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谷禾健康
厌氧棒状菌属（Anaerostipes）隶属于厚壁菌门下的毛螺菌科，是一类革兰氏阳性厌氧产丁酸菌，在维持宿主肠道稳态与代谢平衡中具有关键作用。
该菌属的显著特征是能够产生丁酸，并且其中的A.caccae与A.hadrus还能利用体内的乳酸与乙酸，将其转化为丁酸。一些菌株还拥有维生素B₁₂和E生物合成通路基因，或是将肌醇转化为丙酸与乙酸的代谢途径。
Anaerostipes与其他肠道内重要菌属还存在密切的相互作用。例如A.caccae可发酵由粘蛋白降解菌A.muciniphila生成的葡萄糖、甘露糖、半乳糖等粘蛋白衍生糖，产生丁酸盐、乙酸盐和乳酸盐。此外，A.hadrus通过分解低聚果糖生成的水解产物能够有效促进包括 Lactobacillus 在内的多种益生菌生长和繁殖，表现出其特有的“互利共代谢”特征。
厌氧棒状菌属中的A.hadrus被发现可代谢抗癌药5‑氟尿嘧啶（5‑FU），参与其降解或转化，这一代谢活动可能改变5‑FU在肠道中的稳定性与吸收效率，从而进一步影响其在体内的生物利用度及临床治疗效果。
Anaerostipes具有作为肠道健康和疾病生物标志物的重要潜力，其在儿童克罗恩病、胆汁淤积、结直肠癌、重度抑郁症、强迫症、食物过敏患者中丰度普遍下降，且与疾病进展、炎症及免疫调控密切相关。
深入研究Anaerostipes的生态特征及其在疾病中变化，不仅有助于揭示肠道菌群与宿主互作机制，还为微生态干预与疾病防治提供潜在的新靶点。
1
分类地位与主要菌种
厌氧棒状菌属（Anaerostipes）隶属于厚壁菌门（Firmicutes）、Clostridiales（梭菌目）下的毛螺菌科（Lachnospiraceae）。
毛螺菌科是人体肠道中重要的核心菌群，在碳水化合物代谢、短链脂肪酸（SCFAs）生成及宿主健康调控中发挥关键作用。
模式种为 ：Anaerostipes caccae，其丰度受饮食膳食纤维与碳水组成显著影响；
–A. hadrus为主要优势种，呈泛基因组开放性，适应性强；
–A. rhamnosivorans：新从婴儿粪便中分离出来；
–A. butyraticus在禽类肠道中较为丰富。
DNA G+C 含量（mol%）：45.5–46
Anaerostipes属的系统发育树
2
细胞及形态特征
细胞形态
–革兰氏阳性，杆状或略弯曲杆形，无运动性。
-多数为严格厌氧菌，部分可形成芽孢。
-尾端圆钝，长度约2–5μm。
芽孢形成能力
-厌氧棒状菌属（Anaerostipes）中的A. caccae、A. hominis、A. rhamnosivorans能形成芽孢，观察到内生孢子结构。
-虽然A. hadrus、A. butyraticus、A. amylophilus 在实验所用条件下未形成可见孢子，但其基因组保留主要的孢子形成核心基因（spo0A 等）。
-芽孢具有较强的耐氧和耐热能力，部分菌株可在常温下存活数。
3
生长条件
-厌氧棒状菌属（Anaerostipes）为严格厌氧菌，最适生长温度约37°C，适宜pH为6.8–7.2。
– 代谢途径显示该属具极高适应能力，属于肠道生态系统中的“代谢枢纽”。
4
重要的代谢能力
关键丁酸生成菌
-厌氧棒状菌属（Anaerostipes）的一个显著特征是其能够产生丁酸（butyrate），这是一种短链脂肪酸（SCFA），对肠道健康至关重要。丁酸不仅为结肠细胞提供能量，还能促进肠道免疫稳态，并刺激有益菌群的生长。
-同时可生成少量乙酸（acetate）和丙酸（propionate）。
–A.caccae可利用乳酸与乙酸共生成丁酸，是肠道“乳酸清除者”。
–A.hadrus具有细胞外GH32类水解酶，可降解果寡糖（FOS）及菊粉，这种能力使其能与非 FOS 利用菌共代谢。
–A.rhamnosivorans和A.caccae具有独特的肌醇（inositol）转化途径，可将膳食肌醇厌氧代谢为丙酸和乙酸，其代谢活性与宿主血糖、胰岛素水平呈负相关。
–非溶血性，过氧化氢酶和氧化酶均为阴性。
维生素与胆汁酸代谢能力
-厌氧棒状菌属拥有胆汁盐水解酶（bsh）基因，能够去结合胆汁酸，影响宿主胆汁酸稳态。
-厌氧棒状菌属还具有维生素B₁₂和E生物合成通路基因。
5
生态学分布
-广泛存在于全球人群粪便样本中，也出现在部分哺乳动物及禽类（A.butyraticus在鸡盲肠中富集）。
-A.hadrus为人群中优势种，具有开放泛基因组特征，表明其具较高的生态可塑性。
-A.caccae丰度与饮食成分（膳食纤维、寡糖）密切相关。
6
与其他细菌和宿主的互作
厌氧棒状菌属（Anaerostipes）通过代谢共生在肠道生态系统中发挥“碳转接”和“代谢桥梁”的重要作用。
利用乳酸菌产生的乳酸生成丁酸盐
A. caccae已被证明可利用双歧杆菌和乳杆菌等共生菌产生的乳酸盐和乙酸盐发酵产物生成丁酸盐，并能分别转化双歧杆菌的l-乳酸和乳酸杆菌的d-乳酸，从而在减少乳酸积累和维持肠道菌群平衡中发挥重要作用。
利用AKK菌的粘蛋白衍生产物
另一项实验研究发现，A.caccae 可发酵由粘蛋白降解菌 A.muciniphila 生成的葡萄糖、甘露糖、半乳糖和 N-乙酰半乳糖胺等粘蛋白衍生糖，产生丁酸盐、乙酸盐和乳酸盐。A.caccae 和 A.muciniphila 之间的肠粘液层似乎存在共生交叉摄养。
此外，A.hadrus通过分解低聚果糖（FOS）生成的水解产物能够有效促进包括 Lactobacillus 在内的多种益生菌生长和繁殖，表现出其特有的“互利共代谢”特征。
Anaerostipes还与其他细菌存在相互作用，如下所示：
增强
Bacteroidales
Bacteroides
Odoribacter
Peptococcaceae
抑制
Coriobacteriales
Adlercreutzia
Collinsella
Porphyromonas
Prevotella
Clostridium
Clostridiales incertae sedis
Clostridiales Family XIII. Incertae Sedis
Blautia
Coprococcus
Dorea
Lachnospiraceae
Ruminococcaceae
Ruminococcus
Dialister
Campylobacteraceae
Erysipelotrichaceae
此外，Anaerostipes的丁酸盐与丙酸盐产物不仅为结肠上皮提供能量来源，还可：
–促进调节性 T 细胞（Treg）分化；
–抑制 NF‑κB 介导的炎症通路，
–加强肠屏障紧密连接蛋白表达。
7
耐药性
对大多数抗生素都敏感
目前关于 Anaerostipes 的耐药性研究较少，但由于其严格的厌氧特性和对特定环境的依赖，它通常不会对抗生素产生广泛的耐药性。
A. hominis 和一些 A. hadrus 菌株仅表现出编码 β-内酰胺类和多粘菌素抗性的基因，而这些基因在所有 A.caccae 基因组中都不存在。在3个物种中零星观察到与其他抗生素（如四环素、氨基糖苷类和杆菌肽）耐药性相关的基因。
整体而言，A.caccae 与 A.hadrus 均未携带主要的抗生素耐药、毒性或耐胆酸基因。其耐受性主要源于对氧化应激和低pH的内源性适应，与抗生素无关。
厌氧棒状菌属（Anaerostipes）是典型的产丁酸厌氧菌，在人类肠道生态系统中扮演了“代谢枢纽”的角色。它通过能量代谢、基质转化、宿主营养协同、免疫调节和药物代谢等多层机制，对维持肠道与全身健康具有重要意义。
产丁酸、乙酸与丙酸——肠屏障修复、抗炎与能量供应核心驱动力
厌氧棒状菌属（Anaerostipes）的代表菌如A.caccae、A. hadrus、利用乳酸、乙酸及多糖降解产物，通过乙酰辅酶A途径生成丁酸和丙酸。
√ 主要生理作用
–肠上皮能量供给：丁酸是结肠上皮细胞主要能量来源（可达 70% ）。
–肠道屏障修复与增强：丁酸刺激紧密连接蛋白（ZO‑1、occludin、claudin）的表达，修复屏障结构，减少肠漏。
-抗炎与免疫调节：丁酸通过抑制 NF‑κB 信号，促进调节性 T 细胞（Treg）分化，减少促炎细胞因子（IL‑6、TNF‑α）释放。
-能量代谢优化：丙酸参与肝糖异生、乙酸供其他益菌利用，共同维持肠内碳流平衡。
这一发酵体系在维持低炎症水平、促进黏膜修复与调节全身能量代谢方面具有核心作用。
分解乳酸、肌醇等底物——维持菌群生态平衡
A. caccae与A. hadrus能使用由双歧杆菌和乳酸杆菌等生成的乳酸与乙酸共代谢，转化为丁酸。这可以避免乳酸过度积累，防止肠腔过酸化，维持pH稳定。
利用低聚果糖和肌醇：A.hadrus可水解低聚果糖，产物反过来促进乳酸菌增殖；并具备将肌醇转化为丙酸与乙酸的代谢途径，有助于调节宿主能量与脂质代谢。
对微生态的意义：通过分解中间代谢物和益生元，Anaerostipes属增强了肠道代谢网络的互补性，是稳定微生态平衡的关键成员。
维生素B12合成——宿主营养代谢支持因子
除了短链脂肪酸的产生外，某些厌氧棒状菌属还可能有助于其他重要的次级代谢物，例如维生素B12。
√ 作用意义
-肠道维生素B12供应源：为需B12菌群如甲烷菌、部分脱硫弧菌提供前体；
–宿主营养参与：B12参与脂肪酸与氨基酸代谢，与能量稳态及神经系统功能密切相关；
–互利生态效应：在共生系统中，Anaerostipes的B12产能增强了菌群代谢互补性。
药物代谢——调节宿主药物应答
√ 可代谢影响抗癌药5‑氟尿嘧啶
A.hadrus被发现可代谢抗癌药5‑氟尿嘧啶（5‑FU），参与其降解或转化，可能影响药物的生物利用度与疗效。
其机制可能涉及脱氨酶或还原酶通路对5‑FU的结构修饰，从而调节肠腔中药物浓度和毒副作用。这表明Anaerostipes在肠道药物代谢群中具有潜在作用，为利用菌株优化药效、降低毒性、实现个体化药物治疗提供新方向。
产生丁酸盐的A.hadrus可能会干扰氟嘧啶药物的疗效或减少结直肠癌患者的不良反应，这可能取决于人类宿主二氢嘧啶脱氢酶（DPD）的水平。
在人体肠道微生态中，厌氧棒状菌属（Anaerostipes）是重要的丁酸生成菌之一，其丰度常被视为肠道健康与代谢稳态的重要指标。
近年来的多项研究发现，不同疾病状态——包括克罗恩病、胆汁淤积、结直肠癌、强迫症、抑郁症、食物过敏等——均伴随着 Anaerostipes 丰度的显著变化。这些波动不仅反映了宿主代谢和免疫环境的改变，也提示该菌属可能在多种疾病的发生与缓解过程中发挥关键调节作用。
1
儿童克罗恩病中Anaerostipes下降
研究显示，克罗恩病患者（尤其是活动期或有高应激水平者）粪便中Anaerostipes的丰度显著下降，与健康儿童对照相比差异明显。
同时，患者中促炎或条件致病菌（如Escherichia-Shigella、Enterococcus、Ruminococcus gnavus等）增加。
2
胆汁淤积患者中Anaerostipes减少
临床与动物模型研究显示，无论是肝胆疾病（如原发性胆汁性胆管炎、药物性胆汁淤积）还是肝外胆汁阻滞，Anaerostipes的相对丰度均呈下降趋势。
这可能是由于Anaerostipes拥有胆汁盐水解酶（bsh）基因，能够去结合胆汁酸，影响宿主胆汁酸稳态。
因此，Anerostipes丰度下降不仅是胆汁淤积相关肠道菌群失衡的标志之一：一方面反映宿主胆汁酸代谢环境的毒性压力；另一方面通过丁酸减少和屏障损伤途径，放大肝‑肠轴炎症与代谢紊乱。
3
Anaerostipes在结直肠癌中减少
√ Anaerostipes随着结直肠癌的发展逐渐减少
有研究显示，从健康个体 → 结直肠腺瘤（CRA） → 结直肠癌（CRC），Anaerostipes的丰度逐渐并显著下降。
在早期腺瘤阶段，该菌种相对丰度已明显低于健康对照；在癌症阶段，其丰度降至最低水平，几乎完全缺失于部分患者样本中。
Anerostipes是主要的丁酸盐生成菌之一。其减少会导致丁酸水平下降，损害上皮细胞线粒体功能，使能量代谢从稳态转向糖酵解。同时，丁酸缺乏削弱了免疫调控和细胞凋亡诱导，使异常增殖细胞逃避免疫清除。
丁酸还能通过抑制组蛋白去乙酰化酶（HDAC）调节基因表达，当产丁酸菌减少时，HDAC 活性增强，促进癌变相关基因（如 c‑Myc、Cyclin‑D1）上调。
综上所述，Anaerostipes既是结直肠肿瘤发生的重要微生态标志，也是肠道微生物干预与癌症预防的潜在靶点。
4
强迫症患者中Anaerostipes减少
有研究收集了21名非抑郁、无药物的强迫症患者和22名年龄和性别匹配的非精神病对照者的晨间粪便和血液样本。
√ 强迫症患者中Anaerostipes等丁酸盐生产菌减少
与对照组相比，强迫症组的物种丰富度/均匀度较低（α多样性，逆辛普森）和三个丁酸盐生产属（Oscillospira、Odoribacter和Anaerostipes）的相对丰度较低。同时，患者的平均CRP水平升高（而IL‑6和TNF‑α无显著变化），且CRP与精神症状呈中至强相关。
5
肾移植受者中Anaerostipes减少
多项肾移植后微生物组研究显示，Anaerostipes丰度在移植早期明显下降，并持续低于健康对照组。
√ 肾移植受者中Anaerostipes减少，并可能导致腹泻
在肾移植受者（KTRs）中，Anaerostipes丰度显著下降，尤其在伴有肠道菌群失调及抗生素或免疫抑制剂相关腹泻的患者中更为明显。
Anaerostipes丰度下降，导致丁酸缺乏削弱上皮细胞能量供应，降低紧密连接蛋白（ZO‑1、occludin）表达，使黏膜屏障完整性受损，从而诱发腹泻。
Anaerostipes缺失与丁酸水平下降呈正相关，提示代谢失衡可能是腹泻的重要机制。
6
重度抑郁症患者中Anaerostipes减少
一项研究探讨了肠道微生物群与重度抑郁症（MDD）的关系，共招募46名活动性MDD患者（a-MDD）及45名健康对照（HC）。
√ Anaerostipes在重度抑郁症患者中丰度较低
研究发现，与健康对照相比，重度抑郁症（MDD）患者中存在相对丰度改变的细菌属：Bilophila（2 倍）和Alistipes（1.5 倍）更高，而Anaerostipes和Dialister在 MDD 患者中较低。
在重度抑郁障碍患者中，Anaerostipes显著减少，伴随丁酸合成能力下降和免疫炎症失衡。这种改变可能通过破坏肠‑脑屏障、增强神经炎症及损害神经营养调控，参与抑郁症的发生与维持。
7
食品过敏婴儿中Anaerostipes减少
在食物过敏婴儿，尤其是牛奶过敏患者中，研究显示 Anaerostipes（特别是 Anaerostipes caccae）丰度显著下降。相反，在健康婴儿中，这一菌种丰富且与免疫耐受密切相关。
√ Anaerostipes减少可能作为食物过敏发生潜在指标
我们大胆推测Anerostipes的减少可作为婴幼儿食物过敏风险和肠道失衡的潜在标志；恢复A.caccae或其丁酸代谢活性（如补充丁酸菌、乳酸底物或膳食纤维）有望通过微生态干预促进免疫耐受并减轻过敏反应。
8
Anaerostipes在其他疾病中的丰度变化
√ 阿尔茨海默病患者中减少
研究结果显示，与健康对照相比，阿尔茨海默病患者（尤其是APOE‑ε4携带者）肠道中Anaerostipes的相对丰度显著下降。
注：APOE-ε4是载脂蛋白E（APOE）基因的一个等位基因，与阿尔茨海默病（老年痴呆症）风险显著相关。
√ 焦虑、创伤后应激人群中减少
具有焦虑、抑郁或创伤后应激特征（PTSD样表现）的人群中，Anaerostipes丰度显著下降。而在心理状态健康的对照组中，Anaerostipes 丰度明显较高，且与积极情绪和心理韧性评分呈正相关。
√ 儿童局灶性癫痫患者中减少
研究发现，儿童局灶性癫痫患者发病时肠道中Anaerostipes的丰度显著下降，与健康对照组相比明显减少。
在接受抗癫痫治疗后（尤其是病情稳定、发作频率下降者），Anaerostipes丰度明显回升，丁酸代谢通路相关活性亦随之增强。
这提示Anaerostipes的丰度与癫痫活动状态呈负相关，可能反映肠‑脑功能恢复与神经代谢平衡的改善。
√ 慢性疲劳综合征中减少
研究发现，慢性疲劳综合征（CFS）患者肠道中Anaerostipes相对丰度显著下降，与健康对照相比变化明显。
该菌的降低与患者的疲劳严重程度和认知功能障碍评分呈负相关，即Anaerostipes越少，临床症状越重。
与此同时，CFS患者中促炎或条件致病菌（如Enterobacteriaceae、Alistipes的某些菌株）相对增加，提示肠道生态由抗炎平衡型转向炎症型。
编者的话
厌氧棒状菌属（Anaerostipes）在多种疾病（尤其是慢性炎症、代谢疾病、心理疾病及肿瘤相关疾病）中丰度普遍下降，且与疾病进展、炎症及免疫调控密切相关。
其作为肠道健康和疾病生物标志物具有重要潜力，未来可通过饮食或微生态干预提升其丰度以改善健康。
多种方法可有效调节厌氧棒状菌属（Anaerostipes）丰度，主要包括膳食纤维、益生元、益生菌和生活方式干预。
1
膳食纤维补充
多项研究表明，高纤维饮食——包括菊粉、抗性淀粉及阿拉伯木聚糖等——能够显著提高厌氧棒状菌属（Anaerostipes）的丰度，并增强肠道丁酸盐的生成能力。
这些膳食纤维可作为产丁酸菌的发酵底物，为它们的生长提供能量来源，从而改善肠道微生态结构。该方法在健康成人及动物模型中均显示出良好的效果。
2
益生元与合生元干预
特定类型的益生元（如菊粉型果寡糖）以及合生元组合（如 Lactobacillus fermentum K73 联合高油酸棕榈油与乳清）对Anaerostipes的增殖具有促进作用。这些干预方式通过改变肠道内短链脂肪酸代谢路径与底物利用率，进而提升丁酸生成效率。该策略适用于儿童及成人人群。
3
益生菌联合干预
部分益生菌（如 Bifidobacterium animalis、Lactobacillus rhamnosus）在配合膳食纤维应用后，能间接提升 Anaerostipes的丰度。这种组合干预有助于改善肠道代谢环境和菌群多样性，常用于功能性便秘患者及儿童群体中。
4
饮食结构调整
研究指出，增加全谷物、蔬菜（大蒜、洋葱等）与水果的摄入，减少精制碳水化合物比例，可有效改善肠道微生态组成，并促进 Anaerostipes 的生长。这一健康饮食结构可长期维持肠道菌群稳定，对中国成年人及一般健康人群均有益。
5
运动干预
规律的有氧运动与抗阻训练被证实能够显著提升老年人肠道中 Anaerostipes 的丰度，同时增加粪便中丁酸盐的浓度。这一发现表明，运动干预不仅对维护机体代谢健康具有积极作用，还能通过改善肠道菌群结构，促进产丁酸菌的增长，从而增强能量代谢效率和抗炎能力。
此外，该研究结果进一步说明，长期坚持科学的运动方式能够在多层面维持肠道生态平衡，降低慢性炎症水平，对老年人整体健康状况的改善与代谢功能的恢复具有重要意义，体现了运动与肠道微生态之间的密切关联。
6
减少高盐饮食
研究发现，高盐饮食可显著降低Anaerostipes 丰度，从而削弱丁酸生成与肠道免疫平衡。降低盐摄入对维持肠道微生态多样性与代谢稳态具有重要意义，动物模型结果为该机制提供了有力证据。
主要参考文献
Bhattacharjee D, Millman LC, Seesengood ML, Seekatz AM. Diversity and prevalence of Anaerostipes in the human gut microbiota. bioRxiv [Preprint]. 2025 May 1:2025.05.01.651700.
Liu D, Xie L-S, Lian S, Li K, Yang Y, Wang W-Z, Hu S, Liu S-J, Liu C, He Z. Anaerostipes hadrus, a butyrate-producing bacterium capable of metabolizing 5-fluorouracil. mSphere. 2024 Apr 23;9(4):e0081623.
Hesser LA, Puente AA, Arnold J, Ionescu E, Mirmira A, Talasani N, Lopez J, Maccio-Maretto L, Mimee M, Nagler CR. A synbiotic of Anaerostipes caccae and lactulose prevents and treats food allergy in mice. Cell Host Microbe. 2024 Jul 10;32(7):1163-1176.e6.
Bui TPN, Mannerås-Holm L, Puschmann R, Wu H, Troise AD, Nijsse B, Boeren S, Bäckhed F, Fiedler D, deVos WM. Conversion of dietary inositol into propionate and acetate by commensal Anaerostipes associates with host health. Nat Commun. 2021 Aug 10;12(1):4798.
Caso JR, MacDowell KS, González-Pinto A, García S, de Diego-Adeliño J, Carceller-Sindreu M, Sarramea F, Caballero-Villarraso J, Gracia-García P, De la Cámara C, Agüera L, Gómez-Lus ML, Alba C, Rodríguez JM, Leza JC. Gut microbiota, innate immune pathways, and inflammatory control mechanisms in patients with major depressive disorder. Transl Psychiatry. 2021 Dec 21;11(1):645.
Endo A, Tanno H, Kadowaki R, Fujii T, Tochio T. Extracellular fructooligosaccharide degradation in Anaerostipes hadrus for co-metabolism with non-fructooligosaccharide utilizers. Biochem Biophys Res Commun. 2022 Jul 12;613:81-86.
Guo C, Li Y, Wang P, Li Y, Qiu C, Li M, Wang D, Zhao R, Li D, Wang Y, Li S, Dai W, Zhang L. Alterations of Gut Microbiota in Cholestatic Infants and Their Correlation With Hepatic Function. Front Microbiol. 2018 Nov 13;9:2682.
Turna J, Grosman Kaplan K, Anglin R, Patterson B, Soreni N, Bercik P, Surette MG, Van Ameringen M. The gut microbiome and inflammation in obsessive-compulsive disorder patients compared to age- and sex-matched controls: a pilot study. Acta Psychiatr Scand. 2020 Oct;142(4):337-347.
Singh V, Lee G, Son H, Koh H, Kim ES, Unno T, Shin JH. Butyrate producers, “The Sentinel of Gut”: Their intestinal significance with and beyond butyrate, and prospective use as microbial therapeutics. Front Microbiol. 2023 Jan 12;13:1103836.
Low A, Sheludchenko M, Cheng HE, Koh XQ, Lee JWJ. Complete genome sequences of butyrate producing Anaerostipes hadrus strains BA1 and GIF7 isolated from the terminal ileum of a healthy lean male. Microbiol Resour Announc. 2023 Oct 19;12(10):e0070123.
Modica V, Glávits R, Clewell A, Endres JR, Hirka G, Vértesi A, Béres E, Szakonyiné IP. A Comprehensive Toxicological Safety Evaluation of Anaerostipes caccae. Int J Toxicol. 2025 Nov-Dec;44(6):471-487.
Morinaga K, Kusada H, Watanabe M, Tamaki H. Complete Genome Sequence of Anaerostipes caccae Strain L1-92T, a Butyrate-Producing Bacterium Isolated from Human Feces. Microbiol Resour Announc. 2021 Apr 22;10(16):e00056-21.
谷禾健康
运动可以说是最有效和可行的生活方式因素，个人可以利用它来保护自己免受各种疾病的侵害，包括代谢性、心血管、神经退行性和肿瘤性疾病。
世界卫生组织建议，每周进行150-300分钟的中等强度运动。
运动的好处具体不用多说了，我们大家都知道，但你有没有想过，为什么只有一小部分人能坚持呢？
让我们挪不开腿的除了以上理由之外，有没有可能存在什么生理瓶颈，阻止了我们进行定期的体育活动呢？
由Lenka Dohnalová领导的宾夕法尼亚大学的研究团队，开始使用一大群基因多样性的野生小鼠来回答这个问题。
结果发现，肠道微生物组占据了很大的因素，也就是说，“不想运动”这个想法很可能不是因为懒，而是与肠道微生物群相关。
肠道微生物群是如何影响到我们的神经系统，促进运动的进行呢？
本文我们来详细了解一下。
研究人员观察到，个体间运动能力的显著差异，表现最好的动物比最弱的动物快10倍以上。
为了探索这些差异的原因，研究人员对这些小鼠进行了深入的分子和生理学分析。神奇的是，研究人员发现：
我们来看一下研究人员的探索过程。
– 研究人员首先关注基因组，发现遗传对运动能力个体间变异的贡献很小。
– 转向非遗传参数并评估它们对运动表现的影响。动物队列中的血清代谢组、肠道微生物组组成和代谢参数差异很大。
– 使用机器学习方法来识别对运动表现有很强预测作用的变量。
– 发现 仅基于肠道微生物群 16S rDNA 测序结果的预测所达到的准确度与血清代谢组或所有测量参数组合所实现的准确度几乎一样高。
Dohnalová L, et al., Nature. 2022
研究人员探究了肠道菌群在运动表现中的功能重要性，并在无菌或接受抗生素治疗的小鼠中进行了运动测量实验（即在确定的微生物群落环境下）。
Dohnalová L, et al., Nature. 2022
发现在无菌或接受抗生素治疗的小鼠中（也就是缺乏微生物群的小鼠），自愿运动和耐力运动能力降低了50%左右。
与特定菌群相关——丹毒丝菌科和毛螺菌科
研究人员使用 SHapley Additive exPlanation (SHAP)评估了预测模型中各个微生物组特征的贡献。
所有微生物群特征的SHAP值排序有助于预测DO小鼠的运动表现
Dohnalová L, et al., Nature. 2022
研究人员确定，这一影响是由特定菌群引起的，包括毛螺菌科(Lachnospiraceae)和丹毒丝菌科(Erysipelotrichaceae)的成员。
这些实验证明，肠道菌群可能是个体运动能力差异的一个重要影响因素。
与研究人员的预期不同，肠道菌群对身体活动的影响并不是通过与运动经典相关的组织，如骨骼肌来介导的。相反，肠道菌群似乎根本上影响了运动对大脑的影响。
剧烈的体育活动会在大脑中引起多种神经化学反应，包括纹状体中多巴胺释放的激增。有趣的是，在没有肠道菌群的情况下，这种激增严重减弱了。
我们知道，多巴胺的释放会导致愉悦、动力和奖励感，这也是为什么有些人在剧烈运动后所经历的“跑步快感”现象。
基于这些发现，推测：
微生物群通过调节运动诱导的多巴胺反应来增强运动能力。
通过一系列药理学和化学遗传学的介入实验，发现多巴胺缺乏确实是导致微生物群消失动物运动能力降低的原因。与此一致的是，恢复多巴胺信号完全恢复了它们的运动能力。
微生物群与大脑之间的通信可以通过微生物分子进入全身循环，或者通过肠道和大脑之间的直接神经连接进行。
研究人员没有找到证据表明微生物群通过全身介质影响运动能力。相反，抑制与肠道神经传导相关的感觉神经元，可以重现微生物群消失对运动的影响，而刺激感觉神经元则可以在没有微生物群的情况下恢复运动能力。
为了确定微生物群在运动过程中如何影响感觉神经元的活动，研究人员结合了微生物遗传学、代谢组学和神经元记录技术。
结果发现，微生物通过合成脂肪酸酰胺，增强感觉神经元的活动，通过内源性大麻素受体CB1介导。这种神经元活动的增加进而增强了运动过程中的多巴胺信号（见下图）。
Thaiss CA. Science. 2023
这种途径可以通过胃肠道干预来调节运动表现
例如，用基因工程产生脂肪酸酰胺的细菌定植无菌小鼠，或用含有脂肪酸酰胺的饮食喂养抗生素治疗的小鼠，可以恢复它们的运动能力。
然而，使用外周CB1抑制剂或中枢多巴胺受体阻断剂时，这些干预的积极效果就会被取消掉。
该研究的重要发现：
微生物群代谢产生脂肪酸酰胺，由肠道神经支配神经元上的内源性大麻素受体CB1感知，这增强了它们在运动中的活性。感觉神经元的激活，反过来增强了纹状体中的多巴胺信号，从而推动了运动表现。
这项发现有几个重要的启示：
– 胃肠道信号作为大脑中运动反应神经元活动的调节因子，有可能促进“跑步快感”的产生
这种肠-脑途径的进化目的尚待确定，推测它可能将动物决定长期进行体育活动与胃肠道的营养状况联系起来。无论是精英运动员还是业余跑步者，心理状态在运动参与和表现中都起着至关重要的作用。
– 微生物组依赖性途径，可能有助于更好地理解促使某些个体达到巅峰表现的因素
微生物组及其代谢产物的可塑性，为在全球范围内增加运动参与及其健康益处提供了一条潜在途径。
– 纹状体多巴胺是运动以外的动机行为的关键介质
这项发现开启了利用这一途径影响其他多巴胺依赖性大脑功能的可能性，如学习、情绪、成瘾等领域都可能应用。
总的来说，这项研究为我们打开了一扇了解肠道微生物与运动之间关系的窗户，为相关领域的深入研究提供了新的启示。对影响神经元活动的微生物组衍生分子的广阔宇宙的进一步探索，将为胃肠道塑造思维的潜力提供有价值的见解。
当然，这也让我们看到了肠道菌群检测在个体运动能力评估中具有巨大潜力，通过微生物群干预，为提升运动积极性，发展个性化的运动方案和训练策略提供了新的思路和可能性。
参考文献：
Dohnalová L, Lundgren P, Carty JRE, et al., A microbiome-dependent gut-brain pathway regulates motivation for exercise. Nature. 2022 Dec;612(7941):739-747. doi: 10.1038/s41586-022-05525-z
谷禾健康
Dorea菌属于厚壁菌门毛螺菌科，广泛存在于人体肠道内，谷禾数据显示该菌在人群的检出率超89%。该菌最早也是从人体粪便中分离出来。
“Dorea” 目前没有一个确定的译名，Dorea是以法国微生物学家 Joel Doré 的名字命名，以表彰他对肠道微生物学的诸多贡献。
该菌是一类革兰氏阳性厌氧菌，主要存在于人类和动物的肠道中，可以利用多种底物进行发酵代谢，包括葡萄糖、果糖、乳糖和芳香族化合物等。
它可能通过诱导Treg并抑制Th17细胞的分化和功能，从而调节肠道免疫反应，维持肠道黏膜屏障的完整性和稳定性。
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图源：microbiomology
Dorea菌在肠道微生态系统中的丰度和分布受到多种因素的影响，如年龄、饮食、生活方式、疾病等。在不同年龄段、不同饮食类型和不同疾病状态下存在差异，这可能与其在肠道内的营养代谢、免疫调节和菌群相互作用等方面的作用有关。
在多发性硬化症、炎症性肠病患者，甚至结直肠癌、自闭症谱系障碍以及肥胖人群中的Dorea菌高丰度富集，被认为具有促炎作用。
多数研究证实Dorea与体重指数 (BMI)、腰围和舒张压呈正相关。基线肠道内富含高丰度的Dorea菌的人群，在减重方面更困难。
然而Dorea菌在抑郁患者和患有食物过敏人群中减少，研究还表明Dorea菌可以预防或治疗过敏性鼻炎。
相较于其他的肠道重要菌属，关于Dorea 的研究资料相对有限，本文将根据该菌相关的研究结果以及检测实践数据来综合分享该菌的相关信息和健康特性及其干预措施。
该菌是不形成孢子、革兰氏染色阳性、不运动、专性厌氧的菌。葡萄糖代谢的主要终产物是乙醇、甲酸盐、乙酸盐、H2 和 CO2。不产生丁酸盐。DNA G+C 含量 (mol%)：40–45.6 (Tm)。
该属的代表菌种是Dorea formicigenerans，是肠道中主要的产气菌，能够利用碳水化合物，这也是一些肠病和部分肥胖患者会伴随腹胀气的原因之一。另外还有Dorea longicatena也比较常见。
该菌属包括目前已经鉴定的常见种包括以下：
Dorea菌与肠道微生态系统中的其他菌群之间也存在着复杂的相互作用。一些研究表明，Dorea菌与Bacteroides、Faecalibacterium等菌群之间存在着协同关系，可以相互促进代谢产物的生成和利用，从而维持肠道微生态系统的平衡和稳定性。
此外，青春双歧杆菌和长双歧杆菌可以降低或抑制Dorea的丰度。
该菌作为肠道重要菌属，其与其它肠道菌群互作如下，仅供参考：
<来源：谷禾健康数据库>
➩ 非酒精性脂肪型肝炎
患有脂肪变性或非酒精性脂肪型肝炎（NASH）的儿童伴随着更高丰度的Dorea和Ruminococcus 菌属。
线粒体功能障碍，连同氧化应激和肠道菌群改变据信能够促进非酒精性脂肪型肝炎的进展。
证据表明非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）会破坏肠-肝轴，将野生型和甲基化控制的J蛋白敲除（MCJ-KO）小鼠喂食6周的高脂饮食 （CDA-HFD），小鼠的Dorea属及Oscillospira属较WT小鼠高；研究结果阐明了MCJ-KO的特定菌群谱，表现为Dorea和Oscillopira菌属的粪便相对丰度增加，以及Allboaculum和Ruminococcus菌属的减少。
这些菌通过增强短链脂肪酸、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）代谢和sirtuin（长寿蛋白）的活性，增加了无菌小鼠的脂肪酸氧化来发挥肝脏保护作用。值得注意的是，该研究强调Dorea菌属及其相关代谢产物是这种菌群依赖性保护表型的主要调节剂。
研究者进一步利用公共数据库进行分析：通过一组肝硬化患者的数据，将患者根据体重指数（BMI）分为肥胖（BMI≥30；n=71）和非肥胖（BMI<30；n=121），有趣的是，在非肥胖受试者的子集中，粪便Dorea的丰度显著降低（p=0.026），而在肥胖患者中未观察到显著差异（p=0.636）。
这些发现可能表明瘦型非酒精性脂肪型肝炎患者的肠道菌群组成发生了特定变化，特征表现为Dorea菌属的减少。
➩ 超重和肥胖
肠道菌群被认为在超重和肥胖的发展中发挥重要作用，但能量限制（特别是长期）对超重和肥胖成年人肠道微生物群的影响。发表于Genome Medicine的一项研究发现，基线时Dorea菌属丰度较高可能与随后难以减掉体重有关。
宏基因组研究也表明，Blautia，Dorea和Mediterraneibacter属的增加可能促成宿主肥胖。
Dorea formicigenans 和 Dorea longicatena 在超重/肥胖人群中的丰度更高。
基线Dorea的丰富对随后的体重减轻有适度的预测作用。
Dorea丰度与肥胖呈正相关，在糖尿病前期患者中发现其丰度增加。Dorea丰度的变化与粪中戊酸水平的变化呈负相关。Dorea高丰度可以降低产短链脂肪酸菌的丰度，导致粪便中包括戊酸在内的短链脂肪酸水平降低。
➩ 2型糖尿病
2型糖尿病患者肠道菌群中产丁酸菌减少，而潜在致病菌增多。糖尿病前期患者肠道菌群也有相应的变化：梭菌属和黏蛋白降解菌AKKermansia显著减少。此外，Dorea菌属、瘤胃球菌属和链球菌属增多。
➩ 肠易激综合征
在肠易激综合征受试者中，与健康对照组相比，观察到肠道微生物群，肠杆菌科、瘤胃球菌、梭菌、Dorea物种增加。
➩ 肿瘤息肉
肠道微生态系统组成变化与大肠肿瘤密切相关：与无腺瘤性息肉患者相比，腺瘤性息肉患者肠道微生态中拟杆菌比例相对降低，而变形菌比例相对较高，Dorea菌属及志贺菌属比例升高。
➩ 结直肠癌
结直肠癌患者中Dorea和Porphyromonas增加同时Catenibacterium和Prevotella减少的细菌属被证明产生了最准确的预测效果。Dorea在结直肠癌患者的粪便样本中比在健康对照者的粪便样本中更丰富。Dorea菌具有粘附癌细胞的能力，这可能赋予Dorea在癌性结直肠环境中的竞争优势。Dorea菌的机会主义能力带来潜在致癌作用。
➩ 牛皮癣
牛皮癣患者肠道菌群中的Ruminoccocus gnavus, Dorea formicigenerans, Collinsella aerofaciens丰度显著增加。
➩ 自闭症
与健康对照组相比，自闭症孤独症谱系障碍儿童中毛螺菌科的数量有所增加。毛螺菌科由大约几十个异质属组成。
众所周知，毛螺菌科成员中的许多属甚至可以主宰肠道微生物群，包括Dorea、Blautia、Lachnospira、Coprococcus、Roseburia和Ruminococcus。毛螺菌科成员具有广泛的代谢功能，包括合成短链脂肪酸（包括丁酸盐）、粘蛋白降解以及糖和芳香族氨基酸代谢。他们的生态失调与许多其他慢性疾病有关，例如炎症性肠病、肾脏疾病、肝脏疾病和神经行为疾病等。
➩ 过敏性鼻炎
过敏性鼻炎 (Allergic rhinitis，AR)是特应性个体接触环境中变应原后，通过IgE介导的多种细胞因子及炎性介质参与的鼻腔黏膜慢性非感染性炎症。发现过敏性鼻炎患儿的粪便Dorea菌、Dialister菌和组氨酸水平显著降低，而其差异代谢物与差异菌群无明显关联。
进一步研究发现Dorea和Ralstonia与淋巴细胞模式（Th2/Treg 比率）密切相关。有趣的是，Dorea和Ralstonia与淋巴细胞模式呈负相关：Th2/Treg 比率与Dorea呈负相关, 但与Ralstonia呈正相关。
在儿童早期，Dorea菌与屋尘螨特异性 IgE 水平呈负相关，并且似乎对过敏性鼻炎更具特异性。由于Dorea属与过敏的持续关联，因此Dorea菌丰度的改变可能通过改变对屋尘螨的过敏性致敏作用的发展，来预防或治疗过敏性鼻炎。
➩ 食物过敏
厚壁菌门的Dorea属与婴儿期的食物致敏和食物过敏呈负相关。
研究表明提出婴儿双歧杆菌（Bifidobacterium Infantis）可能通过增加Dorea和减少Ralstonia来减轻 Tm 引起的过敏反应。Dorea可能有助于诱导 Treg 并抑制 Tm 诱导的过敏反应。
注：Tm 是指过敏原（allergen）或致敏物质（sensitizing agent）。
另外一项为期 3 年的后续研究表明，Dorea在后来发生食物致敏或食物过敏的婴儿的肠道微生物群中减少，因此表明Dorea可以防止食物致敏和食物过敏。
➩ 与肠道内肠道辅酶NAD正相关
Dorea相对丰度与肠道NAD总水平呈正相关。肠道NAD指的是肠道内的辅酶NAD（nicotinamide adenine dinucleotide）分子。NAD是一种重要的辅酶，在细胞中发挥着多种重要的生物学功能，包括能量代谢、DNA修复、信号转导等等。肠道内的NAD含量和代谢状态对肠道黏膜屏障的维护、肠道免疫和菌群平衡等方面都有着重要的影响。最近的研究表明，肠道NAD水平的改变可能与多种肠道相关疾病的发生和发展有关。
➩ 心力衰竭
此外，个别研究发现直肠真杆菌和Dorea longicatena在心力衰竭患者肠道微生物群中的含量低于健康受试者。
➩ 抑郁、睡眠
重度抑郁症是一种常见的精神疾病。研究结果显示属水平上，Dorea菌与抑郁和睡眠质量同时相关。压力诱导 Dorea, Coprococcus等菌群显著变化。
Dorea在抑郁症患者中减少，患有睡眠障碍的重度抑郁症患者的Dorea formicgenerans减少。
在属水平上，摄入 3 g/d HMW β-葡聚糖会增加拟杆菌，但会减少 Dorea (P < 0.1)。
大麦干预具有更高丰度的 Akkermansia、Blautia 和 Bilophila，同时减少 Parabacteroides和 Dorea。
属于厚壁菌门的 Dialister、 Dorea 、Pseudobutyrivibrio 和 Veillonella 在使用L-谷氨酰胺后显着减少。
补充维生素D，肠道内Dorea相对丰度降低。
补充硫酸铁（口服）导致 Dorea菌物种的丰度降低。
低聚半乳糖 (GOS) 补充显示Dorea减少。
补充益生元（低聚果糖FOS 和菊粉混合物）显示 Dorea 丰度较低。
Bifidobacterium longum 增加Dorea菌。
喂食鼠李糖乳杆菌hsryfm 1301或其发酵乳28天后，大鼠的肠道微生物群和血脂得到改善。血脂与瘤胃球菌、Dorea、Enterococcus呈正相关（P<0.05）。
刺梨(RRT)的果实可食用，被认为是具有降脂作用的药用果实。12 周刺梨降低 Dorea和Coprobacillus 丰度，并促进双歧杆菌和Roseburia 丰度，来逆转高脂饮食诱导的肠道生态失调。
芒果 ( Mangifera indica L.) 果皮是工业加工获取果汁和浓缩物的副产品，富含多酚和膳食纤维。将预先消化的芒果皮提交给人类结肠的动态体外模型。Dorea属在芒果果皮发酵中的含量为 6.69%。
在抗生素（阿莫西林、四环素和甲硝唑）治疗 2 周后，Dorea formicgenerans，Eubacterium rectale的丰度下降。
白藜芦醇有效降低了Akkermansia、Dorea、Sutterella和Bilophila菌属的丰度 。
在高蛋白饮食后，Dorea会随着 BMI 的降低而降低。
Dorea菌属可以利用多种底物进行发酵代谢，包括葡萄糖、果糖、乳糖和芳香族化合物等。因此，调节饮食结构可以影响Dorea菌属的生长和代谢。
摄入动物性饮食五天后，肠球菌科、肠球菌属和 Dorea属的细菌在蠕虫感染中表现出丰度增加的趋势。
高纤维、低脂肪的饮食有利于增加Dorea菌属的丰度和多样性。
富含可发酵碳水化合物的饮食支持相对丰富的双歧杆菌、普雷沃氏菌属、瘤胃球菌属、Dorea 、 Roseburia 等。
果胶是一种水果蔬菜中发现的复杂的膳食纤维和益生元。果胶摄入增加Lachnospira、Dorea和Clostridium，其中Lachnospira的增幅最大。
中等强度的运动干预持续 3 个月后，亚阈值抑郁症的年轻青少年的肠道菌群发生变化，在属水平上增加了Coprococcus、Blautia、Dorea、Tyzzerella 、Tyzzerella nexilis 的相对丰度。
注：中等强度的运动，包括每天跑步 30 分钟，每周 4 天。
结 语
当谈到Dorea菌时，虽然仍有许多未知的领域，但我们已经取得了一些重要的研究进展。Dorea菌在肠道微生物组中扮演着重要的角色，与人类健康密切相关。它们能够帮助维持肠道菌群的平衡，支持营养物质的吸收和消化，并且可能对肥胖、炎症性肠病、自身免疫疾病等疾病的发生和发展起到重要作用。
然而，关于Dorea菌的研究仍然处于起步阶段。我们需要研究更多的样本、更多的群体，并使用更多的技术手段来深入了解这些菌属的作用机制。相信随着微生物组研究的不断深入，我们将能够更好地理解Dorea菌和其他肠道菌属对人类健康的影响，并开发更加个性化的干预管理方案。
主要参考文献：
Chaput N,Lepage P,Coutzac C et al. Baseline gut microbiota predicts clinical response and colitis in metastatic melanoma patients treated with ipilimumab.[J] .Ann Oncol, 2019, 30: 2012.
Sowah SA, Milanese A, et al., Calorie restriction improves metabolic state independently of gut microbiome composition: a randomized dietary intervention trial. Genome Med. 2022 Mar 14;14(1):30
Juárez-Fernández M, Goikoetxea-Usandizaga N, Porras D, García-Mediavilla MV, Bravo M, Serrano-Maciá M, Simón J, Delgado TC, Lachiondo-Ortega S, Martínez-Flórez S, Lorenzo Ó, Rincón M, Varela-Rey M, Abecia L, Rodríguez H, Anguita J, Nistal E, Martínez-Chantar ML, Sánchez-Campos S. Enhanced mitochondrial activity reshapes a gut microbiota profile that delays NASH progression. Hepatology. 2023 May 1;77(5):1654-1669.
Zhang Q, Yun Y, An H, Zhao W, Ma T, Wang Z, Yang F. Gut Microbiome Composition Associated With Major Depressive Disorder and Sleep Quality. Front Psychiatry. 2021 May 21;12:645045.
Dahl WJ, Rivero Mendoza D, Lambert JM. Diet, nutrients and the microbiome. Prog Mol Biol Transl Sci. 2020;171:237-263.
Chen D, Yang Z, Chen X, Huang Y, Yin B, Guo F, Zhao H, Zhao T, Qu H, Huang J, Wu Y, Gu R. The effect of Lactobacillus rhamnosus hsryfm 1301 on the intestinal microbiota of a hyperlipidemic rat model. BMC Complement Altern Med. 2014 Oct 10;14:386.
Tangestani H, Boroujeni HK, Djafarian K, Emamat H, Shab-Bidar S. Vitamin D and The Gut Microbiota: a Narrative Literature Review. Clin Nutr Res. 2021 Jul 20;10(3):181-191.
Wang R, Cai Y, Lu W, Zhang R, Shao R, Yau SY, Stubbs B, McIntyre RS, Su KP, Xu G, Qi L, So KF, Lin K. Exercise effect on the gut microbiota in young adolescents with subthreshold depression: A randomized psychoeducation-controlled Trial. Psychiatry Res. 2023 Jan;319:115005.
谷禾健康
毛螺菌属（Lachnospira），属于厚壁菌门，毛螺菌科（Lachnospiraceae），该菌属存在于大多数健康人的肠道里，可能是一种潜在的有益菌，参与多种碳水化合物的代谢，尤其水果蔬菜中的果胶（一种复杂的膳食纤维和益生元）的能力很强，发酵导致乙酸和丁酸的产生为宿主提供能量的主要来源。
图片来源：microbiomology
毛螺菌科（Lachnospiraceae）目前在NCBI中被描述为包括 58 个属和几个未分类的菌。毛螺菌属（Lachnospira）是毛螺菌科的一个重要组成成员。
认识毛螺菌属之间先了解下毛螺菌科。
人类结肠微生物群可以处理多种底物，包括蛋白质、寡肽、膳食多糖、内源性粘蛋白和逃避宿主消化的糖蛋白 。肠道菌群对碳水化合物的代谢是向宿主提供营养和能量的关键过程。
在厚壁菌门中，毛螺菌科、乳杆菌科和瘤胃球菌科水解淀粉和其他糖以产生丁酸盐和其他短链脂肪酸。
毛螺菌科（Lachnospiraceae）的基因组分析揭示了其组内成员利用饮食衍生的多糖（包括淀粉、菊粉和阿拉伯木聚糖）的相当大的能力，但是在菌种和菌株之间存在很大差异。
毛螺菌科是一个系统发育和形态异质的分类群，属于厚壁菌门的梭菌簇 XIVa，毛螺菌科的所有成员都是厌氧的、发酵的和化学有机营养的，并且一些表现出强水解活性，例如通过果胶甲酯酶、果胶酸裂合酶、木聚糖酶、α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶、β-木糖苷酶α-和β-半乳糖苷酶的活性、α-和β-葡萄糖苷酶、N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶或α-淀粉酶。
毛螺菌科存在于早期婴儿中，甚至在胎粪中也有发现。然而，毛螺菌科丰度的增加与衰老有关。毛螺菌科的丰度在患有不同疾病的受试者的肠腔中也增加了，尽管该科的分类群一再显示出它们为宿主产生有益代谢物的能力。
★ 形态和代谢
Lachnospira细胞形态呈直的或略微弯曲的棒状细胞，有的可能呈螺旋状。单细胞尺寸为 0.35–0.6×2.0–4.0 µm，DNA G + C 含量( mol %)：38–45。细胞成对出现，有时呈长链状。细胞具有革兰氏阳性超微结构，严格厌氧。
在 30–45 °C 下生长，在含有瘤胃液或酵母提取物、无机盐、果胶或聚半乳糖醛酸的厌氧培养基中生长。
化能有机营养，发酵代谢；发酵果胶、聚半乳糖醛酸、果糖和纤维二糖等。乙酸盐、甲酸盐、乙醇和 CO2是聚半乳糖醛酸和果胶发酵的主要最终产物。也可能产生少量的H2 。果胶发酵时也会产生甲醇，不产生琥珀酸盐、丁酸盐和丙酸盐。
不产生吲哚、过氧化氢酶或 H2S，不还原硝酸盐。不水解明胶或淀粉。主要存在于哺乳动物肠道，从牛瘤胃内容物和猪粪便和盲肠内容物中分离。
在肠道中，抗性淀粉和低聚半乳糖可以通过结合胆盐直接降低胆汁酸的浓度。Lachnospira等产生丁酸盐细菌的增加都间接导致胆汁盐浓度降低。
★ 分类和物种
Lachnospira（毛螺菌属）主要有以下结果物种：
Lachnospira rogosae
Lachnospira eligens
Lachnospira multipara
Lachnospira multiparis
Lachnospira pectinoschiza
模式种是多对毛螺菌(Lachnospira multiparus)。
以前的16S 的测试，可能会错误地将Lachnospira rogosae识别为乳酸杆菌。后来纠正这一错误并更新了数据库，重新正确重命名为Lachnospira rogosae。
Lachnospira pectinoschiza 是从猪的结肠内容物中分离的能分解果胶的菌。但是该菌物种无法从羊的瘤胃内容物中分离出来，即使这些动物被喂食高果胶饮食。实验中果胶、聚半乳糖醛酸和葡萄糖酸盐是支持该菌快速生长的唯一底物。
不同的是，Lachnospira multiparus 是瘤胃内主要的果胶分解菌。它的碳水化合物代谢在实验室发酵罐的生长实验中进行的研究。
★ 哪些因素影响毛螺菌属
增加
食用富含纤维的植物性饮食与Roseburia、Lachnospira和Prevotella属的丰度增加以及短链脂肪酸产量增加相关。
用全谷物代替六周的饮食习惯精制谷物增加了 Lachnospira和Roseburia，减少了肠杆菌科的成员，总体上产生了更有利的微生物景观。
全谷物：是指完整、碾碎、破碎或压片的谷物，其基本组成包括淀粉质胚乳、胚芽与皮层，各组成部分的相对比例与完整颖果一样。
全谷物不仅含有丰富的B族维生素、镁、铁和膳食纤维，还含有多酚、维生素E、单宁、类胡萝卜素、植酸、木质素和木脂素等常见抗氧化成分，而且还含有一些果蔬食品中少见但具有很高营养价值的抗氧化成分，如γ-谷维素、烷基间苯二酚、燕麦蒽酰胺等。比如：全燕麦，荞麦，黑米，小米，全麦等。
果胶是一种水果蔬菜中发现的复杂的膳食纤维和益生元。研究表明水果中纤维的消耗与健康成人肠道中大量的果胶分解细菌属Lachnospira 密切相关。果胶摄入增加梭菌属簇 XIV（Lachnospira、Dorea和Clostridium），其中Lachnospira的增幅最大。
最近的一项研究发现Lachnospira与 β-胡萝卜素、维生素 E 和植物脂肪的摄入量呈正相关，而与肉类、总蛋白和胆固醇的摄入量呈负相关 。
洋车前子是一种广泛用于治疗便秘的药物。它将水分困在肠道中，增加粪便中的水分，缓解排便并改变结肠环境。研究显示洋车前子处理可以增加Lachnospira，Roseburia 和 Faecalibacterium.
茶多糖维持了肠道微生物群的多样性，恢复了一些因糖尿病而减少的细菌属(毛螺菌属、罗斯氏菌和Fluviicola)的相对丰度。
茶多糖主要由葡萄糖、阿拉伯糖、木糖、岩藻糖、核糖、半乳糖等组成。
葡萄不仅含有各种植物化学物质，如儿茶素，原花青素，花青素，亮氨酸花青素，槲皮素，山奈酚，二苯乙烯，鞣花酸和羟基肉桂酸酯，而且也是膳食纤维的良好来源。与基线相比，4周的葡萄粉摄入量显着增加三个属Akkermansia，Flavonifractor和毛螺菌属的相对丰度。
减少
将117名超重成年人随机均分为食用4次/周炸肉组和不食用炸肉组，干预4周，发现食用炸肉组的菌群多样性降低，Lachnospira和Flavonifractor丰度降低，Dialister、Dorea、韦荣球菌属丰度增加。
越来越多的证据表明，众所周知的致癌驱动因素吸烟会影响肠道微生物组。一项研究针对 803 名成年人子集的吸烟和肠道微生物组使用16s测序进行了分析。
发现以前和现在吸烟者的粪便微生物组的整体组成与从不吸烟者有显着差异。相对于从不吸烟者而言， Lachnospira 和Tenericutes菌则被耗尽。这些变化在种族和族裔亚群中是一致的，表明吸烟会导致Lachnospira消失或减少。
★ 与其他菌的相互作用（仅供参考）
睡眠（夜猫子）
海法大学和以色列理工学院的合作研究项目发现，“早起的人”和“夜猫子”的肠道微生物组（寄居在消化道的细菌群）彼此不同。该研究将人们分为三种不同的‘时型’：
“云雀”——早起的晨型人，在早晨活力最好；
“猫头鹰”——晚睡的夜猫子，在早晨运作困难；
“中间群体”——大部分人属于这种。
研究结果指出了“云雀”和“猫头鹰”的微生物组之间的差异；在“云雀”中，细菌属Alistipes 的百分比更高，而在“猫头鹰”中，属于Lachnospira属的细菌更高，该细菌为产生丁酸盐的细菌，是一种短链脂肪酸，是睡眠和觉醒相关信号的来源。
其他研究也陆续发现包括毛螺菌属Lachnospira、棒状杆菌属Corynebacterium 和 布劳特氏菌属Blautia 在内的几种微生物与睡眠质量呈负相关。
调节肠道菌群是改善睡眠的可行路径之一，好好睡觉也可以帮助我们维护肠道微生态健康，好眠养好菌，好菌助好眠。
肝病
非酒精性肝脂肪变性疾病中毛螺菌属的丰度相对对照较高，同样在非酒精性脂肪肝中也发现毛螺菌属的富集。
哮喘
哮喘是一种气道慢性疾病，尤其对于儿童。生命早期的特定细菌属与 1 岁儿童的特应性和喘息有关。越来越多的证据表明，其中一个原因可能是儿童在生命早期获得的健康微生物受到破坏。
加拿大健康婴儿纵向发育 (CHILD) 研究中发现，在生命的前 3 个月内，毛螺菌相对丰度的的下降与学龄前哮喘有关，并且 Lachnospira/Clostridium 比率可作为预测哮喘发展的潜在生命早期生物标志物。
《Science Translational Medicine》上刊登了加拿大温哥华的不列颠哥伦比亚大学（UBC）Brett Finlay 等科学家的文章，他们采集了300多个婴儿在3个月和1岁时的便便和尿液样本，结果显示，粪便样品中缺乏四种细菌（Lachnospira，Veillonella，Faecalibacterium，Rothia）的3个月的婴儿，后来在1岁时都显示出了早期哮喘的症状（喘息和皮肤过敏）。
而那些在1岁时没有这些症状的孩子，无一例外在其3个月的粪便样本中含有大量的这四种微生物。检测这些肠道微生物即可预测这些孩子日后患哮喘的风险，通过控制这些肠道细菌的组成还有可能找到预防儿童哮喘的方法。
抑郁症
研究发现，Lachnospira、Roseburia和Faecalibacterium与抑郁症状的严重程度呈负相关。
自闭症
南医大刘星吟团队揭示在属水平上，Lachnospira 和Megamonas 在对照组内的2-3岁和7-11岁亚组中丰度较高，而自闭症组不存在此趋势。
阿尔兹海默症
与健康对照组相比，阿尔茨海默病 (AD) 患者的肠道微生物组发生了改变。然而，以前的研究经常评估一直在服用药物或其他疾病干预措施的 AD 患者。此外，在一项研究中同时测定轻度认知障碍 (MCI) 或 AD 患者的肠道微生物组是罕见的。
与健康对照组相比，阿尔茨海默病患者的拟杆菌属、毛螺菌属和瘤胃梭菌减少，普氏菌属水平增加。而轻度认知障碍患者中这些属的变化方向与AD患者相同。然而，Lachnospira是唯一一个在轻度认知障碍患者中的丰度在统计学上显着低于健康对照组的属，表明该菌属的关键作用。
慢性肾病
研究表明，与健康人群相比，慢性肾脏病人群的肠道菌群组成不同，Lachnospira 和Ruminocococus gnavus 是很好的微生物标志物。
食管鳞状细胞癌
口腔健康以及口腔微生物不佳与食管鳞状细胞癌（ESCC）的发生有很大的关系。中国淮安市第一人民医院的 23 名食管癌患者身上采集的粪便样本中含有丰富的厚壁菌门和放线菌门。根据这项研究， Lachnospira可用作食管鳞状细胞癌潜在的生物标志物。
系统性红斑狼疮
肠道微生物组与系统性红斑狼疮 (SLE) 之间相关性被越来越多的研究关注。研究表明Lachnospira与SLE风险呈负相关。
慢性自发性荨麻疹
慢性自发性荨麻疹（CSU）是一种肥大细胞驱动的疾病，在过去几年中其病因和发病机制取得了许多进展。CSU的主要治疗方法是口服第二代抗组胺药。
然而，只有平均 50% 的 CSU 患者对常规或四倍剂量的非镇静抗组胺药有充分反应。同时，肠道菌群会影响药物的疗效。研究发现毛螺菌科及其下属分类群被发现是响应者和非响应者之间肠道微生物群的主要差异。而且Lachnospira是预测抗组胺药对 CSU 患者疗效的标志物。
格雷夫斯病（GD）
格雷夫斯病（GD）是一种以甲状腺功能亢进为特征的全身性自身免疫性疾病。有证据表明，肠道菌群的改变可能与自身免疫性疾病的发展有关。研究发现GD患者中Lachnospira 相较于对照减少。
肠癌
根据已有报道发现，两个丁酸盐生产者Lachnospira multipara和Eubacterium eligens在结直肠癌中含量降低，生成硫化物的细菌Desulfovibrio vietnamensis、D.longreachensis和Bilophila wadsworthia 增加。
大肠癌是由大肠息肉（腺瘤）和粘膜内癌一步步演变而来的（多阶段癌变）。研究表明，双歧杆菌属（Bifidobacterium）的细菌群会在粘膜内癌阶段减少。另外，作为丁酸产生菌的多毛毛螺菌（Lachnospira multipara）和挑剔真杆菌（Eubacterium eligens）从粘膜内癌阶段到晚期大肠癌阶段一直持续减少。
胃癌
胃癌患者肠道菌群的特点是物种丰富度增加，丁酸产生菌减少，以及其他共生细菌的富集，尤其是乳酸杆菌、埃希氏菌和克雷伯氏菌。据报道乳杆菌属和毛螺菌属是胃癌相关细菌属网络中的关键物种。毛螺菌属、乳杆菌属、链球菌属、韦荣氏菌属的组合在区分胃癌患者和健康对照方面表现出良好的表现。
2 型糖尿病 (T2D)
肠道微生物组可能在与 2 型糖尿病 (T2D) 发展相关的炎症中发挥作用。横断面研究发现 2 型糖尿病患者中毛螺菌属和消化链球菌科较少。
与对照大鼠相比，糖尿病大鼠肠道菌群中厚壁菌属的比例增加而拟杆菌属的丰度降低，菊粉治疗可使糖尿病大鼠的肠道菌群组成恢复正常。
与未治疗的糖尿病大鼠相比，接受菊粉治疗的糖尿病大鼠的益生菌乳杆菌及可产生短链脂肪酸的细菌（如毛螺菌属、考拉杆菌属及拟杆菌属）丰度会明显增加，可产生脂多糖的脱硫弧菌属丰度会降低。进一步分析发现，毛螺菌属的丰度与葡萄糖负荷后的血糖反应呈负相关。
白塞病
在白塞病 (BD) 中，一种自身炎症性血管炎，不平衡的肠道微生物群可导致促炎反应。与对照相比，Barnesiellaceae和Lachnospira属的显着减少与 BD 患者有关。
尽管毛螺菌属是一个重要的肠道菌属，但是目前关于该菌的研究和证据还不是很多，还仅限于关联性研究，在机制方面研究较少，以上文中主要的健康相关性证据支持还不充足，需要更大队列来探讨。
总的来说，该菌是一个对健康有益的菌，更深入地了解其与宿主相互作用的机制将有利于我们干预肠道菌群，最终目标是将其用于预防和治疗肠内外疾病。
主要参考文献：
Carasso S, Fishman B, Lask LS, Shochat T, Geva-Zatorsky N, Tauber E. Metagenomic analysis reveals the signature of gut microbiota associated with human chronotypes. FASEB J. 2021 Nov;35(11):e22011. doi: 10.1096/fj.202100857RR. PMID: 34695305.
Liu R, Peng C, Jing D, Xiao Y, Zhu W, Zhao S, Zhang J, Chen X, Li J. Lachnospira is a signature of antihistamine efficacy in chronic spontaneous urticaria. Exp Dermatol. 2022 Feb;31(2):242-247. doi: 10.1111/exd.14460. Epub 2021 Sep 30. PMID: 34558729.
Xiang K, Wang P, Xu Z, Hu YQ, He YS, Chen Y, Feng YT, Yin KJ, Huang JX, Wang J, Wu ZD, Yang XK, Wang DG, Ye DQ, Pan HF. Causal Effects of Gut Microbiome on Systemic Lupus Erythematosus: A Two-Sample Mendelian Randomization Study. Front Immunol. 2021 Sep 7;12:667097. doi: 10.3389/fimmu.2021.667097. PMID: 34557183; PMCID: PMC8453215.
Saladrigas-García M, D’Angelo M, Ko HL, Nolis P, Ramayo-Caldas Y, Folch JM, Llonch P, Solà-Oriol D, Pérez JF, Martín-Orúe SM. Understanding host-microbiota interactions in the commercial piglet around weaning. Sci Rep. 2021 Dec 6;11(1):23488. doi: 10.1038/s41598-021-02754-6. PMID: 34873196; PMCID: PMC8648723.
Maskarinec G, Raquinio P, Kristal BS, Setiawan VW, Wilkens LR, Franke AA, Lim U, Le Marchand L, Randolph TW, Lampe JW, Hullar MAJ. The gut microbiome and type 2 diabetes status in the Multiethnic Cohort. PLoS One. 2021 Jun 23;16(6):e0250855. doi: 10.1371/journal.pone.0250855. PMID: 34161346; PMCID: PMC8221508.
Prakash A, Peters BA, Cobbs E, Beggs D, Choi H, Li H, Hayes RB, Ahn J. Tobacco Smoking and the Fecal Microbiome in a Large, Multi-ethnic Cohort. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2021 Jul;30(7):1328-1335. doi: 10.1158/1055-9965.EPI-20-1417. Epub 2021 May 21. PMID: 34020999; PMCID: PMC8254769.
Ye X, Wang D, Zhu H, Wang D, Li J, Tang Y, Wu J. Gut Microbiota Changes in Patients With Major Depressive Disorder Treated With Vortioxetine. Front Psychiatry. 2021 May 7;12:641491. doi: 10.3389/fpsyt.2021.641491. PMID: 34025474; PMCID: PMC8138160.
Chen W, Bi Z, Zhu Q, Gao H, Fan Y, Zhang C, Liu X, Ye M. An analysis of the characteristics of the intestinal flora in patients with Parkinson’s disease complicated with constipation. Am J Transl Res. 2021 Dec 15;13(12):13710-13722. PMID: 35035709; PMCID: PMC8748098.