|
之前一期我們提到擬桿菌屬,，往往是肉食者腸道中的主力菌。 那么這一期,，我們來聊聊素食者腸道中常見的——普雷沃氏菌屬,。 普雷沃氏菌屬存在于人類中，幫助分解蛋白質(zhì)和碳水化合物食物,。也可作為條件致病菌，引起牙周和牙齒,、腸道炎癥,、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎,、細菌性陰道炎等問題。 Prevotella  初識普雷沃氏菌 Prevotella 普雷沃氏菌(Prevotella)是革蘭氏陰性菌,、非運動性,、桿狀、單細胞,，可在厭氧條件下生長,。 Prevotella是一個大屬，包括50多個不同的物種,。大多數(shù)可以從口腔和腸道中分離出來,。  普雷沃氏菌有助于分解蛋白質(zhì)和碳水化合物食物。 普雷沃氏菌可以通過結(jié)合或附著在上皮細胞以外的其他細菌上定植，在以前感染的區(qū)域產(chǎn)生更大的感染,。 普雷沃氏菌的另一種生存機制是天然抗生素抗性基因,，防止被消滅(TIGR),。  接下來,，我們從腸道,、口腔,、陰道三個部位的微生物群，來了解普雷沃氏菌與人體健康或疾病的關(guān)系,。 腸道微生物組中的普雷沃氏菌 Prevotella 普雷沃氏菌通常被認為是一種與健康的植物性飲食相關(guān)的菌,，在人體中發(fā)揮“益生菌”的作用。普雷沃氏菌屬的減少與某些疾病相關(guān),。 自閉癥 被診斷患有自閉癥的兒童的普雷沃氏菌屬豐度較低,。嬰兒普雷沃氏菌水平的下降與兩歲時的行為問題有關(guān)。 過敏 研究人員分析了從2010年到2015年收集的數(shù)據(jù),，這些數(shù)據(jù)觀察了懷孕36周的母親以及她們1個月,、6個月和12個月大的嬰兒的糞便樣本,。有食物過敏的兒童(58名)與沒有食物過敏的兒童(258名)進行了比較。 他們發(fā)現(xiàn),，20%沒有過敏的嬰兒的糞便樣本中含有P.copri，而過敏嬰兒的糞便樣本中只有8%含有P.copri：母親的糞便樣本中含有P.copri,，意味著嬰兒產(chǎn)生過敏的風(fēng)險更低,。 多發(fā)性硬化癥 在多發(fā)性硬化癥患者的腸道微生物群中,，缺乏Prevotella histicola。 2019年開展的一項研究表明,，單獨使用Prevotella histicola治療轉(zhuǎn)基因小鼠或與多發(fā)性硬化藥物Copaxone聯(lián)合治療，減少了與該疾病相關(guān)的促炎癥反應(yīng),。 因此,，該菌可能在多發(fā)性硬化癥(MS)患者中有潛在的治療作用,，多發(fā)性硬化癥是一種影響大腦和神經(jīng)的自身免疫性疾病。多發(fā)性硬化癥患者通常表現(xiàn)為微生物群失衡,。 普雷沃氏菌是健康腸道生物群中必不可少的菌,。然而,，這種細菌是不是越多越好,？ 答案是否定的,。 最新人類研究已經(jīng)將普雷沃氏菌豐度的增加與局部和全身性疾病聯(lián)系起來，包括牙周炎、細菌性陰道病,、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、代謝紊亂和低級別全身性炎癥,。 腸道炎癥 Prevotella intestinalis 定殖導(dǎo)致微生物群代謝變化,，減少IL-18的產(chǎn)生,，從而加劇腸道炎癥，并可能導(dǎo)致全身自身免疫,。 IBS-D 腸易激綜合征 (IBS) 是一種慢性功能性胃腸道疾病,，IBS-D是腹瀉性，是 IBS 最主要的亞型,。 腸道菌群的改變與內(nèi)臟超敏反應(yīng)的增加有關(guān)，富含普雷沃氏菌可能與 IBS-D 的高風(fēng)險呈正相關(guān),。 ——可能原因如下：  普雷沃氏菌已被證實具有發(fā)酵和利用復(fù)雜多糖所必需的酶和基因簇（后面會詳細介紹）。普雷沃氏菌可能與其他菌群相互作用,，通過促進碳水化合物發(fā)酵,，誘發(fā)內(nèi)臟超敏反應(yīng)，加劇IBS癥狀,。 普雷沃氏菌含有在黏液蛋白降解中起重要作用的酶，可能導(dǎo)致腸道通透性增加。 普雷沃氏菌與促炎功能有關(guān)。用普雷沃氏菌治療小鼠可加重結(jié)腸炎,。 類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎 在人類腸道普雷沃氏菌中,，最廣為人知的是Prevotella copri,。雖然P. copri不是普遍存在的,，但當(dāng)它被鑒定出來時往往是豐度較高的,。 未經(jīng)治療的類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者的一級親屬中發(fā)現(xiàn)了Prevotella copri增加。 有研究報道了類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者的促炎TH17和TH1細胞免疫反應(yīng)是由P. copri-特異性抗體介導(dǎo)的。 這些結(jié)果表明，未來P. copri可以幫助識別更易感染這種炎癥性疾病的人。 注：類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎是一種自身免疫疾病，身體的免疫系統(tǒng)攻擊關(guān)節(jié)內(nèi)壁,，導(dǎo)致炎癥、疼痛和腫脹,。 肥胖 普雷沃氏菌豐度高的健康超重成人在食用富含全谷類和纖維的隨意飲食6周后,，比普雷沃氏菌豐度低的受試者減脂更多,。這進一步支持腸道類型作為肥胖癥個性化營養(yǎng)管理的潛在生物標(biāo)志物,。 普雷沃氏菌的高水平不僅與肥胖有關(guān),，且與非糖尿病患者的BMI指數(shù)、胰島素抵抗,、高血壓和非酒精性脂肪性肝顯著相關(guān),。 高血壓 與接受來自正常血壓供體的微生物群的小鼠相比，從高血壓患者體內(nèi)富含普氏菌菌群植入的無菌小鼠,，誘發(fā)更高的血壓,。 精神分裂癥 研究表明，精神分裂癥患者腸道菌群中,，Prevotellaceae菌增加,。 腦癱 腦癱患者和腦癱伴癲癇患者兒童腸道菌群中Prevotella豐度均顯著增加,。 艾滋病 艾滋病感染者的粘膜和糞便中普雷沃氏菌明顯升高,。 關(guān)鍵樹突狀細胞暴露于P.copri DSM 18205 可促進細胞因子的產(chǎn)生。普雷沃氏菌的增加可能有助于驅(qū)動感染艾滋病毒的人的慢性炎癥,。 此外,，艾滋病毒患者的乳酸菌：普雷沃氏菌比例往往較低。乳酸桿菌:普雷沃氏菌比例的降低與中性粒細胞存活有關(guān),。 骨髓炎 普雷沃氏菌的過度生長和乳酸桿菌的減少與小鼠骨髓炎的發(fā)病有關(guān),。模型小鼠普雷沃氏菌減少導(dǎo)致乳酸菌增加，對骨髓炎有保護作用,。因此,，普雷沃氏菌菌群的改變可能與骨髓炎的發(fā)生發(fā)展有關(guān),。 血流感染 血流感染一直是住院患者的一大威脅,，尤其是老年人。一例90歲心力衰竭患者入院后高燒,，病人血液培養(yǎng)瓶中發(fā)現(xiàn)厭氧菌——Prevotella copri. 患者腸道菌群也以普雷沃氏菌為主,。提示未來的研究需要評估腸道微生物譜對血流感染高危患者的精確識別和靶向治療的作用,。 口腔微生物組中的普雷沃氏菌 Prevotella 口腔中有許多問題與口腔微生物群直接相關(guān),。 與牙周病相關(guān)的普雷沃氏菌： P.intermedia,、P.melaninogenica、 P.bivia,、P.nigrescens,、P.disiens 炎癥性牙周炎有關(guān)的三種菌 中間普氏菌Prevotella intermedia和Prevotella nigrescens與炎癥性牙周炎相關(guān)，如妊娠牙齦炎,、急性壞死性潰瘍性牙齦炎和成人牙周炎,。 注：急性壞死性潰瘍性牙齦炎也稱為文森特病。這是一種嚴(yán)重的牙周炎,，其特征是牙齦侵蝕,、潰瘍、咀嚼疼痛和口臭,。 它們與牙齦卟啉單胞菌一起被稱為產(chǎn)黑色素厭氧菌,。這三種菌的生長都需要血紅素作為鐵的來源。在牙周炎患者的炎癥和出血過程中,，乳鐵蛋白與中性粒細胞一起釋放,，這些菌被證明能結(jié)合乳鐵蛋白。乳鐵蛋白能抑制牙齦卟啉單胞菌的生長,，但對普雷沃氏菌沒有抑制作用,。 無機鐵和鐵結(jié)合蛋白如轉(zhuǎn)鐵蛋白和乳鐵蛋白不支持中間普氏菌的生長，而含血紅素鐵的化合物包括血紅素,、人血紅蛋白,、牛血紅蛋白和牛過氧化氫酶可促進中間普氏菌的生長。 中間普氏菌也是妊娠期牙齦炎中發(fā)現(xiàn)的主要菌種,。 與吸煙有關(guān)的普氏菌 16S rRNA測序?qū)?16例中國健康人群口腔微生物群進行了分析,，通過LEfSe分析，其中與吸煙有關(guān)的兩種Prevotella菌： Prevotella pallens(q = 4.13E-03) 吸入性肺炎 — 可能由口腔厭氧菌群引起,，包括：厭氧鏈球菌,、梭桿菌屬、擬桿菌屬,、產(chǎn)黑色素普氏菌Prevotella melaninogenica. 中間普氏菌 與 痛風(fēng)/高尿酸血癥 有關(guān) 研究表明,，痛風(fēng)和 高尿酸血癥患者的唾液中，中間普氏菌Prevotella intermedia 含量顯著高于對照組,。雙向地,，當(dāng)患者患有痛風(fēng)或高尿酸血癥時，口腔微生物群會發(fā)生巨大變化,。 在對全身性疾病進行快速唾液檢測時,，唾液的 pH 值是一個重要因素。研究表明，pH 值降低的唾液會導(dǎo)致口腔微生物群在口腔中產(chǎn)生病理狀況,。痛風(fēng)和高尿酸血癥患者中間普氏菌Prevotella intermedia 含量高,，導(dǎo)致 pH 值的酸度低于對照個體。因此研究人員認為,，痛風(fēng)和/或高尿酸血癥患者更容易患牙周病,。 普雷沃氏菌除了在腸道，口腔生存之外,，也會出現(xiàn)在陰道,。 陰道微生物組中的普雷沃氏菌 Prevotella 陰道微生物群的組成對女性的健康至關(guān)重要。陰道中的微生物失衡就出現(xiàn)細菌性陰道炎,。 普雷沃氏菌是常見的陰道共生菌,。然而，這種細菌占主導(dǎo)并不是什么好事兒,。陰道粘膜普雷沃氏菌增多與細菌性陰道病有關(guān),。這種細菌會破壞陰道的酸度，更容易受到感染,。 ?普雷沃氏菌是宿主遺傳學(xué)影響下陰道生態(tài)失調(diào)的關(guān)鍵細菌群 一項研究調(diào)查了 542 名韓國女性雙胞胎的陰道微生物群的遺傳力及其與肥胖的關(guān)系,。 Si J, et al., Cell Host Microbe. 2017 該研究表明，表明乳酸菌和普氏菌,，其相對豐度與細菌性陰道病密切相關(guān),，分別是有益和潛在致病性陰道微生物群中最具遺傳性的細菌。 候選基因分析揭示了IL-5 的遺傳變異與Prevotella豐度之間的關(guān)聯(lián),。此外,，宿主肥胖顯著增加了與Prevotella相關(guān)的陰道微生物群的多樣性。 ?Gardnerella vaginalis 和Prevotella bivia共生關(guān)系 Prevotella bivia 產(chǎn)生的脂多糖和氨是陰道粘液的一部分,。它還與上皮細胞因子的產(chǎn)生有關(guān),，并促進其他陰道病相關(guān)細菌的生長，如陰道加德納菌Gardnerella vaginalis,，而后者又能刺激Prevotella bivia 的生長。 單獨或與其他微生物聯(lián)合,，Prevotella bivia具有誘發(fā)早產(chǎn),、子宮內(nèi)膜炎和其他子宮疾病的能力。 普雷沃菌是一個物種多樣性很高的大屬,；物種之間的基因組多樣性水平很高,。在人類群體中，菌株變異為預(yù)測普雷沃菌在任何給定腸道生態(tài)系統(tǒng)中的功能增加了另一層不確定性,。 要預(yù)測它的功能,，需要對這些物種的遺傳潛力、生態(tài)、它們與現(xiàn)存其他微生物及其宿主的相互作用有更細致的了解,。 營養(yǎng)代謝機制 Bacteroides 普雷沃氏菌擅長從阿拉伯木聚糖和低聚果糖中提取短鏈脂肪酸丙酸,。 研究人員通過在體外發(fā)酵系統(tǒng)中測試?yán)w維（來自高粱麩皮的阿拉伯木聚糖、來自玉米麩皮的阿拉伯木聚糖和低聚果糖）,，分析了普雷沃氏菌或擬桿菌的纖維利用能力,。發(fā)現(xiàn)普雷沃氏菌產(chǎn)生的丙酸比擬桿菌為主導(dǎo)的微生物群多兩到三倍。 丙酸主要是通過琥珀酸途徑形成的,，并已被證明在肝臟中代謝,。它能降低血清膽固醇和減少肝臟脂肪生成。 分解多糖 Prevotella copri 是人類腸道中最普遍的普氏菌種,，它能夠分解植物多糖和宿主來源的粘蛋白,，但不能分解膳食來源的動物多糖。這可能解釋了工業(yè)化的西方化人口中腸道Prevotella多樣性下降的原因,，這些人攝入較少的植物性食物,。 復(fù)雜多糖消化的多樣性和機制是由淀粉利用系統(tǒng)驅(qū)動的（前一篇文章有詳細講過）。在P. copri暴露于不同植物多糖時選擇性過表達,，而這種暴露影響了其生長能力,。因此，腸道中P. copri的多樣性越高,，可被潛在利用的復(fù)雜多糖類型的數(shù)量可能就越多,。 不同的多糖利用決定腸道普氏菌種間競爭 為了研究普雷沃氏菌競爭與飲食的關(guān)系，研究人員從小鼠腸道中分離普雷沃氏菌,，分析其體內(nèi)基因組和轉(zhuǎn)錄組,，并在小鼠體內(nèi)進行物種間競爭實驗。不同的普氏菌優(yōu)勢種在體內(nèi)競爭相似的代謝生態(tài)位,，這與特定多糖利用位點(PULs)的上調(diào)有關(guān),。 普雷沃氏菌擴增需要復(fù)雜的植物源多糖，而阿拉伯木聚糖對物種豐度有顯著的影響,。最具優(yōu)勢的普氏菌編碼一種特殊的串聯(lián)重復(fù)trsusC/D PUL,，使阿拉伯木聚糖的利用成為可能，并在人類普氏菌中保存,，尤其是那些純素食者,。這些發(fā)現(xiàn)表明有效的木聚糖利用是普雷沃氏菌優(yōu)勢的一個因素。  Gálvez EJC, et al., Cell Host Microbe. 2020 普氏菌除了內(nèi)部的菌種之間競爭外,，與其他菌也會相互作用,。 普雷沃氏菌與其他菌相互作用 普雷沃氏菌和擬桿菌不能在同一環(huán)境中很好地共處。 普雷沃氏菌可減少銅綠假單胞菌P. aeruginosa誘導(dǎo)的囊性纖維化支氣管上皮細胞炎癥反應(yīng),。  Bertelsen A et al., J Cyst Fibros. 2021 在混合感染中,，普雷沃氏菌P. histiola和P. nigrescens通過改變NF-κB/MAPK信號通路，減少銅綠假單胞菌TLR-4的表達和細胞因子(IL-6, IL-8)的釋放。 這種通過普雷沃氏菌減少炎癥的機制可能為治療慢性銅綠假單胞菌感染提供一種新的治療方法,。 飲食 ? 普雷沃氏菌 Prevotella 普氏菌的組成和代謝活動在很大程度上受飲食調(diào)節(jié),，它們也可以影響食物的代謝。 低脂高纖維飲食的非洲兒童腸道普氏菌豐富 研究比較了非洲和意大利兒童的菌群,，生活在布基納法索農(nóng)村的一個村莊里的非洲孩子,，類似于新石器時代自給自足的方式（低脂肪高纖維飲食）；而生活在佛羅倫薩的意大利孩子,，處于典型的歐洲工業(yè)化環(huán)境（高蛋白高脂飲食）,。非洲兒童的厚壁菌門顯著減少(P<0.001)，其中普雷沃氏菌和Xylanibacter菌豐富,，短鏈脂肪酸含量較高(P<0.001),。 非洲兒童富含多糖的飲食塑造了他們的腸道微生物群，幫助最大限度地從纖維中攝取能量,，同時也保護他們免受炎癥和非傳染性結(jié)腸疾病,。 Prevotella copri是飲食的重要生物標(biāo)志物 與非素食者相比，素食者擁有更多的普雷沃氏菌以及更高的普雷沃氏菌/擬桿菌比率,。  富含纖維的飲食與普雷沃氏菌類型有關(guān),，P. copri類型的碳水化合物分解代謝潛力增強。雜食性飲食相關(guān)的P. copri菌株中l(wèi)euB基因的患病率較高,，該基因參與支鏈氨基酸生物合成,，是葡萄糖耐受不良和2型糖尿病的危險因素。 如何使Prevotella菌生長,？ 一項針對菲律賓兒童的研究中強調(diào),，香蕉和芒果中的維生素A和β-胡蘿卜素刺激了Prevotella copri和Prevotella stercorea的生長。 膳食纖維誘導(dǎo)的葡萄糖代謝改善與普氏菌增加有關(guān) 研究人員比較了在食用大麥仁面包（BKB） 3 天后表現(xiàn)出改善的葡萄糖代謝的健康受試者的腸道微生物群組成,。BKB 治療后,，應(yīng)答者的普氏菌/擬桿菌比值高于無應(yīng)答者。 普雷沃氏菌在BKB誘導(dǎo)的某些個體糖代謝改善中發(fā)揮了作用,，可能是通過促進糖原儲存增加,。  Kovatcheva-Datchary P, et al., Cell Metab. 2015 然而，單一飲食成分對普雷沃菌的影響不容易預(yù)測,。 富含大麥仁的飲食增加了一些健康參與者的普雷沃菌水平,，但沒有增加其他人的普雷沃菌水平。 普雷沃菌對飲食的這些不同反應(yīng)可能取決于許多因素：飲食和宿主的特定方面,；存在的普雷沃氏菌的種類和/或菌株；以及其他微生物之間的相互作用,。 結(jié) 語 Prevotella 普雷沃氏菌對人體而言既可以是有益的,，也可以是有害的。 普雷沃氏菌菌株的基因組多樣性可能有助于部分解釋其對人類宿主之間飲食和健康狀況反應(yīng)的差異。 需要更多的研究來進一步了解普氏菌的遺傳潛力及其與宿主和其他細菌的相互作用,，以揭示其對健康或疾病的調(diào)節(jié)特性及潛在的因果關(guān)系,。 相關(guān)閱讀： 主要參考文獻： |
|
|
