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普通拟杆菌(Bacteroides vulgatus/Phocaeicola vulgatus)是人类结肠中最常见的革兰阴性厌氧杆菌之一,在超过90%的人群中都能够检出。其属于拟杆菌属(Bacteroides),是肠道“核心菌”,既有益生潜力,也在某些条件下与疾病相关。
它具有大量多糖利用位点(PULs),能降解膳食多糖和黏液糖蛋白,产生短链脂肪酸(如乙酸、丙酸、丁酸)和琥珀酸等有机酸。基因组学显示其具有丰富的碳水化合物转运与代谢系统。研究发现,其会产生一种叫做泛酸盐(维生素B5)的物质,影响肠道中的GLP-1和肝脏的FGF21的释放,这两种激素会影响葡萄糖代谢并具有神经保护特性。
B.vulgatus产生的代谢物(如N-乙酰氨基葡萄糖)可以促进另一个肠道有益细菌Akkermansia muciniphila(简称Akk菌)的生长。在高脂饮食导致Akk菌数量减少的情况下,B.vulgatus的施用可以恢复其丰度。
研究发现,普通拟杆菌(B.vulgatus)在肥胖、心血管疾病、2型糖尿病、肠道炎症、内皮功能障碍患者中丰度降低;而在自闭症和甲状腺炎患者中发现其丰度升高。
总的来说,普通拟杆菌(Bacteroides vulgatus) 算是一种有益的肠道共生菌,但其效果依赖于特定菌株的水平特异性。其在心血管代谢病、糖尿病、骨质疏松、结肠炎及感染防御等领域中显示出显著的保护潜力,同时在特定菌株或蛋白酶过度表达、黏膜屏障破坏时又可参与炎症和严重感染。临床应用需基于明确的安全性和作用机制的精准菌株,而不是泛指“B.vulgatus”补充。
普通拟杆菌(Bacteroides vulgatus/Phocaeicola vulgatus)是一种厌氧、革兰氏阴性杆菌。它是人类肠道微生物组中最常见的细菌之一,该菌不仅对维持肠道健康至关重要,还具备多种益生潜力,并与多种疾病(如炎症性肠病和心血管疾病)相关。
分类信息
门:拟杆菌门
纲:拟杆菌纲
目:拟杆菌目
科:拟杆菌科
属:拟杆菌属
物种:普通拟杆菌(Bacteroides vulgatus)
普通拟杆菌(Bacteroides vulgatus)属于拟杆菌门(Bacteroidota)、是Bacteroides/Phocaeicola 属的重要种。
普通拟杆菌(Bacteroides vulgatus)又称Phocaeicola vulgatus,2019年起基于全基因组系统发育分析的研究将若干原属 Bacteroides 的物种重划入新属或其它属,Phocaeicola 作为新属或被恢复的属用于容纳包括 Bacteroides vulgatus 在内的若干物种。
形态与生理
细胞形态:Bacteroides vulgatus为杆状菌,专性厌氧,且不具芽胞形成能力。
抗原性:该菌有多个抗原类型,可能影响其致病性和免疫应答。
• 重要结构与分子特征
脂多糖(LPS):其LPS为低酰化、低磷酸化结构,以四、五酰型为主,与大肠杆菌六酰型脂多糖相比,引发更弱的TLR4促炎反应,具有明显免疫调节/低炎性特征。
蛋白酶与其他酶:具多种蛋白酶和糖苷水解酶,如 GH123 家族的 N-乙酰-β-半乳糖胺苷酶,参与黏膜糖链利用;部分菌株分泌的蛋白酶与溃疡性结肠炎严重度相关。
生态位
Bacteroides vulgatus是人类肠道的常驻共生菌,主要栖息在结肠中,谷禾数据库中显示其人群检出率高达98%。并能通过分解复杂的植物碳水化合物和膳食纤维来产生短链脂肪酸等代谢物。
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代谢能力
Bacteroides vulgatus具有大量多糖利用位点(PULs),能降解膳食多糖和黏液糖蛋白,产生短链脂肪酸(如乙酸、丙酸、丁酸)和琥珀酸等有机酸。基因组学显示其具有丰富的碳水化合物转运与代谢系统。
研究还发现,它会产生一种叫做泛酸盐(维生素B5)的物质,帮助身体释放两种重要的激素。肠道中的GLP-1和肝脏的FGF21,这些激素会调节对糖分的渴望。
耐药性
Bacteroides vulgatus通常对广泛使用的抗生素(如青霉素、头孢菌素和氨基糖苷类)耐药,但对甲硝唑、碳青霉烯类以及某些β-内酰胺和β-内酰胺酶抑制剂仍然敏感。其耐药性可能因感染部位而异。
与其他菌的相互作用
• 促进Akk菌的生长
韩国一项双胞胎队列(n=582)研究表明,B.vulgatus可以促进另一个肠道有益细菌Akkermansia muciniphila(简称Akk菌)的生长。
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研究发现,B.vulgatus通过代谢物的产生,尤其是在黏蛋白降解过程中,促进了Akkermansia muciniphila的丰度。B.vulgatus产生的代谢物(如N-乙酰氨基葡萄糖)对Akk菌的生长至关重要。在高脂饮食导致Akk菌数量减少的情况下,B.vulgatus的施用可以恢复其丰度。
噬菌体互作:被温和噬菌体感染后,可通过抑制感受蛋白 TspO 改变转录组并抑制胆汁酸脱缀合,进而影响宿主胆汁酸信号与表型。
与其他菌的互作:
增强:
Akkermansia muciniphila;
Bacteroidales;
Bacteroides;
Odoribacter;
Peptococcaceae.
抑制:
Bifidobacterium
Coriobacteriales
Adlercreutzia
Collinsella
Porphyromonas
Prevotella
Clostridium
Clostridiales incertae sedis
Clostridiales Family XIII. Incertae Sedis
Blautia
Coprococcus
Dorea
Lachnospiraceae
Ruminococcaceae
Ruminococcus
Dialister
Campylobacteraceae
Erysipelotrichaceae
普通拟杆菌(Bacteroides vulgatus)是人类肠道微生物组中一种重要的厌氧细菌,对维持整体健康至关重要。作为常驻菌群的成员,它参与多种关键生理功能,包括营养物质的代谢、维持肠道微环境的平衡,以及通过产生短链脂肪酸来支持肠道黏膜的完整性。
此外,B.vulgatus还能调节免疫反应,有助于抗炎效应,从而帮助防止各种疾病的发生。这种细菌的健康益处不仅限于肠道,研究表明它与心血管健康、代谢平衡及免疫系统的良好运作密切相关。
1
改善血糖控制并减少糖分渴望
2025年1月,江南大学研究团队在《Nature Microbiology》(IF:20.5)发表重要研究成果:游离脂肪酸受体4(Ffar4)通过肠道菌群调控糖类偏好的分子机制。
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• B.vulgatus丰度下降减少GLP-1的分泌
研究表明,Ffar4表达下调与高糖饮食行为相关,其缺失会导致肠道普通拟杆菌(Bacteroides vulgatus)丰度降低及代谢产物泛酸盐(维生素B5)减少。泛酸盐通过促进GLP-1分泌,激活肝脏FGF21释放,进而作用于下丘脑神经环路,抑制糖类摄入欲望并调节能量代谢平衡。该发现揭示了全新的肠-肝-脑轴调控网络,为代谢性疾病的干预提供了潜在治疗靶点。
GLP-1通过让身体在需要时释放胰岛素,减缓食物离开胃的速度,帮助身体。这能保持血糖稳定,帮助控制食欲。FGF21是另一种激素,能增强身体对胰岛素的敏感度,帮助你燃烧更多能量,并减少对含糖食物的渴望。它们共同创造了一个强大的系统,帮助保持新陈代谢和大脑的正常运作。
2
帮助恢复Akk菌,减轻肥胖
刚才前文就有提到,B.vulgatus通过产生的代谢物(如N-乙酰氨基葡萄糖),促进了Akkermansia muciniphila的丰度。
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You HJ,et al.Gastroenterology.2023
• 改善了Akk菌的耗竭,减轻了肥胖体重
研究发现,Bacteroides vulgatus 与 Akkermansia muciniphila 在瘦受试者(BMI<25)中存在互作关系,但在肥胖群体(BMI≥25)中这种互作消失。补充普通拟杆菌(Bacteroides vulgatus SNUG 40005)显著改善了高脂饮食小鼠的肥胖、胰岛素抵抗和肠道通透性,并通过产生代谢物N-乙酰葡萄糖胺提升了肥胖小鼠中Akkermansia的丰度。
研究者从健康成年人肠道中分离出 Bacteroides vulgatus SNUG40005,并将其灌胃给高脂饮食的肥胖小鼠,结果发现该菌株能显著降低小鼠体重、改善糖耐量并减少血液中脂多糖水平。
// 结论
综合以上结果,Bacteroides vulgatus 通过调节肠道微生物的相互作用,特别是促进Akkermansia muciniphila 的生长,可能对肥胖和代谢健康产生积极影响。这些发现为发展新型治疗方法提供了依据,尤其在管理肥胖和相关代谢疾病方面。
3
抑制动脉粥样硬化
冠状动脉疾病(CAD)患者的肠道微生物谱分析显示,与无冠状动脉风险因素的对照组相比,Bacteroides vulgatus和Bacteroides dorei的丰度显著降低。证实Bacteroides vulgatus和Bacteroides dorei通过降低血液内毒素水平改善动脉粥样硬化小鼠体的症状。
• B.vulgatus与脂多糖水平负相关,影响心血管健康
并且在CAD患者中,B.vulgatus和B.dorei的丰度与粪便脂多糖水平呈负相关,暗示这两种细菌可能通过调控脂多糖的产生来影响动脉粥样硬化的进展。
总之,Bacteroides vulgatus 在调节肠道微生物群、抑制炎症反应及维护心血管健康方面发挥着重要作用。进一步的研究可能帮助开发基于微生物群的策略,用于防治心血管疾病。
4
改善脂质代谢并调节高血脂
Bacteroides vulgatus Bv46 是一种常见的肠道细菌,其在高脂血症(高血脂)中的潜在健康效益受到研究。该研究通过高脂饮食诱导大鼠模型,评估了B.vulgatus Bv46 的补充对体重、脂质代谢、炎症标志物及肝脏病理的影响。
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• 关键发现:
改善脂质代谢:补充B.vulgatus Bv46 显著降低了高脂饮食大鼠的体重增加、食物效率以及肝脏指数,改善了血清脂质状况,包括降低总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C),并提高了高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)的水平。
调节炎症反应:补充后,血清中的促炎细胞因子(如 IL-1β、IL-6 和 TNF-α)显著降低,表明B.vulgatus Bv46 能够减轻全身炎症反应。
肠道微生物的改变:该菌株的补充导致肠道微生物群落组成的显著变化,主要表现为Firmicutes与Bacteroidetes 的比率降低,Bacteroides 和 Parabacteroides 属的丰度增加,这种变化与健康个体的微生物群落特征相似。
短链脂肪酸的产生:补充B.vulgatus Bv46促进了肠道内短链脂肪酸(SCFAs),特别是丙酸和丁酸的产生,这些代谢产物对抗炎和代谢健康具有重要作用。
胆汁酸代谢:研究发现,B.vulgatus Bv46 产生的胆盐水解酶(BSH)有助于胆汁酸的去结合,促进了胆汁酸的转化和排出,从而改善了胆固醇代谢。
代谢组学影响:血清代谢物分析显示,补充B.vulgatus Bv46 能够增强氨基酸、甘油磷脂的代谢,并对脂质代谢产生正面影响。
// 结论
Bacteroides vulgatus Bv46 通过多种机制(包括改善血脂谱、减轻全身性炎症、调节肠道微生物群、增强短链脂肪酸产生和胆汁酸代谢)证明了其在高脂血症干预中的潜力。这些发现不仅支持了B.vulgatus在宿主代谢调节中的作用,也为高脂血症的治疗提供了新的潜在策略。
5
减轻肠道炎症
• B.vulgatus有助于减轻结肠炎症状和病理损伤
有研究探讨了B.vulgatus在小鼠模型中对结肠炎的保护作用及其通过调节肠道微生物群和免疫反应的机制。
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研究发现,B.vulgatus的补充显著减轻了小鼠的结肠炎症状,包括减轻体重下降、改善粪便形态以及减少结肠病理损伤。这表明该菌株在缓解肠道炎症方面具有效果。
此外,B.vulgatus的使用还导致结肠中促炎细胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6的表达下降,并可能通过短链脂肪酸(SCFAs)释放实现抗炎效果。
• B.vulgatus可能作为治疗溃疡性结肠炎的靶点
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另一项溃疡性结肠炎(UC)患者的多组学分析研究发表于《Nature Microbiology》,研究发现Bacteroides vulgatus来源的蛋白酶是破坏UC患者肠道屏障的一个原因,体外和体内实验均证实抑制该蛋白酶可降低小鼠结肠炎的发生。Bacteroides vulgatus分泌的蛋白酶可做为治疗UC的潜在靶点。
• 保护急性肠道损伤
还有研究探讨了不同Bacteroides vulgatus菌株对脂多糖(LPS)诱导的急性肠道损伤的保护作用。
从健康的人类粪便样本中分离出七个B.vulgatus菌株,分别命名为FTJS7K1、FTJS5K1、FSDTA11B14、FJSWX62K35、FSDLZ51K1、FBJS10K3和FGSZY37K4。
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研究发现,B.vulgatus FTJS7K1的施药能保护肠道上皮的完整性。B.vulgatus FTJS7K1还抵消了LPS诱导的结肠组织细胞因子mRNA表达变化,以及肠系膜淋巴结中调节T细胞比例的变化。
与LPS组相比,FTJS7K1 组的B.vulgatus增加了乳杆菌、阿克曼氏菌和双歧杆菌的丰度,而 Faecalibaculum 的丰度则下降。此外,B.vulgatus FTJS7K1 组的粪便样本中短链脂肪酸(SCFAs)浓度显著增加。基因组分析表明,FTJS7K1 的保护作用可能通过与防御机制和代谢相关的特定基因介导(例如 SCFA 的分泌)。
6
在骨骼健康中存在矛盾作用
有研究探讨了Bacteroides vulgatus在骨骼健康中的作用,但结果存在矛盾。例如一项研究分析了该菌株在去除卵巢小鼠模型中改善结肠微生物群失调和减轻骨质流失的潜力。
• B.vulgatus在去除卵巢小鼠中减轻骨质流失
研究发现补充B.vulgatus显著减轻了去卵巢小鼠的椎体骨质流失。这一发现表明,该菌株可能在雌激素缺乏引起的骨量减少中发挥保护作用。
B.vulgatus的施用还改善了去卵巢小鼠的结肠微生物群组成,增加了有益菌的丰度,特别是 Lactobacillus 和 Bifidobacterium 属;这些变化与骨质改善的效果相吻合。
• 下调血清戊酸、骨吸收增加
然而,在另外一项研究中发现:B.vulgatus的丰度增加会影响血清戊酸(VA)的水平,而这与骨密度呈正相关。喂食B.vulgatus的卵巢切除小鼠骨吸收增加,骨微结构变差,而喂食VA的小鼠则骨吸收减少,骨微结构改善。
总体而言,Bacteroides vulgatus对骨骼健康的影响并不是简单的有益或有害,而是取决于宿主的生理状态(如激素水平)。在雌激素缺乏的情况下,B.vulgatus的增多可能导致骨密度降低,而在改善肠道健康及抑制炎症的情况下,可能展现出一定的保护作用。因此,针对不同人群或临床情况,应谨慎评估B.vulgatus的治疗潜力。
B.vulgatus丰度过低与疾病
结合上文内容,总体来看,现有研究表明,B.vulgatus的丰度在这些疾病中普遍偏低,且这种低丰度可能与具体的健康问题存在潜在的联系。我们在下方的表格中进行了总结:
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B.vulgatus丰度过高与疾病
尽管研究发现 Bacteroides vulgatus 具有多种代谢或健康方面的益处,但同时也观察到其在某些疾病状态下,其丰度异常增高。
①自闭症患者中丰度较高
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研究发现,Bacteroides vulgatus在自闭症儿童中的丰度显著高于健康对照组,暗示其可能与自闭症症状的发展相关。这种细菌可以产生像丙酸这样的SCFA,在高浓度下可能具有神经毒性并影响行为。
②甲状腺炎患者中增加
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在 Hashimoto 甲状腺炎 (HT) 的患者群体中,B.vulgatus 的丰度显著增加,这与肠道微生物群的失衡及免疫反应激活可能相关。
与其他细菌的对比:HT 患者的肠道微生物组相比于健康对照组,显示出整体的细菌多样性和丰度改变,且B.vulgatus在特定条件下的增多可能与其他有害菌(如Escherichia-Shigella)的共存有关。
③可能是婴儿乳糜泻的风险因素
过高水平的 B. vulgatus 还被认为是婴儿乳糜泻的重要风险因素,这意味着当这种细菌在婴儿的肠道中丰度较高时,患上乳糜泻的可能性会增加。
饮食因素
B.vulgatus的种群规模对所摄入的食物高度敏感,因此饮食是影响其丰度的最重要外部因素。
•高纤维饮食:富含植物纤维和抗性淀粉的饮食能够促进B.vulgatus的生长。全谷物、豆类、蔬菜及坚果等食物能够为这种细菌提供营养,帮助其发酵并产生有益的短链脂肪酸(SCFAs),这些代谢产物对维持肠道健康和代谢调节至关重要。洋葱、大蒜、香蕉和芦笋等食物也被发现能够促进B.vulgatus丰度增加。
•发酵食品:酸奶、开菲尔、酸菜、泡菜等发酵食品也有助于支持B.vulgatus的健康生长。
•富含多酚的食物:食用富含多酚的食物,如浆果、绿茶、黑巧克力和红酒。
•减少加工食品摄入:高加工食品通常纤维含量低,会对有益细菌产生负面影响,导致肠道菌群不平衡,进而抑制 B. vulgatus 的生长。
生活方式因素
•日常锻炼:规律的身体活动有助于增强肠道微生物的多样性,从而支持B.vulgatus的丰度。
•压力管理:持续的心理压力可能对肠道健康产生负面影响。采用减压措施(如冥想、瑜伽和正念练习)有利于维护肠道微生物的平衡。
•健康的睡眠模式:保持规律的睡眠,以支持肠道微生物群的平衡。
药物与补充剂
•益生菌:考虑直接补充益生菌以增加肠道中的B.vulgatus。
•避免不必要的抗生素:仅在必要时使用抗生素,以避免破坏肠道微生物群。
主要参考文献:
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