肠道菌群人体内的国中国
人类体内肠道驻扎着约40万亿个细菌,其中共有-1,种细菌,这些细菌以各种方式组合成了一个“菌群王国”,我们在上期的《肠道菌群:人体内的“国中国”》已经描述过这个神奇的群体,今天我们就看下这个王国的成员都有哪些“关键人物”?
肠道菌群的主要成员包括6大类:即双歧杆菌属、乳酸杆菌属、拟杆菌属、芽孢杆菌属、肠球菌属和肠杆菌科,这些成员的生物学分类关系如下表所示:6个成员中乳酸杆菌属和肠球菌属属于乳酸杆菌目,再加上芽孢杆菌属,三者同属于厚壁菌门。而双歧杆菌属则属于放线菌门,拟杆菌属属于拟杆菌门,肠杆菌科则属于变形菌门。
(这里要更正一个概念:平常我们所说的乳酸菌与此处的乳酸杆菌属并不是同一个概念,乳酸菌是一个功能学的概念,指的是发酵糖类后主要产物为乳酸的一类无芽孢、革兰氏染色阳性细菌的总称,目前至少可分为18个属。此处的双歧杆菌属和乳酸杆菌属都属于乳酸菌)
下面让我们分别了解下这6员大将的具体属性
1.双歧杆菌属(Bifidobacterium)排在第一位的是自然是双歧杆菌(上图就是),这位大将是年法国学者Tissier从母乳营养儿的粪便中分离出来的,它是一种厌氧的革兰氏阳性杆菌。不同年龄人群双歧杆菌的种类不同,5岁以下的儿童以婴儿双歧杆菌为主,青壮年以青春双歧杆菌为主,老人以长双歧杆菌为主,短双歧杆菌和两歧双歧杆菌在各年龄组也均可检出。双歧杆菌属内存在32个种,人类来源的只有12种,其中能在人体肠道中定植并用于食品中的双歧杆菌只有B.adolescentis(青春双歧杆菌)、B.breve(短双栖杆菌)、B.infantis(婴儿双栖杆菌)、B.longum(长双歧杆菌)、B.bifidum(两歧双歧杆菌)等5种。
2.乳酸杆菌属(Lactobacillus)乳酸杆菌(Lacticacidbacteria)是一群杆状或球状的革兰氏阳性菌,可以发酵食物中的糖类(主要指葡萄糖)并产生大量乳酸。乳酸杆菌属是人类肠道中占优势的菌群之一,其含量与发育阶段和食物构成相关,正常成年人乳酸杆菌的含量低于1%[2],分布广泛,从口腔到直肠始终都有该员大将存在。乳酸杆菌属经常见到的种包括L.acidophilus(嗜酸乳酸杆菌)、L.brevis(短乳酸杆菌)、L.casei(干酪乳酸杆菌)、L.delbrueckiisubsp.bulgaricus(德式保加利亚乳酸杆菌)、L.fermentum(发酵乳酸杆菌)、L.plantarum(植物乳酸杆菌)、L.reuteri(罗伊氏乳酸杆菌)、L.rhamnosus(鼠李糖乳酸杆菌)等。
3.拟杆菌属(Bacteroides)拟杆菌属(Bacteroides)是指革兰氏染色阴性、无芽孢、专性厌氧的小杆菌,也称类杆菌属,可分解食物中的蛋白质和葡萄糖,产生琥珀酸、乙酸、甲酸、乳酸和丙酸等。该属中比较重要的是脆弱拟杆菌和产黑色素拟杆菌。脆弱拟杆菌主要存在于肠道,比肠内的大肠杆多~1,倍,根据抗源性不同,可分成脆弱、多形、吉氏、普通和卵形5个种。产黑色素拟杆菌常与其他菌(如大肠杆菌等)混合感染,有中间型、产黑色素和列氏3个亚种。
4.芽孢杆菌属(Bacillus)芽孢杆菌是肠道中正常菌群的重要组成成分,革兰氏阳性,严格需氧或兼性厌氧的有荚膜的杆菌。该属细菌的重要特性是能够产生对不利条件具有特殊抵抗力的芽孢,其主力部队为纳豆芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌等。其中地衣芽孢杆菌细胞形态和排列呈杆状、单生,可调整菌群失调达到治疗目的,可促使机体产生抗菌活性物质、杀灭致病菌,能产生抗活性物质,并具有独特的生物夺氧作用机制,能抑制致病菌的生长繁殖。枯草芽胞杆菌革兰氏阳性菌,可利用蛋白质、多种糖及淀粉,分解色氨酸形成吲哚。
5.肠球菌属(Enterococcus)肠球菌属细菌球形或卵圆形,在液体培养基中呈成对或短链,不生芽孢,革兰氏阳性,兼性厌氧,化能异养。可发酵的碳水化合物范围广泛,主要产L(+)-乳酸,但不产气。
肠球菌属是肠道的正常栖居菌,对许多抗菌药物表现为固有耐药,如复方增效磺胺、头孢菌素、克林霉素和低浓度的氨基糖甙类等。医院感染病原菌,肠球菌不仅可引起尿路感染、皮肤软组织感染,还可引起危及生命的腹腔感染、败血症、心内膜炎和脑膜炎等。临床上分离率最高的是粪肠球菌(Enterococcusfaecalis),其次是屎肠球菌(EnterococcusFaecium)。
6.肠杆菌科(Enterobacteriaceae)肠杆菌科包括无芽孢、周身鞭毛或无鞭毛的革兰氏染色阴性直杆菌,一般该科下分5族12属(主要的属包括埃希氏菌属(本属只有大肠杆菌1种)、沙门氏菌属、志贺氏菌属(本属是人类细菌痢疾的病原菌,通称痢疾杆菌。)、克雷伯氏菌属、沙雷氏菌属、变形杆菌属(条件致病菌)、耶尔森氏菌属等),发酵反应和血清反应是肠杆菌科细菌分类的重要依据,对糖类发酵有两个主要途径:一是代谢主要终产物为混合有机酸,包括琥珀酸、乳酸、乙酸和甲酸;另一代谢主要终产物为中性溶剂,包括乙醇和丁二醇。
到这里大家也都熟悉了肠道菌群中都有哪些“关键人物”存在了,它们在肠道内存在的丰度如何?小白调研了相关文献并汇总如:
↑:相对于对照组来说,实验组的肠道菌群的特定分类的丰度值上升,标记为红色。备注:-:指的是基准值,以对照组的样本的肠道菌群的特定分类的丰度值为准。通过上面的3篇文献的阐述,我们可以知道肠道菌群的组成比例大致保持稳定,但是存在年龄和性别的差异。下面汇总的文献则是疾病与正常人的肠道菌群组成的比较:
↓:相对于对照组来说,实验组的肠道菌群的特定分类的丰度值下降,标记为绿色。
总的来说,人体患病之后双歧杆菌和乳酸杆菌比重会下降,而肠杆菌科和肠球菌属则上升,原因在于这2个分类中含有一些致病菌。比如肠杆菌科的志贺氏菌属可以引起人类的细菌性痢疾,而肠球菌属不仅可引起尿路感染、皮肤软组织感染,还可引起危及生命的腹腔感染、败血症、心内膜炎和脑膜炎等。
参考文献:
[1].Sender,R.,Fuchs,S.,Milo,R.().Arewereallyvastlyoutnumbered?Revisitingtheratioofbacterialtohostcellsinhumans.Cell,(3),-.
[2].Sghir,A.,Gramet,G.,Suau,A.,Rochet,V.,Pochart,P.,Dore,J.(2).Quantificationofbacterialgroupswithinhumanfecalflorabyoligonucleotideprobehybridization.AppliedandEnvironmentalMicrobiology,66(5),-.
[3].吴仲文,李兰娟,马伟杭,俞云松,陈亚岗.().肠道菌群正常参考值的检测.中国微生态学杂志,13(6),-.
[4].宋关茹,姚萍.().应用实时荧光定量PCR定量检测溃疡性结肠炎肠道大肠埃希菌,乳酸杆菌及双歧杆菌属的变化.中国微生态学杂志,24(3),-.
[5].白鹏,吕愈敏,顾芳.().细菌16SrDNA荧光定量PCR法分析溃疡性结肠炎患者肠道菌群变化.胃肠病学和肝病学杂志,17(7),-.
[6].Matsuki,T.,Watanabe,K.,Fujimoto,J.,Takada,T.,Tanaka,R.().Useof16SrRNAgene-targetedgroup-specificprimersforreal-timePCRanalysisofpredominantbacteriainhumanfeces.AppliedandEnvironmentalMicrobiology,70(12),-.
[7].Malinen,E.,Rinttil?,T.,Kajander,K.,M?tt?,J.,Kassinen,A.,Krogius,L.,...Palva,A.().Analysisofthefecalmicrobiotaofirritablebowelsyndromepatientsandhealthycontrolswithreal-timePCR.TheAmericanjournalofgastroenterology,(2),-.
[8].张敏,范小兵,杭晓敏,李堃宝,杨虹,沙大年,...王一鸣.().青年人肠道菌群分布及关键益生菌群落结构分析.微生物学报,44(5),-.