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[转载]植物多糖代谢专家——卵形拟杆菌(Bacteroides ovatus)影响神经递质水平及健康

已有 90 次阅读 2025-7-11 18:03 |系统分类:科普集锦|文章来源:转载

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拟杆菌属下有众多成员,而卵形拟杆菌(Bacteroides ovatus)正是其中一员,它是一种革兰氏阴性严格厌氧不形成孢子的细菌。作为肠道微生物群中的主要菌种之一,它存在于约80%健康人的胃肠道中,对宿主健康具有重要影响。

卵形拟杆菌(B.ovatus)展现出极其多样化的碳水化合物代谢能力,是肠道中碳源利用的多功能专家,能够代谢超过三十种植物多糖,且对多糖代谢具有优先级。还能够代谢一些胆汁酸有机酸氨基酸

B.ovatus代谢可生成乙酸、丙酸、异丁酸异戊酸,还能消耗色氨酸和谷氨酸,合成神经活性化合物谷氨酰胺γ-氨基丁酸(GABA)。表明B.ovatus选择性地影响肠道神经递质的存在。粪便IgA产生依赖肠道微生物群定植,研究发现B.ovatus最能诱导肠道IgA产生的物种。

特殊的营养氨基酸 | 谷氨酰胺——肠道,肌肉,免疫都需要它

近年来,不少研究发现卵形拟杆菌(B.ovatus)在临床上具有重要意义,对于治疗改善动脉粥样硬化、结肠炎、胰岛素抵抗非酒精性脂肪性肝病、肾纤维化、癌症等疾病具有生理功效,被认为是一种潜在益生菌。同时有研究发现其在新型冠状病毒感染(COVID-19)、注意力缺陷,多动障碍、以腹泻为主的肠易激综合征、高甘油三酯相关急性胰腺炎等患者体内丰度降低

本文主要从卵形拟杆菌(B.ovatus)的细菌学特性功能特性临床疾病改善作用及疾病相关丰度变化这几方面综述卵形拟杆菌的研究现状。

01卵形拟杆菌(B.ovatus)的生物学特征

1933年,首次在粪便中分离鉴定出卵形拟杆菌(Bacteroides ovatus),作为拟杆菌属的成员,卵形拟杆菌(B.ovatus)是一种革兰氏阴性厌氧杆状细菌。该菌不具鞭毛、不形成芽孢,但有荚膜,对光敏感,是人类肠道微生物组中的重要共生菌。

▸ 形态

卵形拟杆菌(B.ovatus)一般呈杆状,大小约0.5-0.8μm×1.5-5μm,细胞末端呈圆形或略微尖锐,有时可见轻微膨大的卵形结构。无鞭毛,无芽孢,电子显微镜下可见典型的革兰氏阴性双层膜结构

在培养基上形成圆形、光滑、半透明至不透明的米色或灰白色菌落,菌落直径通常为1-2mm(48小时培养)。

▸ 生长条件与分布

卵形拟杆菌(B.ovatus)适宜生长条件为:pH值5.5-7.5(偏酸性至中性),严格厌氧(<0.5%氧气浓度),温度37-40°C

但其对胆汁氯化钠具有一定的耐受性,能在胆汁存在的情况下生长,这对肠道定植至关重要。

耐受氯化钠:能够在不同浓度的氯化钠环境中生长;

耐受乙醇:对一定浓度的乙醇具有耐受性;

耐受过氧化氢:能够承受一定程度的氧化应激。

B.ovatus可定植于人和动物的肠道、口腔、上呼吸道及生殖道,主要定植于人类和哺乳动物肠道,特别是结肠环境。

人群分布特征

存在于大约80%健康人群的肠道中,相对丰度因人而异,通常占肠道菌群的0.5-4%

随年龄变化:婴儿期低丰度,随固体食物引入增加,成人期达到稳定,老年期可能略有下降

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注:谷禾数据库显示在大约80%健康人群中可以检出该物种

▸ 代谢能力与产物

卵形拟杆菌展现出极其多样化的碳水化合物代谢能力,是肠道中碳源利用的多功能专家,这也是其在肠道生态系统中成功定植的关键。

具有丰富的多糖降解能力:

含有丰富的糖苷水解酶,包括β-葡萄糖苷酶、α-木糖苷酶、β-甘露糖苷酶等;多糖利用位点(PULs)数量居拟杆菌属之首,赋予其降解复杂膳食纤维的卓越能力。

卵形拟杆菌(B.ovatus)可降解超过30种不同的植物多糖,包括木聚糖、果胶、葡甘露聚糖、阿拉伯木聚糖、菊粉、乳糖、麦芽糖、棉子糖、鼠李糖、淀粉、蔗糖等并形成酸和少量气体,但不参与甘露醇、松三糖、水杨苷、山梨糖醇和海藻糖的代谢。

卵形拟杆菌对多糖代谢具有优先级

研究还发现卵形拟杆菌与多形拟杆菌的多糖利用优先级不同,如卵形拟杆菌更快利用多聚半乳糖醛酸聚糖;高优先级聚糖通常抑制低优先级聚糖基因转录;并且某些多糖的转录敏感性随培养基中残余浓度变化。

还能利用有机酸和氨基酸

除碳水化合物外,B.ovatus还能利用一些有机酸作为生长底物:包括2-羟基-苯甲酸、α-酮戊酸、β-羟基-丁酸、乙酸、乙酰乙酸、β-甲基-D-葡萄糖醛酸、己酸、辛酸、柠檬康酸、γ-氨基戊酸、D-半乳糖醛酸、D-苹果酸、乙醇酸、甘氧酸和L-苹果酸。

其中包括辛酸(癸酸),一种存在于饱和脂肪、椰子油、棕榈仁油和牛奶中的中链脂肪酸;以及苹果酸,一种贡献水果酸味的二羧酸,常用作食品添加剂。这些有机酸可能代表肠道环境中未被充分探索的营养生态位。

B.ovatus对氨基酸利用能力有限,仅能微弱利用,单独氨基酸可能不足以支持其良好生长,需要额外碳源才能有效生长。研究显示卵形芽孢杆菌ATCC 8384能利用L-精氨酸、L-瓜氨酸、L-亮氨酸、L-赖氨酸、甘氨酸、羟基-L-脯氨酸等氨基酸。

卵形拟杆菌还会参与胆汁和胆固醇代谢,它既有结合胆酸盐的能力,又有分解胆酸盐的能力,对体内胆汁和胆酸盐的代谢起着十分重要的作用。

影响短链脂肪酸和神经递质丰度

卵形拟杆菌还可以产生短链脂肪酸和神经递质,并影响其丰度。研究分析发现,B.ovatus能生成乙酸、丙酸、异丁酸异戊酸

体外实验中,B.ovatus消耗色氨酸和谷氨酸,合成神经活性化合物谷氨酰胺γ-氨基丁酸(GABA)。与无菌对照相比,卵形拟杆菌小鼠肠道中乙酸、丙酸、异丁酸和异戊酸水平升高,GABA浓度增加,而色氨酸和谷氨酰胺浓度降低

注:卵形拟杆菌还具备合成多种维生素B族的能力,包括B1、B2、B9等。

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Horvath TD,et al.iScience.2022

B.ovatus影响肠道神经递质水平,尤其是GABA/Glu/Gln通路,可能对人类健康产生深远影响。

 耐药性与抗生素敏感性

B.ovatus天然耐药谱包括对氨基糖苷类(如庆大霉素、卡那霉素)自然耐药、对多种喹诺酮类中度耐药及对万古霉素天然耐药。

获得性耐药性方面,临床分离株约25-30%对克林霉素耐药,近年来对碳青霉烯类耐药性增加

抗生素敏感性表现为对甲硝唑高度敏感,对β-内酰胺/β-内酰胺酶抑制剂复合物敏感,对氯霉素、红霉素和四环素敏感性良好。

▸ 与其他肠道菌群的相互作用

卵形拟杆菌(B.ovatus)在肠道微生物生态系统中扮演着重要角色,与多个菌群之间存在相互作用

卵形拟杆菌代谢多糖为其他菌群提供能量

卵形拟杆菌可降解海藻产生的卡拉胶、琼脂糖、藻酸盐等多糖及其低聚糖,通过两种酶降解藻酸盐、古罗糖醛酸和甘露糖醛酸低聚糖。菌群在多糖中生长时存在专业的交互共生酶系统卵形拟杆菌消化菊粉的产物可供普通拟杆菌利用。卵形拟杆菌通过降解膳食多糖为肠道其他菌群提供营养,展示了肠道细菌间的合作性互动模式。

与产丁酸菌的互养关系

为产丁酸菌(如瘤胃球菌属和粪杆菌属)提供代谢底物

释放寡糖,支持共栖菌群生长,与产丁酸菌形成"食物链",提高碳水化合物利用效率

与双歧杆菌的协同作用:为双歧杆菌提供生长因子,共同参与复杂碳水化合物降解的分工,协同增强肠道屏障功能

与其他拟杆菌的竞争与协作

脆弱拟杆菌(B.fragilis)在生态位上部分重叠但功能互补;

B.vulgatus共享部分营养资源,但各有专长;

单形拟杆菌(B.uniformis)协同分解复杂多糖。

拟杆菌属重要菌种——单形拟杆菌 (Bacteroides uniformis),控制好其稳态很重要

特殊的菌间互作

Clostridium scindens形成特殊互利关系,促进胆汁酸转化

抑制产生硫化氢的细菌生长,如脱硫弧菌属(Desulfovibrio)。

02卵形拟杆菌(B.ovatus)在临床上的治疗作用

卵形拟杆菌(B.ovatus)与人体宿主建立了复杂的互利共生关系,影响多个生理系统

•免疫系统调节

Bacteroides ovatus最能诱导肠道IgA产生的物种。

B.ovatus可通过IL-10和TGF-β信号诱导调节性T细胞(Treg)分化,通过分泌吲哚-3-乙酸促进IL-22分泌,增强肠上皮屏障功能,并通过抑制NF-κB通路减轻过度炎症反应。

卵形拟杆菌产生的吲哚乙酸(AA)增加了CD103+/CD11c+免疫群体的丰度,这些免疫细胞对维持肠道免疫稳态诱导耐受性免疫反应至关重要。

降低肠道促炎细胞因子(TNF-α、IL-6、IL-1β)表达,并通过促进肠道相关淋巴组织(GALT)发育塑造黏膜免疫系统

•代谢功能影响

代谢底物供应:B.ovatus产生短链脂肪酸为结肠上皮细胞提供约60-70%能量需求,并参与胆固醇和胆汁酸代谢,提高膳食纤维利用效率增加能量获取

胰岛素敏感性调节:改善IRS-1/PI3K/Akt级联胰岛素信号通路,减少内毒素血症降低炎症介导的胰岛素抵抗,通过SCFAs活化GLP-1分泌改善糖代谢

脂质代谢影响:抑制脂肪生成相关基因表达(SREBP-1c、FAS),促进脂肪氧化(PPARα、CPT1),调节胆固醇代谢促进胆固醇至胆汁酸转化。

•肠-脑轴影响

神经递质前体合成:参与色氨酸代谢影响5-HT(血清素)合成,产生GABA前体物质,影响肾上腺素和多巴胺等多种神经递质的代谢。

肠神经系统发育:调节肠神经丛发育和成熟,影响肠道蠕动和分泌功能,通过迷走神经信号影响脑功能

行为与情绪调节:动物研究表明B.ovatus减轻焦虑样行为,影响应激反应和HPA轴功能,可能参与情绪调节,研究显示与抑郁症状呈负相关。

此外,通过多项临床和实验室研究表明,卵形拟杆菌(B.ovatus)在多种疾病状态下展现出改善作用

1

B.ovatus改善动脉粥样硬化

一项最新研究发现,卵形拟杆菌(Bacteroides ovatus)在在动脉粥样硬化(AS)中具有重要作用。

B.ovatus主要通过恢复肠道屏障增强胆汁酸代谢缓解动脉粥样硬化(AS),特别是通过产生色氨酸衍生的代谢物吲哚-3-乙酸(IAA)。IAA抑制M1巨噬细胞中的TLR4/MyD88/NF-κB 通路,促进M2巨噬细胞极化,恢复 M1/M2 极化平衡,最终减轻主动脉炎症

2

改善肠道屏障,减轻结肠炎

研究发现卵形拟杆菌(B.ovatus)通过多重机制增强肠道屏障完整性

①增强紧密连接蛋白表达

核心屏障蛋白上调:分析证实卵形拟杆菌提高肠道中Occludin和Claudin-1表达;

连接复合体加强:ZO-1、JAM-A等紧密连接相关蛋白表达增加并分布更加规则;

结构完整性修复:电子显微镜观察显示卵形拟杆菌(B.ovatus)丰度较高的个体肠上皮细胞间连接更紧密,微绒毛排列更规则。

②肠粘膜保护与修复

黏液分泌增加:卵形拟杆菌促进杯状细胞分泌MUC2黏蛋白,加强黏液层屏障;

细胞再生促进:促进肠上皮细胞增殖和更新,维持肠上皮完整性。

③调节肠道免疫平衡

抗炎因子增加:肠道内IL-10水平升高(从3.43±0.72 pg/mg增至7.86±1.05 pg/mg);

促炎因子下降:TNF-α和IL-6水平显著降低。

从肠道菌群到炎症因子:读懂疾病的预警信号

④降低结肠炎症

除了改善肠道屏障外,研究发现肠道共生Bacteroides ovatus ATCC8384还可以通过多重机制降低结肠炎症。其具体机制如下:

调节树突状细胞群体:在无菌小鼠中,B.ovatus改变了CD11b+/CD11c+和CD103+/CD11c+树突状细胞群,这些免疫细胞对维持肠道免疫稳态和诱导耐受性免疫反应至关重要;

促进IL-22产生:卵形拟杆菌产生吲哚-3-乙酸(IAA),这种代谢物能结合树突状细胞上的芳烃受体(AhR),在TNBS结肠炎模型小鼠中,B.ovatus处理明显上调结肠组织中IL-22的表达,IL-22通过STAT3通路激活促进上皮修复和并抑制结肠炎

B.ovatus调节免疫和肠道炎症

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doi: 10.1016/j.ajpath.2021.01.009.

B.ovatus处理降低了结肠炎小鼠血清中多种促炎细胞因子水平,包括:KC (IL-8)、单核细胞趋化蛋白-1 (MCP-1)、肿瘤坏死因子 (TNF)、IL-6、IL-1α和IL-1β。

3

改善胰岛素抵抗

卵形拟杆菌(Bacteroides ovatus)通过多重协同机制改善胰岛素抵抗。补充卵形拟杆菌后小鼠生理发生以下变化:

①代谢参数改善

血糖调控指标:空腹血糖降低(从8.15±0.41降至6.23±0.36 mmol/L,降低23.6%)、空腹胰岛素水平下降、糖化血红蛋白(HbA1c)降低。

血脂改善:甘油三酯(TG)降低、总胆固醇(TC)降低、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)降低、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)升高。

体重和脂肪分布改善:体重减轻,高脂饮食诱导的体重增加得到部分逆转;内脏脂肪减少;脂肪细胞大小减小:组织学分析显示脂肪细胞平均直径减小。

②胰岛素信号通路增强

IRS-1/PI3K/Akt通路激活:IRS-1磷酸化增强、PI3K活性增加、Akt磷酸化增强、GLUT4膜转位增加:肌肉细胞中GLUT4从细胞质向细胞膜转位增加,促进葡萄糖摄取。

③胰岛素抵抗指标改善

胰岛β细胞功能改善:组织学分析显示胰岛形态更加正常,β细胞功能恢复;

肝脏胰岛素敏感性提高:肝脏糖异生减少,PEPCK和G6Pase表达下调;

葡萄糖耐量改善:口服葡萄糖耐量测试(OGTT)中血糖曲线下面积(AUC)减少43.5%;

胰岛素敏感性提高:胰岛素耐量测试(ITT)显示胰岛素敏感性指数提高58.7%

④JNK/IKK炎症信号抑制

JNK磷酸化抑制:p-JNK/JNK比值降低,减少IRS-1丝氨酸307磷酸化;

IKK活性降低:减少NF-κB信号通路激活;

减轻炎症导致的胰岛素信号通路负调控。

卵形拟杆菌具有改善胰岛素抵抗的作用:增强肠道屏障功能减少内毒素转位及炎症反应;调节IRS-1/PI3K/Akt等胰岛素信号通路活性;并通过短链脂肪酸和胆汁酸调节产物参与全身代谢调控。这种多靶点、多层次的作用机制使卵形拟杆菌有望成为改善胰岛素抵抗的潜在益生菌干预方案。

4

缓解非酒精性脂肪性肝病

卵形拟杆菌(B.ovatus)还被发现可能对非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)具有治疗作用。将小鼠随机分为 3组:对照组(NCD)接受对照标准饮食,模型组(M)接受高脂高胆固醇(HFHC)饮食,另一组饲喂HFFC并补充卵形拟杆菌。结果发现:用B.ovatus治疗可以减轻体重,预防肝脂肪性肝炎和肝损伤

机制上,B.ovatus改变肠道微生物组成,降低厚壁菌门/拟杆菌门比率,减少变形菌门、疣微菌门及Ruminococcus torquesRuminococcus gauvreauii和丹毒梭菌属丰度,同时显著增加Lachnospiraceae_NK4A136_group、norank_f__Oscillospiraceae和Colidextribacter。

与对照组相比,卵形拟杆菌处理改变粪便短链脂肪酸构成降低血清脂多糖、CD163、IL-1β、TNF-α水平,减少肝脏巨噬细胞数量。此外,B.ovatus下调脂肪生成相关基因(Srebfl、Acaca、Scd1、Fasn),上调脂肪酸氧化相关基因(如Ppara)。研究证实B.ovatus通过调节肠-肝轴改善非酒精性脂肪肝病

5

预防肾纤维化

肾纤维化、炎症肠道菌群失调都与慢性肾病(CKD)相关。而有研究发现Bacteroides ovatus可以预防肾纤维化

慢性肾病患者的卵形拟杆菌丰度降低

通过对比几十名慢性肾病(CKD)患者和相同数量年龄和性别匹配的健康对照发现:CKD患者中Bacteroides eggerthiiBacteroides uniformisBacteroides vulgatus的相对丰度没有显著变化

Bacteroides thetaiotaomicron的相对丰度显著增加。同时B.ovatus显著降低B.ovatus的丰度与血尿素氮血清肌酐显著负相关

B.ovatus提高猪去氧胆酸减轻肾纤维化

从机制上讲,B.ovatus通过上调一种肠道细菌 Clostridium scindens提高肠道猪去氧胆酸(HDCA)水平,该菌株具有在小鼠体内直接产生HDCA的能力。

HDCA通过上调肠道中TGR5的表达和下调法尼醇X受体(FXR)的表达,显著促进GLP-1的分泌。肾脏GLP-1R的激活减轻了肾纤维化,同时延缓了慢性肾病的后续发展。

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doi: 10.1016/j.celrep.2024.114830.

6

减轻移植物抗宿主病

急性胃肠道移植物抗宿主病(aGI-GVHD)是同种异体造血干细胞移植的严重并发症,肠道菌群已知会影响其严重程度

在37名aGI-GVHD患者研究中,我们发现皮质类固醇治疗无反应与先前使用碳青霉烯类抗生素及微生物组中卵形拟杆菌缺失相关。在碳青霉烯类加重的GVHD小鼠模型中,引入卵形拟杆菌降低了GVHD严重程度并提高生存率

卵形拟杆菌(Bacteroides ovatus)通过将膳食多糖代谢为单糖减少另一种肠道共生菌Bacteroides thetaiotaomicron结肠粘液的降解,从而抑制粘液降解降低GVHD相关死亡率

03卵形拟杆菌(B.ovatus) 在疾病中的丰度变化

卵形拟杆菌(Bacteroides ovatus)的丰度或活性水平的改变与众多疾病状态密切相关,可能作为这些疾病发生或进展的标志物或调节因素。与卵形拟杆菌相关的疾病包括但不限于以下几种:

1

COVID-19患者中B.ovatus丰度降低

新型冠状病毒(SARS-CoV-2)感染后会导致我们人体的肠道微生物群发生变化。通过对几十名新型冠状病毒感染(COVID-19)患者的粪便样本进行了鸟枪法宏基因组测序分析发现如下:

与对照组相比,COVID-19患者的粪便微生物组发生了显著变化,其特征是机会性病原体的富集有益共生物的消耗。即使在清除SARS-CoV-2(从咽拭子确定)和呼吸道症状消退后,耗竭的共生体和肠道菌群失调仍然存在。

CoprobacillusClostridium ramosum和 Clostridium hathewayi的基线丰度与COVID-19严重程度相关;普拉梭菌(Faecalibacterium Prausnitzii)(一种抗炎细菌) 的丰度与疾病严重程度呈负相关

4种拟杆菌种包括Bacteroides doreiBacteroides thetaiotaomicron , Bacteroides massiliensisBacteroides ovatus,与粪便中SARS-CoV-2含量呈显著呈负相关

2

B.ovatus丰度与认知障碍有关

注意力缺陷/多动障碍患者中B.ovatus丰度降低

研究发现注意力缺陷/多动障碍(ADHD)患者粪便样本中Bacteroides ovatus丰度显著降低,与健康对照组相比,ADHD患者B.ovatus降低47.4%

B.ovatus可能影响认知功能

B.ovatus丰度与ADHD临床表现(包括多动性、冲动性和注意力缺陷)显著负相关,与韦氏智力量表评分显著正相关,尤其与语言类测试的表现相关。

补充B.ovatus改善了ADHD大鼠的空间工作记忆缺陷并逆转了θ脑电图节律改变,同时增强海马CA1亚区神经元激活。

B.ovatus影响认知功能的可能机制

影响神经发育关键通路:B.ovatus缺乏导致神经发育通路的下调,包括神经元分化、突触传递和神经元轴突引导等。

影响突触可塑性:ADHD小鼠海马突触可塑性受损,包括长时程增强(LTP)减弱,电生理测量显示突触传递能力下降。

影响葡萄糖代谢:B.ovatus缺乏导致支持神经发育的代谢通路受损,特别是葡萄糖代谢相关通路;

PET-CT显示小鼠脑部葡萄糖代谢显著降低,尤其是前额叶皮质和海马区域。

作用于血清代谢物:B.ovatus影响宿主代谢,产生影响大脑发育的代谢物,研究发现24种代谢物与B.ovatus丰度显著相关;

其中果糖乙酰磷酸(F1P)下降是关键因素,补充F1P可部分恢复小鼠认知功能,而B.ovatus通过调节肝脏中的醛缩酶表达影响F1P生成。

阿尔兹海默病中B.ovatus丰度也降低

与野生小鼠相比,阿尔兹海默病小鼠表现出多种拟杆菌属物种的总体丰度显著降低,包括 Bacteroides ovatusBacteroides dorei 和 Bacteroides vulgatus

3

以腹泻为主的肠易激综合征中丰度降低

肠道菌群失衡和粪便胆汁酸(BA)异常被认为是腹泻为主的肠易激综合征(IBS-D)的关键因素。

研究招募了25名IBS-D患者和15名健康对照者进行胆汁酸相关的代谢和宏基因组分析,临床研究显示,IBS-D患者中与胆盐水解酶活性相关的肠道菌群(如Bacteroides ovatus)显著减少,同时伴有总和原发性BA水平升高

本研究对IBS-D队列进行胆汁酸相关代谢组学和宏基因组学分析,发现卵形拟杆菌(Bacteroides ovatus)、胆盐水解酶(BSH)基因与胆汁酸之间的相互作用与IBS-D患者密切相关

4

慢性炎症性脱髓鞘性多发性神经根神经病

CIDP患者中B.ovatus丰度降低

慢性炎症性脱髓鞘性多发性神经根神经病(CIDP)是一种罕见的获得性免疫介导性神经病微生物可能是一个促成因素。

结果显示,换着血清胆汁酸谱受到干扰,CIDP的花生四烯酸(AA)显著增加。CIDP受试者血清中牛磺熊去氧胆酸(TUDCA)水平的降低Bacteroides sp. PHL_2737、Bacteroides sp.M10 和 Bacteroides ovatus呈显著正相关;甘氨脱氧胆酸(GDCA)水平的降低Bacteroides caccaeBacteroides coprosuis呈显著正相关;牛磺石胆酸(TLCA)水平下降与Bacteroides caccae呈显著正相关;TCDCS的增加与Ruminococcus gnavus呈显著正相关

肠道微生物可能影响CIDP中血清BA/AA水平

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Fu J,et al.Cell Biosci.2023

5

高甘油三酯相关急性胰腺炎中丰度较低

肠道菌群急性胰腺炎(AP)进展中发挥重要作用,高甘油三酯血症相关急性胰腺炎(HTGAP)与疾病严重程度和发病率增加相关。

与非HTGAP组相比,HTGAP 组的微生物多样性较差,埃希氏菌/志贺氏菌和肠球菌的丰度较高,但Dorea longicatenaBlautia wexleraeBacteroides ovatus丰度较低。肠道菌群的改变与HTGAP患者的疾病严重程度不良预后相关,表明肠道菌群与高甘油三酯血症相关的急性胰腺炎之间存在潜在的病理生理联系。

6

2型糖尿病患者中B.ovatus会影响VB12

导致2型糖尿病患者维生素B12缺乏症

有研究报告说, 2型糖尿病患者肠道中卵形拟杆菌(Bacteroides ovatus)的相对丰度与二甲双胍诱导的维生素B12缺乏有关。

注:‌二甲双胍‌是治疗‌2型糖尿病‌的一线口服降糖药。

来自前瞻性患者队列的数据,其中包括接受二甲双胍治疗3至6个月的新诊断2型糖尿病受试者。发现二甲双胍处理上调了微生物btuB基因的表达并调节了卵形拟杆菌中三磷酸腺苷(ATP)的产生,从而增强了其捕获VB12的能力,随后降低了宿主体内VB12的血清水平。

2型糖尿病如何做到可防可控?肠道菌群发挥重要作用

7

结直肠癌等一些疾病中丰度也降低

卵形拟杆菌(Bacteroides ovatus)在免疫性疾病结直肠癌中也被发现丰度降低

自身免疫性疾病:自身免疫性疾病(如类风湿性关节炎系统性红斑狼疮)患者的肠道微生物群出现改变,包括卵形拟杆菌减少

结直肠癌:卵形拟杆菌水平降低与结直肠癌风险增加相关。该细菌产生的化合物可能抑制癌细胞生长并促进细胞凋亡。

结直肠癌防治新策略——微生物群

04调节B.ovatus丰度的方法

B.ovatus(卵形拟杆菌)是肠道菌群中的一种重要共生菌,已被多项研究证明与宿主健康密切相关,包括改善炎症促进代谢健康增强肠道屏障功能。根据文献及补充搜索,以下是调整B.ovatus丰度的主要方法:

1

膳食多糖/膳食纤维补充

①果胶类多糖

多项研究显示B.ovatus能有效利用果胶作为生长底物,B.ovatus能利用不同来源的果胶,且优先利用均聚半乳糖醛酸(果胶的主链成分)。在人类饮食添加果胶可显著增加拟杆菌的丰度,特别是B.ovatus

高果胶含量的食物有:柑橘类水果及其果皮、苹果、浆果类(如草莓、蓝莓、覆盆子、黑莓)、香蕉、柿子、梨、水蜜桃、黄桃、番石榴、木瓜;胡萝卜、土豆、山药、秋葵(黏液中含有丰富果胶)、南瓜、花椰菜、茄子、甜菜。

②菊粉和低聚果糖

多项研究表明B.ovatus有效利用菊粉进行生长,一项随机对照试验中,摄入菊粉和低聚果糖的患者粪便中B.ovatus水平显著增加,表明饮食可以显著影响B.ovatus的体内水平。

富含低聚果糖的食物:洋葱、大蒜、韭菜、小香葱;菊苣根(工业提取低聚果糖的主要来源)、菊芋、牛蒡、山药;芦笋、茄子、秋葵朝鲜蓟(洋蓟);香蕉、哈密瓜、桃子、无花果、李子、柿子;全谷物包括燕麦、大麦、黑麦及杏仁、亚麻籽。

③橙子纤维

在《Cell》发表的一篇研究表明,B.ovatus可以代谢橙子纤维(OF)产生N-甲基羟色胺,这种代谢物能促进宿主降低体重,减轻脂肪和加快肠道转运

④纤维二糖

B.ovatus具有降解纤维二糖的能力,相关研究发现其新多糖利用位点(PUL)参与纤维二糖的捕获和降解,表明其可利用植物细胞壁相关成分生长。

⑤葡甘露聚糖

研究表明葡甘露聚糖(KGM)能显著增加B.ovatus的丰度,这与KGM降解相关基因有关。酵母甘露聚糖还可选择性促进B.thetaiotaomicron和B.ovatus的生长,揭示了两种拟杆菌之间的协同关系

2

混合膳食策略

①多糖组合

B.ovatus在面对混合多糖时表现出底物优先使用顺序:优先利用果胶的均聚半乳糖醛酸部分,然后是β-葡聚糖,最后是阿拉伯木聚糖、鼠李半乳糖醛酸和中性侧链。

②益生元补充

综合多种益生元(如菊粉、果胶、木聚糖和甘露聚糖)可能比单一益生元更有效地增加B.ovatus丰度,因为这能满足其多样化的碳水化合物利用能力。

3

微生物组合策略

B.thetaiotaomicron协同:研究表明B.thetaiotaomicron能产生B.ovatus可以利用的多糖降解产物,特别是在利用酵母甘露聚糖时。

微生物交叉喂养:B.ovatusB.vulgatus之间的相互喂养关系可以增强B.ovatus的适应性。

!

重要考虑因素

个体差异:不同人群对同一膳食干预的反应可能存在差异,这可能与个体基线微生物组成有关。

宿主因素:B.ovatus的生长还受宿主特定因素影响,如血红素的存在对其代谢某些底物(如橙子纤维)至关重要。

酶系统:B.ovatus表达多种糖基水解酶,包括GH2、GH5、GH92等家族,这些酶对其降解复杂多糖的能力至关重要。

调整B.ovatus丰度的最有效方法是通过膳食干预,特别是补充其偏好的多糖底物,如果胶、菊粉、葡甘露聚糖、β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖和橙子纤维等。考虑到B.ovatus的多样化底物利用能力,混合多种膳食纤维可能比单一底物更有效。

05结语

卵形拟杆菌(Bacteroides ovatus)作为拟杆菌属的重要成员,在人类肠道微生物组中发挥着独特而关键的作用。其卓越的植物多糖代谢能力,能够降解超过三十种复杂多糖,并影响谷氨酰胺γ-氨基丁酸等神经递质的水平。

卵形拟杆菌与宿主建立了复杂的互利共生关系,参与调节多个生理系统。在免疫调节方面,它是最能诱导肠道IgA产生的菌种,能诱导调节性T细胞分化抑制NF-κB通路减轻过度炎症反应。在代谢功能方面,卵形拟杆菌产生短链脂肪酸为结肠上皮细胞提供能量,参与胆固醇和胆汁酸代谢,并通过改善IRS-1/PI3K/Akt信号通路增强胰岛素敏感性。在肠-脑轴方面,卵形拟杆菌影响神经递质前体合成,通过代谢色氨酸和谷氨酸合成GABA和谷氨酰胺等神经活性物质,调节肠神经系统发育并可能影响情绪和认知功能

临床研究显示,卵形拟杆菌在动脉粥样硬化、结肠炎、胰岛素抵抗、非酒精性脂肪肝、肾纤维化癌症等疾病中具有重要的保护作用。相反,在COVID-19、注意力缺陷多动障碍、腹泻型肠易激综合征高甘油三酯相关急性胰腺炎等疾病患者中,其丰度显著降低,提示卵形拟杆菌的减少可能与这些疾病的发生发展相关

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本文转自:谷禾健康



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