巨单胞菌属和巴恩斯氏菌属与疾病相关性研究

薛澳徽，热依沙·帕孜力江，陈文婷，赵润东，迪拉热·艾海提，热比亚·努力

（1.新疆医科大学基础医学院，新疆 乌鲁木齐 830017；2.新疆医科大学儿科学院，新疆 乌鲁木齐 830017；3.新疆医科大学第五附属医院产科，新疆 乌鲁木齐 830011）

近年来，肠道菌群与人类健康的关系受到越来越多的关注。各种分子生物学的研究均表明肠道菌群在促进肠上皮细胞的分化与成熟、激活肠道免疫系统、抵御外源微生物入侵等方面扮演着重要的角色，并在糖尿病、肥胖、心血管疾病、神经系统疾病等多种疾病的发生与发展中发挥着重要作用[1]。肠道菌群与宿主相互作用、调节内分泌系统、免疫反应和神经系统活动密切相关，菌群失调将导致相关疾病的发生[2]。本文就巨单胞菌属和巴恩斯氏菌属进行概述，并对巨单胞菌属和巴恩斯氏菌属与疾病相关性作一综述。

1 巨单胞菌属和巴恩斯氏菌属概述

人体肠道内大约存在1000 多种细菌，其数量达到3×1013个，基因组数超过人类的100 倍。这些肠道菌群共涉及9 个门，其中最丰富的物种是厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）[3，4]。巨单胞菌属（Genus Megamonas）全名为Megamonas Shah and Collins 1983，属于厚壁菌门。巨单胞菌是大杆菌，大小约（0.8～3.0）μm×（3～20）μm，细胞端圆，通常由于异染粒的存在可见颗粒体，无芽孢、无动力，化能有机营养，发酵各种碳水化合物，产生乙酸、丙酸和乳酸。而趋巨巨单胞菌（Megamonas hypermegas）是巨单胞菌属中首次被发现的代表菌种。此菌专性厌氧、无动力，其最佳生长温度为37 ℃。2008 年日本研究者Maaloum M等[5]在人类粪便中发现了巨单胞菌属另一菌种，即Megamonas funiformis。这种细菌大小为5～10 μm，是较大的革兰氏阴性杆菌。巴恩斯氏菌属（Genus Barnesiella）属于拟杆菌门Porphyromonadaceae 菌科，以英国微生物学家Ella M.Barnes 的名字而命名，是人体肠道微生物群中较丰富的新菌属类[6]，其代表菌种为Barnesiella viscericola，是科学家Barnesiella intestinihominis 于2008 年从人类粪便中分离出，并以其名字命名[7]。

2 巨单胞菌属和巴恩斯氏菌属与疾病的关系

有研究显示[8]，我国人肠道内巨单胞菌属的丰度较非洲人低，尤其在百岁老人肠道内丰度更低。Liao M等[9]研究表明，瑶族健康人肠道内巨单胞菌属丰度较低，并且与该民族特殊的饮食习惯有关。另有研究证实[10]，拟杆菌门减少，厚壁菌门增加，或拟杆菌门与厚壁菌门之比例降低都能引起肥胖。故有些研究者提出把厚壁菌门和拟杆菌门的比值作为代谢性疾病的生物性标志物，但厚壁菌门中还存在一些像巨单胞菌属一样能够产生短链脂肪酸的菌属。短链脂肪酸是益于改善代谢性疾病进展的菌群代谢产物，因此肠道菌群研究不能停留在门水平上，要深入研究属水平或者种水平上细菌的多样性和功能。也有研究表明[11]，用膳食纤维饮食干预2 型糖尿病人群，其肠道内巨单胞菌属的丰度会增高。既往研究[12，13]通过高通量测序进行菌群多样性分析发现，糖调节受损人群中巨单胞菌属丰度上升，与高密度脂蛋白胆固醇和糕点类摄入量呈正相关，这进一步说明巨单胞菌属的丰度与代谢性疾病疾病密切相关，而且受到饮食结构影响。这一系列研究均表明，人体内的巨单胞菌属可能存在地区、种族、年龄、饮食差异性，并且可能和人的长寿、儿童的生长发育和人类的健康等相关。

张昌云等[14]在研究阳虚质和平和质肠道微生物菌落构成变化过程中发现，阳虚质人群肠道中巨单胞菌属丰度下降，说明巨单胞菌属与阳虚质病症可能有关。另外，田丽等[15]在炎症性肠病患者的粪便微生物群落组成中发现，炎症性肠病巨单胞菌属丰度显著降低，说明巨单胞菌属丰度的降低亦可能与炎症性肠病有关。秦媛媛等[16]在探讨胃癌气阴两虚证患者舌苔菌群变化的炎症代谢机制的研究发现，舌苔的3 个细菌属（巨单胞菌属、柄细菌属、木洞菌属）是胃癌气阴两虚证的标志菌群，这从中医的角度诠释了巨单胞菌属可能潜在影响了胃癌患者的体内代谢机制。在海南地区，矮身材儿童与健康儿童的肠道菌群在门和属水平上的构成及丰度均有所不同，矮身材儿童组的巨单胞菌属丰度显著高于健康组，肠道菌群的结构异常可能是导致儿童身高发育迟缓的重要原因之一[17]。曹星琦[18]在成年人群中通过不同膳食模式对2 型糖尿病发病进行预测研究，结果发现植物性膳食模式与较低的2 型糖尿病发病风险密切相关。顾学红等[11]使用不同膳食方案对2 型糖尿病患者肠道菌群丰度及血糖的影响进行研究，发现膳食纤维干预组和膳食纤维联合蛋白质干预组肠道菌群中巨单胞菌属丰度较高。在抑郁症的相关研究中，漆靖等[19]发现抑郁组巨单胞菌属丰度明显高于对照组。陈鹏德等[20]在过敏性紫癜患儿的肠道菌群结构及多样性变化和粪便菌群与黏膜菌群结构及多样性的差异研究中发现，过敏性紫癜患儿粪便菌群中巨单胞菌属丰度高于对照组健康儿童。另有研究发现[21]，在重症肌无力患者肠道内发现巨单胞菌属的丰度高于其各自的正常对照组。综上所述，巨单胞菌属丰度升高与代谢性疾病、炎症性疾病、精神神经系统疾病的发生发展都可能有潜在联系，但具体机制有待进一步研究。

巴恩斯氏菌属属于拟杆菌门，是一种新发现的菌属[22]。巴恩斯氏菌属与炎症性肠病有着一定的关系。有研究显示[23]，炎症性肠病巴恩斯氏菌属丰度显著降低。王信等[24]在研究原发性干燥综合征肠道菌群多样性中发现，巴恩斯氏菌属丰度在原发性干燥综合征组有所下降。黄蓉[25]研究处于不同控制水平的儿童哮喘症肠道菌群差异发现，巴恩斯氏菌属在未完全控制哮喘组的相对丰度较健康对照组和完全控制组均呈下降趋势。因此，推测巴恩斯氏菌属丰度可能与炎症有一定的联系。

Dutta D等[26]在研究抗肿瘤免疫调节剂环磷酰胺的作用是否依赖于肠道菌群的相关研究中发现，巴恩斯氏菌属在结肠内积累，促进了肿瘤病变中产生IFN-γ 的γσT 细胞的浸润，提示其作为有价值的“抗肿瘤益生菌”，能够改善烷基化免疫调节化合物的化疗功效。抗生素可以影响肠道菌群中巴恩斯氏菌属的数量。徐明军等[27]研究海藻类功能食品对小鼠肠道菌群和非特异性免疫的调节作用，结果发现抗生素干预模型组小鼠体内Barnesiella intestinihominis 等抑制机体免疫力的菌群量明显高于正常及治疗组。研究显示[28]，巴恩斯氏菌属能够清除耐万古霉素肠球菌定植，该结果可能为防止高度耐药细菌的传播提供新的方法。另有研究发现[29]，提供功能性食品时，肠道菌群种类和数目相对增多，例如给2 型糖尿病小鼠提供普通饲料时，其肠道菌群种类和数目相对较少；而提供功能性食品时，肠道菌群种类和数目相对增多，特别是双歧杆菌、Barnesiella intestinihominis 等明显增多。此外，巴恩斯氏菌属可能与肝癌的发生有关。甄宏德等[30]对原发性肝癌小鼠和正常小鼠肠道菌群多样性进行研究发现，二者间巴恩斯氏菌属存在显著性差异。同时，在乙型肝炎肝硬化患者与健康人之间，巨单胞菌属的含量与也存在差异[31]。左雪灿等[32]在探讨脑卒中后抑郁患者粪便标本的微生物种群分布变化的研究中发现，脑卒中后抑郁症患者组巨单胞菌属水平上均显著高于健康对照组，且巴恩斯氏菌属属于人体常见的益生菌，此类菌群在卒中患者肠道内含量显著下降，说明益生菌被抑制的同时，有害菌群含量上升可能导致卒中的发生[33，34]。自闭症的发展及其行为症状的严重程度与肠道菌群结构密切相关。赵锐豪等[35]研究应用Spearman 秩相关分析自闭症儿童肠道菌群与行为症状严重程度的相关性，结果显示自闭症儿童粪便的优势菌群为Megamonas、Megasphaera、Barnesiella等，且Megamonas 丰度与自闭症儿童健康/身体/行为和语言评分均呈正相关。

此外，既往研究发现[12，13，36]，新发2 型糖尿病和糖调节受损人群巴恩斯氏菌属丰度降低。巩文静[37]研究植物多糖和膳食纤维代替日常一日三餐饮食，模拟完全禁食的生理状态，称之为柔性辟谷（flexible abrosia，FA），FA 一周后发现巴恩斯氏菌属增加，巨单胞菌属减小，具有显著地降低体重、体脂肪、腰围的作用，不会引起瘦体重、肌肉量、基础代谢率大幅度降低，可以降低血压、血糖、血尿酸、胆固醇、机体炎症反应，且无电解质紊乱现象。因此，巴恩斯氏菌属的丰度与免疫调节细胞的数量有关，但其与胃肠道炎性疾病相关机制仍有待进一步研究。

3 总结与展望

巨单胞菌属丰度增加或巴恩斯氏菌属丰度降低都有可能与人体的疾病状态有一定的联系，尤其是与代谢性疾病与炎症状态关系可能更加密切，但两种菌属与代谢、免疫之间的互作有待进一步深入研究。肠道菌群与人体许多疾病有很强的关联性，肠道菌群失调参与人体许多全身性疾病的发生和演变。肠道菌群与疾病之间的研究应从属、种水平出发，研究每一种菌属在疾病发生发展中的具体机制。今后研究工作的重点将转向研究每一种菌属、菌种的具体机制、寻找更为有效的治疗靶点，为调节肠道菌群来预防并治疗各种疾病提供更为精准的研究基础。相信随着微生物检测等技术的不断发展，相关研究的不断深入，巨单胞菌属和巴恩斯氏菌属与疾病关系的认知将会更加透彻。