之前一期我們提到擬桿菌屬，往往是肉食者腸道中的主力菌。
那么這一期，我們來(lái)聊聊素食者腸道中常見(jiàn)的——普雷沃氏菌屬。
普雷沃氏菌屬存在于人類中，幫助分解蛋白質(zhì)和碳水化合物食物。也可作為條件致病菌，引起牙周和牙齒、腸道炎癥、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、細(xì)菌性陰道炎等問(wèn)題。
Prevotella
初識(shí)普雷沃氏菌
Prevotella
普雷沃氏菌(Prevotella)是革蘭氏陰性菌、非運(yùn)動(dòng)性、桿狀、單細(xì)胞，可在厭氧條件下生長(zhǎng)。
Prevotella是一個(gè)大屬，包括50多個(gè)不同的物種。大多數(shù)可以從口腔和腸道中分離出來(lái)。
普雷沃氏菌有助于分解蛋白質(zhì)和碳水化合物食物。
普雷沃氏菌可以通過(guò)結(jié)合或附著在上皮細(xì)胞以外的其他細(xì)菌上定植，在以前感染的區(qū)域產(chǎn)生更大的感染。
普雷沃氏菌的另一種生存機(jī)制是天然抗生素抗性基因，防止被消滅(TIGR)。
接下來(lái)，我們從腸道、口腔、陰道三個(gè)部位的微生物群，來(lái)了解普雷沃氏菌與人體健康或疾病的關(guān)系。
腸道微生物組中的普雷沃氏菌
Prevotella
普雷沃氏菌通常被認(rèn)為是一種與健康的植物性飲食相關(guān)的菌，在人體中發(fā)揮“益生菌”的作用。普雷沃氏菌屬的減少與某些疾病相關(guān)。
自閉癥
被診斷患有自閉癥的兒童的普雷沃氏菌屬豐度較低。嬰兒普雷沃氏菌水平的下降與兩歲時(shí)的行為問(wèn)題有關(guān)。
過(guò)敏
研究人員分析了從2010年到2015年收集的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)觀察了懷孕36周的母親以及她們1個(gè)月、6個(gè)月和12個(gè)月大的嬰兒的糞便樣本。有食物過(guò)敏的兒童(58名)與沒(méi)有食物過(guò)敏的兒童(258名)進(jìn)行了比較。
他們發(fā)現(xiàn)，20%沒(méi)有過(guò)敏的嬰兒的糞便樣本中含有P.copri，而過(guò)敏嬰兒的糞便樣本中只有8%含有P.copri：母親的糞便樣本中含有P.copri，意味著嬰兒產(chǎn)生過(guò)敏的風(fēng)險(xiǎn)更低。
多發(fā)性硬化癥
在多發(fā)性硬化癥患者的腸道微生物群中，缺乏Prevotella histicola。
2019年開(kāi)展的一項(xiàng)研究表明，單獨(dú)使用Prevotella histicola治療轉(zhuǎn)基因小鼠或與多發(fā)性硬化藥物Copaxone聯(lián)合治療，減少了與該疾病相關(guān)的促炎癥反應(yīng)。
因此，該菌可能在多發(fā)性硬化癥(MS)患者中有潛在的治療作用，多發(fā)性硬化癥是一種影響大腦和神經(jīng)的自身免疫性疾病。多發(fā)性硬化癥患者通常表現(xiàn)為微生物群失衡。
普雷沃氏菌是健康腸道生物群中必不可少的菌。然而，這種細(xì)菌是不是越多越好？
答案是否定的。
最新人類研究已經(jīng)將普雷沃氏菌豐度的增加與局部和全身性疾病聯(lián)系起來(lái)，包括牙周炎、細(xì)菌性陰道病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、代謝紊亂和低級(jí)別全身性炎癥。
腸道炎癥
Prevotella intestinalis 定殖導(dǎo)致微生物群代謝變化，減少IL-18的產(chǎn)生，從而加劇腸道炎癥，并可能導(dǎo)致全身自身免疫。
IBS-D
腸易激綜合征 (IBS) 是一種慢性功能性胃腸道疾病，IBS-D是腹瀉性，是 IBS 最主要的亞型。
腸道菌群的改變與內(nèi)臟超敏反應(yīng)的增加有關(guān)，富含普雷沃氏菌可能與 IBS-D 的高風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)。
——可能原因如下：
普雷沃氏菌已被證實(shí)具有發(fā)酵和利用復(fù)雜多糖所必需的酶和基因簇（后面會(huì)詳細(xì)介紹）。普雷沃氏菌可能與其他菌群相互作用，通過(guò)促進(jìn)碳水化合物發(fā)酵，誘發(fā)內(nèi)臟超敏反應(yīng)，加劇IBS癥狀。
普雷沃氏菌含有在黏液蛋白降解中起重要作用的酶，可能導(dǎo)致腸道通透性增加。
普雷沃氏菌與促炎功能有關(guān)。用普雷沃氏菌治療小鼠可加重結(jié)腸炎。
類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎
在人類腸道普雷沃氏菌中，最廣為人知的是Prevotella copri。雖然P. copri不是普遍存在的，但當(dāng)它被鑒定出來(lái)時(shí)往往是豐度較高的。
未經(jīng)治療的類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者的一級(jí)親屬中發(fā)現(xiàn)了Prevotella copri增加。
有研究報(bào)道了類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者的促炎TH17和TH1細(xì)胞免疫反應(yīng)是由P. copri-特異性抗體介導(dǎo)的。
這些結(jié)果表明，未來(lái)P. copri可以幫助識(shí)別更易感染這種炎癥性疾病的人。
注：類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎是一種自身免疫疾病，身體的免疫系統(tǒng)攻擊關(guān)節(jié)內(nèi)壁，導(dǎo)致炎癥、疼痛和腫脹。
肥胖
普雷沃氏菌豐度高的健康超重成人在食用富含全谷類和纖維的隨意飲食6周后，比普雷沃氏菌豐度低的受試者減脂更多。這進(jìn)一步支持腸道類型作為肥胖癥個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)管理的潛在生物標(biāo)志物。
普雷沃氏菌的高水平不僅與肥胖有關(guān)，且與非糖尿病患者的BMI指數(shù)、胰島素抵抗、高血壓和非酒精性脂肪性肝顯著相關(guān)。
高血壓
與接受來(lái)自正常血壓供體的微生物群的小鼠相比，從高血壓患者體內(nèi)富含普氏菌菌群植入的無(wú)菌小鼠，誘發(fā)更高的血壓。
精神分裂癥
研究表明，精神分裂癥患者腸道菌群中，Prevotellaceae菌增加。
腦癱
腦癱患者和腦癱伴癲癇患者兒童腸道菌群中Prevotella豐度均顯著增加。
艾滋病
艾滋病感染者的粘膜和糞便中普雷沃氏菌明顯升高。
關(guān)鍵樹(shù)突狀細(xì)胞暴露于P.copri DSM 18205 可促進(jìn)細(xì)胞因子的產(chǎn)生。普雷沃氏菌的增加可能有助于驅(qū)動(dòng)感染艾滋病毒的人的慢性炎癥。
此外，艾滋病毒患者的乳酸菌：普雷沃氏菌比例往往較低。乳酸桿菌:普雷沃氏菌比例的降低與中性粒細(xì)胞存活有關(guān)。
骨髓炎
普雷沃氏菌的過(guò)度生長(zhǎng)和乳酸桿菌的減少與小鼠骨髓炎的發(fā)病有關(guān)。模型小鼠普雷沃氏菌減少導(dǎo)致乳酸菌增加，對(duì)骨髓炎有保護(hù)作用。因此，普雷沃氏菌菌群的改變可能與骨髓炎的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。
血流感染
血流感染一直是住院患者的一大威脅，尤其是老年人。一例90歲心力衰竭患者入院后高燒，病人血液培養(yǎng)瓶中發(fā)現(xiàn)厭氧菌——Prevotella copri. 患者腸道菌群也以普雷沃氏菌為主。提示未來(lái)的研究需要評(píng)估腸道微生物譜對(duì)血流感染高?；颊叩木_識(shí)別和靶向治療的作用。
口腔微生物組中的普雷沃氏菌
Prevotella
口腔中有許多問(wèn)題與口腔微生物群直接相關(guān)。
與牙周病相關(guān)的普雷沃氏菌：
P.intermedia、P.melaninogenica、
P.bivia、P.nigrescens、P.disiens
炎癥性牙周炎有關(guān)的三種菌
中間普氏菌Prevotella intermedia和Prevotella nigrescens與炎癥性牙周炎相關(guān)，如妊娠牙齦炎、急性壞死性潰瘍性牙齦炎和成人牙周炎。
注：急性壞死性潰瘍性牙齦炎也稱為文森特病。這是一種嚴(yán)重的牙周炎，其特征是牙齦侵蝕、潰瘍、咀嚼疼痛和口臭。
它們與牙齦卟啉單胞菌一起被稱為產(chǎn)黑色素厭氧菌。這三種菌的生長(zhǎng)都需要血紅素作為鐵的來(lái)源。在牙周炎患者的炎癥和出血過(guò)程中，乳鐵蛋白與中性粒細(xì)胞一起釋放，這些菌被證明能結(jié)合乳鐵蛋白。乳鐵蛋白能抑制牙齦卟啉單胞菌的生長(zhǎng)，但對(duì)普雷沃氏菌沒(méi)有抑制作用。
無(wú)機(jī)鐵和鐵結(jié)合蛋白如轉(zhuǎn)鐵蛋白和乳鐵蛋白不支持中間普氏菌的生長(zhǎng)，而含血紅素鐵的化合物包括血紅素、人血紅蛋白、牛血紅蛋白和牛過(guò)氧化氫酶可促進(jìn)中間普氏菌的生長(zhǎng)。
中間普氏菌也是妊娠期牙齦炎中發(fā)現(xiàn)的主要菌種。
與吸煙有關(guān)的普氏菌
16S rRNA測(cè)序?qū)?16例中國(guó)健康人群口腔微生物群進(jìn)行了分析，通過(guò)LEfSe分析，其中與吸煙有關(guān)的兩種Prevotella菌：
Prevotella melaninogenica(q = 8.48E-08)
Prevotella pallens(q = 4.13E-03)
吸入性肺炎 — 可能由口腔厭氧菌群引起，包括：厭氧鏈球菌、梭桿菌屬、擬桿菌屬、產(chǎn)黑色素普氏菌Prevotella melaninogenica.
中間普氏菌 與 痛風(fēng)/高尿酸血癥 有關(guān)
研究表明，痛風(fēng)和 高尿酸血癥患者的唾液中，中間普氏菌Prevotella intermedia 含量顯著高于對(duì)照組。雙向地，當(dāng)患者患有痛風(fēng)或高尿酸血癥時(shí)，口腔微生物群會(huì)發(fā)生巨大變化。
在對(duì)全身性疾病進(jìn)行快速唾液檢測(cè)時(shí)，唾液的 pH 值是一個(gè)重要因素。研究表明，pH 值降低的唾液會(huì)導(dǎo)致口腔微生物群在口腔中產(chǎn)生病理狀況。痛風(fēng)和高尿酸血癥患者中間普氏菌Prevotella intermedia 含量高，導(dǎo)致 pH 值的酸度低于對(duì)照個(gè)體。因此研究人員認(rèn)為，痛風(fēng)和/或高尿酸血癥患者更容易患牙周病。
普雷沃氏菌除了在腸道，口腔生存之外，也會(huì)出現(xiàn)在陰道。
陰道微生物組中的普雷沃氏菌
Prevotella
陰道微生物群的組成對(duì)女性的健康至關(guān)重要。陰道中的微生物失衡就出現(xiàn)細(xì)菌性陰道炎。
普雷沃氏菌是常見(jiàn)的陰道共生菌。然而，這種細(xì)菌占主導(dǎo)并不是什么好事兒。陰道粘膜普雷沃氏菌增多與細(xì)菌性陰道病有關(guān)。這種細(xì)菌會(huì)破壞陰道的酸度，更容易受到感染。
?普雷沃氏菌是宿主遺傳學(xué)影響下陰道生態(tài)失調(diào)的關(guān)鍵細(xì)菌群
一項(xiàng)研究調(diào)查了 542 名韓國(guó)女性雙胞胎的陰道微生物群的遺傳力及其與肥胖的關(guān)系。
Si J, et al., Cell Host Microbe. 2017
該研究表明，表明乳酸菌和普氏菌，其相對(duì)豐度與細(xì)菌性陰道病密切相關(guān)，分別是有益和潛在致病性陰道微生物群中最具遺傳性的細(xì)菌。
候選基因分析揭示了IL-5 的遺傳變異與Prevotella豐度之間的關(guān)聯(lián)。此外，宿主肥胖顯著增加了與Prevotella相關(guān)的陰道微生物群的多樣性。
?Gardnerella vaginalis 和Prevotella bivia共生關(guān)系
Prevotella bivia 產(chǎn)生的脂多糖和氨是陰道粘液的一部分。它還與上皮細(xì)胞因子的產(chǎn)生有關(guān)，并促進(jìn)其他陰道病相關(guān)細(xì)菌的生長(zhǎng)，如陰道加德納菌Gardnerella vaginalis，而后者又能刺激Prevotella bivia 的生長(zhǎng)。
單獨(dú)或與其他微生物聯(lián)合，Prevotella bivia具有誘發(fā)早產(chǎn)、子宮內(nèi)膜炎和其他子宮疾病的能力。
普雷沃菌是一個(gè)物種多樣性很高的大屬；物種之間的基因組多樣性水平很高。在人類群體中，菌株變異為預(yù)測(cè)普雷沃菌在任何給定腸道生態(tài)系統(tǒng)中的功能增加了另一層不確定性。
要預(yù)測(cè)它的功能，需要對(duì)這些物種的遺傳潛力、生態(tài)、它們與現(xiàn)存其他微生物及其宿主的相互作用有更細(xì)致的了解。
營(yíng)養(yǎng)代謝機(jī)制
Bacteroides
普雷沃氏菌擅長(zhǎng)從阿拉伯木聚糖和低聚果糖中提取短鏈脂肪酸丙酸。
研究人員通過(guò)在體外發(fā)酵系統(tǒng)中測(cè)試?yán)w維（來(lái)自高粱麩皮的阿拉伯木聚糖、來(lái)自玉米麩皮的阿拉伯木聚糖和低聚果糖），分析了普雷沃氏菌或擬桿菌的纖維利用能力。發(fā)現(xiàn)普雷沃氏菌產(chǎn)生的丙酸比擬桿菌為主導(dǎo)的微生物群多兩到三倍。
丙酸主要是通過(guò)琥珀酸途徑形成的，并已被證明在肝臟中代謝。它能降低血清膽固醇和減少肝臟脂肪生成。
分解多糖
Prevotella copri 是人類腸道中最普遍的普氏菌種，它能夠分解植物多糖和宿主來(lái)源的粘蛋白，但不能分解膳食來(lái)源的動(dòng)物多糖。這可能解釋了工業(yè)化的西方化人口中腸道Prevotella多樣性下降的原因，這些人攝入較少的植物性食物。
復(fù)雜多糖消化的多樣性和機(jī)制是由淀粉利用系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的（前一篇文章有詳細(xì)講過(guò)）。在P. copri暴露于不同植物多糖時(shí)選擇性過(guò)表達(dá)，而這種暴露影響了其生長(zhǎng)能力。因此，腸道中P. copri的多樣性越高，可被潛在利用的復(fù)雜多糖類型的數(shù)量可能就越多。
不同的多糖利用決定腸道普氏菌種間競(jìng)爭(zhēng)
為了研究普雷沃氏菌競(jìng)爭(zhēng)與飲食的關(guān)系，研究人員從小鼠腸道中分離普雷沃氏菌，分析其體內(nèi)基因組和轉(zhuǎn)錄組，并在小鼠體內(nèi)進(jìn)行物種間競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)。不同的普氏菌優(yōu)勢(shì)種在體內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)相似的代謝生態(tài)位，這與特定多糖利用位點(diǎn)(PULs)的上調(diào)有關(guān)。
普雷沃氏菌擴(kuò)增需要復(fù)雜的植物源多糖，而阿拉伯木聚糖對(duì)物種豐度有顯著的影響。最具優(yōu)勢(shì)的普氏菌編碼一種特殊的串聯(lián)重復(fù)trsusC/D PUL，使阿拉伯木聚糖的利用成為可能，并在人類普氏菌中保存，尤其是那些純素食者。這些發(fā)現(xiàn)表明有效的木聚糖利用是普雷沃氏菌優(yōu)勢(shì)的一個(gè)因素。
Gálvez EJC, et al., Cell Host Microbe. 2020
普氏菌除了內(nèi)部的菌種之間競(jìng)爭(zhēng)外，與其他菌也會(huì)相互作用。
普雷沃氏菌與其他菌相互作用
普雷沃氏菌和擬桿菌不能在同一環(huán)境中很好地共處。
普雷沃氏菌可減少銅綠假單胞菌P. aeruginosa誘導(dǎo)的囊性纖維化支氣管上皮細(xì)胞炎癥反應(yīng)。
Bertelsen A et al., J Cyst Fibros. 2021
在混合感染中，普雷沃氏菌P. histiola和P. nigrescens通過(guò)改變NF-κB/MAPK信號(hào)通路，減少銅綠假單胞菌TLR-4的表達(dá)和細(xì)胞因子(IL-6, IL-8)的釋放。
這種通過(guò)普雷沃氏菌減少炎癥的機(jī)制可能為治療慢性銅綠假單胞菌感染提供一種新的治療方法。
飲食 ? 普雷沃氏菌
Prevotella
普氏菌的組成和代謝活動(dòng)在很大程度上受飲食調(diào)節(jié)，它們也可以影響食物的代謝。
低脂高纖維飲食的非洲兒童腸道普氏菌豐富
研究比較了非洲和意大利兒童的菌群，生活在布基納法索農(nóng)村的一個(gè)村莊里的非洲孩子，類似于新石器時(shí)代自給自足的方式（低脂肪高纖維飲食）；而生活在佛羅倫薩的意大利孩子，處于典型的歐洲工業(yè)化環(huán)境（高蛋白高脂飲食）。非洲兒童的厚壁菌門顯著減少(P<0.001)，其中普雷沃氏菌和Xylanibacter菌豐富，短鏈脂肪酸含量較高(P<0.001)。
非洲兒童富含多糖的飲食塑造了他們的腸道微生物群，幫助最大限度地從纖維中攝取能量，同時(shí)也保護(hù)他們免受炎癥和非傳染性結(jié)腸疾病。
Prevotella copri是飲食的重要生物標(biāo)志物
與非素食者相比，素食者擁有更多的普雷沃氏菌以及更高的普雷沃氏菌/擬桿菌比率。
富含纖維的飲食與普雷沃氏菌類型有關(guān)，P. copri類型的碳水化合物分解代謝潛力增強(qiáng)。雜食性飲食相關(guān)的P. copri菌株中l(wèi)euB基因的患病率較高，該基因參與支鏈氨基酸生物合成，是葡萄糖耐受不良和2型糖尿病的危險(xiǎn)因素。
如何使Prevotella菌生長(zhǎng)？
一項(xiàng)針對(duì)菲律賓兒童的研究中強(qiáng)調(diào)，香蕉和芒果中的維生素A和β-胡蘿卜素刺激了Prevotella copri和Prevotella stercorea的生長(zhǎng)。
膳食纖維誘導(dǎo)的葡萄糖代謝改善與普氏菌增加有關(guān)
研究人員比較了在食用大麥仁面包（BKB） 3 天后表現(xiàn)出改善的葡萄糖代謝的健康受試者的腸道微生物群組成。BKB 治療后，應(yīng)答者的普氏菌/擬桿菌比值高于無(wú)應(yīng)答者。
普雷沃氏菌在BKB誘導(dǎo)的某些個(gè)體糖代謝改善中發(fā)揮了作用，可能是通過(guò)促進(jìn)糖原儲(chǔ)存增加。
Kovatcheva-Datchary P, et al., Cell Metab. 2015
然而，單一飲食成分對(duì)普雷沃菌的影響不容易預(yù)測(cè)。
富含大麥仁的飲食增加了一些健康參與者的普雷沃菌水平，但沒(méi)有增加其他人的普雷沃菌水平。
普雷沃菌對(duì)飲食的這些不同反應(yīng)可能取決于許多因素：飲食和宿主的特定方面；存在的普雷沃氏菌的種類和/或菌株；以及其他微生物之間的相互作用。
結(jié) 語(yǔ)
Prevotella
普雷沃氏菌對(duì)人體而言既可以是有益的，也可以是有害的。
普雷沃氏菌菌株的基因組多樣性可能有助于部分解釋其對(duì)人類宿主之間飲食和健康狀況反應(yīng)的差異。
需要更多的研究來(lái)進(jìn)一步了解普氏菌的遺傳潛力及其與宿主和其他細(xì)菌的相互作用，以揭示其對(duì)健康或疾病的調(diào)節(jié)特性及潛在的因果關(guān)系。
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主要參考文獻(xiàn)：
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