巨單胞菌屬和巴恩斯氏菌屬與疾病相關(guān)性研究

薛澳徽，熱依沙·帕孜力江，陳文婷，趙潤(rùn)東，迪拉熱·艾海提，熱比亞·努力

（1.新疆醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830017；2.新疆醫(yī)科大學(xué)兒科學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830017；3.新疆醫(yī)科大學(xué)第五附屬醫(yī)院產(chǎn)科，新疆 烏魯木齊 830011）

近年來(lái)，腸道菌群與人類健康的關(guān)系受到越來(lái)越多的關(guān)注。各種分子生物學(xué)的研究均表明腸道菌群在促進(jìn)腸上皮細(xì)胞的分化與成熟、激活腸道免疫系統(tǒng)、抵御外源微生物入侵等方面扮演著重要的角色，并在糖尿病、肥胖、心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等多種疾病的發(fā)生與發(fā)展中發(fā)揮著重要作用[1]。腸道菌群與宿主相互作用、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫反應(yīng)和神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)密切相關(guān)，菌群失調(diào)將導(dǎo)致相關(guān)疾病的發(fā)生[2]。本文就巨單胞菌屬和巴恩斯氏菌屬進(jìn)行概述，并對(duì)巨單胞菌屬和巴恩斯氏菌屬與疾病相關(guān)性作一綜述。

1 巨單胞菌屬和巴恩斯氏菌屬概述

人體腸道內(nèi)大約存在1000 多種細(xì)菌，其數(shù)量達(dá)到3×1013個(gè)，基因組數(shù)超過(guò)人類的100 倍。這些腸道菌群共涉及9 個(gè)門(mén)，其中最豐富的物種是厚壁菌門(mén)（Firmicutes）和擬桿菌門(mén)（Bacteroidetes）[3，4]。巨單胞菌屬（Genus Megamonas）全名為Megamonas Shah and Collins 1983，屬于厚壁菌門(mén)。巨單胞菌是大桿菌，大小約（0.8～3.0）μm×（3～20）μm，細(xì)胞端圓，通常由于異染粒的存在可見(jiàn)顆粒體，無(wú)芽孢、無(wú)動(dòng)力，化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)，發(fā)酵各種碳水化合物，產(chǎn)生乙酸、丙酸和乳酸。而趨巨巨單胞菌（Megamonas hypermegas）是巨單胞菌屬中首次被發(fā)現(xiàn)的代表菌種。此菌專性厭氧、無(wú)動(dòng)力，其最佳生長(zhǎng)溫度為37 ℃。2008 年日本研究者M(jìn)aaloum M等[5]在人類糞便中發(fā)現(xiàn)了巨單胞菌屬另一菌種，即Megamonas funiformis。這種細(xì)菌大小為5～10 μm，是較大的革蘭氏陰性桿菌。巴恩斯氏菌屬（Genus Barnesiella）屬于擬桿菌門(mén)Porphyromonadaceae 菌科，以英國(guó)微生物學(xué)家Ella M.Barnes 的名字而命名，是人體腸道微生物群中較豐富的新菌屬類[6]，其代表菌種為Barnesiella viscericola，是科學(xué)家Barnesiella intestinihominis 于2008 年從人類糞便中分離出，并以其名字命名[7]。

2 巨單胞菌屬和巴恩斯氏菌屬與疾病的關(guān)系

有研究顯示[8]，我國(guó)人腸道內(nèi)巨單胞菌屬的豐度較非洲人低，尤其在百歲老人腸道內(nèi)豐度更低。Liao M等[9]研究表明，瑤族健康人腸道內(nèi)巨單胞菌屬豐度較低，并且與該民族特殊的飲食習(xí)慣有關(guān)。另有研究證實(shí)[10]，擬桿菌門(mén)減少，厚壁菌門(mén)增加，或擬桿菌門(mén)與厚壁菌門(mén)之比例降低都能引起肥胖。故有些研究者提出把厚壁菌門(mén)和擬桿菌門(mén)的比值作為代謝性疾病的生物性標(biāo)志物，但厚壁菌門(mén)中還存在一些像巨單胞菌屬一樣能夠產(chǎn)生短鏈脂肪酸的菌屬。短鏈脂肪酸是益于改善代謝性疾病進(jìn)展的菌群代謝產(chǎn)物，因此腸道菌群研究不能停留在門(mén)水平上，要深入研究屬水平或者種水平上細(xì)菌的多樣性和功能。也有研究表明[11]，用膳食纖維飲食干預(yù)2 型糖尿病人群，其腸道內(nèi)巨單胞菌屬的豐度會(huì)增高。既往研究[12，13]通過(guò)高通量測(cè)序進(jìn)行菌群多樣性分析發(fā)現(xiàn)，糖調(diào)節(jié)受損人群中巨單胞菌屬豐度上升，與高密度脂蛋白膽固醇和糕點(diǎn)類攝入量呈正相關(guān)，這進(jìn)一步說(shuō)明巨單胞菌屬的豐度與代謝性疾病疾病密切相關(guān)，而且受到飲食結(jié)構(gòu)影響。這一系列研究均表明，人體內(nèi)的巨單胞菌屬可能存在地區(qū)、種族、年齡、飲食差異性，并且可能和人的長(zhǎng)壽、兒童的生長(zhǎng)發(fā)育和人類的健康等相關(guān)。

張昌云等[14]在研究陽(yáng)虛質(zhì)和平和質(zhì)腸道微生物菌落構(gòu)成變化過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，陽(yáng)虛質(zhì)人群腸道中巨單胞菌屬豐度下降，說(shuō)明巨單胞菌屬與陽(yáng)虛質(zhì)病癥可能有關(guān)。另外，田麗等[15]在炎癥性腸病患者的糞便微生物群落組成中發(fā)現(xiàn)，炎癥性腸病巨單胞菌屬豐度顯著降低，說(shuō)明巨單胞菌屬豐度的降低亦可能與炎癥性腸病有關(guān)。秦媛媛等[16]在探討胃癌氣陰兩虛證患者舌苔菌群變化的炎癥代謝機(jī)制的研究發(fā)現(xiàn)，舌苔的3 個(gè)細(xì)菌屬（巨單胞菌屬、柄細(xì)菌屬、木洞菌屬）是胃癌氣陰兩虛證的標(biāo)志菌群，這從中醫(yī)的角度詮釋了巨單胞菌屬可能潛在影響了胃癌患者的體內(nèi)代謝機(jī)制。在海南地區(qū)，矮身材兒童與健康兒童的腸道菌群在門(mén)和屬水平上的構(gòu)成及豐度均有所不同，矮身材兒童組的巨單胞菌屬豐度顯著高于健康組，腸道菌群的結(jié)構(gòu)異常可能是導(dǎo)致兒童身高發(fā)育遲緩的重要原因之一[17]。曹星琦[18]在成年人群中通過(guò)不同膳食模式對(duì)2 型糖尿病發(fā)病進(jìn)行預(yù)測(cè)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)植物性膳食模式與較低的2 型糖尿病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)。顧學(xué)紅等[11]使用不同膳食方案對(duì)2 型糖尿病患者腸道菌群豐度及血糖的影響進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)膳食纖維干預(yù)組和膳食纖維聯(lián)合蛋白質(zhì)干預(yù)組腸道菌群中巨單胞菌屬豐度較高。在抑郁癥的相關(guān)研究中，漆靖等[19]發(fā)現(xiàn)抑郁組巨單胞菌屬豐度明顯高于對(duì)照組。陳鵬德等[20]在過(guò)敏性紫癜患兒的腸道菌群結(jié)構(gòu)及多樣性變化和糞便菌群與黏膜菌群結(jié)構(gòu)及多樣性的差異研究中發(fā)現(xiàn)，過(guò)敏性紫癜患兒糞便菌群中巨單胞菌屬豐度高于對(duì)照組健康兒童。另有研究發(fā)現(xiàn)[21]，在重癥肌無(wú)力患者腸道內(nèi)發(fā)現(xiàn)巨單胞菌屬的豐度高于其各自的正常對(duì)照組。綜上所述，巨單胞菌屬豐度升高與代謝性疾病、炎癥性疾病、精神神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生發(fā)展都可能有潛在聯(lián)系，但具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

巴恩斯氏菌屬屬于擬桿菌門(mén)，是一種新發(fā)現(xiàn)的菌屬[22]。巴恩斯氏菌屬與炎癥性腸病有著一定的關(guān)系。有研究顯示[23]，炎癥性腸病巴恩斯氏菌屬豐度顯著降低。王信等[24]在研究原發(fā)性干燥綜合征腸道菌群多樣性中發(fā)現(xiàn)，巴恩斯氏菌屬豐度在原發(fā)性干燥綜合征組有所下降。黃蓉[25]研究處于不同控制水平的兒童哮喘癥腸道菌群差異發(fā)現(xiàn)，巴恩斯氏菌屬在未完全控制哮喘組的相對(duì)豐度較健康對(duì)照組和完全控制組均呈下降趨勢(shì)。因此，推測(cè)巴恩斯氏菌屬豐度可能與炎癥有一定的聯(lián)系。

Dutta D等[26]在研究抗腫瘤免疫調(diào)節(jié)劑環(huán)磷酰胺的作用是否依賴于腸道菌群的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，巴恩斯氏菌屬在結(jié)腸內(nèi)積累，促進(jìn)了腫瘤病變中產(chǎn)生IFN-γ 的γσT 細(xì)胞的浸潤(rùn)，提示其作為有價(jià)值的“抗腫瘤益生菌”，能夠改善烷基化免疫調(diào)節(jié)化合物的化療功效。抗生素可以影響腸道菌群中巴恩斯氏菌屬的數(shù)量。徐明軍等[27]研究海藻類功能食品對(duì)小鼠腸道菌群和非特異性免疫的調(diào)節(jié)作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)抗生素干預(yù)模型組小鼠體內(nèi)Barnesiella intestinihominis 等抑制機(jī)體免疫力的菌群量明顯高于正常及治療組。研究顯示[28]，巴恩斯氏菌屬能夠清除耐萬(wàn)古霉素腸球菌定植，該結(jié)果可能為防止高度耐藥細(xì)菌的傳播提供新的方法。另有研究發(fā)現(xiàn)[29]，提供功能性食品時(shí)，腸道菌群種類和數(shù)目相對(duì)增多，例如給2 型糖尿病小鼠提供普通飼料時(shí)，其腸道菌群種類和數(shù)目相對(duì)較少；而提供功能性食品時(shí)，腸道菌群種類和數(shù)目相對(duì)增多，特別是雙歧桿菌、Barnesiella intestinihominis 等明顯增多。此外，巴恩斯氏菌屬可能與肝癌的發(fā)生有關(guān)。甄宏德等[30]對(duì)原發(fā)性肝癌小鼠和正常小鼠腸道菌群多樣性進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，二者間巴恩斯氏菌屬存在顯著性差異。同時(shí)，在乙型肝炎肝硬化患者與健康人之間，巨單胞菌屬的含量與也存在差異[31]。左雪燦等[32]在探討腦卒中后抑郁患者糞便標(biāo)本的微生物種群分布變化的研究中發(fā)現(xiàn)，腦卒中后抑郁癥患者組巨單胞菌屬水平上均顯著高于健康對(duì)照組，且巴恩斯氏菌屬屬于人體常見(jiàn)的益生菌，此類菌群在卒中患者腸道內(nèi)含量顯著下降，說(shuō)明益生菌被抑制的同時(shí)，有害菌群含量上升可能導(dǎo)致卒中的發(fā)生[33，34]。自閉癥的發(fā)展及其行為癥狀的嚴(yán)重程度與腸道菌群結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。趙銳豪等[35]研究應(yīng)用Spearman 秩相關(guān)分析自閉癥兒童腸道菌群與行為癥狀嚴(yán)重程度的相關(guān)性，結(jié)果顯示自閉癥兒童糞便的優(yōu)勢(shì)菌群為Megamonas、Megasphaera、Barnesiella等，且Megamonas 豐度與自閉癥兒童健康/身體/行為和語(yǔ)言評(píng)分均呈正相關(guān)。

此外，既往研究發(fā)現(xiàn)[12，13，36]，新發(fā)2 型糖尿病和糖調(diào)節(jié)受損人群巴恩斯氏菌屬豐度降低。鞏文靜[37]研究植物多糖和膳食纖維代替日常一日三餐飲食，模擬完全禁食的生理狀態(tài)，稱之為柔性辟谷（flexible abrosia，F(xiàn)A），F(xiàn)A 一周后發(fā)現(xiàn)巴恩斯氏菌屬增加，巨單胞菌屬減小，具有顯著地降低體重、體脂肪、腰圍的作用，不會(huì)引起瘦體重、肌肉量、基礎(chǔ)代謝率大幅度降低，可以降低血壓、血糖、血尿酸、膽固醇、機(jī)體炎癥反應(yīng)，且無(wú)電解質(zhì)紊亂現(xiàn)象。因此，巴恩斯氏菌屬的豐度與免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞的數(shù)量有關(guān)，但其與胃腸道炎性疾病相關(guān)機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。

3 總結(jié)與展望

巨單胞菌屬豐度增加或巴恩斯氏菌屬豐度降低都有可能與人體的疾病狀態(tài)有一定的聯(lián)系，尤其是與代謝性疾病與炎癥狀態(tài)關(guān)系可能更加密切，但兩種菌屬與代謝、免疫之間的互作有待進(jìn)一步深入研究。腸道菌群與人體許多疾病有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，腸道菌群失調(diào)參與人體許多全身性疾病的發(fā)生和演變。腸道菌群與疾病之間的研究應(yīng)從屬、種水平出發(fā)，研究每一種菌屬在疾病發(fā)生發(fā)展中的具體機(jī)制。今后研究工作的重點(diǎn)將轉(zhuǎn)向研究每一種菌屬、菌種的具體機(jī)制、尋找更為有效的治療靶點(diǎn)，為調(diào)節(jié)腸道菌群來(lái)預(yù)防并治療各種疾病提供更為精準(zhǔn)的研究基礎(chǔ)。相信隨著微生物檢測(cè)等技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)研究的不斷深入，巨單胞菌屬和巴恩斯氏菌屬與疾病關(guān)系的認(rèn)知將會(huì)更加透徹。