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腸道核心菌屬-糞球菌屬(Coprococcus)

 谷禾健康 2022-04-27

糞球菌屬(Coprococcus)

是厚壁菌門毛螺菌科重要成員是腸道重要的菌屬,菌種大部分從糞便中分離出來,積極發(fā)酵碳水化合物,是和Faecalibacterium prausnitzii 一樣,丁酸的重要生產(chǎn)者之一。糞球菌可用作評估人體胃腸道健康狀況的微生物生物標志物,Coprococcus屬的細菌可能有助于抑制免疫反應降低過敏反應的嚴重程度;Coprococcus的細菌有助于對 ACE 抑制劑產(chǎn)生耐藥性,ACE 抑制劑是用于治療高血壓的主要藥物類別之一。此外,該菌還與抑郁癥,幼兒語言發(fā)育、便秘、睡眠以及慢性疲勞等相關。

 認識糞球菌屬 

/   形態(tài)和代謝特征   

細胞球狀,直徑0.8~1.5μm,有時橢圓形,成對或短鏈,革蘭氏陽性,不運動,嚴格厭氧。最適生長溫度37℃,多數(shù)物種分離于人的腸道和糞便,很少從人類臨床標本中分離出來表明該菌主要定植于健康人的腸道。

需要注意的是,該菌需要與非常耐藥且容易引起感染的腸球菌屬Enterococcus )區(qū)分開來,他們翻譯的中文名雖然只差一個字,但是腸球菌能引發(fā)感染,以耐藥性出名。

糞球菌(Coprococcus厭氧球菌屬,雖然它們都是人類糞便菌群的一部分。但是糞球菌積極發(fā)酵碳水化合物,產(chǎn)生丁酸和乙酸以及甲酸或丙酸和/或乳酸等。

在人類糞便中發(fā)現(xiàn)的最多產(chǎn)丁酸鹽的細菌是屬于梭菌簇 IV 和 XIVa 的對氧高度敏感的厭氧菌。其中包括許多以前未描述的與真桿菌屬、羅斯氏菌屬、普拉梭菌以及本文的糞球菌屬。

該菌屬主要至少包括以下物種:

Coprococcus catus (species)

Coprococcus comes (species)

Coprococcus eutactus (species)

Coprococcus sp. DJF_CR49 (species)

Coprococcus sp. L2-50

此屬的模式種為(Coprococcus eutactus)

不同碳水化合物上的 Coprococcus 物種的生長不太一樣,其中:

Coprococcus eutactus的豐度與腸道中更大的細菌基因豐富度有關,β-葡聚糖是與Coprococcus eutactus相關的人類腸道細菌的主要生長底物,其代謝產(chǎn)生丁酸鹽和甲酸鹽或乳酸。

此外,這兩種菌可以利用廣泛的碳水化合物底物:

Coprococcus. eutactus

Coprococcus sp. L2-50 

但是,Coprococcus comes僅在葡萄糖上表現(xiàn)出良好的生長,而Coprococcus catus 僅在葡萄糖上表現(xiàn)出非常有限的生長,Coprococcus catus代謝產(chǎn)生丁酸鹽和丙酸鹽。

//    物種分類和與其他菌共生   

細菌互相作用或共同在一個生態(tài)位生存對整個菌群結構和宿主健康有很重要的影響,例如共現(xiàn)關系(例如,賦予抗生素耐藥性)、共生關系(例如,交叉喂養(yǎng)其他成員產(chǎn)生的化合物)和協(xié)同作用。

研究報告CoprococcusRoseburia之間的共現(xiàn)關系的支持,兩者都屬于Lachnospiraceae家族,表明系統(tǒng)發(fā)育密切相關的屬也可能具有共現(xiàn)關系,而不是由于它們相似的棲息地偏好而總是相互競爭。然而,由于對人類腸道微生物群落的機理了解不足,因此應謹慎解釋腸道細菌之間的生態(tài)聯(lián)系。

此外還發(fā)現(xiàn)該菌屬在生物化學上與瘤胃球菌密切相關。

值得注意的是,一項來自廣東腸道微生物組計劃的大規(guī)模隊列數(shù)據(jù),分析得出脫硫弧菌(DSV) 經(jīng)常在人體腸道中發(fā)現(xiàn),DSV的相對豐度與包括Oscillospira ,Coprococcus , Ruminococcus Akkermansia,Roseburia , Faecalibacterium 和 Bacteroides呈正比。

人類腸道微生物群的物種組成對于彎曲桿菌感染的定植抗性很重要。相比于感染彎曲桿菌的人群,健康人群中Coprococcus豐度更好,表明高水平的Coprococcus有利于抵抗彎曲桿菌。

 與健康的關系 

//   哪些疾病或癥狀使Coprococcus降低或耗盡   

  • 抑郁

2019年比利時通過一項1070抑郁癥病人的驗證集小組發(fā)現(xiàn),即使在控制了抗抑郁藥的作用后,抑郁癥患者的糞球菌屬Coprococcus)和小桿菌屬Dialister細菌都已耗盡。 

還發(fā)現(xiàn)Coprococcus具有與多巴胺相關的生物途徑,多巴胺是一種會影響心理健康的神經(jīng)遞質。該研究的糞便宏基因組的腸腦模塊分析確定,多巴胺代謝物 3,4-二羥基苯乙酸的微生物合成潛力與心理生活質量呈正相關,并表明微生物產(chǎn)生的γ-氨基丁酸在抑郁癥中的潛在作用。

研究將重度抑郁癥 (MDD) 患者的糞便微生物群移植 (FMT) 移植到大鼠體內,發(fā)現(xiàn):相比較與移植健康糞便的大鼠, FMT-MDD大鼠瘤胃球菌科和毛螺菌屬升高,而糞球菌屬則被耗盡,從機理上表明糞球菌的缺乏會與抑郁癥的關系。

另外一項對82 名抑郁的人隨機分配接受多菌株益生菌加生物素治療或生物素加安慰劑治療 28 天。發(fā)現(xiàn)28天后,與接受安慰劑治療的個體相比,精神癥狀的改善明顯更高;同時糞便16s測試表明相比于安慰劑組,益生菌組的多樣性高,Coprococcus 顯著增加。

該研究的益生菌干預組為:包括九種菌株,雙歧桿菌W23、乳酸雙歧桿菌W51、乳酸雙歧桿菌W52、嗜酸乳桿菌W22、干酪乳桿菌W56、副干酪乳桿菌W20、植物乳桿菌W62、唾液乳桿菌W24 和乳酸乳球菌W19。此外,益生菌產(chǎn)品中還添加了 125 毫克 D-生物素(維生素 B7)、30 毫克馬尾草、30 毫克魚膠原蛋白和 30 毫克角蛋白加基質。

  • 帕金森病 (PD) 

帕金森病是一種神經(jīng)退行性疾病,其特征是錯誤折疊的 α-突觸核蛋白的細胞內聚集體沿腦軸聚集。一些研究報告了腸道菌群失調與帕金森病之間的關聯(lián),盡管因果關系仍有待確定。帕金森病組中最顯著的變化突出了細菌類群的減少特別是在毛螺菌科家庭和關鍵成員,例如丁酸弧菌屬、糞球菌屬(CoprococcusBlautia

另外的研究發(fā)現(xiàn)帕金森病患者的結腸中有 α-突觸核蛋白 (α-Syn) 聚集,并有結腸炎癥的證據(jù)。PD患者的黏膜和糞便微生物群與對照組相比有顯著差異,糞便樣本比乙狀結腸黏膜有更顯著的差異。在屬的分類水平上,來自 BlautiaCoprococcusRoseburia 屬在對照組的糞便中明顯多于 PD 患者。

此外,還有研究指出其他神經(jīng)退行性疾病 (NDs)包括阿爾茨海默病 (AD)、多系統(tǒng)萎縮 (MSA)、多發(fā)性硬化癥 (MS)、視神經(jīng)脊髓炎(NMO) 和肌萎縮側索硬化癥 (ALS)中Faecalibacterium 、Coprococcus、Blautia 、 Prevotella減少。

  • 幼兒語言發(fā)育障礙,認知

一項針對136名3歲烏干達兒童糞便樣本研究表明,產(chǎn)丁酸鹽的腸道細菌Coprococcus eutactus可以作為烏干達農村三歲兒童語言發(fā)展的預測因子。

該研究模型指出3歲時語言發(fā)展高于平均水平的兒童,在其2歲時糞便中有相對較高水平的Coprococcus eutactus,語言發(fā)育低的兒童中Coprococcus 屬平均豐度低,而且該研究表明早期獲得產(chǎn)丁酸鹽Coprococcus eutactus對語言發(fā)展的重要性,而在在語言發(fā)育受損的兒童中,耐氧物種的優(yōu)勢增加。

  • 濕疹

濕疹的嚴重程度一般與微生物群多樣性和產(chǎn)生丁酸鹽的細菌的豐度呈負相關,尤其產(chǎn)生丁酸鹽的Coprococcus eutactus相關細菌的降低。我們數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)和案例也顯示過敏和哮喘的兒童Coprococcus豐度很低或顯著低于健康兒童。

  • 自閉癥

自閉癥譜系障礙 (ASD) 是世界范圍內普遍存在的神經(jīng)生物學疾病,原因復雜。多項研究表明自閉癥兒童Coprococcus、PrevotellaBlautia 、LachnospiraceaeRuminococcaceae屬的豐度較低。

  • 睡眠

睡眠在兒童的身心發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。一項針對學齡前兒童(4.37 ±0.48 歲,n=143)的睡眠與腸道微生物群之間的關系研究表明擬桿菌中雙歧桿菌的相對豐度較高,在睡眠效率較高和入睡后醒來時間較低(LDA 評分 >2)的兒童中較高。相比之下,包括 BlautiaCoprococcus 在內的一些毛螺菌科成員分別與較短的夜間睡眠時間和較低的效率相關

  • 便秘

慢性便秘是全球最常見的胃腸道疾病之一。然而,其發(fā)病機制在很大程度上仍不清楚。在便秘患者的腸道微生物組中,產(chǎn)生丁酸鹽的 Roseburia、CoprococcusFaecalibacterium 屬的豐度很低。不存在便秘狀態(tài)的特定微生物生物標志物,整個腸道微生物群在都可能發(fā)揮作用。

此外,功能性便秘(FC)個體的腸道微生物群被證明缺乏屬于擬桿菌屬、羅斯氏菌屬和 Coprococcus 的成員。與對照相比,F(xiàn)C 相對應的微生物組顯示出高豐度的參與制氫、產(chǎn)甲烷和甘油降解的基因。

  • 慢性腎病

新出現(xiàn)的證據(jù)表明,腸道菌群失調與慢性腎臟病 (CKD) 的發(fā)病機制有關,其潛在機制涉及粘膜和/或系統(tǒng)免疫或代謝紊亂。

一項納入1436 名慢性腎病的meta分析顯示終末期腎病 (ESRD)患者中普氏菌屬、糞球菌屬、巨單胞菌屬和糞桿菌屬的豐度較低。

  • 虛弱

虛弱是一種常見的老年綜合征,與不良健康后果的風險相關。從 176 名韓國老年人的糞便樣本中獲得的 16S rRNA 基因測序數(shù)據(jù)研究了虛弱測量與腸道微生物組的關聯(lián)。發(fā)現(xiàn)在較虛弱的個體中,普氏菌和 Coprococcus eutactus的豐度減少。

  • 先兆子癇

先兆子癇是一種以高血壓和多個器官功能障礙為特征的妊娠特異性疾病,與母體和胎兒并發(fā)癥有關。

對 213 名孕婦的糞便樣本進行 16S rRNA 基因擴增子測序,調查了妊娠 28 周時發(fā)生遲發(fā)性(>34 孕周)先兆子癇 (DPE) 的女性的腸道微生物群組成發(fā)現(xiàn)產(chǎn)丁酸的豐富糞球菌屬在 DPE 中顯著減少。產(chǎn)生丁酸鹽的細菌特別是Coprococcus spp. 豐度的減少可能會增加孕婦患先兆子癇的風險。

此外,研究發(fā)現(xiàn)喹那普利在降低腸道菌群負荷較低的高血壓大鼠的血壓方面更有效。當他們分析腸道微生物群的組成時,Coprococcus 屬成為一個重要的參與者。

  • 早期乳腺癌

早期乳腺癌 (BC) 患者和健康對照者的糞便微生物群分析對比表明早期 BC 的患者中微生物多樣性的減少、Odoribacter、Butyricimonas和Coprococcus 的相對豐度降低的趨勢。

  • 慢性廣泛性肌肉骨骼疼痛 

慢性廣泛性肌肉骨骼疼痛 (CWP) 是纖維肌痛的特征性癥狀,已被證明與腸道微生物組的改變有關。在 CWP 病例中,Coprococcus的物種顯著減少

維生素 D 會增加瘤胃球菌科、阿克曼氏菌、糞桿菌和糞球菌的增加。

//   哪些疾病或癥狀Coprococcus富集  

  • 體重,膽固醇等

在整個人群中,Coprococcus 的變化與體重、總膽固醇和甘油三酯的變化呈正相關,與 HDL 膽固醇呈負相關。

  • 銀屑病

銀屑病是一種常見的慢性復發(fā)性皮炎。瘤胃球菌科、 Coprococcus_1屬和Blautia屬的豐度隨著銀屑病的改善而降低( p< 0.05),這已被證明在銀屑病中顯著增加。

但是也有研究指出觀察到 Coprococcus屬減少。這些研究隊列都只有幾十例,需要更大隊列驗證。

 治療反應 

  • 小檗堿和二甲雙胍

小檗堿和二甲雙胍都是源自草藥的成熟藥劑,對包括糖尿病在內的多種疾病具有偶然的有益作用。使用二甲雙胍或小檗堿干預 db/db 小鼠的腸道微生物群,增加產(chǎn)短鏈脂肪酸的細菌(例如,丁酸單胞菌屬、糞球菌屬、瘤胃球菌屬)的數(shù)量。

  • 補充維生素D

補充維生素 D 對 26 種維生素 D 缺乏(25-羥基維生素 D (25(OH)D) ≤50 nmol/L)、超重或肥胖(BMI ≥25 kg/m 2) 其他健康的成年人。

一項研究是 2014 年至 2016 年間進行的基于社區(qū)的雙盲隨機臨床試驗的輔助研究。參與者在基線和 100,000 國際單位 (IU) 負荷劑量的膽鈣化醇之后提供糞便樣本,然后每天 4000 IU 或匹配安慰劑 16周。與25(OH)D <50 nmol/L的個體相比,25(OH)D >75 nmol/L 的個體的糞球菌屬豐度增高。

  • TNFi 治療

關節(jié)和腸道炎癥之間的密切關系早已為人所知。20 名受腸病性關節(jié)炎影響的患者,他們從未接受過生物藥物治療,在基線時和治療 6 個月后接受了 TNFi 治療。所有患者都遵循地中海飲食。治療后6個月毛螺菌科和糞球菌屬顯著增加。

  • 甘草甜素 

甘草甜素 (GL) 是一種三萜糖苷,在各種生物活性中發(fā)揮重要作用,包括抗病毒和抗腫瘤免疫反應。菌群分析表明 GL 降低Akkermansia、Sutterella、 PrevotellaCoprococcus 。

  • 其他干預 

紫薯中提取的抗性淀粉 (RS) 有利于增加Coprococcus的豐度。

胞外多糖 (EPS) 是合成并存在于雙歧桿菌表面的碳水化合物聚合物。由于其在食品、生物技術、化妝品和醫(yī)藥等多個領域的潛在應用,雙歧桿菌 EPS 促進了 Coprococcus 的生長。與淀粉組相比,EPS 還增加了丙酸的產(chǎn)生。

甘草甜素 (GL) 是一種三萜糖苷,在各種生物活性中發(fā)揮重要作用,包括抗病毒和抗腫瘤免疫反應。菌群分析表明 GL 降低Akkermansia、Sutterella、 PrevotellaCoprococcus 。

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主要參考文獻:

向上滑動閱覽

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