prebiotic galacto-oligosaccharides on the aging gut.[J] .Microbiome, 2021, 9: 31.0人点赞日记本