普拉梭菌的生物學(xué)特性及其與宿主的相互作用

胡日查 孫志宏 張和平

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 乳品生物技術(shù)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室農(nóng)業(yè)部奶制品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 內(nèi)蒙古自治區(qū)乳品生物技術(shù)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 呼和浩特010018）

人體腸道內(nèi)棲居著大量微生物，其中包括上千種細(xì)菌對(duì)人體的消化、代謝、免疫等生理功能起著至關(guān)重要的作用[1-2]。普拉梭菌（Faecalibacterium prausnitzii，F(xiàn).prausnitzii）是健康成人腸道中最豐富的腸道微生物之一，約占糞便總細(xì)菌的5%[3]，是梭狀芽胞桿菌屬第IV 類群（Clostridium cluster IV），即柔嫩梭菌類群（Clostridium leptum group）中的最優(yōu)勢(shì)菌種，約占其64%[4]。除人體外，其它動(dòng)物腸道中也廣泛存在普拉梭菌，如豬[5-6]、鼠[7]、犢牛[6，8]、家禽[9-10]等，表明其對(duì)宿主生理和健康起重要作用。普拉梭菌首次被分離、鑒定后并未受到關(guān)注，直到在關(guān)于人類結(jié)腸中產(chǎn)丁酸優(yōu)勢(shì)菌的研究中發(fā)現(xiàn)有普拉梭菌，才逐漸進(jìn)入人們視野，并為之建立了新的菌屬Faecalibacterium，即糞桿菌屬[11]。隨著在多種疾病中發(fā)現(xiàn)普拉梭菌相對(duì)豐度發(fā)生改變，該菌愈發(fā)引起研究者的興趣，對(duì)其進(jìn)行深入研究，闡明該菌乃至腸道菌群與人體健康的關(guān)系具有重要意義。

1 普拉梭菌的分類學(xué)地位及其生物學(xué)特性

普拉梭菌屬于梭菌綱（Clostridia），是目前糞桿菌屬唯一成員[3]。起初，普拉梭菌被歸類于梭桿菌屬（Fusobacterium）[12]，而16S rRNA 測(cè)序結(jié)果表明，它與梭狀芽胞桿菌屬第IV 類群，即柔嫩梭菌類群成員關(guān)系更近[13-14]。2002年，Duncan 等[15]建議建立一個(gè)新的菌屬Faecalibacterium，即糞桿菌屬，并將該菌歸入該菌屬，命名為Faecalibacterium prausnitzii，為革蘭氏陰性、專性厭氧、不產(chǎn)芽孢、無鞭毛、無運(yùn)動(dòng)性桿菌，將其歸屬于柔嫩梭菌類群。

普拉梭菌DSM17677T的基因組序列（Gen-Bank：GCA_000162015.1）于2010年在《人 類微生物組計(jì)劃》框架內(nèi)測(cè)序完成[3]。目前已測(cè)序的普拉梭菌均無質(zhì)粒，平均基因組大小為3.05 Mb，GC含量為56.4%，含有2 745 個(gè)開放閱讀框（Open reading frame，ORF）[16]。普拉梭菌可分為2 個(gè)譜系，即譜系I 和譜系II，其生理功能差異尚不明確[11]。掃描電子顯微鏡圖像顯示，普拉梭菌模式菌株A2-165（DSM17677）為約2 μm 長(zhǎng)桿狀、兩頭鈍圓的桿菌，其細(xì)胞壁外有瘤狀突起（圖1）。

普拉梭菌能夠利用果糖、低聚果糖、淀粉和菊粉，不能利用阿拉伯糖、蜜二糖、棉子糖、鼠李糖、核糖、木糖；乙酸能夠刺激其生長(zhǎng)，產(chǎn)生二氧化碳，不產(chǎn)氫；其葡萄糖發(fā)酵終產(chǎn)物主要有甲酸、丁酸和D-乳酸[15]。普拉梭菌是一種活躍的功能性腸道細(xì)菌，廣泛參與宿主代謝活動(dòng)。研究發(fā)現(xiàn)，普拉梭菌與宿主尿液中二甲胺 （dimethylamine）、?；撬幔╰aurine）、乳酸鹽（lactate）、甘氨酸（glycine）、2-羥基異丁酸鹽（2-hydroxyisobutyrate）、乙醇酸鹽（glycolate）、3，5-二羥基苯甲酸鹽 （3，5-hydroxylbenzoate）和3-氨基異丁酸鹽（3-aminoisobutyrate）等8 種代謝產(chǎn)物[17]和腸道、糞便及血液中600 余種代謝物相關(guān)[18]。

圖1 掃描電子顯微鏡下的普拉梭菌A2-165[3]Fig.1 Scanning electron microscopy images of F.prausnitzii[3]

2 普拉梭菌與其它腸道菌的相互作用

普拉梭菌能夠代謝蘋果果膠產(chǎn)生丁酸。當(dāng)將普拉梭菌與同樣能夠代謝蘋果果膠而產(chǎn)生乙酸的多形擬桿菌（B.thetaiotaomicron）共培養(yǎng)時(shí)，普拉梭菌能夠與其競(jìng)爭(zhēng)利用蘋果果膠[11]，且比普拉梭菌單菌培養(yǎng)產(chǎn)生更多的丁酸[19]，表明普拉梭菌可利用多形擬桿菌代謝所產(chǎn)生的乙酸合成丁酸。體外細(xì)胞模型試驗(yàn)證明，多形擬桿菌代謝所產(chǎn)生的乙酸促進(jìn)腸道上皮杯狀細(xì)胞的分化，而普拉梭菌將乙酸轉(zhuǎn)化為丁酸，減少乙酸對(duì)腸道上皮杯狀細(xì)胞的作用，維持腸道上皮特定的分泌譜系細(xì)胞比例，以維護(hù)腸道粘膜穩(wěn)態(tài)[19]。作為嚴(yán)格厭氧菌，普拉梭菌對(duì)其生存環(huán)境中的氧格外敏感。悉生大鼠模型試驗(yàn)表明，普拉梭菌在宿主腸道中的定植需要有多形擬桿菌和大腸桿菌預(yù)先存在于腸道中，降低腸道內(nèi)氧化還原電位，改變營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組成，為普拉梭菌的定植準(zhǔn)備適宜的條件[18-20]。

3 普拉梭菌抗炎作用及機(jī)制

普拉梭菌具有抗炎活性，且與腸道炎癥密切相關(guān)。Sokol 等[21]研究發(fā)現(xiàn)克羅恩病（Crohn’s disease，CD）患者腸道內(nèi)普拉梭菌數(shù)量減少，且與該病的復(fù)發(fā)高風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)，其動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，普拉梭菌及其上清液能夠緩解2，4，6-三硝基苯磺酸（TNBS）誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠模型的腸道炎癥；細(xì)胞試驗(yàn)表明，普拉梭菌上清液能夠抑制CaCo-2細(xì)胞模型中IL-1β 誘導(dǎo)的NF-κB 信號(hào)通路，減少促炎因子IL-8 分泌，誘導(dǎo)外周血單核細(xì)胞產(chǎn)生抗炎因子IL-10，減少促炎因子IFN-γ 的產(chǎn)生。Rossi等[22]的研究也證實(shí)，普拉梭菌A2-165 能夠促進(jìn)人樹突狀細(xì)胞（Dendritic cells，DCs）分泌IL-10，激活模型小鼠抗原特異性T 細(xì)胞增殖的同時(shí)減少IFN-γ+T 細(xì)胞數(shù)量。另有研究表明，普拉梭菌及其上清液還能夠通過誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞 （CD4+、CD8+、FOXP3+Treg、Th17）的分化，促進(jìn)其分泌IL-10，減少IL-17 的表達(dá)，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[23-26]。

Carlsson 等[27]和Martin 等[28]研究均發(fā)現(xiàn)，普拉梭菌及其上清液能夠降低腸粘膜通透性，減輕結(jié)腸炎模型小鼠腸道炎癥。Laval 等[29]通過體內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，普拉梭菌A2-165 能夠提高緊密連接蛋白表達(dá)量，降低腸道上皮通透性，緩解DNBS 誘導(dǎo)的小鼠模型的腸道炎癥。

雖然普拉梭菌及其上清液的抗炎活性已經(jīng)得到證實(shí)，但因其成分復(fù)雜，確切的活性物質(zhì)及其作用機(jī)制尚未完全闡明。許多研究認(rèn)為普拉梭菌的主要代謝產(chǎn)物丁酸鹽對(duì)其抗炎活性起主要作用。普拉梭菌是腸道中含量最豐富的產(chǎn)丁酸菌之一[30-31]。丁酸是一種由腸道微生物發(fā)酵膳食纖維產(chǎn)生的短鏈脂肪酸[32]，具有為腸道上皮細(xì)胞提供能量、調(diào)節(jié)腸道細(xì)胞生命周期，調(diào)節(jié)免疫，抗炎、抗氧化，強(qiáng)化腸道粘膜屏障等功能，對(duì)健康產(chǎn)生諸多益處[33-36]。Sokol 等[21]進(jìn)行的體內(nèi)外試驗(yàn)中丁酸均未表現(xiàn)抗炎活性。2016年，Quévrain 等[37]利用細(xì)胞試驗(yàn)從普拉梭菌上清液中鑒定出一種15 ku 的抗炎蛋白，將其命名為微生物抗炎分子（Microbial anti-inflammatory molecule，MAM），并證實(shí)其能夠在IκκB 水平抑制NF-κB 信號(hào)通路，緩解二硝基苯磺酸（DNBS） 誘導(dǎo)的小鼠模型的炎癥反應(yīng)。2017年，Breyner 等[38]通過小鼠實(shí)驗(yàn)證實(shí)該蛋白分子的體內(nèi)NF-κB 通路抑制活性。

普拉梭菌的抗炎活性已經(jīng)得到確認(rèn)，而對(duì)其抗炎活性物質(zhì)及其作用機(jī)制的報(bào)道有限且尚未形成統(tǒng)一結(jié)論，需進(jìn)一步深入研究。

4 普拉梭菌與疾病

近年來，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，潰瘍性結(jié)腸炎（Ulcerative colitis，UC）、克羅恩?。–rohn’s disease，CD）、結(jié)直腸癌（Colorectal cancer，CRC）、肥胖和II 型糖尿病等疾病患者存在普拉梭菌水平降低的現(xiàn)象[39-41]，尤其是譜系I 的普拉梭菌水平在CD 和UC 中明顯降低，可作為腸道疾病的生物標(biāo)記[40]。

4.1 炎癥性腸病（Inflammatory bowel disease，IBD）

IBD 是在遺傳易感性和飲食、抗生素的使用等環(huán)境因素的作用下由免疫反應(yīng)介導(dǎo)的腸道慢性炎癥，主要有克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎2 種類型[42]，其發(fā)病率在全球范圍內(nèi)逐年升高[43]。

IBD 患者腸道中厚壁菌門多樣性降低，其中以專性厭氧菌種水平降低為主，尤其以普拉梭菌的減少最為顯著[21，42，44-46]，而兼性厭氧的腸桿菌科細(xì)菌，特別是大腸桿菌豐度升高[47-48]，且在粘膜樣品中比糞便樣品更明顯[49]，可用普拉梭菌/大腸桿菌的比值評(píng)估IBD 患者腸道菌群失調(diào)水平和鑒定CD 復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)高的人群[3，49]。鑒于IBD 患者厭氧菌和兼性厭氧菌平衡失調(diào)的特點(diǎn)，有研究者認(rèn)為腸道中的氧起到了至關(guān)重要的作用[50]。腸道內(nèi)的氧含量影響腸道微生物的空間分布[51-52]。“氧假說”認(rèn)為，炎癥可導(dǎo)致腸道粘膜充血，使腸粘膜及腸腔內(nèi)氧和活性氧自由基含量升高，為兼性厭氧菌的生長(zhǎng)創(chuàng)造合適的微環(huán)境，促進(jìn)腸桿菌科細(xì)菌的生長(zhǎng)，使包括普拉梭菌在內(nèi)的嚴(yán)格厭氧菌數(shù)量則減少，而普拉梭菌具有抗炎活性。它的減少使得炎癥進(jìn)一步加劇，形成正反饋回路，加速病理進(jìn)程[50]。很多研究結(jié)果支持“氧假說”，如活動(dòng)期CD 患者糞便樣品中普拉梭菌數(shù)量顯著低于健康個(gè)體，可能繼發(fā)于腹瀉或粘膜炎癥[53]。與此類似，對(duì)UC 患者腸道菌群的研究也發(fā)現(xiàn)，UC 患者腸道中普拉梭菌等產(chǎn)丁酸菌數(shù)量低于對(duì)照組，且與疾病的活動(dòng)性呈負(fù)相關(guān)[54-55]。對(duì)CD 患者進(jìn)行抗腫瘤壞死因子α抗體治療后糞桿菌屬水平得到一定程度的恢復(fù)，提示抑制免疫反應(yīng)或可促進(jìn)糞桿菌屬的生長(zhǎng)。

IBD 治療措施對(duì)普拉梭菌群體水平亦有影響。例如，利福昔明（Rifaximin），一種利福霉素衍生物，具有廣譜抗菌活性，能夠緩解活動(dòng)期CD，然而不改變腸道菌群總體構(gòu)成且提高Bifidobacteria和普拉梭菌的豐度[56]。這可能與利福昔明改變腸道致病菌毒力因子表達(dá)，減少病原菌附著和侵入腸道上皮，減少炎癥因子分泌活性有關(guān)[56]。其它特異性治療，如化療和干擾素α-2b 等也能恢復(fù)普拉梭菌的缺失[57]。高劑量的皮質(zhì)醇和英夫利昔單抗（Infliximab，抗類風(fēng)濕藥）治療甚至能夠在幾天內(nèi)將患者普拉梭菌豐度從零完全恢復(fù)到1.4×1010個(gè)/mL，表明普拉梭菌的減少不是致病因素，而是被激活的免疫反應(yīng)所清除[58]。

4.2 腸易激綜合征（Irritable bowel syndrome，IBS）

IBS 是一種臨床常見的以腹痛或腹部不適為主要表現(xiàn)，排便習(xí)慣或糞便性狀改變的胃腸功能性疾病，主要分為A 型（Alternating-type IBS，交替型IBS）、D 型（Diarrhea-predominant IBS，腹瀉型IBS）和C 型（Constipation-predominant IBS，便秘型IBS）[59]。目前認(rèn)為，IBS 的致病因素包括遺傳因素、胃腸動(dòng)力異常、內(nèi)臟高敏、腸-腦軸功能紊亂、精神壓力、腸道屏障和免疫反應(yīng)異常、腸道菌群失調(diào)等，然而其具體機(jī)制尚不明確[60]。較之健康人，IBS 患者腸道菌群有顯著區(qū)別，其厚壁菌門與擬桿菌門比值比健康人高2 倍，A 型IBS 患者的普拉梭菌水平顯著降低，而D 型和C 型IBS 患者的普拉梭菌水平無顯著差異[61-63]。Lopez-Siles 等[64]利用qPCR 方法以28 例健康人為對(duì)照，對(duì)45 例CD 患者、28 例UC 患者、10 例IBS 患者腸道粘膜相關(guān)的普拉梭菌和大腸桿菌的豐度進(jìn)行檢測(cè)，計(jì)算普拉梭菌/大腸桿菌指數(shù)（F/E index），發(fā)現(xiàn)IBD患者的普拉梭菌豐度顯著低于對(duì)照組和IBS 患者。Miquel 等[65]通過IBS 樣小鼠模型試驗(yàn)證明，普拉梭菌能夠通過強(qiáng)化腸道上皮屏障功能，降低由慢性應(yīng)激導(dǎo)致的結(jié)腸敏感性，提示其具有治療IBS 的潛力。由于對(duì)IBS 的具體發(fā)病機(jī)制尚不明確，IBS 患者腸道菌群及普拉梭菌含量的變化機(jī)理需進(jìn)一步研究予以闡明。

4.3 結(jié)直腸癌（Colorectal cancer，CRC）

結(jié)直腸癌，亦稱大腸癌，是常見癌癥之一。雖然結(jié)直腸癌與遺傳因素密不可分，但與腸道菌群也密切相關(guān)[66-68]。CRC 腸道菌群呈促炎特征，糞便和腸粘膜相關(guān)普拉梭菌水平均降低，與正常組織相比，腫瘤粘膜相關(guān)菌群中普拉梭菌豐度降低而梭桿菌屬（Fusobacterium）和考拉桿菌屬（Phascolarctobacterium）豐度提高[69-70]。這些促炎細(xì)菌可能調(diào)節(jié)腫瘤組織微環(huán)境，對(duì)腫瘤的發(fā)生發(fā)揮作用。Balamurugan 等[71]用實(shí)時(shí)熒光定量PCR 技術(shù)基于16S rDNA 序列針對(duì)20 例結(jié)直腸癌患者、9 例上消化道癌患者和17 例健康志愿者糞便樣品中細(xì)菌種類進(jìn)行定量分析，發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌患者糞便中直腸真細(xì)菌（Eubacteriumrectale）和普拉梭菌等產(chǎn)丁酸菌含量較對(duì)照組明顯減少。Lopez-Siles 等[40]用qPCR 方法對(duì)31 例健康人、45 例CD 患者、25例UC 患者、10 例IBS 患者和20 例結(jié)直腸癌患者腸黏膜相關(guān)普拉梭菌進(jìn)行檢測(cè)，同樣發(fā)現(xiàn)CD、UC和CRC 患者中譜系I 的普拉梭菌水平低于健康人群。而Sobhani[72]和Wang 等[73]的研究顯示，結(jié)直腸癌患者糞便中普拉梭菌含量與健康人群無顯著差異。

慢性炎癥與癌癥發(fā)展的高風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)[74]，而CD和UC 能夠增加CRC 發(fā)生發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)[69]。鑒于CRC 患者普拉梭菌含量的變化研究結(jié)果存在不一致性，其與腸道炎癥的相關(guān)性及具體機(jī)制需要做大樣本研究，予以明確。

4.4 肥胖

肥胖已經(jīng)成為世界性健康問題，它能夠引發(fā)心血管疾病、糖尿病、腫瘤等疾病[75]，已被確定為五大致死風(fēng)險(xiǎn)因素之一[76]。盡管肥胖被認(rèn)為與遺傳因素和飲食生活方式有關(guān)[77]。而研究表明，炎癥和腸道菌群與肥胖發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[76，78-81]，脂肪過多積累和低度炎癥反應(yīng)為肥胖的主要特征[82]。

關(guān)于普拉梭菌與肥胖的相關(guān)性研究結(jié)果存在不一致性，例如在印度兒童中，肥胖個(gè)體糞便中普拉梭菌水平顯著高于正常體重個(gè)體[83]。而在瑞士?jī)和椭袊?guó)成人肥胖個(gè)體糞便中普拉梭菌與正常體重個(gè)體卻無顯著差異[84-85]。伴有糖尿病的肥胖患者糞便樣品中普拉梭菌種水平降低，且與患者低度炎癥呈負(fù)相關(guān)[86-87]。在一項(xiàng)對(duì)292 例肥胖和非肥胖丹麥人腸道菌群的研究中[80]，研究者根據(jù)樣品中細(xì)菌基因數(shù)量將試驗(yàn)對(duì)象分為低細(xì)菌豐度（Low gene count，LGC） 組和高細(xì)菌豐度 （high gene count，HGC） 組，而LGC 組并不全是肥胖人群，HGC 組也并非全部非肥胖和健康人群?；?6個(gè)菌屬即可區(qū)分HGC 和LGC 組，LGC 組中擬桿菌屬（Bacteroides）、副擬桿菌屬（Parabacteroides）、瘤胃球菌屬（Ruminococcus）、彎曲桿菌屬（Campylobacter）、小桿菌屬 （Dialister）、卟啉單胞菌屬（Porphyromonas）、葡萄球菌屬（Staphylococcus）和厭氧棒狀菌屬（Anaerostipes）等菌屬更占優(yōu)勢(shì)，而包括糞桿菌屬、雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）、乳桿菌屬（Lactobacillus）和克曼菌屬（Akkermansia）在內(nèi)的36 個(gè)屬與HGC 顯著相關(guān)。與HGC 組相比，LGC 組中肥胖、胰島素耐受、脂肪肝和低度炎癥等癥狀更普遍；擬桿菌屬（Bacteroides）和活潑瘤胃球菌 （Ruminococcus gnavus） 等促炎細(xì)菌更多見；過氧化物酶、過氧化氫酶和三羧酸循環(huán)相關(guān)酶呈高豐度分布，提示氧暴露或氧化應(yīng)激水平提高；其功能基因潛在代謝產(chǎn)物可能對(duì)宿主健康有負(fù)面影響。而在HGC 組中，具有抗炎活性的普拉梭菌分布更廣泛；菌群代謝產(chǎn)物以包括乳酸、丙酸、丁酸在內(nèi)的有機(jī)酸和氫的產(chǎn)量升高為特征。對(duì)49 例肥胖和非肥胖法國(guó)人做關(guān)于飲食干預(yù)對(duì)腸道菌群影響的研究也得出相似結(jié)果，且證明通過能量限制飲食干預(yù)能夠改善LGC 個(gè)體的菌群豐度和臨床癥狀，然而對(duì)炎癥指標(biāo)的改善作用甚微[88]。

4.5 II 型糖尿病

糖尿?。―iabetes mellitus，DM）是一種以由胰島素分泌、胰島素作用或兩者的共同缺陷導(dǎo)致的高血糖癥為特征的代謝性疾病，可分為I 型和II型2 種類型。I 型糖尿?。═ype 1 diabetes mellitus，T1DM）主要由自身免疫反應(yīng)破壞胰島β 細(xì)胞導(dǎo)致無法分泌胰島素引起，而II 型糖尿?。═ype 2 diabetes mellitus，T2DM） 則是由胰島素抵抗和胰島素代償性分泌反應(yīng)引起[89]。肥胖可繼發(fā)T2DM，且兩者都伴有慢性低度炎癥[78]。

2012年，Qin 等[90]應(yīng)用高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)345 例中國(guó)T2DM 患者糞便樣品進(jìn)行宏基因組關(guān)聯(lián)研究（Metagenome-wide association study，MGWAS），發(fā)現(xiàn)T2DM 患者腸道菌群中包括普拉梭菌在內(nèi)的產(chǎn)丁酸菌水平低于健康對(duì)照組，而屎擬桿菌（Bacteroides caccae）、哈撒韋梭菌（Clostridium hathewayi）、多枝梭菌（Clostridium ramosum）、共生梭菌（Clostridium symbiosum）、遲緩埃格特菌（Eggerthellalenta）和大腸桿菌等條件致病菌含量卻高于健康對(duì)照組，氧化應(yīng)激功能相關(guān)基因豐度升高。另一項(xiàng)對(duì)歐洲婦女糖尿病患者進(jìn)行的宏基因組關(guān)聯(lián)研究顯示，T2DM 患者樣品中羅斯氏菌（Roseburia）和普拉梭菌等產(chǎn)丁酸菌豐度顯著降低，氧化應(yīng)激通路相關(guān)基因富集[91]。Zhang 等[92]基于16S rRNA 高通量測(cè)序方法對(duì)64 名糖尿病前期患者和13 名新診斷的糖尿病患者腸道菌群的分析發(fā)現(xiàn)，正常對(duì)照組中普拉梭菌的豐度高于糖尿病前驅(qū)期患者。Furet 等[86]研究表明，T2DM 患者普拉梭菌水平降低，且與患者炎癥標(biāo)志物水平呈負(fù)相關(guān)。

T2DM 患者占到糖尿病患者的90%[89，93]，而80%的T2DM 患者都伴有肥胖，與肥胖相關(guān)的胰島素抵抗是發(fā)生T2DM 的主要原因，且炎癥通路也參與其中[94-96]。綜合以上研究報(bào)道，類似于IBD腸道菌群失調(diào)相關(guān)的“氧假說”，肥胖和II 型糖尿病患者腸道菌群失調(diào)或與其低度炎癥有關(guān)。

5 腸道環(huán)境對(duì)普拉梭菌的影響

普拉梭菌的最適pH 為5.7～6.7[11]，這也正是結(jié)腸內(nèi)pH 的范圍。雖然有些菌株pH 耐受范圍在5～5.7 之間不等，但在3.5～4.5 的pH 范圍內(nèi)普拉梭菌無法生長(zhǎng)[6]，說明pH 是普拉梭菌在腸道內(nèi)分布的影響因素之一。與健康人相比IBD 患者結(jié)腸內(nèi)pH 值降低[97]。這是否提示IBD 患者結(jié)腸pH 對(duì)普拉梭菌豐度起到調(diào)節(jié)作用有待進(jìn)一步研究。

普拉梭菌對(duì)膽酸敏感，0.1 μg/mL 膽酸即可抑制其生長(zhǎng)[11]。膽酸由肝臟合成并隨膽汁排入小腸，90%～95%在小腸中被重新吸收。健康人大腸中的膽酸含量約0.05%～0.3%[11]，說明膽酸是限制普拉梭菌在小腸中分布的影響因素之一。有報(bào)道顯示，活動(dòng)期IBD 患者糞便中膽酸含量顯著低于健康對(duì)照組[98]。這或許是IBD 患者豐度減少的原因之一。

普拉梭菌對(duì)氧極為敏感，在空氣中暴露2 min 即失去活力，即使在厭氧環(huán)境下也很難培養(yǎng)[15]，向培養(yǎng)基中加入核黃素和半胱氨酸或谷胱甘肽可使其在微氧環(huán)境下生長(zhǎng)[99]。為適應(yīng)腸道內(nèi)微氧環(huán)境，普拉梭菌利用黃素（Flavins）和硫醇（Thiols）為細(xì)胞內(nèi)外穿梭載體，將電子傳遞給氧[99]，使自身免受氧化壓力。普拉梭菌A2-164 在以核黃素、半胱氨酸作為抗氧化劑并加入菊粉配制而成的冷凍保護(hù)劑中，在空氣條件下可保持活力達(dá)24 h[100]。Miquel 等[18]在其普拉梭菌/大腸桿菌悉生小鼠模型試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌從胃到結(jié)腸普遍分布，而普拉梭菌則主要分布于盲腸至直腸區(qū)段。研究認(rèn)為該現(xiàn)象是由于普拉梭菌的嚴(yán)格厭氧特性，使其分布于氧含量低的腸段[18]。這與普拉梭菌在嬰兒腸道內(nèi)定植時(shí)間相符。在嬰兒出生7 個(gè)月后才能定植于腸道，而兼性厭氧菌大腸桿菌先定植于嬰兒腸道，降低氧化還原電位，為普拉梭菌的定植營(yíng)造適宜條件[18]。

6 展望

近年來，腸道菌群在對(duì)腸道疾病診斷或預(yù)測(cè)的評(píng)估作用方面?zhèn)涫荜P(guān)注。普拉梭菌是一種對(duì)人類健康至關(guān)重要的腸道菌，該菌對(duì)腸道環(huán)境的變化極為敏感，糞便或粘膜相關(guān)普拉梭菌可作為辨別腸道疾病的潛在生物標(biāo)志物，尤其是可作為對(duì)CD、IBS 和CRC 之間進(jìn)行區(qū)別的優(yōu)選生物標(biāo)志物[40，58，64]。然而，單一菌種無法成為所有類型疾病的通用生物標(biāo)志物。普拉梭菌與大腸桿菌的豐度相結(jié)合而得出的F-E 指數(shù)（F-E index）被證明能夠比單一的普拉梭菌起到更好的指示作用[64]。由于對(duì)該菌的研究報(bào)道有限，對(duì)其特性及功能的了解還不夠廣泛和深入，需開展更多的研究，以深入挖掘普拉梭菌功能活性及作為生物標(biāo)志物的潛力，相信在不久的將來普拉梭菌或?qū)⒊蔀樵\斷或治療腸道疾病的重要指標(biāo)或手段。