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腸道菌庫(kù)的建立

腸道菌庫(kù)的建立
越來(lái)越多的證據(jù)表明,腸道微生物與宿主健康和生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān),在未來(lái)人體健康管理和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)發(fā)展中,腸道微生物資源潛力巨大,在揭示宿主表型與腸道菌群因果關(guān)系的研究中,發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。目前,僅有不足半數(shù)的腸道微生物物種,成功地在實(shí)驗(yàn)室獲得純培養(yǎng)和命名。腸道微生物菌株資源的匱乏,極大的限制了腸道微生物的應(yīng)用與研究。
鑒于腸道微生物菌株資源庫(kù)的建設(shè)是開(kāi)發(fā)利用腸道微生物的基礎(chǔ),是認(rèn)知宿主—微生物互作機(jī)制中至關(guān)重要的一環(huán),明舟生物在過(guò)去的幾年里一直致力于人群和模式動(dòng)物腸道微生物菌株資源的培養(yǎng)和菌株資源庫(kù)的構(gòu)建。
通過(guò)對(duì)中國(guó)各地不同實(shí)驗(yàn)室和哺乳動(dòng)物Mus musculus)和人的糞便及腸道內(nèi)容物中的細(xì)菌進(jìn)行分離和培養(yǎng),我們準(zhǔn)備建立了一個(gè)開(kāi)放的腸道細(xì)菌庫(kù)。綜合形態(tài)和16S基因序列分析,參考原核生物名稱表(LPSN )平臺(tái)。構(gòu)建人群和模式動(dòng)物腸道微生物菌株資源庫(kù)
 
梭菌屬 Clostridium
說(shuō)明: 梭狀,又稱梭狀芽孢桿菌屬或厭氧芽孢桿菌屬,芽孢常比菌體大,是一類能產(chǎn)生內(nèi)生孢子厭氧革蘭氏陽(yáng)性菌。廣泛分布于自然界,土壤中最多,芽孢圓形或橢圓形。除了產(chǎn)氣莢膜梭菌無(wú)鞭毛外,大多有鞭毛。大部份的梭菌屬可以水解糖、蛋白質(zhì),又可產(chǎn)生外毒素,多導(dǎo)致人體炎癥、致病,導(dǎo)致菌群失衡,部分正常腸道菌,產(chǎn)丁酸
核心菌屬
 
普雷沃氏菌屬 Prevotella
說(shuō)明: 核心菌,素食、高碳水低蛋白脂肪人群,為擬桿菌目普雷沃氏菌科的一厭氧革蘭氏陰性菌。多形態(tài)桿菌,不產(chǎn)芽孢。該屬是由口腔擬桿菌的16個(gè)種轉(zhuǎn)入組成的新屬
瘤胃球菌屬 Ruminococcus
說(shuō)明: 真細(xì)菌目顫螺菌科的一革蘭氏陽(yáng)性菌。生活在哺乳動(dòng)物的瘤胃、大腸和盲腸中。消化抗性淀粉、高纖維食物,腸道主要共生菌
改善方式: 抗性淀粉、水果和蔬菜、高鹽飲食、大豆、嗜酸乳桿菌和長(zhǎng)雙歧桿菌、巖藻糖、肉食增加R.gnavus
擬桿菌屬 Bacteroides
說(shuō)明:不形成孢子、厭氧和桿狀細(xì)菌,人類常駐菌群,腸道組成的重要基石菌屬,與人類具有共生的關(guān)系。擬桿菌屬被歸類在革蘭氏陰性菌專性厭氧菌中。不同于其他細(xì)菌的是,擬桿菌屬的細(xì)胞膜上帶有鞘磷脂。這一細(xì)菌種類中以松脆類桿菌較為有名。消化蔬菜和谷食,不分解脂肪,腸道主要共生菌,豐度高體重較輕
優(yōu)桿菌屬 Eubacterium
說(shuō)明:為真細(xì)菌目的一細(xì)菌。此科的模式屬為優(yōu)桿菌屬。基石菌,產(chǎn)短鏈脂肪酸,調(diào)節(jié)代謝
Lachnoclostridium
說(shuō)明: 毛梭菌是毛梭菌科細(xì)菌的一個(gè)屬。常見(jiàn)腸道菌,可產(chǎn)生丁酸,但減少乙酸,與內(nèi)臟脂肪積累相關(guān)
糞桿菌屬 Faecalibacterium
說(shuō)明: 基石菌,產(chǎn)丁酸,分解復(fù)雜碳水和淀粉
改善方式:高纖維、低肉的飲食、全谷物、蔬菜、水果、堅(jiān)果、種子和豆類、菊粉型果聚糖和阿拉伯木聚糖
經(jīng)黏液真桿菌屬 Blautia
說(shuō)明: 消化復(fù)合碳水化合物,健康菌改善方式:omega-3、米、大麥,黃酮類,高谷物飲食,黃連素,橙子,維生素D3,低聚果糖、酒曲、交替飲食
戴阿利斯特桿菌屬 Dialister
說(shuō)明:為韋榮氏菌科的一個(gè)。該屬的模式種為侵肺戴阿利斯特桿菌;代謝碳水化合物、產(chǎn)短鏈脂肪酸
羅氏菌屬 Roseburia
說(shuō)明: 微彎桿,分離于鼠的盲腸,基石菌,復(fù)雜碳水、產(chǎn)丁酸,過(guò)多也會(huì)導(dǎo)致菌群紊亂改善方式:地中海飲食、植物性食物、全谷物、豆類和堅(jiān)果、蘑菇、燕麥、幾丁質(zhì)、菊粉、膳食多酚
直腸真桿菌屬 Agathobacter
說(shuō)明: 可利用抗性淀粉
吉米菌屬 Gemmiger
說(shuō)明: 健康飲食,高果蔬、谷物及豆類飲食含量高
Parabacteroides
說(shuō)明: 革蘭氏陰性,厭氧,非孢子形成屬,屬單寧科,幫助糖脂代謝,改善高脂影響,過(guò)多會(huì)導(dǎo)致菌群棄亂
改善方式: 高果糖飲食,水果和蔬菜、鐵
Alistipes
說(shuō)明: 革蘭氏陰性的桿狀厭氧菌屬,屬于擬桿菌門(mén)。當(dāng)這個(gè)屬的成員定植在人類胃腸道(GI)時(shí),它們對(duì)結(jié)腸炎(腸道炎癥)、自閉癥和肝硬化(肝纖維化)提供保護(hù)作用。這種植物也會(huì)引起焦慮、慢性疲勞綜合征、抑郁和高血壓,從而導(dǎo)致生態(tài)失調(diào)。耐膽汁酸菌,與脂肪攝入相關(guān)
毛螺菌屬 Lachnospira
說(shuō)明:厭氧革蘭氏陰性彎桿菌。分離于小牛瘤胃中。此屬的模式種為多對(duì)毛螺菌;發(fā)酵代謝騰食纖維,利用果蔬果膠產(chǎn)生乙酸
考拉桿菌屬 Phascolarctobacterium
說(shuō)明:專性厭氧和革蘭氏陰性細(xì)菌,可產(chǎn)生短鏈脂肪酸,包括乙酸鹽和丙酸鹽,并可能與宿主的代謝狀態(tài)和情緒有關(guān),在人體胃腸道大量定植;產(chǎn)短鏈脂肪酸,高易減肥,與水果蔬菜攝入相關(guān)
改善方式:避免高脂飲食、低聚果糖、富馬酸鹽、芽抱桿菌補(bǔ)充、懈皮素、白蔡蘆醇
百單胞菌屬 Megamonas
說(shuō)明:厭氧革蘭氏陰性大桿菌。發(fā)酵各種碳水化合物,終產(chǎn)物是乙酸、丙酸和乳酸。不產(chǎn)芽孢。分離于人、動(dòng)物和家禽的腸道。發(fā)酵碳水化合物,產(chǎn)乙酸,丙酸,乳酸
糞球菌屬 Coprococcus
說(shuō)明:革蘭氏陽(yáng)性菌。分離于人的腸道和糞便,可產(chǎn)丁酸,過(guò)多導(dǎo)致菌群鑫亂
雙岐桿菌屬 Bifidobacterium
說(shuō)明:最重要的益生菌屬,基石菌,豐度高體重較輕
改善方式:益生菌補(bǔ)充,發(fā)酵食品低聚果糖,抗性淀粉,白黎蘆醇,鎂、綠茶、杏仁、巖藻多糖、大麥、菊芋、阿拉伯木聚糖、菊粉、減少飲酒
乳桿菌屬 Lactobacillus
說(shuō)明: 即為乳酸桿菌,是一種存在于人類體內(nèi)的益生菌,因能夠?qū)?/span>碳水化合物發(fā)酵乳酸而得名,可用于制造液態(tài)酸奶、固態(tài)奶酪德國(guó)酸菜、啤酒葡萄酒、泡菜腌漬食品和其他發(fā)酵食品。嬰幼兒較多,益生菌,豐度過(guò)高體重增加
改善方式: 白蔡蘆醇、大麥、可可、低聚果糖
芽抱桿菌屬 Bacillus
說(shuō)明:革蘭氏陽(yáng)性菌,此屬細(xì)菌中有專性需氧菌兼性厭氧菌,遍布于各種環(huán)境,有些獨(dú)立存在,有些會(huì)寄生于其他生物。在不適合生存的情況下,此屬細(xì)菌可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)生孢子進(jìn)入休眠狀態(tài)并持續(xù)很久。在芽孢桿菌屬中,其中枯草桿菌可以作為科學(xué)研究用的模式生物,還有可致病的炭疽桿菌蠟樣芽孢桿菌。自閉癥兒童顯著較高,可能與短鏈脂肪酸較高有關(guān)
改善方式: 母乳低聚糖
埃希民菌屬 Escherichia
說(shuō)明: 正常菌屬,能合成維生素B、K等。一般不致病,偶而引起腸外感染(如尿路感染)。某些血清型能導(dǎo)致腹瀉等腸道癥狀。是國(guó)際上廣泛使用的衛(wèi)生監(jiān)督指示菌,可作為飲水、食品等衛(wèi)生檢定的指標(biāo),條件致病菌,過(guò)多致病,導(dǎo)致菌群失衡
有害菌屬
鏈球菌屬 Streptococcus
說(shuō)明: 是一類球形的革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌,屬于厚壁菌門(mén)的一個(gè)。這些細(xì)菌細(xì)胞分裂時(shí)總是沿一個(gè)軸,所以通常成對(duì)或者鏈狀的。因?yàn)檫@些特征,他們被稱作“鏈球菌”,區(qū)別于可以沿多個(gè)軸分裂而形成一團(tuán)細(xì)胞的“葡萄球菌”(Staphylococcus)。鏈球菌屬包含了很多個(gè),其中多數(shù)是在人和動(dòng)物表皮,呼吸道等處的共生菌(commensal flora),也有對(duì)人類有益的菌種如嗜熱鏈球菌Streptococcus thermophilus),但其中也有相當(dāng)數(shù)量的致病菌種??梢鸹撔匝装Y,個(gè)別菌為益生菌,常見(jiàn)皮膚
韋榮菌屬 Veillonella
說(shuō)明: 寄生在人和動(dòng)物的口腔、腸道和呼吸道中,過(guò)多導(dǎo)致菌群失衡,可產(chǎn)丁酸,常見(jiàn)于嬰幼兒,健康口腔核心菌
Pantoea
說(shuō)明: 發(fā)酵乳糖,有運(yùn)動(dòng),形成粘液菌落。一些物種表現(xiàn)出群體感應(yīng)能力,可以驅(qū)動(dòng)不同的基因表達(dá),從而控制某些生理活動(dòng)。變形菌門(mén),條件致病菌,過(guò)多導(dǎo)致菌群紊亂
梭桿菌屬 Fusobacterium
說(shuō)明:變形菌門(mén),條件致病菌,過(guò)多導(dǎo)致菌群紊亂
志賀氏菌屬 Shigella
說(shuō)明: 致病菌,革蘭氏陰性、不活動(dòng)、不產(chǎn)生孢子的桿狀細(xì)菌,可引起和其他哺乳類動(dòng)物細(xì)菌性痢疾
彎曲桿菌屬 Campylobacter
說(shuō)明: 曲狀桿菌屬的型態(tài)就是折曲了的一般桿菌,呈“逗號(hào)”狀或S字型,本屬絕大多數(shù)物種均為病原體,可感染人類及其他動(dòng)物。家禽是本屬細(xì)菌的天然儲(chǔ)積所,條件致病菌,導(dǎo)致腸道疾病,常見(jiàn)腸胃炎和菌群紊亂
克雷伯氏菌屬 Klebsiella
說(shuō)明: 條件致病菌,自然環(huán)境中普遍存在。克雷伯氏菌通常都有大量的黏性的多糖形成的莢膜包覆。它們可以在人類,特別是免疫力低弱的個(gè)體造成肺炎、尿路感染、菌血癥等等感染癥。
改善方式: 乳桿菌補(bǔ)充、雙歧桿菌補(bǔ)充、大麥、低聚果糖
脫硫弧菌屬 Desulfovibrio
說(shuō)明: 產(chǎn)生硫化氫,導(dǎo)致炎癥、腹瀉,過(guò)多通常肥胖
螺桿菌屬 Helicobacter
說(shuō)明:革蘭氏陰性菌,微需氧菌,該菌屬一些菌種被發(fā)現(xiàn)在人類上消化道內(nèi)壁,部分種為致病菌,與消化性潰瘍、侵性胃炎、十二指腸炎、胃癌有關(guān)。常見(jiàn)的種主要有幽門(mén)螺桿菌(H. pylori)、畢氏螺桿菌(H. bizzozeronii)、犬螺桿菌(H. canis)、加拿大螺桿菌(H. canadensis)、同性戀螺桿菌(H. cinaedi)、芬納爾螺桿菌(H. fennelliae)、幼禽螺桿菌(H. pullorum)、溫哈門(mén)螺桿菌(H. winghamensis)、貓胃螺桿菌(H. felis)等。其中與人類感染有關(guān)的主要有畢氏螺桿菌、犬螺桿菌、加拿大螺桿菌、同性戀螺桿菌、幽門(mén)螺桿菌、貓胃螺桿菌等,其中以幽門(mén)螺桿菌最為常見(jiàn)。
弓形菌屬 Arcobacter
說(shuō)明: 常見(jiàn)腹瀉致病菌,在需氧、微需氧和15℃低溫條件下均可生長(zhǎng)。人畜共患的食源性和水源性病原菌,主要分離自豬肉、牛肉、禽肉等動(dòng)物性食品和水體。
厭氧螺菌 Anaerobiospirillum
說(shuō)明:氣單胞菌目琥珀酸弧菌科的一厭氧革蘭氏陰性菌。螺旋狀細(xì)胞。分離于狗和貓的糞便,也是人的病原,可引起菌血癥或腹瀉。此屬的模式種為產(chǎn)琥珀酸厭氧螺菌
腸球菌屬 Enterococcus
說(shuō)明: 革蘭氏陽(yáng)性球菌。經(jīng)常以成對(duì)(雙球菌)或短鏈方式存在,故從形態(tài)上與鏈球菌屬很難區(qū)分。在人類腸道里有兩種常見(jiàn)的偏利共生腸球菌:糞腸球菌Enterococcus faecalis)約占90-95%和屎腸球菌Enterococcus faecium)約占5-10%。其他人體中較少見(jiàn)的菌群還有E. casseliflavus、E. gallinarum和E. raffinosus。腸球菌能生成抵抗藥物的物質(zhì),使它們不容易被抗生素殺死,且容易散播抗藥性在惡劣環(huán)境中生存,故近年來(lái)已成為臨床感染的重要致病菌之一。尤其是E. faecium經(jīng)常對(duì)氨芐青霉素ampicillin)及萬(wàn)古霉素vancomycin)具有抗藥性,是所有腸球菌感染癥中最難治療的。常見(jiàn)腸道共生菌,過(guò)多會(huì)導(dǎo)致菌群紊亂,可能引發(fā)感染,導(dǎo)致肥胖
奈瑟氏菌屬 Neisseria
說(shuō)明: 革蘭氏陰性菌。奈瑟菌為雙球菌,包括多種致病菌,如引起淋病淋病奈瑟菌(N. gonorrhoeae)(又稱“淋球菌”)以及腦膜炎奈瑟菌。該屬下的所有物種均為好氧細(xì)菌,不具備移動(dòng)能力氧化酶測(cè)試陽(yáng)性。致病物種的細(xì)胞壁表面含有毒素脂質(zhì)A。由于球菌的生長(zhǎng)需要復(fù)雜營(yíng)養(yǎng),微生物學(xué)家一般在巧克力細(xì)菌培養(yǎng)基(成分為高壓加熱的血瓊脂)中培養(yǎng)奈瑟氏菌,濕潤(rùn)的、含5%二氧化碳的氣體環(huán)境最利于奈瑟氏菌生長(zhǎng)。部分為人體病原菌
不動(dòng)桿菌屬 Acinetobacter
說(shuō)明: 條件致病菌,為假單胞菌目莫拉氏菌科的一好氧或兼性厭氧發(fā)酵型革蘭氏陰性桿菌,桿狀菌,廣泛存在于自然界的土壤、水和污物中??梢鸷粑栏腥?、敗血癥、腦膜炎、心內(nèi)膜炎、傷口及皮膚感染、泌尿生殖道感染等。重癥者可導(dǎo)致死亡。多見(jiàn)于老年人以及嬰幼兒,以及犬科動(dòng)物。
假單胞菌屬 Pseudomonas
說(shuō)明:該屬微生物具有極其豐富的代謝多樣性,使得它們能夠在非常廣闊的生態(tài)位中生存。假單胞菌屬的微生物在in vitro條件下很容易培養(yǎng),是科研的絕佳材料,比較典型的研究對(duì)象有人類致病菌綠膿桿菌、植物致病菌丁香假單胞菌、土壤細(xì)菌戀臭假單胞菌以及能促進(jìn)植物生長(zhǎng)的熒光假單胞菌。 會(huì)導(dǎo)致感染和食物變質(zhì)
霍爾德曼氏菌屬 Holdemania
說(shuō)明: 腸道共生菌,降解黏蛋白,機(jī)會(huì)致病菌
柯林斯氏菌屬 Collinsella
說(shuō)明:產(chǎn)氣菌,與脂質(zhì)代謝及心腦血管相關(guān),過(guò)多可導(dǎo)致菌群紊亂,部分病原菌
其他重要菌屬
 
嗜膽菌屬 Bilophila
說(shuō)明: 條件致病菌,變形菌門(mén),脫硫弧菌科的一種厭氧、革蘭氏陰性、耐膽汁、過(guò)氧化氫酶陽(yáng)性桿菌。目前通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)現(xiàn)在越來(lái)越多的人群,尤其男性,甚至低齡兒童中檢出了高豐度的該菌。與耐膽汁酸與脂肪攝入相關(guān),便秘人群含量更高
Flavonifractor
說(shuō)明: 直的或稍微彎曲的桿,2-10微米長(zhǎng),單個(gè)或成對(duì)出現(xiàn)。已從人類糞便、血液、腹內(nèi)膿液和受感染的軟組織中分離出菌株,參與腸道兒茶素代謝,減輕免疫反應(yīng),產(chǎn)丁酸
Dorea黃屬 Dorea
說(shuō)明: 消化碳水化合物產(chǎn)氣,自閉癥譜系障礙發(fā)病相關(guān)
改善方式: 富含可溶性纖維的食物,欖油
Hungatella
說(shuō)明: 革蘭氏陽(yáng)性,芽孢內(nèi)形成的棒狀細(xì)菌,屬亨蓋特菌。在極少數(shù)情況下,亨蓋特菌可以引起人類感染。參與生成氧化三甲胺和牛磺酸
顫螺菌屬 Oscillospira
說(shuō)明:革蘭氏陰性菌,能產(chǎn)生芽胞。細(xì)胞呈大的桿狀或絲狀。出現(xiàn)于食草動(dòng)物的腸道?;⒑诵木?,幫助消化抗性淀粉,產(chǎn)丁酸,并在大腸中發(fā)酵。與兒童過(guò)敏和肥胖呈負(fù)相關(guān)。
檸檬酸桿菌屬 Citrobacter
說(shuō)明: 常見(jiàn)菌,革蘭氏陰性菌。直桿菌。發(fā)現(xiàn)于人和動(dòng)物的糞便中,或許是正常腸道棲居菌。時(shí)常作為條件致病菌分離自臨床樣品。也見(jiàn)于土壤、水、污水和食物中。免疫力下降可能引發(fā)感染
Akkermansia
說(shuō)明:橢圓形,無(wú)運(yùn)動(dòng),革蘭氏陰性染色。嚴(yán)格的厭氧生物?;?,可降解淀粉,黏蛋白降解菌,可控制體重,改善代謝和炎癥,過(guò)多導(dǎo)致腸粘膜屏障破壞。
改善方式: 高蛋白飲食、低FODMAPS飲食、高脂飲食
腸桿菌屬 Enterobacter
說(shuō)明: 革蘭氏陰性菌、兼性厭氧生物及呈棒狀的細(xì)菌,屬于腸桿菌目腸桿菌科。大部分腸桿菌屬都具有三種特征:葡萄糖發(fā)酵作用(Glucose fermentation)陽(yáng)性、細(xì)胞色素氧化酶(Cytochrome oxidase)陰性、硝酸鹽還原作用(Nitrate reduction)陽(yáng)性。這個(gè)屬下的7個(gè)種都是病原及使宿主免疫受損的機(jī)會(huì)性感染的細(xì)菌。泌尿道肺部是一般受感染的地方。與其他革蘭氏陰性菌不同的是,它能很快的把乳糖發(fā)酵。產(chǎn)酸產(chǎn)氣,不引起腹瀉,機(jī)會(huì)性感染,過(guò)多導(dǎo)致菌群紊亂和肥胖
Turicibacter
說(shuō)明: 發(fā)酵生成乳酸,參與肌肉和疲勞調(diào)節(jié)
丁酸弧菌屬 Butyrivibrio
說(shuō)明: 為梭菌目毛螺菌科的一厭氧革蘭氏陰性彎曲桿菌,利用纖維素、淀粉和其他多聚糖生成丁酸
Christensenella
說(shuō)明:克里斯滕森菌屬是克里斯滕森菌科的一種非孢子形成、厭氧和非運(yùn)動(dòng)細(xì)菌
 
菌株培養(yǎng)與定植
高度競(jìng)爭(zhēng)和動(dòng)態(tài)的腸道微生物群的微生物組成的變化可以影響宿主生物學(xué)的許多方面。盡管腸道微生物組成對(duì)人類健康很重要,但控制共生菌株入侵現(xiàn)有復(fù)雜群落的規(guī)則還沒(méi)有得到很好的解釋。常駐菌株往往排除了與其類似的入侵菌株,在某些情況下,被現(xiàn)有菌株占據(jù)的生態(tài)位可以被類似的入侵菌株利用。無(wú)法預(yù)測(cè)或控制糞便微生物移植的結(jié)果表明,需要對(duì)影響新菌株是否能夠整合到預(yù)先存在的復(fù)雜微生物群的因素進(jìn)行基本了解。
單、多菌株定植無(wú)菌鼠是實(shí)現(xiàn)研究菌株定植抗性、菌株代謝、菌株與機(jī)體互作的重要技術(shù)手段。該技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于益生菌、工程菌、單菌活體生物藥的機(jī)理研究中。已建立完備的微生物實(shí)驗(yàn)室,可實(shí)現(xiàn)菌株的體外培養(yǎng)、體內(nèi)定植、表型鑒定、測(cè)序分析等一條龍服務(wù),可做到菌株進(jìn),數(shù)據(jù)出的全流程服務(wù)。