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[转载]瘤胃球菌属——消化降解关键菌?炎症标志菌?

已有 282 次阅读 2021-7-22 09:42 |系统分类:科普集锦|文章来源:转载

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瘤胃球菌(ruminococcus)在消化抗性淀粉方面起着重要作用,但也与肠道疾病(IBS,IBD,克罗恩等)、免疫性疾病(过敏、湿疹、哮喘等)、神经系统疾病(自闭症,抑郁症等)相关。



瘤胃球菌の基本特性


瘤胃球菌属,革兰氏阳性菌厌氧,呈球状,不产生孢子。


瘤胃球菌是最早发现的胃部细菌之一,在新陈代谢中起着至关重要的作用。瘤胃球菌通过分解宿主消化系统的纤维素来获取营养。也能够发酵葡萄糖和木糖




瘤胃球菌对健康的益处


瘤胃球菌作为细胞生成器

瘤胃球菌能形成细胞是因为它是分解碳水化合物最有效的细菌属之一。我们知道瘤胃球菌是“降解抗性淀粉的关键菌”。

*抗性淀粉是在小扁豆、豆类和未加工的全谷物等高纤维食物中发现的复杂碳水化合物。


瘤胃球菌能有效地分解坚硬的植物物质,如细胞壁,这样消化蔬菜不太可能引起胃痛。除此之外还对健康有很多好处,包括:


  • 稳定肠道屏障、逆转腹泻、降低结直肠癌风险、减少肾结石、增加能量



瘤胃球菌属在以下疾病中丰度降低,显示其有益菌的功能。



溃疡性结肠炎


多直肠活检标本取自33例活跃的溃疡性结肠炎患者,为期1年。高临床活性指数和乙状结肠镜评分与白色瘤胃球菌Ruminococcus albus呈负相关


婴儿过敏


当婴儿和毛茸茸的宠物一起长大时,他们肠道中的oscillospira和ruminococcus菌株会增加一倍(P < 0.05)。这两种菌株可以保护宝宝免于过敏和肥胖。


 脑瘫 


对25例脑瘫癫痫患者和21例健康儿童的粪便样本进行16S rDNA测序。

脑瘫癫痫患者的瘤胃球菌(Ruminococcus)显著减少


这里介绍一下,白色瘤胃球菌。它的出现往往伴随着健康。


白色瘤胃球菌(Ruminococcus albus)是一种被认为在瘤胃纤维分解中发挥重要作用的纤维素降解细菌,它能够降解和发酵纤维素和半纤维素。


  • 在自闭症儿童的粪便中没有发现,在健康儿童中存在。

  • 健康个体的产白色瘤胃球菌比克罗恩病患者的更多,显示其益生菌效应。

  • 白色瘤胃球菌可能是缓解氧化应激引起的脑损伤的潜在治疗方法。



然而,虽然大多数瘤胃球菌菌株都能有效地解决消化问题,但不是所有的瘤胃球菌属都是有益健康的,过量的某些菌株可能会引起不适,尤其是Ruminococcus gnavus.




瘤胃球菌与疾病


一项关于瘤胃球菌炎症特性的研究发现,它以葡甘露聚糖多糖的形式产生代谢物。瘤胃球菌多糖可以激发免疫系统细胞,如肿瘤坏死因子TNFα。而TNFα是克罗恩病症状的炎症生物标志物。



消化道疾病


克罗恩病


Ruminococcus gnavus是与克罗恩病相关的菌群,已被确定为导致克罗恩病症状的原因之一。


在克罗恩病患者中活泼瘤胃球菌ruminococcus gnavus的相对丰度升高与症状严重相关。


瘤胃球菌gnavus.jpg

R. gnavus 电镜照片


Ruminococcus gnavus合成并分泌具有鼠李糖骨架和葡萄糖侧链的复杂多糖glucorhamnan,它可以有效诱导树突细胞分泌炎性细胞因子 (TNFα)。


该文作者Henke说:“如果我们能追踪一个病人,发现这种多糖的基因在病情恶化之前就已经表达出来,那就相当有说服力了,这也意味着这种多糖是克罗恩病发作的原因。”


假如这个理论正确,研究人员可以针对R. gnavus开发新的治疗克罗恩病和类似炎症性疾病的方法。



IBD


活跃期炎症性肠病 (IBD) 通常伴随着瘤胃球菌(Ruminococcus gnavus)的增加。


炎症促进黏膜氧化应激,这可能会形成土著微生物群落,有利于兼性厌氧菌的生长,如Ruminococcus gnavus. 它被认为是IBD中改变的微生物群的重要菌群。



IBS


多项研究表明,瘤胃球菌与肠易激综合征呈正相关

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过量的瘤胃球菌是肠易激综合征的关键指标。



咽喉反流性疾病


30例为咽喉反流性疾病组,健康志愿者30例为对照组,瘤胃球菌属相对丰度有显著差异(P=0.008),瘤胃球菌属在咽喉反流性疾病组富集



免疫性疾病


R. gnavus还与其他免疫相关疾病有关:儿童哮喘、婴儿湿疹、脊柱关节炎和系统性红斑狼疮。


 哮喘 


前瞻性研究,双胞胎队列 (n = 30) 和年龄匹配的单胎 (n = 14) 的粪便标本。

过敏表现出现之前观察到 R.gnavus增加,并且与呼吸道过敏 (P < 0.002) 或呼吸道过敏与特应性湿疹共存(P < 0.001) 相关。

喂食 R.gnavus 的小鼠出现气道炎症,其特征是结肠和肺中 T-helper 2 细胞的扩增,以及嗜酸性粒细胞和肥大细胞对结肠和肺实质的浸润。


 湿疹 


50 名患有湿疹的婴儿(病例)和 51 名健康婴儿(对照)的粪便样本进行了16s测序。

Ruminococcus gnavus,在患有湿疹的婴儿中显著富集


脊柱关节炎


最显著的变化是与 类风湿性关节炎和健康对照相比,脊柱关节炎中瘤胃球菌的丰度增加了两倍到三倍,这在两项研究中都很显著,并且与具有炎症性肠病 (IBD) 病史的患者的疾病活动度呈正相关

R. gnavus的重复性增加是脊柱关节炎特有的,并且是疾病活动的标志物


系统性红斑狼疮 


在一个横断面发现队列中,从61名女性系统性红斑狼疮患者中获得了匹配的血液和粪便样本。进行了粪便16s rRNA分析。

系统性红斑狼疮患者的瘤胃球菌(Ruminococcus gnavus)总体表现是其他患者的5倍



R. gnavus 的作用不仅限于免疫反应,因为它还使氨基酸色氨酸脱羧以产生神经递质色胺,从而增加了这种菌群与肠道或中枢神经系统相互作用的可能性。


下面来看几个关于神经系统疾病的研究。


神经系统疾病


 自闭症 


在患有便秘和腹泻的自闭症谱系障碍儿童的粪便中Ruminococcus torques和Ruminococcus gnavus的丰度增加


抑郁症


抗抑郁药降低了瘤胃球菌的丰度。补充 Ruminococcus flavefaciens 可减轻度洛西汀的效果。R. flavefaciens处理可引起皮层基因表达的改变,上调线粒体氧化磷酸化相关基因,下调神经元可塑性相关基因。


此外,R. flavefaciens 影响大脑中的基因网络,提示了抗抑郁治疗效率的微生物调控机制。


总之,该研究表明R. flavefaciens减轻抗抑郁药效果。那么对于抑郁治疗的思路可以从微生物开始,将菌群调节与抗抑郁药联合用于耐药个体,可以提供一种潜在的方式来实现有利的肠道微生物群平衡,从而增强抗抑郁药的治疗效果。


肌萎缩性脊髓侧索硬化症


Ruminococcus torques 加剧该疾病的发展。



代谢疾病


 II型糖尿病(T2D)


大部分研究认为,瘤胃球菌属与 T2D 呈正相关(小部分研究结果不一致)。

也有一项研究表明,在减肥手术和糖尿病缓解后, Ruminococcus bromii丰度增加, 而Ruminococcus torques降低


 肥胖(超重)


一项研究包括肥胖组(BMI≥40kg/m2)和对照组(BMI在18.5 ~ 24.9kg/m2之间)的粪便菌群,其中Ruminococcus bromii, Ruminococcus obeum 在肥胖患者中丰度较高

瘤胃球菌喜欢植物中的多糖。如果肠道中有过多的瘤胃球菌,可想而知细胞会吸收更多的糖,那就不可避免地导致体重增加。


其它代谢疾病风险


在饭后血脂反应不太健康的人身上发现了瘤胃球菌,这与饮食炎症增加有关。

这种情况持续数月甚至数年,可能会增加患心脏病和其他代谢疾病的风险。


肝病


非酒精性脂肪肝


与单纯性脂肪肝患者相比,非酒精性脂肪性肝炎患者瘤胃球菌属丰度升高


肝细胞癌


肝细胞癌患者粪便中瘤胃球菌(Ruminococcus)、肠球菌(Enterococcus)、Phascolarctobacterium和Oscillospira的丰度增加




瘤胃球菌の调节


饮食影响


肠道中瘤胃球菌属的丰度也受饮食的影响,但饮食的作用似乎很复杂。该复杂作用可能源于瘤胃球菌属的复杂构成。


瘤胃球菌属包括有益菌和有害菌。例如,已知Ruminococcus bromii对健康具有有益效果。


当长期食用水果和蔬菜时,瘤胃球菌属能够发酵复合糖类产生乙酸酯、丙酸盐以及具有抗炎效益的丁酸盐

肉食增加有害菌 Ruminococcus gnavus


部分瘤胃球菌属已被证明具有促炎性。以动物为基础的饮食会增加有害菌Ruminococcus gnavus减少参与食物中植物多糖代谢的有益菌Ruminococcus bromii 和Ruminococcus Callidus的丰度。


除了肉食之外,高盐饮食,大豆,抗性淀粉增加瘤胃球菌的丰度。


*抗性淀粉包括物理不可接近淀粉(RS1)、天然颗粒淀粉(RS2)、逆反应淀粉(RS3)或化学改性淀粉(RS4),RS2则较RS4提高了布氏瘤胃球菌Ruminococcus bromii的比例,食物中的RS作用可能取决于所使用RS的类型。



益生菌调节


嗜酸乳杆菌长双歧杆菌显著促进了瘤胃球菌(Ruminococcus gnavus, Ruminococcus torques)的生长。


长期补充鼠李糖乳杆菌Lactobacillus rhamnosus GG,对儿童肠道菌群的组成有影响,导致普氏菌、乳球菌和瘤胃球菌的丰度增加


唾液乳杆菌(Lactobacillus salivarius Ren)显著减少瘤胃球菌的数量。


Lactobacillus paracasei DG干预后,瘤胃球菌丰度下降55%(P = 0.016)


口服益生菌植物乳杆菌Lactobacillus plantarum GF103和枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis B27 的混合物,白色瘤胃球菌数量减少(P < 0.05)。


口服长双歧杆菌BB536 和鼠李糖乳杆菌HN001 1 个月后,Ruminococcus gnavus丰度减少


在注射了乳杆菌的小鼠小肠微生物群中,瘤胃球菌过度生长。



益生元调节


低聚半乳糖GOS,瘤胃球菌丰度下降


龙舌兰菊粉,3周,随机对照试验,交叉试验,瘤胃球菌属减少


玉米可溶性纤维21g/d, 3周,随机对照试验,交叉试验,瘤胃球菌属减少


从海带中分离的岩藻类,是小鼠肠道菌群中的瘤胃球菌丰度显著提高



TIPs

虽然有这么多方法可以调节菌群,但是不要盲目干预,重要的还是要在知道自身菌群构成,结合相应症状干预才是最佳。




主要参考文献:

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转自:谷禾健康



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