腐烂别样杆菌(Alistipes putredinis)——调节体重增长、与抑郁焦虑,便秘相关的肠道蛋白发酵菌

腐烂别样杆菌(Alistipes putredinis)——调节体重增长、与抑郁焦虑,便秘相关的肠道蛋白发酵菌

谷禾健康

腐烂别样杆菌(Alistipes putredinis)属于拟杆菌门、另枝菌属的重要物种,是肠道中较具代表性的蛋白质发酵型厌氧菌。与部分以复杂碳水化合物发酵为主的结肠厌氧菌相比,其糖类利用能力相对较弱,因此其丰度可能受肠腔内蛋白质和氨基酸供给、可发酵碳水化合物的可利用性,以及其他菌群对糖类底物的优先消耗影响。当高蛋白供给、氨基酸底物丰富且膳食纤维不足时,该菌会获得相对有利的生长条件。

多项小鼠研究及小规模人体队列研究提示,A.putredinis在肠道屏障完整的情况下,可以促进免疫耐受并抑制过度炎症;而在屏障破坏和菌群失衡背景下,其定植量增加,伴随的琥珀酸相关代谢信号促进 Th17 型炎症反应。意味着当我们持续高蛋白,缺乏膳食纤维时,如果菌群失调,肠屏障受损时,该菌会转向机会扩张并促炎。

近年来的队列研究和多组学分析显示,A.putredinis丰度升高对身体活动后的体重反应,能够减轻高脂饮食中的体重增加、对代谢综合征风险、脂肪性肝病及溃疡性结肠炎等也有潜在保护作用;但同时另外的研究也指出该菌的丰度升高与抑郁、功能性便秘、焦虑和慢性疲劳等症状呈现正相关。

这种看似矛盾的结果进一步说明,A. putredinis 不能被简单归类为“有益菌”或“有害菌”,当肠道菌群检测出该菌超标或丰度过高过低时,要受检者的症状,炎症和屏障指标,以及近期饮食干预等状况综合解读。

01 Alistipes putredinis 的基本生物学特征

腐烂别样杆菌(Alistipes putredinis)属于拟杆菌目下理研菌科(Rikenellaceae)的另枝菌属(Alistipes)。

该菌最早于1937年被描述为Bacteroides putredinis(”腐臭拟杆菌”,种名 putredinis 源自拉丁语”腐臭”,与其腐败代谢特征相关)。

2003年基于16S rRNA基因序列与生化特征,将其重新分类为新属Alistipes的模式种。

1. 细胞形态与培养特征

✔形态:革兰氏阴性短杆菌,两端钝圆,通常单个或成对排列;无芽孢、无鞭毛且不运动。大小约0.3–0.5 × 0.9–3.0 μm。

✔菌落特征:在哥伦比亚血琼脂上厌氧培养 96 小时后,形成灰色、湿润、细小且不溶血的菌落,大小约为针尖至 0.5 mm,表面光滑,颜色由半透明至灰白色。

✔色素:不产色素,可与产棕褐色色素的A.finegoldii、A.onderdonkii和A.shahii区分。

✔生长特性:

严格厌氧,生长缓慢,在液体培养基中生长较弱,部分条件下可产气,耐氧性较差,暴露于氧气后活菌数随时间延长而下降,120 分钟后仅少量存活;胆汁耐受,但不耐受 20% 胆汁,这一点不同于该属多数耐胆汁种。

2. 基因组特征

对模式菌株 CCUG 45780ᵀ 的全基因组测序显示 :

•染色体呈环状,全长 2,599,205 bp(约2.6Mb),GC 含量为 53.63%。

•共注释 2479 个基因,包括 2423 个蛋白质编码序列、6 个 rRNA、49 个 tRNA 和 1 个 ncRNA。

•携带13 个 Set A 核心毒力基因和28 个 Set B 毒力相关基因,主要参与黏附、抗吞噬、镁离子摄取、表面结构形成及环境适应。

•检出11 个耐药基因,主要与大环内酯类、四环素类和氨基糖苷类耐药有关,以外排泵为主要机制。

•功能注释表明,其基因主要富集于碳水化合物、氨基酸、能量以及辅因子和维生素代谢通路,显示出较强的代谢多样性。

3. 生化与代谢能力

✔关键生化表型:

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✔核心代谢策略:蛋白质/氨基酸发酵

A. putredinis的显著生态学特点是采用”弱糖酵解,蛋白发酵“策略——主要发酵蛋白质和氨基酸而非碳水化合物,以此避开肠道中与糖发酵菌的资源竞争。

事实上,Alistipes 是肠道共生菌中腐败代谢通路最丰富的菌属之一,可参与组氨酸降解/THF生成、吲哚生成和苯酚生成,产生氨、H₂S、甲酚、吲哚、苯酚等腐败产物(其中部分与结直肠癌风险相关)。

✔主要代谢产物:

琥珀酸(succinate)——最主要的体外终产物,是丙酸生成的中间体,具有促炎潜能;

丙酸(经琥珀酸途径)、乙酸——供能、抗炎、调节血压。

吲哚-3-丙酸(IPA)——强抗氧化物,保护血管内皮与神经系统,通过靶向STAT3对抗饮食诱导的肥胖来增强瘦素敏感性;

吲哚乙酸(IAA)等——介导色氨酸代谢与免疫调控;

由于吲哚阳性,其丰度升高时会与肠嗜铬细胞竞争色氨酸,间接降低 5-羟色胺(血清素)合成(与抑郁、功能性便秘相关)。

靶向代谢组学显示培养上清中 9 种能量代谢物显著升高(磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸、D-葡萄糖-6-磷酸等),其中仅琥珀酸具明确促炎作用 。

4. 生长环境与人群分布

✔定植部位:

主要定植于回肠末端和结肠,是耐胆汁环境下仍可定植的核心厌氧菌之一;

也可从粪便、阑尾组织、腹部及直肠脓肿、血流、尿液、腹水中分离(条件致病时);

动物来源:羊腐蹄病、农场土壤、家禽肠道(鸡盲肠中为丙酸产生菌)。

✔人群分布规律:

健康人群:普遍存在,是肠道共生菌之一;宏基因组调查显示其为 Alistipes 属中丰度最高的物种。

年龄:老年人(≥65 岁)中 Alistipes 属显著富集;值得注意的是,在长寿女性(≥90 岁)中A.putredinis、A.finegoldii、A.shahii 比年轻老年组(60–90 岁)富集约 3.2 倍,被视为健康衰老的潜在共生标志物 。该属还可垂直传播 3–4 代。

✔丰度降低相关的疾病状态:

炎症性肠病(IBD)、肝硬化、慢性疲劳综合征、焦虑、肥胖、儿童食物过敏等。

5. 耐药性与药敏谱

✔敏感:克林霉素、头孢西丁、氯霉素、红霉素、甲硝唑 ;

✔中度耐药:四环素、强力霉素;

✔临床菌株:对 β-内酰胺/β-内酰胺酶抑制剂和甲硝唑 MIC 低,对青霉素、头孢曲松、米诺环素 MIC 高 ;

基因组预测的 11 个耐药基因主要针对大环内酯类、四环素类、氨基糖苷类,以外排泵机制为主 。

临床意义:厌氧菌感染治疗中甲硝唑、β-内酰胺类仍是可靠选择;对四环素类的固有/获得性中度耐药提示该类药不适用于相关感染。

6. 与其他菌群的互作

•腐烂别样杆菌(Alistipes putredinis)与 Bacteroides fragilis、Faecalibacterium prausnitzii、Akkermansia muciniphila等短链脂肪酸产生菌协同互补;

•与链球菌属存在潜在拮抗关系(房颤患者链球菌暴增伴随 Alistipes 骤降);

•DSS 结肠炎模型中,灌胃该菌使拟杆菌门增多、放线菌门和乳杆菌属减少,并增加 肠球菌、肠杆菌、埃希菌 等机会致病菌丰度——即破坏菌群稳态;

•高脂饮食下,属内近缘种(A. finegoldii)的外膜囊泡(OMVs)含磺酰脂类(sulfonolipids)加重炎症,提示饮食-菌群互作决定其表型方向 。

02 Alistipes putredinis 在人体健康与疾病中的作用

腐烂别样杆菌(Alistipes putredinis)在人体健康与疾病中的作用并非单一。在阅读了众多文献后,较为一致的观点是:在代谢健康与部分正常黏膜微环境中,它相对常见;但在炎症或肿瘤相关微环境中,特定菌株或在属水平的升高可能转而表现出促炎、促病效应。在人类与动物研究中,这种“双相性”已分别与肝病、炎症性肠病、结直肠癌、抑郁以及肺癌免疫治疗反应相关。

A. putredinis 对宿主的作用具有双重性

✔抗炎通路:从溃疡性结肠炎(UC)患者优质 FMT 供体分离的 A. putredinis 菌株可经 TLR2 诱导抗炎性 IL-10 产生,抑制肠道炎症 。

✔促炎通路:Alistipes putredinis分泌的琥珀酸可作为“代谢激素”作用于宿主琥珀酸受体 SUCNR1(GPR91),稳定 HIF-1α,进而上调 IL-1β、增强 NLRP3 炎症小体活化(提高 ASC、caspase-1 及 IL-1β/IL-18 表达),促进树突细胞抗原提呈并驱动 Th17 分化,同时抑制 Treg 功能。

其基因组携带与黏附和抗吞噬相关的毒力基因(如 katA、htpB、clpP、cpsA、algI 等)。

✔双重性模型:在健康小鼠中口服该菌(10⁹ CFU/天)不引起任何病理改变(体重、血象、脏器病理、炎症因子均正常);只有当 DSS 破坏肠道屏障后(第二次打击),该菌才借机增强定植并放大炎症。

小编的话

A. putredinis的生物学效应具有明显的菌株特异性和宿主环境依赖性:

在屏障完整的肠道中,部分菌株可能通过 TLR2–IL-10 轴促进免疫耐受;而在 实验中通过DSS所致屏障破坏和菌群失衡背景下,其定植增强及琥珀酸相关代谢信号可能激活 SUCNR1–HIF-1α 和 NLRP3 炎症通路,从而放大 Th17 型肠道炎症。

意味着当我们屏障受损或菌群失调时,该菌会机会扩张促炎,因此,我们偏向该菌可能是条件共生菌,有益或有害依赖宿主环境。

1. 调节活动控制体重的效果

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影响因子:11.607

来自哈佛大学的一项研究发现肠道中的Alistipes putredinis可以调节体力活动/身体活动(PA)和体重之间的关联。

✔高A. putredinis丰度人群体重增幅更小

研究人员对一项卫生专业人员队列进行了长期随访,并从中筛选一个子队列开展为期一年的深入研究:采集粪便与血液样本,检测肠道微生物及血液指标,同时记录详细的身体活动数据。分析显示,体重在长期趋势上会随年龄增长而增加;但在具有较高 A. putredinis 丰度的人群中,身体活动带来的体重增幅平均减少 2.26 kg,而在 A. putredinis 丰度较低的人群中,体重增幅平均仅减少 1.01 kg。

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doi: 10.1186/s40168-023-01542-w.

✔A. putredinis调节体重反应,可能有助于代谢健康

通过功能分析推测:当A. putredinis存在时,它对 PA(身体活动)—体重反应的调节可能与多种微生物代谢途径有关,例如糖异生、脂肪酸 β-氧化、棕榈油酸生物合成和叶酸转化等。该结果提示:肠道微生物特征可能是影响体重变化及其对PA 代谢反应的重要组成部分。

研究者提出两种主要假设:其一,携带A.putredinis 可能通过改变肠道代谢,提高 PA 对抑制体重增加的有益作用;其二,较低 PA 再叠加其他外源性因素,可能增加获得 A. putredinis并进一步导致体重增加的机会。

一旦得到确认,这一发现可能带来两方面意义:第一,它支持肠道微生物调节有潜力增强 PA 在体重管理中的效果;针对个体微生物特征定制的策略,或可作为减轻肥胖相关健康风险的更可持续方案。第二,它也开启新的研究方向:寻找可提升A.putredinis 丰度、从而带来PA 相关代谢获益的方法。

尽管未观察到 PA 与 A. putredinis的直接关联,但已有证据显示,在糖尿病前期人群中,PA 干预可增加该菌;同时,十字花科蔬菜摄入也被报道与人体该类菌丰度增加有关。

2. 更低的代谢综合征风险

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影响因子:6.633

在一项对1342 名受试者的横断面研究中发现,Alistipes putredinis更高丰度与代谢综合征更低风险、潜在更好的血管健康信号相关。

✔Alistipes putredinis与代谢综合征呈负相关

在对1342名中国受试者开展的大规模研究中,研究者借助宏基因组测序系统分析了健康生活方式、肠道微生物群与代谢综合征(MetS)的关系。

结果显示,Alistipes putredinis、Odoribacter splanchnicus和 Roseburia hominis 的丰度与健康生活方式呈显著正相关;同时与MetS 风险呈负相关。

Alistipes putredinis丰度更高时,微生物进行同型乳酸发酵能力的增强,血浆中的肉桂基甘氨酸和甜菜碱水平升高,这些被发现是与代谢综合征和血管健康相关的潜在微生物效应因子。

✔可能通过微生物代谢产物影响血管健康

该研究通过多组学进一步鉴定出与健康生活方式及 血管指标相关的关键微生物代谢通路和血浆代谢物。其中,‌Cinnamoylglycine(N-肉桂酰甘氨酸)和甜菜碱与由肠道微生物增强的同型乳酸发酵相关;同时,它们与更好的血管健康结局(如动脉僵硬、早期动脉病变、PAD)表现相关;并且这些代谢物与相关厌氧发酵产能菌(包括A.putredinis)丰度有关。

与HLS相关的微生物功能与代谢综合征存在密切关联

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doi: 10.1128/msystems.01433-25

3. 脂肪性肝病中丰度下降

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影响因子:4.546

✔代谢相关脂肪性肝病患者A. putredinis减少,补充后可改善症状

研究发现,在代谢相关脂肪性肝病中,A.putredinis 丰度持续下降,且与肝纤维化进展呈负相关,纤维化越重丰度越低。

在高脂饮食诱导的代谢功能障碍相关脂肪性肝病(MASLD)小鼠模型中,补充Alistipes putredinis 菌株 Ap77 后,动物体重增加受抑、肝脏甘油三酯水平下降,脂肪沉积减少,并伴随肝组织学及肝功能相关指标的改善。

✔A.putredinis可能有助于抑制炎症信号通路

补充A. putredinis 菌株 Ap77后,观察到:炎症相关细胞因子(如 IL-1β、IL-6、TNF-α)显著下降,并且健康相关细菌种类增加,提示肠道微生物群结构被重塑。研究人员认为,A. putredinis Ap77 可能通过改善肠道生态组成并抑制炎症信号通路来缓解代谢功能障碍相关脂肪性肝。

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doi: 10.3390/nu17122013.

4. 溃疡性结肠炎中减少

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影响因子:4.261

在溃疡性结肠炎患者中,A. putredinis的比例有所下降。而在治疗后呈现定植/丰度恢复的趋势,并通过诱导 IL-10(与 TLR2 信号通路相关)发挥抗炎作用,进而缓解结肠炎表型。

✔A. putredinis抑制炎症,促进 IL-10 产生(抗炎通路相关)

体外实验显示,A. putredinis菌株具有较强的诱导抗炎因子 IL-10活性,并且 IL-10 产生与 TLR2 信号通路有关(用 TLR2/TLR4 抑制/阻断后 IL-10 诱导能力下降)。

体内结肠炎模型中,口服给予 AP 后,结肠炎指标改善,表现为体重损失减轻、结肠长度等炎症相关表现更接近正常,支持其抗炎效应。

✔但也存在矛盾的证据:A. putredinis CCUG 45780ᵀ加重结肠炎

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影响因子:2.989

A. putredinis CCUG 45780ᵀ 灌胃显著加重 DSS 结肠炎——体重下降、DAI 升高、结肠缩短、脾肿大、黏膜损伤与黏蛋白减少,TNF-α、IL-1β、IL-6、NLRP3 表达上调;机制为琥珀酸–SUCNR1 信号轴(结肠内容物琥珀酸升高、SUCNR1 表达上调)联合菌群失调 。

可能的合理解释:①种间功能差异巨大;② 菌株特异性;③ 丰度与疾病阶段依赖性(低丰度早期能促进 Treg,过度增殖时经 IL-6/STAT3 促炎);④ 饮食背景(高脂转向促炎)。

5. 可能促进乳腺癌转移

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慢性应激可改变肠道菌群,促使Alistipes putredinis丰度升高,并伴随吲哚-3-乙酸(IAA)产生增加。

在患者/人群层面,研究发现乳腺癌患者中A.putredinis及 IAA 水平均可升高,且在合并严重抑郁人群中更为明显。

✔A.putredinis增多会提高IAA水平进而增加氧化应激

研究认为,应激诱导的A. putredinis增多会提高 IAA 水平,进而通过 AhR(芳香烃受体) 通路介导的氧化应激,促进癌症发生肺转移。

干预效应:使用黄芩苷(baicalin)可抑制该过程,包括降低A. putredinis丰度与 IAA 生成,从而缓解 AhR 相关氧化应激与转移表型,并增强肺部 CD8+ T细胞活性,提示其可能同时改善免疫效应。

✔可能成为癌症免疫治疗应答的预测标志

在非小细胞肺癌(NSCLC)患者中发现对 nivolumab(抗 PD-1)应答良好者 A. putredinis丰度显著升高。

6. 其他疾病关联

①食物过敏:过敏儿童中A.putredinis和A.finegoldii显著减少,SCFA 依赖的屏障完整性与免疫调节是其保护机制 。

②功能性便秘:患者肠道Alistipes显著高于健康对照,假设其过度将色氨酸转化为吲哚类,竞争性抑制肠嗜铬细胞 5-HT 合成,延长结肠传输时间。

③抑郁:中国重度抑郁症患者粪便中Alistipes 增多,机制假说:吲哚阳性菌竞争色氨酸 → 5-HT 合成减少 ;但也有研究报道抑郁中本菌减少,提示结论不一致。

④慢性疲劳综合征(ME/CFS):挪威患者中 Alistipes增加近 4 倍 。

⑤焦虑与应激:BALB/c 小鼠应激模型中Alistipes显著增加并伴行为改变 。

⑥自闭症谱系:意大利 ASD 儿童中Alistipes减少(保护性),但 PDD-NOS 亚型中最高(可能与丙酸过量产生及其神经生物学效应相关)。

7. 机会性感染风险

A. putredinis可在特定条件下从胃肠道异位至血流,尤其在老年合并消化道肿瘤或梗阻的患者中。日本一项回顾性分析报告13例 Alistipes 菌血症,其中3例为A. putredinis感染,2例合并实体瘤的老年患者死于脓毒性休克。

03 总结

总体而言,腐烂别样杆菌(Alistipes putredinis)应被视为一种具有情境依赖性的肠道共生菌,而非固定意义上的益生菌或病原菌。其核心特征在于严格厌氧定植、偏好蛋白质和氨基酸发酵,以及可产生琥珀酸、短链脂肪酸和吲哚类代谢物等具有宿主信号作用的分子。

在健康肠道或代谢相对稳定的背景下,较高丰度或某些功能性菌株与较低的代谢综合征风险、较好的身体活动—体重反应、脂肪性肝病改善及抗炎性 IL-10 反应相关;但这些关联尚不能直接等同于因果效应。

相反,在高脂饮食、肠屏障受损、菌群失衡、慢性应激或肿瘤相关微环境中,特定菌株及其琥珀酸或 IAA 等代谢产物可能通过 SUCNR1、AhR 等信号轴促进炎症、氧化应激或不良结局。并且在临床上,A. putredinis还偶可发生异位并参与感染。

因此,临床或完成肠道菌群检测后,不能仅凭单一菌种判断其好坏,需结合整体肠道微生态、功能基因、代谢物谱及宿主生活方式综合评估。例如在肠道健康的人体中 Alistipes putredinis可能有益,但若纤维摄入不足、蛋白摄入过量,或是肠道屏障受损,它也可能转为有害。

注:本账号发表的内容仅是用于信息的分享,在采取任何预防、治疗措施之前,请先咨询临床医生。

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