腸道是人體最重要的消化系統之一,與人體健康緊密相關。而腸道菌群作為腸道重要組成部分,在腸道健康中發揮着重要的作用。
由于基因、環境、飲食、藥物等因素的影響,每個人的腸道菌群都有所不同,因此我們常常說每個人的腸道菌群都是獨一無二的。
然而在不同年齡段不同人群中,有一類菌群卻普遍存在,它們在人體的健康和穩定性方面發揮着重要的作用,這就是“腸道核心菌屬”。
在這個世界腸道健康日,我們一起來聊聊關于“腸道核心菌屬”。結合腸道菌群檢測報告的部分案例,我們可以更深入直觀地了解腸道核心菌屬,這對于我們保持腸道健康和整體健康有重要意義。
腸道核心菌屬的發現
谷禾在多年的腸道菌群檢測中,發現大批量的腸道菌群檢測報告中有那麼一些菌群在大多數人群中普通存在,這些菌群的存及其豐度構成在腸道健康中起着至關重要的作用。一些科研文獻中也有關于腸道核心菌屬的相關研究。
一項大規模研究,利用微生物擴增子變異體精确作圖 (RExMap)對來自全球 16 個地區的 29,349 名個體的現有 16S 數據進行重新分析,RExMap 的重新分析來自 10 項人口規模研究的現有 16S 微生物組數據繪制了來自世界各地 29,349 名個體的 17,786 個 OSU。
在此荟萃分析中,平均 122 個 OSU 占單個人微生物組豐度的 99%,平均 2000 個 OSU 占一個地理區域内 95% 的微生物組豐度。揭示了不同人群和地理區域的腸道微生物物種的詳細景觀。表明人類确實存在共享腸道核心微生物組。
這些核心菌屬在不同的人群中,核心微生物之間的相對比例高度保守,這可能表明存在穩定的生态或功能關系。
我們的數據和這篇大規模荟萃分析表明這些核心微生物群對于其它菌群的定植,營養代謝,體重指數以及整個微生态健康起非常關鍵的作用。
核心菌屬有哪些特征?
目前,對于核心菌屬的定義還沒有統一的标準,但一般認為,核心菌屬應該具備以下特征:
1. 在不同人群中普遍存在:核心菌屬應該在不同人群中都能夠被檢測到,而不是僅存在于某些特定人群中。
2. 數量相對較高:核心菌屬應該在腸道菌群中占據較高的比例,而不是僅占據極小的比例。
3. 對人體健康具有重要作用:核心菌屬應該對人體健康具有重要作用,如參與食物消化、維持腸道屏障功能、調節免疫系統等。
核心菌屬缺乏可能出現腸道菌群紊亂
谷禾健康基于超過60萬人腸道菌群檢測樣本數據,這些樣本包括了來自全球各大洲不同人種、地區飲食習慣和所有年齡段人群,給出了人體腸道菌群核心菌屬的标準:
在90%人群檢出,人群平均豐度1%以上的菌屬為核心菌屬(雙歧杆菌和乳杆菌作為益生菌相對豐度低于1%但是重要性很高)。
核心菌屬及有益菌累加占總腸道菌群比例低于60%就可能出現腸道菌群紊亂,菌群是一種生态系統,健康的核心菌屬占據菌群構成的絕大部分後,其他可能導緻感染、免疫反應以及無法有效代謝食物的異常菌的比例就會被抑制。
核心菌屬缺乏就給了病原菌或非腸道菌群生存空間,導緻腸道健康問題。
來源:谷禾腸道菌群檢測數據庫
上述這些核心菌屬比如:
1. 拟杆菌 Bacteroides
Bacteroides是人體腸道中最常見的菌屬之一,能夠分解多糖類物質,産生短鍊脂肪酸,維持腸道屏障功能,調節免疫系統等。
2. 普雷沃氏菌屬 Prevotella
Prevotella是一種厭氧菌,能夠分解多糖類物質,産生短鍊脂肪酸,參與腸道免疫調節等。
3. 糞杆菌屬 Faecalibacterium
Faecalibacterium是一種産生豐富的丁酸和丙酸的梭菌,能夠維持腸道屏障功能,調節免疫系統等。
4.瘤胃球菌屬Ruminococcus
Ruminococcus是一種産生豐富的丙酸和丁酸的菌屬,能夠參與食物消化、維持腸道屏障功能等。
雖然都屬于核心菌屬,且廣泛存在于各類人群的腸道中,但每個人各個菌屬的相對豐度卻存在很大差異,不同的飲食習慣、母體傳遞以及生活地區都會導緻這些核心菌屬構成的偏好。
由于使用相對豐度來評估,其中一類菌豐度占比更高通常會導緻其他菌屬的相對豐度占比下降,因此早期腸道菌群研究中根據占據最主要豐度的菌屬來将腸道菌群構成劃分為多個腸型,常見的有拟杆菌、普氏菌、羅氏菌型三種。
不過腸型的劃分相對比較粗放,也忽略了其他菌屬的構成,那麼:
這麼多菌屬怎麼樣的比例才是最健康的呢?
是不是都在範圍内就都正常了,可是這些範圍看着都好大,有的是從0.001~36%,都一樣嗎?
針對這些問題,我們給出了另一個指标:
該菌屬豐度處于人群%水平
菌屬豐度處于人群的水平
對于核心菌屬我們評估較為:
理想情況:處于人群水平50%~70%左右超過95%以上屬于過高超标超過80%以上适當偏高30~50%水平屬于稍低5~30%屬于偏低低于5%屬于過低超标 因此評估菌群總體狀況時較簡單的方法,就是看過高和過低的核心菌屬數量,超标越多菌群問題越大。當絕大部分菌屬都處于正常範圍之後我們就可以優化我們的核心菌屬構成,使其盡量處于50~70%的水平。
下圖其中第4列就給出了這個指标,意思是這個核心菌屬現有豐度超過了人群中%的人。
來源:谷禾腸道菌群檢測數據庫
其中瘤胃球菌屬的豐度水平是0.117%,并給出了紅色向下箭頭,表明其豐度水平過低,超标了,對應的人群水平是8%,也就是這個豐度僅比8%的人要高。
除了箭頭标示的過低菌屬之外,其實像普雷沃氏菌屬的35%人群水平也屬于偏低,而糞杆菌屬的90%人群水平就偏高了。
這樣通過飲食和補劑定向幹預可以使菌群中占比最主要的核心菌屬達到更加穩定和合理的水平,整體腸道菌群的健康狀況也會得到極大改善。
核心菌屬有哪些重要作用?
作為核心菌屬,它們對于人體腸道菌群的作用主要包括:
1
參與食物消化
核心菌屬能夠分解多糖類物質,産生短鍊脂肪酸等,幫助人體消化食物
2
維持腸道屏障功能
核心菌屬能夠維持腸道黏膜屏障的完整性,防止有害物質進入血液循環。
3
調節免疫系統
核心菌屬能夠調節腸道免疫系統的功能,維持腸道微生物群落的穩定性。
4
構建穩定的腸道菌群生态
經過長期的共同進化和适應,核心菌屬中的大部分能夠有效代謝和利用人類飲食并消化進入結直腸部位的物質。這些菌屬通過代謝途徑的互補相互之間構建起一個菌群代謝網絡,并維持穩定的菌群結構。
核心菌屬構建對腸道菌群穩态有重要意義
類似于我們常見的生态系統,一次抗生素的使用或某次感染後免疫系統的清理重建,相當于大草原或森林的一場大火,會摧毀大部分的生态成員,但一旦雨季來臨生态又會重新開始建立。最底層的食物和能量來源就相當于雨水,最早能利用這些食物和能量來源的菌群構成了腸道菌群的基石。
研究發現上述核心菌屬中的大部分都屬于能代謝特定碳水化合物的降解和能量産生途徑,包括拟杆菌(Bacteroides thetaiotaomicron)和青春雙歧杆菌(Bifidobacterium adolescentis),以及Ruminococcus torques、Bacteroides coprocola、Faecalibacterium prausnitzii、Coprococcus catus、Parabacteroides johnsonii、Alistipes shahii等。
當上述這些核心菌屬含量較高且構成合理時,腸道菌群的整體生态環境就會非常穩定,從最初代謝碳水化合物産生短鍊脂肪酸,進一步維持腸道内下遊菌群的生長,同時調節腸道屏障,供給腸道黏膜細胞養分,維持免疫系統的均衡。
總之,核心菌屬在人體腸道菌群中具有重要作用,對于人體健康具有重要意義。
腸道核心菌屬異常與哪些疾病相關?
谷禾腸道菌群檢測數據庫中顯示,腸道核心菌屬的異常與以下66種疾病相關:
II型糖尿病乙肝乳糜瀉侵襲性牙周炎便秘克羅恩病冠心病發育遲緩口臭囊性纖維化妊娠糖尿病嬰幼兒濕疹子宮内膜異位症孤獨症帕金森病幽門螺杆菌感染強直性脊柱炎慢性腎病慢性酒精性胰腺炎慢性阻塞性肺疾病慢性鼻窦炎抑郁橋本甲狀腺炎梭菌感染氣喘注意缺陷多動障礙消化不良漸凍症潰瘍性結腸炎炎症性腸病焦慮牙龈炎甲狀腺疾病疑似傳染性腹瀉痤瘡粉刺皮炎濕疹短腸綜合征神經性厭食類風濕關節炎精神分裂系統性硬化症細菌性支氣管炎結直腸癌腺瘤缺鐵性貧血肌肉疼痛肝硬化腸易激綜合征腸胃炎肥胖腎結石胃炎胃癌膽汁淤積膽囊炎腹瀉艱難梭菌感染認知退化過敏酒精性肝炎肝硬化酗酒銀屑病陰道炎阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征非酒精性脂肪肝骨質疏松關節炎高血壓齲齒 以下是與每種核心菌屬相關的疾病數量:
來源:谷禾腸道菌群檢測數據庫
★★★★★★
結合谷禾腸道菌群檢測報告案例,我們來看看一些慢性疾病患者的腸道核心菌屬構成情況。
一般來說,他們的核心菌屬異常分為兩種情況:
核心菌屬豐度低,有害菌豐度高 個别核心菌屬豐度過高,菌群結構紊亂異常核心菌屬——核心菌屬豐度低,有害菌豐度高 這裡我們來看關于慢性腹瀉和便秘患者的兩個案例。
➤➤ 慢性腹瀉患者:
該慢性腹瀉患者的腸道菌群檢測報告中,許多核心菌屬均處于低豐度的情況。
來源:谷禾腸道菌群檢測數據庫
當多數核心菌屬豐度較低處于劣勢的情況下,腸道有害菌逐漸開始占上風:
來源:谷禾腸道菌群檢測數據庫
可以看到,鍊球菌屬、Pantoea、克雷伯氏菌屬等有害菌遠高于正常水平。
鍊球菌屬(17.754%): 鍊球菌通常是存在于人體正常的口腔、鼻咽、腸道等部位的常見菌群,一些鍊球菌感染可以引起喉嚨痛、扁桃體腫脹等症狀。
腸道中檢出的過量鍊球菌,可能是由呼吸道感染後通過體循環進入腸道,鍊球菌到了腸道可能會影響腸道的健康和功能,導緻一些症狀,包括腹瀉、腹痛、消化不良等。
鍊球菌在自身免疫性疾病中也會富集,和免疫相關疾病中自身抗體的産生或Th17細胞的激活有關。
泛菌屬Pantoea(28.701%): Pantoea是腸杆菌科内一個高度多樣化和多變的人類機會性人類病原菌,一般由傷口或醫院獲得性感染引起,主要發生在免疫功能低下的個體中。在我們的腸道菌群檢測實踐中也發現許多健康狀況不良的人群,尤其幼兒和老年患者中檢出高豐度的Pantoea菌。
隻有大約 20% 的病例能夠在培養中分離出泛菌屬物種。大多數關于Pantoea 物種可以通過适當的抗生素和支持性管理進行治療。
克雷伯氏菌屬(3.093%): 克雷伯氏菌可以自然存在于健康個體的腸道和呼吸道中,具有健康免疫系統的人很少發生感染疾病。一旦克雷伯氏菌屬進入體内并在免疫系統的防禦中幸存下來,它們就會影響各種器官。疾病的症狀通常取決于感染開始的位置。
當克雷伯氏菌屬感染腸道後,由于克雷伯氏菌通過腸道分泌毒素,導緻腸道蠕動加快,從而引起腹瀉,同時患者可能出現腹部不适的症狀。有時會伴随發熱等全身反應,這可能是由于克雷伯氏菌在腸道内繁殖并釋放炎症介質所緻。具體症狀和嚴重程度因人而異。
而拟杆菌的存在可以阻止肺炎克雷伯菌的腸道定殖。上述報告中拟杆菌豐度并不高,對克雷伯菌的抑制程度有限。
易感因素包括營養不良,接觸程度,不衛生的環境、酒精、年齡(衰老)、遺傳易感性、藥物、慢性肝病、糖尿病、大型手術等。
以上我們可以看到僅這三種有害菌的豐度加起來已經占一半了,那麼核心菌屬自然就沒有生長空間,腸道菌群整體趨于失調。
有害菌過多會影響腸道内環境,如pH值,含氧量,腸道内毒素等,可能會導緻出現一些機會感染和機會緻病菌入侵,進而誘發腸道炎症和相關疾病。
➤➤ 便秘患者:
來源:谷禾腸道菌群檢測數據庫
同樣,在便秘患者的腸道菌群檢測報告中,部分核心菌屬豐度是過低的。
上述報告中,與産丁酸相關的核心菌屬豐度較低。有研究表明,便秘患者可能出現腸道菌群和丁酸代謝失調。
核心菌屬豐度低,伴随着部分有害菌的豐度大幅上升,腸道菌群多樣性下降。
來源:谷禾腸道菌群檢測數據庫
不動杆菌屬Acinetobacter(14.657%) 不動杆菌屬Acinetobacter是一類革蘭氏陰性菌,該菌屬于常見的醫院感染病原體之一。不動杆菌屬感染常見的病症包括呼吸道感染、泌尿道感染、創傷感染等,嚴重情況下還可能導緻敗血症。
不動杆菌屬對常見抗生素經常會産生抗藥性。這裡不動杆菌屬豐度較高可能與抗生素使用較多相關。
泛菌屬Pantoea:57.592%
克雷伯氏菌屬:14.217%
腸球菌屬:1.223%
不動杆菌屬:14.657%
以上四種有害菌加起來已經超過85%,核心菌屬的生存空間受到嚴重影響,整體豐度很低,腸道多樣性下降,這可能與便秘相關。
以上是核心菌屬低,有害菌大量入侵的情況,那麼如果核心菌屬豐度整體很高,是不是意味着健康的腸道菌群?
不一定。也有可能出現核心菌屬内部不平衡,個别核心菌屬瘋長的情況。
異常核心菌屬——個别核心菌屬豐度過高,菌群結構紊亂 腸易激綜合征、消化不良患者:
來源:谷禾腸道菌群檢測數據庫
可以看到雖然核心菌屬整體占比較高,但是個别核心菌屬豐度過高,例如:拟杆菌、Lachnoclostridium菌群豐度屬于過高,那麼其他核心菌屬的生存空間就會受到影響,這就導緻菌群單一化,多樣性下降,腸道菌群穩定性較差。
多項研究表明拟杆菌、普拉梭菌、瘤胃球菌屬和雙歧杆菌與腸易激綜合征相關。其中拟杆菌的過度生長可能與腸易激綜合征的症狀加重相關。
研究表明,腸易激綜合征患者中短鍊脂肪酸水平降低,尤其是丁酸鹽,上述報告中與産丁酸相關的核心菌屬如糞杆菌屬,羅氏菌屬等都有所下降。
同時,與消化複合碳水化合物相關的經黏液真杆菌屬豐度也較低,可能與患者的消化不良有關。
以上是核心菌屬異常的情況,健康人的腸道菌群檢測報告中核心菌屬具體如何?
健康核心菌屬——該多的多,該少的少,整體和諧 這裡從谷禾腸道菌群檢測數據庫選取一例健康人的報告,健康總分在89分。
注:在谷禾腸道菌群檢測報告評分機制中,超過80分已經算很健康的狀态。
其核心菌屬豐度如下:
來源:谷禾腸道菌群檢測數據庫
可以看到,健康人的核心菌屬絕大部分都在正常範圍内,其腸道菌群結構非常穩定。
當然也有個别菌群超标。其中糞杆菌屬豐度為19.171%,比正常範圍的上限略高一點點,而糞杆菌屬,可以幫助分解膳食纖維,産短鍊脂肪酸,有助于維持腸黏膜健康、增強免疫系統功能,維持腸道内長期的穩定狀态。
其他像羅氏菌屬的豐度在1.960%,雙歧杆菌屬豐度在0.107%,略微低于正常水平,對整體健康基本不構成威脅。
還有像芽孢杆菌屬在一些亞健康人群中有很多未檢出或者極低,而該報告中芽孢杆菌屬能檢測到且豐度屬于正常水平,有助于提升其整體腸道菌群結構的穩定性。
結 語 我們需要關注腸道菌群中的核心菌屬,因為這些菌屬在整個人體腸道菌群中扮演着網絡節點或基礎菌群的角色。核心菌屬及其重要菌屬的紊亂會直接影響營養物質的吸收、代謝産物的合理構成以及維持腸道正常生理環境的穩定性等。
如何保持這些核心菌屬的健康水平呢?
一方面要堅持通過健康的飲食和生活狀态來實現。盡量選擇多樣化新鮮衛生的食物、富含含歐米伽-3的不飽和脂肪酸,平衡動物和植物蛋白,更多的十字花科蔬菜、富含多酚的水果、根莖類蔬菜以及合理的脂肪。
另外一方面,了解腸道健康和菌群狀态,針對性的調整異常菌屬和菌群結構,保持核心菌屬的平衡和喂養,才能構築一個強大的菌群網絡結構,維護正常的免疫狀态和身體健康。
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