毛螺菌属：肠道核心菌属

毛螺菌属：肠道核心菌属

毛螺菌属（Lachnospira）是人体肠道中的一种核心菌属，属于厚壁菌门、毛螺菌科。它们在人体健康中扮演着重要角色，尤其是通过代谢膳食纤维产生短链脂肪酸，为宿主提供能量。本文将详细介绍毛螺菌属的生物学特性及其与人类健康的关系。

毛螺菌科（Lachnospiraceae）概述

毛螺菌科（Lachnospiraceae）目前在NCBI中被描述为包括58个属和几个未分类的菌。毛螺菌属（Lachnospira）是毛螺菌科的一个重要组成成员。

人类结肠微生物群可以处理多种底物，包括蛋白质、寡肽、膳食多糖、内源性粘蛋白和逃避宿主消化的糖蛋白。肠道菌群对碳水化合物的代谢是向宿主提供营养和能量的关键过程。

在厚壁菌门中，毛螺菌科、乳杆菌科和瘤胃球菌科水解淀粉和其他糖以产生丁酸盐和其他短链脂肪酸。

毛螺菌科（Lachnospiraceae）的基因组分析揭示了其组内成员利用饮食衍生的多糖（包括淀粉、菊粉和阿拉伯木聚糖）的相当大的能力，但是在菌种和菌株之间存在很大差异。

毛螺菌科是一个系统发育和形态异质的分类群，属于厚壁菌门的梭菌簇XIVa，毛螺菌科的所有成员都是厌氧的、发酵的和化学有机营养的，并且一些表现出强水解活性，例如通过果胶甲酯酶、果胶酸裂合酶、木聚糖酶、α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶、β-木糖苷酶α-和β-半乳糖苷酶的活性、α-和β-葡萄糖苷酶、N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶或α-淀粉酶。

毛螺菌科存在于早期婴儿中，甚至在胎粪中也有发现。然而，毛螺菌科丰度的增加与衰老有关。毛螺菌科的丰度在患有不同疾病的受试者的肠腔中也增加了，尽管该科的分类群一再显示出它们为宿主产生有益代谢物的能力。

毛螺菌属（Lachnospira）的特征

形态和代谢

Lachnospira细胞形态呈直的或略微弯曲的棒状细胞，有的可能呈螺旋状。单细胞尺寸为0.35–0.6×2.0–4.0 µm，DNA G+C含量（mol%）：38–45。细胞成对出现，有时呈长链状。细胞具有革兰氏阳性超微结构，严格厌氧。

在30–45°C下生长，在含有瘤胃液或酵母提取物、无机盐、果胶或聚半乳糖醛酸的厌氧培养基中生长。

化能有机营养，发酵代谢；发酵果胶、聚半乳糖醛酸、果糖和纤维二糖等。乙酸盐、甲酸盐、乙醇和CO2是聚半乳糖醛酸和果胶发酵的主要最终产物。也可能产生少量的H2。果胶发酵时也会产生甲醇，不产生琥珀酸盐、丁酸盐和丙酸盐。

不产生吲哚、过氧化氢酶或H2S，不还原硝酸盐。不水解明胶或淀粉。主要存在于哺乳动物肠道，从牛瘤胃内容物和猪粪便和盲肠内容物中分离。

在肠道中，抗性淀粉和低聚半乳糖可以通过结合胆盐直接降低胆汁酸的浓度。Lachnospira等产生丁酸盐细菌的增加都间接导致胆汁盐浓度降低。

分类和物种

Lachnospira（毛螺菌属）主要有以下结果物种：

• Lachnospira rogosae
• Lachnospira eligens
• Lachnospira multipara
• Lachnospira multiparis
• Lachnospira pectinoschiza

模式种是多对毛螺菌（Lachnospira multiparus）。

以前的16S的测试，可能会错误地将Lachnospira rogosae识别为乳酸杆菌。后来纠正这一错误并更新了数据库，重新正确重命名为Lachnospira rogosae。

Lachnospira pectinoschiza是从猪的结肠内容物中分离的能分解果胶的菌。但是该菌物种无法从羊的瘤胃内容物中分离出来，即使这些动物被喂食高果胶饮食。实验中果胶、聚半乳糖醛酸和葡萄糖酸盐是支持该菌快速生长的唯一底物。

不同的是，Lachnospira multiparus是瘤胃内主要的果胶分解菌。它的碳水化合物代谢在实验室发酵罐的生长实验中进行的研究。

影响毛螺菌属的因素

增加

食用富含纤维的植物性饮食与Roseburia、Lachnospira和Prevotella属的丰度增加以及短链脂肪酸产量增加相关。

用全谷物代替六周的饮食习惯精制谷物增加了Lachnospira和Roseburia，减少了肠杆菌科的成员，总体上产生了更有利的微生物景观。

全谷物不仅含有丰富的B族维生素、镁、铁和膳食纤维，还含有多酚、维生素E、单宁、类胡萝卜素、植酸、木质素和木脂素等常见抗氧化成分，而且还含有一些果蔬食品中少见但具有很高营养价值的抗氧化成分，如γ-谷维素、烷基间苯二酚、燕麦蒽酰胺等。比如：全燕麦，荞麦，黑米，小米，全麦等。

果胶是一种水果蔬菜中发现的复杂的膳食纤维和益生元。研究表明水果中纤维的消耗与健康成人肠道中大量的果胶分解细菌属Lachnospira密切相关。果胶摄入增加梭菌属簇XIV（Lachnospira、Dorea和Clostridium），其中Lachnospira的增幅最大。

最近的一项研究发现Lachnospira与β-胡萝卜素、维生素E和植物脂肪的摄入量呈正相关，而与肉类、总蛋白和胆固醇的摄入量呈负相关。

洋车前子是一种广泛用于治疗便秘的药物。它将水分困在肠道中，增加粪便中的水分，缓解排便并改变结肠环境。研究显示洋车前子处理可以增加Lachnospira、Roseburia和Faecalibacterium。

茶多糖维持了肠道微生物群的多样性，恢复了一些因糖尿病而减少的细菌属（毛螺菌属、罗斯氏菌和Fluviicola）的相对丰度。

茶多糖主要由葡萄糖、阿拉伯糖、木糖、岩藻糖、核糖、半乳糖等组成。

葡萄不仅含有各种植物化学物质，如儿茶素，原花青素，花青素，亮氨酸花青素，槲皮素，山奈酚，二苯乙烯，鞣花酸和羟基肉桂酸酯，而且也是膳食纤维的良好来源。与基线相比，4周的葡萄粉摄入量显着增加三个属Akkermansia、Flavonifractor和毛螺菌属的相对丰度。

减少

将117名超重成年人随机均分为食用4次/周炸肉组和不食用炸肉组，干预4周，发现食用炸肉组的菌群多样性降低，Lachnospira和Flavonifractor丰度降低，Dialister、Dorea、韦荣球菌属丰度增加。

越来越多的证据表明，众所周知的致癌驱动因素吸烟会影响肠道微生物组。一项研究针对803名成年人子集的吸烟和肠道微生物组使用16s测序进行了分析。

发现以前和现在吸烟者的粪便微生物组的整体组成与从不吸烟者有显着差异。相对于从不吸烟者而言，Lachnospira和Tenericutes菌则被耗尽。这些变化在种族和族裔亚群中是一致的，表明吸烟会导致Lachnospira消失或减少。