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狗狗癫痫背后的隐形推手:肠道菌群失衡与创新治疗方案

谷禾健康

当一只狗突然出现全身僵硬四肢抽搐、口吐白沫,往往会令主人陷入恐慌 —— 这很可能是癫痫发作的典型症状。

作为犬类最常见的慢性神经系统疾病之一,癫痫发病率高达0.6-0.75%,相当于每200只狗中就有1-2只受其困扰。更令人揪心的是,传统抗癫痫药物虽然有效,但约三分之一的患病狗狗对传统抗癫痫药物(如苯巴比妥、左乙拉西坦)应不佳,最终发展成“耐药性癫痫”

频繁发作不仅损害狗狗的大脑功能,还会导致焦虑、认知障碍等行为共病,严重降低生活质量,且药物副作用(嗜睡、共济失调、肝损伤、多食等)常常让主人进退两难。因此,迫切需要更深入地了解狗癫痫的潜在机制,并寻求提高疗效和减少副作用的新型治疗方法。

近年来,“肠道菌群–肠–脑轴”(MGBA)逐渐成为研究热点。肠道菌群——被誉为身体 “第二大脑” 的微型生态系统,越来越多的研究表明,狗狗肠道里那些看不见的微生物,不仅主管消化功能,还可以通过复杂的菌群-肠-脑轴系统与大脑建立起深度互联。其中涉及代谢、神经、免疫和内分泌机制,深刻影响着包括癫痫在内的神经系统健康。相反,微生态的失衡会对生理学产生不利影响,并可能是导致癫痫发作背后的 “隐形推手”。

研究显示,癫痫犬的肠道菌群与健康犬显著不同,尤其是与抑制性神经递质GABA和抗炎短链脂肪酸(SCFAs)相关的菌群(如假单胞菌目、普雷沃菌科、瘤胃菌科、消化球菌科丰度下降。失衡菌群可通过四条途径——代谢产物(如SCFAs)、神经信号(如GABA、血清素)、内分(HPA轴)与免疫炎症——提升脑兴奋性,诱发或加重癫痫发作。由此,面向菌群的非传统“靶向疗法”展现出应用潜力。包括:

一、生酮饮食/MCT饮食: 效果最显著。多项临床研究显示,添加中链甘油三酯(MCT)的饮食,能使9-14%的癫痫犬完全无发作,13-43%发作频率减少超50%,还可能改善行为共病(如多动、恐惧)。

二、特定益生菌: 动物与人类研究均显示一定潜力,例如可提升产GABA菌的丰度,其可能有助于调节神经兴奋性。然而,就犬癫痫而言,其临床疗效仍缺乏充分证据,仍需高质量、严格设计的研究加以验证与确认。

三、抗生素: 个别案例表现出显著性效果,但风险高(可能诱发癫痫耐药性),还会破坏肠道微生态,非常规推荐。

四、粪便菌群移植(FMT): 初步研究显示对改善癫痫相关的行为共病(焦虑、多动)效果显著,对发作控制效果不一,是极具前景的新方向。

本文将深入探讨肠道菌群是如何影响犬类癫痫,并结合近年来最新的研究文献,为宠物主和兽医提供全新思路和创新治疗与管理方案

01
认识犬类癫痫:从 “突发性抽搐” 到 “慢性脑损伤”

▸ 什么是犬类癫痫?

癫痫是犬类常见的慢性神经系统疾病。其由皮质神经元异常引起,涉及抑制性神经递质功能受损或兴奋性神经递质过度释放,导致突发性的短暂脑功能紊乱

临床表现包括反复自发性发作、感觉异常、肢体抽动、意识丧失、行为改变和肌痉挛。正常时,神经元依靠精确的电信号传递信息;发作时,神经元出现异常同步放电,进而引发短暂的脑功能障碍

▸ 狗的癫痫发作包括三个阶段:

•发作前期:狗狗可能会出现焦躁、不安、躲藏、或寻求关注的异常行为,可能伴随呜呜声或者颤抖

•发作期:意识丧失、倒地、全身或者局部抽筋、四肢划动(强直-阵挛最常见)、口吐白沫、大小便失禁等。

•发作后期:可能陷入短暂昏迷或意识混乱,有意识但还没有功能。

在发作后阶段,大脑逐渐恢复正常功能。但持续时间可从片刻至数小时甚至数天。此时动物常迷失方向、行为异常(如重复发声、强迫性行走不避障),并出现疲劳、共济失调、饥饿或口渴增加。还可能急于排尿排便、极度疲惫并长时间睡眠,偶见发作后失明或攻击性。

癫痫与其合并症之间复杂关系的简化

Peek SI,et al.Vet J.2024

临床上,癫痫多表现为运动症状,如面部抽搐、反复点头有节律的眨眼;常伴自主神经兴奋(瞳孔散大、流涎、呕吐)及行为改变(异常黏人)。

▸ 癫痫发作的原因

国际兽医癫痫工作组(IVETF)将癫痫发作的原因分为反应性癫痫(毒性或代谢紊乱所致)、结构性癫痫(颅内/脑部病变)和特发性癫痫

•特发性癫痫是最常见的类型

特发性癫痫也叫作原发性癫痫,它指的是狗狗在没有明显的外部原因或脑部结构异常的情况下出现的癫痫发作,一般认为和遗传因素有关,而导致的大脑皮层及皮层下中枢对外界刺激敏感性增高,容易感受来自外界环境的刺激。特发性癫痫的患病率为53.8%,是犬癫痫最常见的病因。

影响癫痫及其合并症的机制

Peek SI,et al.Vet J.2024

原发性癫痫一般在6个月—6岁的狗中比较常见,而且会随着年龄的增长,发作的次数也会更加频繁,程度也会更加严重。某些品种的狗狗更容易患病,如比格犬、比利时牧羊犬、拉布拉多犬等。

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传统治疗方法的困境

传统治疗的困境在于:常用抗癫痫药物主要作用是抑制异常放电,但约30%的狗狗对药物反应不佳,并逐渐出现耐药性,导致控制效果有限、复发风险增加。与此同时,长期用药常伴随一系列不良反应,包括明显的嗜睡、步态不稳(共济失调)、食欲显著增加以及潜在的肝毒性等,进一步削弱生活质量。

需要强调的是,癫痫带来的负担远不止“发作那一刻”的痛苦,它会以持续、深刻的方式影响患犬的日常功能、情绪状态和家庭照护压力。相较之下,肠道菌群相关研究正在提供新的视角,有助于更深入地理解癫痫的致病机制,并为制定更具针对性的个体化治疗策略开辟新的思路。

02
“第二大脑”的逆袭:狗狗肠道菌群如何操控大脑

狗狗的肠道是一个庞大而复杂的微生态系统,该生态系统包括肠上皮细胞、粘液层、免疫系统和管腔环境。其中定植着数万亿微生物,包括细菌(占绝大多数 98% 以上)、真菌、病毒等,其中厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、梭杆菌门(Fusobacteria)是健康犬的核心优势菌群

这些微生物不仅参与营养物质消化吸收的基础功能,还在新陈代谢、免疫系统调节防御病原体等多个过程中发挥重要作用,从而影响全身健康

▸ 肠道微生物群的作用

•代谢工厂:合成B族维生素、发酵膳食纤维产生短链脂肪酸(SCFAs),如乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐等。短链脂肪酸为其他组织提供能量,支持肠道细胞的生长和分化,并有助于肠道pH值恒定。此外,这些脂肪酸具有抗炎特性

•免疫屏障:刺激肠道黏膜免疫细胞(如 T 细胞、巨噬细胞),抵御病原体入侵

•神经信号传递:通过菌群-肠-脑轴与大脑进行交流,影响神经递质合成、炎症反应和应激激素分泌。

▸ 狗的攻击性或恐惧与肠道菌群存在联系

大脑肠道之间的交流是一个复杂且双向的过程,涉及多个系统:包括中枢神经系统、肠道神经系统、内分泌系统和免疫系统

这些系统通过神经信号、激素信号免疫信号进行沟通。近年来的研究发现,肠道微生物群可能对“肠-脑轴”有着重要的影响。因此,近期的研究将这一轴系命名为为“微生物群-肠-脑轴”。肠道微生物群产生各种代谢物,这些代谢物会对大脑功能产生影响,并潜在地调控着健康的诸多方面。例如,在狗和小鼠中,分别发现了菌群失调行为/攻击性和应激反应之间的相关性。

•攻击性强的狗中链状杆菌属和巨单胞菌属增加

最近的一项研究就发现,狗的攻击性或恐惧行为,与肠道菌群失调存在关联。他们在攻击性强的狗狗粪便样本中,发现了异常的细菌结构、高度的变异性,以及某些细菌尤其是链状杆菌属(Catenibacterium)和巨单胞菌属(Megamonas)数量的增加

对于存在恐惧行为的狗,仅见乳酸菌(Lactobacillus)增多,整体菌群无显著变化。乳酸菌可影响抑制性神经递质 GABA 的生成。研究者推测,这些菌群变化可能导致神经活性代谢物异常,并通过与中枢神经系统互动影响行为

注:需强调的是,该研究仅显示肠道菌群异常与行为相关,尚无因果证据,无法确认菌群异常直接引发攻击性增加

•癫痫狗体内GABA产生菌和短链脂肪酸产生菌减少

多项研究对比了健康狗癫痫犬之间的肠道菌群,并发现了其中的差异性

与健康犬相比,癫痫犬粪便中乳酸菌数量无显著差异。但β多样性分析显示,无论是否接受抗癫痫药物,癫痫犬的肠道菌群结构均与健康犬不同,且差异主要来自低丰度的非优势菌群。具体而言,癫痫犬的假单胞菌目(Pseudomonadales)普雷沃氏菌科(Prevotellaceae)瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)消化球菌科(Peptococcaceae)显著减少

假单胞菌可将谷氨酸转化为重要的抑制性神经递质 GABA。尽管 GABA 不能直接穿过血脑屏障,但研究推测其可经迷走神经通路间接影响中枢神经系统。因此,GABA 产生菌减少或干扰癫痫发作的频率与严重程度。

普雷沃氏菌科、瘤胃球菌科与消化球菌科为短链脂肪酸(SCFAs)生产者。SCFAs 不仅能穿越血脑屏障,还可在大脑中调节 GABA、谷氨酸与谷氨酰胺水平,并以多种方式维持脑内稳态

这些发现表明,肠道菌群失衡——尤其是 GABA 与 SCFAs 产生菌的减少——可能通过影响神经递质水平与脑功能,参与犬特发性癫痫的发病。

此外,有研究团队发现,脑膜脑脊髓炎犬的普雷沃菌氏科(Prevotellaceae)亦低于健康犬,提示该菌群减少或为多种犬类神经系统疾病的共同特征或潜在风险因素。

然而,还有团队的更新研究得出不同结论:癫痫犬的乳酸菌反而多于健康犬;经过一个月生酮饮食后,这一差异明显缩小,提示饮食干预可通过调节特定菌群影响癫痫状况

▸ 肠道与大脑之间的信息交流

微生物群-肠-脑轴是一个复杂且动态的系统,肠道与大脑之间通过代谢、神经、内分泌和免疫途径参与信息交流传递

•代谢通路中SCFAs降低神经元过低兴奋

正如前文所说,肠道菌群宿主之间存在着复杂且互利的关系。肠道细菌可分解进入结肠的未消化膳食纤维,生成短链脂肪酸(SCFAs),包括乙酸、丙酸和丁酸。SCFAs 是结肠细胞的主要能量来源,有助于维持肠道稳态与屏障功能;例如,体外研究显示丁酸可通过促进紧密连接蛋白组装强化屏障。

SCFAs还能跨越血脑屏障(BBB),通过多种机制直接作用于大脑,如增强 BBB、调节神经传递、影响小胶质细胞的成熟与功能。通过抑制肠道与神经炎症,SCFAs 亦可能降低神经元过度兴奋,进而减少癫痫发作的频率或严重程度。

•调节神经递质的水平影响情绪和行为

肠道微生物群通过调节神经递质的水平(包括血清素、多巴胺、去甲肾上腺素和γ-氨基丁酸(GABA)),在神经功能中扮演着关键角色。尽管肠道产生的神经递质直接穿过血脑屏障、作用于中枢神经系统的可能性不大,但它们可能间接影响中枢神经系统,进而作用于情绪、行为等生理过程。这种神经信号的传递很可能通过迷走神经或肠神经系统实现。

代谢物在大脑的兴奋/抑制平衡和癫痫发生的作用

Shah H,et al.Microorganisms.2024

γ-氨基丁酸(GABA)是一种重要的抑制性神经递质,存在于中枢和肠道神经系统中,可由多种乳酸菌产生,包括乳杆菌属(Lactobacillus)、肠球菌(Enterococcus)、明串珠菌属(Leuconostoc)、片球菌属(Pediococcus)、丙酸杆菌属(Propionibacterium)与魏斯氏菌属(Weissella)。GABA能抑制杏仁核过度活跃,防止异常情绪与行为;其失衡常与压力和焦虑相关。由此引出问题:肠道乳酸菌产生的 GABA 能否进入杏仁核,或通过投射至杏仁核的神经元发挥作用?

为探究乳酸菌来源的 GABA 如何调控情绪,在小鼠中发现,长期补充特定乳杆菌可通过调节杏仁核及其他脑区的GABA受体表达,降低焦虑与抑郁样行为;但该效应依赖完整的迷走神经。除焦虑与抑郁外,GABA 失衡亦与癫痫、精神分裂症与自闭症谱系障碍等相关。

•血清素影响进食、睡眠、社交、情绪等

肠道产生的另一种重要的神经递质是血清素(5-HT)。人体超过90%的血清素是在肠道中产生的,仅不到10%由大脑产生。念珠菌属(Candida)、链球菌属(Streptococcus)、埃希氏菌属(Escherichia)和肠球菌属(Enterococcus)等肠道菌群都能合成血清素。

血清素会影响进食、睡眠、认知、社交互动、焦虑和情绪调节等功能。有研究表明,肠道中产生的血清素也可通过刺激迷走神经影响大脑,影响情绪和神经应激反应。

•影响HPA轴调控多种生理过程

除了调控前面提到的通路,肠道微生物群还通过调节肠–脑轴相关的内分泌系统发挥关键作用,尤以影响下丘脑–垂体–肾上腺轴(HPA 轴)为甚。HPA 轴是维持内分泌稳态的核心系统,可随压力变化调控多种生理过程

当身体处于压力状态时,下丘脑会释放促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)。这种激素会刺激垂体,使其向血液中分泌促肾上腺皮质激素(ACTH)。而 ACTH 会进一步促使肾上腺产生皮质醇——人体最主要的应激激素。皮质醇的作用广泛,会影响免疫反应、新陈代谢和大脑功能等多个方面。

肠道菌群能影响 HPA 轴的平衡状态:某些细菌可能会过度激活这一系统的活动,进而改变身体对压力的行为反应。反过来,压力事件及由此引发的 HPA 轴激活,也会导致肠道菌群的组成发生变化。这种菌群变化可能破坏肠道屏障的完整性,增加肠道通透性,使得内毒素和病原体进入血液,引发不受控制的炎症反应。而细胞因子等炎症介质能穿过血脑屏障(BBB),进一步激活 HPA 轴,形成恶性循环:压力、炎症和菌群失衡相互加剧,越演越烈

•产生炎症介质影响神经元健康和行为

肠道微生物会影响肠道和大脑中免疫细胞的活性与功能。肠道菌群通过模式识别受体(PRRs)与免疫系统互动,是激活免疫细胞的关键。这些受体能识别微生物的特定成分,进而触发免疫反应,比如促使身体产生肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等细胞因子。

这些炎症介质可以穿过血脑屏障,作用于中枢神经系统(CNS):它们会激活大脑中的常驻免疫细胞——小胶质细胞,引发神经炎症,进而影响神经元健康和行为。事实上,神经炎症是多种神经系统疾病的基础,比如帕金森病、阿尔茨海默病(老年痴呆)和癫痫等。

小结

总的来说,菌群—肠—脑轴是一个由神经系统、免疫系统肠道菌群共同构成的复杂双向交流网络。这种密切的相互作用,在调节心理健康、行为表现以及维持整个机体的稳态中,都发挥着至关重要的作用。

03
破局新思路:通过微生物群肠-脑轴靶向干预犬癫痫

尽管目前已开发出许多抗癫痫药物,但大约1/3的狗癫痫病例被归类为耐药性。这也意味着即使在服用两种或两种以上的抗癫痫药物后,癫痫发作管理仍然可能无效。此外,许多抗癫痫药物会促进不良反应,例如镇静(表现为精神萎靡、嗜睡)、共济失调(出现步态不稳、呆滞)、多食症、代谢异常肝脏损伤等。

因此,迫切需要能够改善狗癫痫临床症状的新疗法。新兴研究表明,一些非常规干预手段可能带来新希望:例如生酮饮食、抗生素、益生菌和粪菌移植等,他们或能通过调节菌群-肠-脑轴来调控管理犬特发性癫痫。

近期多项研究评估了靶向肠道微生物群的干预对犬癫痫控制的效果,我们据此总结了通过菌群–肠–脑轴进行干预的治疗策略。

1
生酮饮食

动物模型研究表明,患有癫痫动物的大脑存在葡萄糖利用与代谢异常,导致能量生成不足并提高发作易感性。常见问题包括糖酵解障碍与丙酮酸脱氢酶活性下降。鉴于大脑高能耗特性,这些异常会破坏膜电位稳定与神经信号调控

生酮饮食是以高脂肪、低碳水化合物和适量蛋白质为特征,是管理癫痫的一种方法。它能维持较低的血糖水平,促使肝脏利用脂肪酸和氨基酸产生酮体(如β-羟基丁酸),即进入“酮症”状态。这些酮体可以作为葡萄糖之外的辅助燃料供大脑使用

•补充中链甘油三酯可作为大脑的另一种能量来源

在常规含碳水化合物的饮食中添加中链甘油三酯(MCTs),为大脑提供了另一种高效的能量来源。MCTs在胃肠道中迅速水解,生成的中链脂肪酸(MCFAs)可快速吸收并进入门静脉,输送至肝脏和肝外组织,在肝脏中转化为酮体

与长链脂肪酸不同,MCFAs和酮体一样,无需依赖丙酮酸脱氢酶活性即可进入三羧酸循环(TCA循环),从而为大脑提供更稳定、高效的能量。因此,生酮饮食能以较为稳定的方式满足大脑能量需求,成为一种有益的辅助抗癫痫策略

•生酮饮食影响GABA和谷氨酸水平从而抗癫痫

直接供能外,生酮饮食的抗发作效应还可能源于对肠道菌群的调节。多项研究表明,该饮食可重塑人和动物的肠道微生物群,并与抑制性递质 GABA 与兴奋性递质谷氨酸水平升高相关,从而发挥抗癫痫作用

在犬的研究中,与标准饮食相比,生酮饮食使拟杆菌科增加放线菌门减少,且 Negativicutes 纲与 Selenomonadales 目相对丰度上升。需强调,这些发现仅为相关性,非因果证据。

综上,生酮饮食,尤其结合MCT补充,可能成为犬特发性癫痫的有前景辅助策略;但其机制与长期不良反应(如肾结石、骨矿物质流失)仍待进一步研究。

2
使用益生菌

益生菌是对肠道健康有益的微生物,主要包含乳酸菌、双歧杆菌和酵母菌等。如今,它在兽医神经学领域,尤其是犬特发性癫痫的研究中,正受到越来越多的关注。

•益生菌有助于减轻癫痫的严重程度

研究显示,益生菌可能有助于控制癫痫发作。在癫痫模型大鼠中发现,补充益生菌可显著减轻发作严重度并改善认知;其机制或与强化肠屏障、降低全身炎症、产生有益代谢物有关。另一项针对儿童难治性癫痫的研究也显示,益生菌能降低发作频率严重程度,提升生活质量。

然而,目前尚无公开证据证实其对癫痫犬的直接益处;不同菌株、剂量与疗程可能影响效果,仍需更多研究验证其在犬中的疗效。

综上所述,虽然益生菌为犬癫痫管理提供了新思路,但实际应用需谨慎基于科学证据。未来通过深入探索,益生菌有望成为辅助治疗犬癫痫的有效工具,帮助患病动物获得更优质的生活。

3
抗生素

•抗生素可能对犬癫痫具有治疗效果

研究发现,抗生素可能对某些抗癫痫药耐药犬的发作频率产生意想不到的影响。该研究起源于一例临床个案:一只确诊为特发性癫痫且对抗惊厥药物耐药的犬只,却因疑似感染接受了为期一个月的抗生素(阿莫西林-克拉维酸)治疗。令人惊讶的是,在服药期间,原本平均每周发作2.5次的这只犬竟未出现任何癫痫发作。然而停药后,症状再次出现。

随后,研究人员对另外4只耐药性癫痫犬使用同种抗生素为期33天的治疗。结果呈现较大差异:2只完全停止发作,1只发作频率减少80%,但1只反而加重。不过,这只发作加重的犬在治疗期间更换了饮食,这可能干扰了结果——既往研究显示,饮食可能通过改变肠道菌群影响大脑功能,进而关联癫痫,这或许是其发作加重的原因。遗憾的是,该研究未进行粪便分析,无法明确治疗前后肠道菌群的变化是否与发作频率相关。加之样本量极小(仅4只犬)、缺乏对照组、存在多种混杂因素,因此目前所得结论仅属个案观察,尚未具备统计学支持。

总体而言,证实抗生素对癫痫犬有益的证据仍十分有限。盲目用药不仅可能无效,某些抗生素(如头孢类及部分 β‑内酰胺类)还可能因抑制 GABA 受体诱发癫痫;广谱抗生素长期使用亦带来耐药等公共卫生风险,须谨慎对待。抗生素能否作为犬癫痫的辅助治疗仍待高质量研究验证;治疗决策应基于兽医专业评估,权衡风险与获益。

4
粪菌移植

粪菌移植(FMT)是将健康供体粪便移入受体体内,以重建肠道菌群改善相关胃肠疾病的疗法,已在人体医学中应用并证实有效。

有观点认为 FMT 或可用于癫痫治疗,但证据仍有限。首次报道一例合并克罗恩病与癫痫的患者在接受 FMT 后发作完全停止,然仅为个案,需更大样本验证。

•粪菌移植有助于改善肠道菌群和神经递质水平

近期,有团队开展探索性研究,评估FMT对耐药性癫痫犬行为并发症(恐惧、焦虑样行为)的影响。结果显示,FMT 可改善冲动行为并提升患犬及主人的生活质量。该研究的供体为仅用苯巴比妥且停发超过一年的特发性癫痫犬。

移植后,行为改善伴随肠道菌群及 GABA、谷氨酸等神经递质水平变化,但发作频率与严重度仅部分个体获益。需注意样本量很小,统计效力不足。

总体而言,FMT 显示出作为人犬癫痫辅助治疗的潜力,但仍需更多双盲随机对照试验以严谨评估其安全性与有效性

结语

近年来,犬特发性癫痫肠道菌群的关系逐渐受到重视,提示肠道健康神经系统疾病密切相关,并为防治提供新方向。现有证据显示,菌群失衡可能是诱发癫痫的关键因素之一;通过饮食调整、益生菌、抗生素或粪菌移植等方式调节菌群,或可帮助降低发作频率。

尽管在实验室动物模型及人类癫痫研究中,调节肠道菌群已展现出降低发作频率的积极效果,但针对狗狗的研究仍需进一步深入:

机制与长期影响待明确:目前尚不清楚肠道菌群调节干预狗狗癫痫的具体作用机制,其长期使用效果也需更多研究验证;

需结合临床与粪便分析:通过治疗前后的粪便菌群检测,搭配全面的临床研究,才能更清晰揭示 “肠—脑轴” 的运作规律,以及它如何影响癫痫发作;

安全用药是核心:给癫痫狗狗使用菌群调节疗法时,必须警惕潜在副作用与药物相互作用。无论是选择抗生素、定制专属饮食,还是挑选益生菌,都需严格筛选,才能兼顾安全性与有效性。

总体而言,探索肠道菌群犬特发性癫痫的影响,已成为兽医领域极具潜力的新方向。随着对 “肠—脑轴” 机制的深入了解,未来有望开发出更高效的癫痫治疗方案,帮助患病狗狗更好地控制发作,提升生活质量。

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科研赋能
海量200万数据库+研究成果,支持学术前沿探索

谷禾肠道菌群检测专业版

凭借其10多年的发展和应用

已成为理解肠道微生态的成熟且普及的工具

这为许多常规健康管理和慢病预防场景

是谷禾所有产品中不可或缺的基石

通过多种技术分析方法的持续迭代

特别是依托我们的国家发明专利技术

谷禾实现了重要的技术突破

我们能够将16S的物种识别精度大幅提升

在成本可控的前提下

实现了更高的检测精度

⚠️ 技术局限性

但是我们同样坦诚其技术局限性和边界,由于16S针对细菌或古菌的保守基因的扩增,它没有覆盖病毒、真菌、寄生虫等,16S技术还是很难更进一步精确到“菌株”水平,也难以精确到毒力/耐药基因的判别。

🔄 技术进化:从局限到突破

正是基于对16S技术边界的清醒认知,特别是对于个别需要判断毒力基因或者幽门螺杆菌、艰难梭菌、致病性大肠杆菌等病原体以及其特定毒株分型的临床需求,考虑到宏基因组检测的高成本现状,谷禾历经两年研发,成功开发了粪便样本的靶向消化道测序技术(16S+tNGS),为精准病原体检测提供了更加经济高效的解决方案。

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谷禾16S+tNGS技术结合了超多重PCR和高通量测序的优势,旨在提供比传统16S rRNA测序和宏基因组测序更优、更全面的病原体及耐药基因检测方案。

传统16S + 病原体精准分型 = 全新升级

它在保留16S报告的基础上

以接近16S的成本和周期

用靶向测序技术在原16S的基础上

增加了125 种消化道病原体的检测

还包括耐药基因和毒力基因等

如幽门螺杆菌、大肠杆菌、艰难梭菌分型

弥补了传统16S无法检测

非细菌/古菌病原体的不足

这是一款突破传统16S检测瓶颈而生的产品

编辑​

谷禾16S+tNGS产品技术攻关

值得一提的是,谷禾在tNGS技术的研发道路上并非一帆风顺。这项看似成熟的技术,在不同应用场景下却面临着截然不同的挑战难度。

tNGS对血液和上呼吸道样本检测较简单,因其主要含病原体。但在消化道特别是粪便样本检测时,技术难度大幅增加。

“两年磨一剑,突破粪菌检测技术壁垒”

这两年谷禾团队需要解决一系列前所未有的技术难题:

  • 首先是假阴性问题的平衡——检测限定得太低会出现漏检,但过度灵敏化又可能带来其他干扰…
  • 其次是粪便样本的复杂性,多条引物之间会产生相互干扰,加上粪便中大量杂质成分的存在,使得准确捕获目标病原体变得极其困难…

这正是消化道微生态检测的技术壁垒所在。与呼吸道样本不同,肠道环境的复杂性要求我们必须在技术层面实现更精准的信号识别与干扰排除。

经过无数次的实验优化和迭代

我们最终突破了这一技术瓶颈

为大家带来真正可靠的

消化道病原体检测解决方案

谷禾16S+tNGS产品特点

弥补16S检测技术边界

以接近16S的成本

实现靶向病原体精准检测

谷禾16S+tNGS 产品参数

谷禾16S+tNGS报告内容

谷禾16S+tNGS报告内容涵盖所有16S报告的内容,即包括健康总分评估、慢病风险预警、肠道屏障及代谢物、神经递质分析、个性化营养评估等。此外还包括常见消化道病原体,例如:

细菌病原体

病毒

真菌、寄生虫、其他病原体

毒力基因

耐药基因

也包括相关病原微生物的解释

检测价值:从预警到精准用药

例如,通过检测幽门螺杆菌毒力基因组合,可判断是否需立即治疗,避免对弱毒株患者的不必要抗生素使用。强毒株感染会损伤胃黏膜,增加胃炎和溃疡风险,早期预警能在胃黏膜不可逆损伤前提供治疗窗口期。

注: 由于该技术是检测粪便中的幽门螺杆菌,当浓度低于检测下限(50 copies/mL)时,可能出现假阴性结果。因此,对于临床症状明显但检测结果为阴性的患者,建议结合其他检测方法。

技术优势

适 用 场 景

  • 消化道感染患者已知或疑似患有消化道感染的患者,需要明确病原体和耐药情况。
  • 腹部检查异常患者存在腹痛、腹泻、腹部压痛及反跳痛、腹肌紧张等临床表现的患者。
  • 免疫力低下反复感染人群由于免疫系统功能下降而容易受各种病原体侵袭的人群,包括老年人、慢性疾病患者、长期服用免疫抑制剂的患者等。
  • 不明原因发热患者发热原因不明,伴有呕吐、腹痛、腹泻等症状,需要全面排查消化道病原体。
  • 特殊病原体感染风险人群如幽门螺杆菌、艰难梭菌、大肠杆菌等特定病原体感染高风险人群。
  • 关注特定消化道病原体人群除了细菌之外,还关注其他消化道病原体包括真菌、病毒、寄生虫的人群。

✎ 谷禾16S+tNGS精准检测

一次检测即可实现对消化道病原体的全面筛查和耐药基因的精准识别,提供科学依据,最大化治疗效果,最小化治疗风险。

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宏基因组检测项目以环境中所有微生物基因组为研究对象,通过对样本中的全基因组DNA进行高通量测序,能够多维度全面解析肠道微生物组。

基于持续积累的20万+肠道宏基因组数据库,我们可以系统性地挖掘微生物群的功能基因谱,并预测其代谢潜力。

结合自主研发的多模态模型和机器学习算法,该技术可以建立微生物特征与宿主表型的关联,实现肠龄预测、菌群恢复力评估、定植能力分析等功能。这些分析结果有助于为个性化益生菌干预、精准营养调控及FMT供体筛选等应用场景提供分子水平的参考依据。

宏基因组流程——从随机打断到精准重构

  • 提取样本中所有生物体的总DNA
  • 随机打断成数百万个小片段
  • 对小片段进行深度测序
  • 获得数以亿计的短序列读长
  • 用生物信息学方法拼接
  • 重构完整的微生物基因组或基因片段

宏基因组检测的优缺点

优 点

缺 点

  • 建库、测序成本较高

不适合大规模筛查

  • 宿主基因组背景噪音大

宏基因组更适合宿主含量不高的样本

  • 数据库尚不完善分析疾病模型和预测,需要大的数据库,包括范围的界定,数据的标准化和优化等

谷禾宏基因组精准检测

谷禾以往在科研领域深耕十余年,积累了丰富的科研项目经验和数据分析能力,几年前,谷禾成功实现了从科研到大健康应用的技术转化,推出了谷禾宏基因组精准检测。

对于一些特定需要深度检测的应用场景,如健康管理机构的差异化服务需求,或者临床应用需求,宏基因组精准健康检测提供了另一种专业的技术选择。

谷禾整合多维数据库

宏基因组数据库的物种涵盖范围和菌株构成,直接影响着宏基因组物种鉴定分类的准确性和分类精度。

针对宏基因组数据库不完善的问题,谷禾整合了最新的NCBI refseq数据库,涵盖细菌、病毒、真菌和寄生虫,结合自研多元统计模型和机器学习算法,极大提升了物种鉴定和功能注释的准确性。

谷禾宏基因组产品特点

物种精准鉴定

分辨率更加精细,可达“种”和“菌株”水平,并对复杂的多菌种感染进行精细化解构。

肠道功能评估

肠道基础功能:包括蛋白质发酵能⼒、消化吸收效率、肠道产气情况、肠道屏障完整性、肠道炎症状态等,在菌群整体评估指标中也增加了包括菌群恢复力、革兰氏阴性菌、好氧菌等指标。

功能基因分析

– 全面评估菌群的基因功能潜力

如次生代谢产物合成通路、维生素合成能力、碳水化合物利用能力等,为个性化营养和精准干预提供科学证据。

耐药基因

– 分析耐药基因

不局限于已知靶点,可鉴定出各种已知和新型耐药基因,全面评估耐药基因的种类和数量,例如,在人体肠道宏基因组中发现了大量β-内酰胺酶等耐药基因。

– 追踪耐药基因的传播途径

通过比较不同环境(如土壤、水体、动物和人体)中耐药基因的分布情况,可推测耐药基因的来源和传播途径。

– 辅助指导耐药风险评估和防控策略

宏基因组学评估环境和宿主中耐药基因的分布特点,识别高风险区域和人群,为制定针对性监测和干预措施提供依据。

毒力基因

宏基因组检测技术在病原微生物毒力基因研究中具有独特优势,可在基因组水平系统分析其毒力基因组成及调控网络,加深对致病机理的理解。

免疫炎症分析

肠道菌群通过调控免疫平衡维持健康,⽽炎症标志物则作为评估机体炎症程度的关键指标。

宏基因组测序技术挑战:数据量与成本的平衡

宏基因组测序对测序深度要求较高,当数据量不足时,一些低丰度的真菌、寄生虫等病原体可能覆盖不到;然而,若要获得足够的测序深度来确保全面覆盖,则会显著增加测序成本,同时对分析能力和计算资源提出更高要求。

因此,宏基因组检测看似”简单粗暴”,只要更多数据量,实则真正的挑战在于,如何在成本与深度之间找到最优平衡。

谷禾持续迭代升级自有数据库

整合最新的NCBI refseq数据库

并结合十余年积累的临床样本数据

让相对较小的测序量

也能获得高精度的物种鉴定结果

同时,谷禾致力于深入挖掘

数据背后的生物学意义

通过专业团队的生物信息学分析

从宏基因组数据中构建

炎症状态、消化功能异常等关键健康指标

通过机器学习算法将海量基因信息

转化为实用的健康评估结果

通过这种”数据挖掘+算法迭代

尽可能为大家控制成本的同时提供

媲美高深度测序的检测精度

极力追求技术创新与商业价值的完美结合

谷禾宏基因组主要报告内容

宏基因组报告中的解读更详细,还整理了一些评估指标,检测指标的总结等。

其他谷禾肠道菌群检测专业版的内容,宏基因组报告里面也都涵盖了,包括慢病风险、菌群代谢物及神经递质代谢、个性化营养等板块。

个性化饮食板块也在谷禾16S版本的基础上进行了迭代升级。

特殊应用场景

宏基因组检测并不常用于常规检测,其高昂的成本和复杂的数据分析决定了它更适用于关键时刻。

特定菌群感染的判别

对于一些复杂的多菌种感染,宏基因组能够更精细化鉴定感染菌群的构成,为临床辅助诊疗提供依据。

真菌与病毒感染的深度判别

相比传统培养,宏基因组学诊断真菌感染的敏感性和特异性更高,适用于一些真菌感染疾病。也可能鉴定出可疑的新病原体,为后续的病原学研究、药物和疫苗开发奠定基础。

适用场景

  • 全年龄段人群
  • 特定感染的深度分析
  • 新病原体的发现与鉴定
  • 预算足够、关注更全面的真菌和病毒信息的用户
  • 指导后端干预例如,益生元、益生元、粪菌移植、营养膳食补充剂等对菌群功能影响的机制研究;
  • 人群队列评估例如横向、纵向科研或临床项目研究;

赋能前沿科研与产品研发

一图看懂以上谷禾三大产品线

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高水平期刊引领妇科微生态

在肠道菌群检测系列产品成熟之后,谷禾健康将深耕多年的微生物组学技术平台,延伸至关乎女性全生命周期健康的另一核心领域——阴道微生态。

还包括子宫颈沙眼衣原体、HPV、HSV、EB病毒、巨细胞病毒等。

谷禾阴道菌群检测主要报告

谷禾阴道菌群检测报告引入科学前沿的菌群状态分型(CST)概念,将复杂的菌群构成归纳为几种易于理解的健康状态类型。

例如,以卷曲乳杆菌为主的CST-I型代表健康的稳定状态,而以加德纳菌等多种厌氧菌为主的CST-IV型则与细菌性阴道病高度相关。这为临床判断和干预效果评估提供了科学支持。

谷禾阴道菌群检测报告中包括阴道菌群总体评估、CST分型、致病菌表(细菌性阴道病,需氧菌性阴道炎,外阴念珠菌病等)、列出异常菌群及相关说明,菌群详细构成等。

检测意义

阴道菌群检测让我们能够更全面地了解阴道微生物组的组成及其变化,以及它是如何随着时间的推移或对各种因素(如环境、激素变化、性活动和抗生素使用等)的反应而变化的。

适用场景

  • 适用于成年女性,围绝经期女性,有性生活女性;
  • 有妇科相关健康症状,例如反复性阴道炎,外阴瘙痒、灼痛,白带异常,异味等;
  • 生育健康困扰,例如不孕不育,流产、早产等;

注:本产品可辅助评估和筛查,不用作临床诊断。

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随着“它经济”的蓬勃发展和“科学养宠”理念的深入人心,宠物已成为家庭的重要成员。然而,面对“毛孩子”们无法言说的病痛,如反复腹泻、顽固皮肤病、食欲不振、呕吐等,传统兽医诊断往往面临挑战。

宠物健康市场现状

从宠物医院的实际经营来看,慢性疾病正成为他们面临的核心挑战。慢性肾病、老年痴呆、精神类疾病等病症不仅治疗费用昂贵,而且现有手段往往无法覆盖,特别是小型诊所更是心有余而力不足。

在与许多B端合作伙伴的深度交流中我们发现

宠物腹泻,肾病以及其他疾病等正在增加

后期医疗费用高昂让宠物主人无能为力

异常行为严重影响生活质量和主人养宠体验

情感难舍却不得不放弃…

因此,迫切需要一种更加

科学、经济、精准的健康管理方式

既能降低医疗成本

又能提供个性化的健康方案

还能避免过度医疗

这就需要我们从根本上

重新思考宠物健康管理的方法论

从”治疗导向“转向”预防导向

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谷禾凭借在人类健康领域积累的深厚微生物组学经验,战略性延伸至动物医学领域,推出宠物菌群精准检测服务。

我们致力于解码宠物肠道微生态的奥秘,为兽医临床、宠物营养和家庭养护提供科学依据,开启宠物健康管理的精准化新时代。

从人类微生态到宠物微生态,不是简单的复制,而是技术能力的升维应用。人类肠道微生态的复杂性研究为我们提供了强大的算法基础和数据分析能力,以及多年来在宠物菌群科研中的持续投入,这些经验在宠物领域的应用中展现出了独特的技术优势。

研究表明,宠物肠道菌群不仅影响消化吸收功能,更与免疫调节、神经系统、皮肤健康等多个生理系统密切相关,成为宠物整体健康状况的重要晴雨表。

谷禾正有序推进构建涵盖不同品种、年龄、健康状况犬猫的肠道菌群数据库,结合最新的机器学习算法,实现对宠物肠道微生态健康状况和营养进行精准评估。

谷禾宠物菌群报告主要内容

宠物菌群报告展示采用更温馨活泼的配色,通过可视化图表和情感化设计,让复杂数据更直观,帮助主人轻松了解爱宠健康。

谷禾宠物菌群检测报告中包括菌群评估(整体指标)、肠道基础功能评估(屏障功能、炎症水平、代谢状态)、菌群代谢物评估(短链脂肪酸等)、炎症免疫评估(促炎、抗炎等指标)、营养饮食评估(维生素、微量元素)等。

症状相关菌群分析,包括腹泻、呕吐、过敏等。

菌群代谢物评估(短链脂肪酸等)。

从多维度全面评估宠物肠道健康状况,为宠物主人提供科学的健康管理依据和个性化调理建议。

应用价值

适用场景

  • 适用于全年龄段猫、犬;
  • 尤其是消化系统异常如慢性腹泻、便秘、呕吐等;
  • 生长发育与代谢困扰,例如营养不良、肥胖症慢性肾病、食物过敏、免疫力低下导致的反复感染;
  • 皮肤健康问题如 特异性皮炎 等;
  • 接受抗生素治疗、或术后康复期宠物等

守初心,筑未来:共赢微生态健康新时代

自2012年成立以来,谷禾健康始终扎根于肠道微生态领域。我们不仅是国家高新技术企业和专精特新企业,更是通过中国合格评定国家认可委员会(CNAS)认可评审,成为CNAS认可的微生物检测实验室。同时,谷禾也拥有几十项国家发明专利以及在国际顶级期刊发表的研究成果,已经服务和合作150多家顶级医院与机构,积累了超过200万的样本数据库,这既是我们的底气,也是您成功的保障。

作为菌群检测行业的先行者和深耕者,谷禾始终坚守科学严谨的初心,在技术研发、质量管控、数据安全等各个环节持续深化建设。

从样本储存运输的标准化流程,

到阳性对照、阴性对照的严格设置;

从仪器校准溯源的精准把控,

到人员素质培训的持续提升,

从数据安全保障的多重防护,

到人机料法环的全方位管控,

每一处细节都是我们

以科研匠心在守护谷禾检测命脉。

正是出于对科学研究价值的深度认同,谷禾设立了『人体肠道菌群开放基金』,从心梗脑梗风险监测到儿童自闭症干预,从肿瘤免疫治疗到妊娠期健康管理,通过阶段性的递进式合作模式,我们已成功孵化近百个前沿研究项目,并在国际权威期刊

《Gut》、《Advanced Science》、《Clin Transl Oncol》等发表突破性成果。

已开展申请项目

未来,谷禾将持续投入研发力量,在青少年抑郁症、代谢综合征、心脑血管、老年阿尔茨海默病、过敏相关免疫疾病以及特定肿瘤(如胰腺癌、肝癌)等前沿领域继续深耕,进行模型的深度开发与优化。

同时,谷禾正积极推进临床营养检测评估中心建设,通过与首科等权威机构合作,深入开展儿童精神发育、老年营养监测等特定人群研究,未来加入社区筛查项目,长期追踪社区人群的菌群状况,通过对稳定人群的菌群纵向研究更加深度挖掘菌群与健康之间的关联性,为精准医疗和个体化营养干预提供更加坚实的科学依据。

从科研到应用的全链条能力建设,让我们能够更好地赋能下游产业。通过携手更多科研院所、医疗机构和行业伙伴,谷禾将持续探索菌群检测技术在医疗大健康生态系统中的创新应用,与业界伙伴携手共进,推动行业健康发展。

欢迎有相关方向的人群或者

科研、临床、干预机构咨询合作

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