分子生物学技术在肠道微生物研究中的应用进展

肠道微生物与宿主的健康状况息息相关,已成为当今的热点研究领域。随着分子生物学技术的快速发展,高通量测序技术、实时荧光定量PCR技术和PCR-DGGE技术等凭借其高灵敏度、高通量、无需体外培养等优势,为研究微生物结构和功能基因组提供了新方法,并在肠道菌群的研究中应用广泛。本文对这三种分子生物学技术在肠道微生物研究中的应用进行了综述,总结了这三种技术在肠道微生物研究中的应用范围和优缺点,并展望了其在肠道微生物研究中的广阔应用前景。     

动物肠道菌群结构分析方法进展

动物肠道菌群形成一个庞大而复杂的微生态平衡系统,在维持胃肠道健康方面起着重要作用,具有营养、屏障和免疫等功能,其科研价值极大。本文就分析动物肠道菌群结构所采用的传统纯培养法、ERIC-PCR分子杂交技术、16SrDNA分子测序技术、荧光原位杂交技术及宏基因组学技术进展进行综述。为进一步对动物肠道微生物研究选择有效合理的分析方法,研究各种动物肠道菌群的组成分布、结构功能、影响因素及其与疾病的关系等提供可行性理论指导。     

基于高通量测序技术马肠道菌群研究进展

马肠道非常发达,其中定居着丰富又复杂的微生物菌群,这些微生物在宿主的生理、代谢、营养和免疫功能等方面有着重要作用.基于高通量测序的宏基因组学技术和分析手段的改进,对复杂环境中微生物的研究更加方便、透彻.本文就基于高通量测序的宏基因组技术在马肠道核心菌群、不同肠道段菌群结构、不同因素对肠道菌群结构的影响,以及马肠道微生物...     

江苏无锡健康与肠病人群肠道脱硫弧菌数量及肠道菌群多样性

[目的]研究息肉、溃疡性结肠炎、直肠结肠癌和健康人群肠道中脱硫弧菌数量的差异,及不同人群肠道菌群的多样性,分析脱硫弧菌数量及肠道菌群多样性与肠道疾病之间的潜在关系.[方法]采用实时荧光定量PCR(RT-PCR)的方法,对58名受试者肠道脱硫弧菌的数量进行定量分析.采用PCR-DGGE技术,对不同人群的肠道脱硫弧菌和肠道菌群结构进行分析,结合16S rRNA V3区测序分析不同人群肠道菌群多样性的差异.[结果]RT-PCR分析显示,所有受试者均为脱硫弧菌阳性,其中息肉(2.9×106cfu/mL)和溃疡性结肠炎人群(1.2×106 cfu/mL)肠道中脱硫弧菌的数量明显高于健康人群(7.0×105 cfu/mL),直肠结肠癌人群(6.8×105 cfu/mL)肠道中脱硫弧菌的数量与健康人群无明显差异.DGGE图谱聚类分析结果表明,肠道疾病人群肠道中脱硫弧菌的菌群相似度较高,而与健康人群之间的差异较大.16S rRNA V3区基因测序显示肠道疾病人群与健康人群在肠道菌群多样性和优势菌群方面均有明显差异.[结论]通过RT-PCR与DGGE相结合的方法,说明肠道脱硫弧菌数量的增多是息肉和溃疡性结肠炎疾病的一个重要特征,且其菌群组成在肠道疾病人群与健康人群之间存在明显差异.与健康人群相比,肠道疾病人群的肠道微生物多样性升高,优势菌群发生偏移,菌群失衡.     

实时荧光定量PCR技术在肠道微生物领域中的研究进展

实时荧光定量PCR技术是目前发展起来的快速、精确定量核酸的最有效的方法之一,是生物定量分析的强有力的手段。与宏基因组测序等测序技术相比,实时荧光定量PCR技术能确定出样品中菌体的具体数量,同时具有操作简便、快速高效、特异性强、高通量等特点,因此被广泛应用于肠道微生物领域中。近年来,在肠道微生物和疾病的相关研究中,采用实时荧光定量PCR技术已成为趋势。综述了近几年实时荧光定量PCR在肠道微生物多样性和饮食干预在微生物菌群的基因组成方面的研究进展。     

实时荧光定量PCR技术及其在昆虫学研究中的应用

实时荧光定量PCR(real-time fluorescent quantitative polymerase chain reaction, FQ-PCR)是一种利用荧光信号实时监测体外DNA分子PCR复制过程中每个循环的扩增产物,从而实现对DNA模板进行定量分析的技术,具有准确、快速、灵敏、特异等优点,在动植物基因工程、动植物检疫、微生物鉴定与分类、食品安全检测和医学等领域中得到广泛应用。本文对实时荧光定量PCR技术的原理、优缺点及近年来新的荧光探针的原理、类型进行了评述,并对实时荧光定量PCR技术在昆虫学研究中的应用进行了综述。     

蜜蜂肠道微生物群落研究进展

蜜蜂是重要的农业传粉昆虫,对全球农业及生态维护有着不可替代的作用。然而近年来美国、欧洲等地出现蜂群大量消失的迹象,给农业经济带来严重威胁。近年来人们逐渐发现蜂肠道微生物与维持宿主健康之间存在着联系,蜜蜂属(Apis)和熊蜂属(Bombus)个体都带有简单、特异的肠道菌群,并且蜂肠道菌群与人类等其他动物具有诸多相似之处,例如其通过社会性接触稳定传播的特性。本综述介绍了近年来通过体外培养、高通量测序等技术对蜂肠道微生物与宿主关系的研究,特别是其简化的菌群结构、宿主特异性,及其对蜜蜂食物消化、营养供给、病虫抵抗等方面的作用,并探讨了未来基于我国特有蜂种研究的方向,及蜜蜂作为优良的社会性动物模式体系对未来人类营养健康研究的可行性。     

二氢杨梅素对抗生素应激小鼠血清抗氧化性和肠道微生物多样性的影响

【背景】二氢杨梅素(dihydromyricetin, DMY)是一类存在于藤茶中的主要黄酮类化合物,具有抗氧化、抗炎等功能,其药用价值受到广泛关注,但其在生物体内的生物活性及肠道中的分解代谢机制尚不清楚。【目的】探究二氢杨梅素对抗生素应激下小鼠的血清抗氧化性和肠道微生物多样性的影响。【方法】将小鼠分为对照组、抗生素组、抗生素+二氢杨梅素组,检测各组小鼠血清中的抗氧化指标,利用高通量测序分析组间肠道微生物多样性的差异,通过实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction, RT-qPCR)验证特定菌群组间的相对丰度差异。【结果】二氢杨梅素显著提高了抗生素应激小鼠血清中过氧化氢酶(catalase, CAT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutataione peroxidase, GSH-PX)活性(P<0.05),显著降低丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量(P<0.05),催化一氧化氮(nitric...     

肠道菌群代谢物与炎症性肠病关系的研究进展CSCD

人类肠道菌群是一个复杂的共生微生物系统,长期定植于人类的胃肠道中,通过发酵产生大量的代谢产物,如短链脂肪酸、色氨酸及吲哚衍生物、胆汁酸和三磷酸腺苷等,对人体产生局部和全身的作用,并与炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)的发生发展密切相关。近年来,基于高通量基因测序技术的肠道微生物组学和代谢组学已成为新的研究热点,通过研究微生物群的小分子代谢物,发现微生物、代谢物和宿主三者间相互作用的潜在机制,而肠道菌群代谢物与IBD密切相关,这为预防和治疗IBD提供了新的策略。本文就近年来肠道菌群主要代谢物与IBD之间的关系及其潜在机制的重要研究成果进行综述。     

家养及大型养殖场鸡肠道微生物菌群及四环素耐药菌多样性的比较研究

本研究分析比较了农家家养鸡与大型养殖场鸡肠道菌群组成及抗四环素抗性基因在肠道菌群中的分布情况。通过454焦磷酸法对细菌16S rRNA V3区进行测序来分析肠道菌群的组成;用平板琼脂法筛选四环素耐药菌株,对其16S rRNA基因全长测序,并与RDP (Ribosomal Database Project)数据库比对进行菌种鉴定;聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)检测常见四环素耐药基因。家养鸡粪便中菌群香农多样性指数为5.321±0.590,养殖场鸡为4.398±0.440,前者显著大于后者(Mann-Whitney U test,P＝0.008)。从家养鸡和养殖场鸡粪便中随机分离到69株和65株四环素耐药菌株,后者四环素耐药菌的种类多于前者。家养鸡较养殖场鸡的肠道菌群更具多样性,而抗生素抗性基因在养殖场鸡的肠道菌群中分布更广泛。结果表明,不同饲养方式对鸡的肠道菌群有影响,对抗生素抗性基因的分布也有一定影响。     

人体肠道菌群来源碳水化合物活性酶（CAZYmes） 研究进展

肠道菌群是人体重要的代谢"器官",对人体的健康和疾病起着至关重要的作用.肠道菌群参与人体消化、免疫、神经系统调节机能的分子机理是特异性物质代谢通路在微生物与人体之间的协同耦合.酶是代谢通路中参与物质转化的基本功能单元,深入理解肠道菌群编码酶的分子催化机理将为以肠道菌群(或肠道酶)作为靶点的精准营养/医疗干预研究提供重要理论依据.特异性底物酶解研究表明,肠道菌群编码的酶系统不仅包含全部已知的碳水化合物活性酶(carbohydrateactive enzymes, CAZYmes)类,同时蕴含诸多潜在的新型CAZYmes.本文阐述CAZYmes的分类原则及催化机理,并主要从结构生物学方面综述人体肠道菌群来源的新型CAZYmes.     

Gut microbiota,host health,and polysaccharides

The intestinal microbiota is a complicated ecosystem that influences many aspects of host physiology (i.e. diet, disease development, drug metabolism, and regulation of the immune system). It also exhibits spatial patterning and temporal dynamics. In this review, the effects of internal and external (environmental) factors on intestinal microbiota are discussed. We describe the roles of the gut microbiota in maintaining intestinal and immune system homeostasis and the relationship between gut microbiota and diseases. In particular, the contributions of polysaccharides, as the most abundant diet components in intestinal microbiota and host health are presented. Finally, perspectives for research avenues relating to gut microbiota are also discussed.     

模式动物在共生微生物研究中的作用

共生微生物是一类定殖于宿主体表或体内, 可执行宿主本身无法完成的功能, 并依赖于宿主所提供的生长环境的微生物。众多研究表明, 人体肠道共生微生物与免疫、营养、代谢, 甚至精神健康等生理功能密切相关, 是重要的“微生物器官”。在早期的肠道微生物研究中, 模式动物就已经作为研究工具被使用。随着肠道微生物研究的不断深入, 模式动物作为不可替代的研究对象发挥了越来越重要的作用。本综述主要对几种重要的模式动物如斑马鱼(Danio rerio)、小鼠(Mus musculus)、猪(Sus scrofa domesticus)和猕猴(Macaca mulatta)在肠道微生物研究中的应用进行了总结, 介绍了各种模式动物的发展过程及特点, 各自在应用于研究时的优缺点, 以及利用这些动物模型在共生微生物领域所取得的一些标志性的科研成果。同时, 也就近年来在共生微生物领域新兴的一些模式生物如蜜蜂(Apis)、果蝇(Drosophila)、秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)等进行了一些探讨。旨在让该领域的研究者们了解模式动物与人体在共生微生物方面的异同, 为更好地利用这一研究工具提供参考。     

Research progress on the regulation mechanism of probiotics on the microecological flora of infected intestines in livestock and poultry

The animal intestine is a complex ecosystem composed of host cells, gut microbiota and available nutrients. Gut microbiota can prevent the occurrence of intestinal diseases in animals by regulating the homeostasis of the intestinal environment. The intestinal microbiota is a complex and stable microbial community, and the homeostasis of the intestinal environment is closely related to the invasion of intestinal pathogens, which plays an important role in protecting the host from pathogen infections. Probiotics are strains of microorganisms that are beneficial to health, and their potential has recently led to a significant increase in studies on the regulation of intestinal flora. Various potential mechanisms of action have been proposed on probiotics, especially mediating the regulation mechanism of the intestinal flora on the host, mainly including competitive inhibition of pathogens, stimulation of the host's adaptive immune system and regulation of the intestinal flora. The advent of high-throughput sequencing technology has given us a clearer understanding and has facilitated the development of research methods to investigate the intestinal microecological flora. This review will focus on the regulation of probiotics on the microbial flora of intestinal infections in livestock and poultry and will depict future research directions.     

Microbial Metabolites and Intestinal Stem Cells Tune Intestinal Homeostasis

Microorganisms that colonize the gastrointestinal tract, collectively known as the gut microbiota, are known to produce small molecules and metabolites that significantly contribute to host intestinal development, functions, and homeostasis. Emerging insights from microbiome research reveal that gut microbiota‐derived signals and molecules influence another key player maintaining intestinal homeostasis—the intestinal stem cell niche, which regulates epithelial self‐renewal. In this review, the literature on gut microbiota‐host crosstalk is surveyed, highlighting the effects of gut microbial metabolites on intestinal stem cells. The production of various classes of metabolites, their actions on intestinal stem cells are discussed and, finally, how the production and function of metabolites are modulated by aging and dietary intake is commented upon.     

海洋鱼类肠道微生物研究进展及应用前景

肠道微生物在动物体内数量庞大、结构复杂,在宿主生长发育过程中发挥着重要作用。淡水鱼类肠道微生物的研究主要集中于其对鱼类生长代谢、营养吸收及免疫调节等方面的影响,海洋鱼类则研究相对较少,且多集中于肠道微生物多样性及其变动影响因素分析。本文在归纳总结鱼类肠道微生物功能及其研究方法的基础上,着重分析肠道微生物在海洋鱼类生长发育调控、食性、环境适应性及污染物指示等研究中的应用现状和发展前景,以期为今后利用海洋鱼类肠道微生物开展多学科交叉研究提供启发和参考。     

Unravelling the effects of the environment and host genotype on the gut microbiome

To what extent do host genetics control the composition of the gut microbiome? Studies comparing the gut microbiota in human twins and across inbred mouse lines have yielded inconsistent answers to this question. However, candidate gene approaches, in which one gene is deleted or added to a model host organism, show that a single host gene can have a tremendous effect on the diversity and population structure of the gut microbiota. Now, quantitative genetics is emerging as a highly promising approach that can be used to better understand the overall architecture of host genetic influence on the microbiota, and to discover additional host genes controlling microbial diversity in the gut. In this Review, we describe how host genetics and the environment shape the microbiota, and how these three factors may interact in the context of chronic disease.     

土壤动物肠道微生物多样性研究进展

随着分子生物学技术方法的快速发展,动物肠道微生物已成为医学、动物生理学与微生物生态学等研究领域热点。土壤动物种类繁多,分布广泛,其作为陆地生态系统重要组分,是驱动生态系统功能的关键因子。土壤动物体内的微生物由于与宿主长期共存,在与宿主协同进化中形成了丰富多样的群落结构,能够影响土壤动物本身的健康,进而介导土壤动物生态功能的实现。近些年,土壤动物肠道微生物工作方兴未艾,日渐得到重视。总结了四个部分内容：1)首先总结了土壤动物肠道微生物多样性领域的研究现状,该领域年发文量逐年增长,且近十年增长快速。土壤模式生物肠道微生物多样性研究较多且更为深入。土壤动物肠道微生物多样性组成与驱动机制、共存机制及群落构建的理论研究是该领域前沿;2)进而展示了土壤动物肠道微生物多样性组成和研究方法,土壤动物肠道菌群组成以变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门为主。早期工作基于传统分离培养,近年来新一代测序技术推动了该领域发展;3)接着关注了土壤动物肠道微生物的生态学功能,总体上体现在肠道微生物能帮助宿主分解食物基质、参与营养利用、影响寿命和繁殖及提高宿主免疫能力,且其能够影响土壤动物的气体排放及介导其对生态系...     

肠道微生物培养的研究进展及应用

肠道中栖居着组成复杂、功能多样的微生物群,这些微生物群在宿主免疫、营养吸收、代谢调节等方面发挥着重要作用。随着测序技术的快速发展,肠道微生物研究通过16S rRNA基因测序和宏基因组测序产生了大量的数据,其中许多未组装的序列成为微生物“暗物质”。近年来,不少研究利用多种不同微生物分离培养方法,结合高通量鉴定技术,从人、小鼠、猪肠道中分离了大量的微生物,丰富了菌株资源,为解析微生物“暗物质”以及后续肠道微生物功能和应用研究提供了基础和保障。尽管微生物的可培养性受到多种因素的影响,大部分微生物尚处于“未培养”的状态,但无论是病因研究还是生理和遗传特征的解析都离不开微生物实体资源的获取。肠道微生物的分离培养对微生物研究从关联分析向菌群功能验证、因果机制解析和功能菌株开发的深入研究具有重要意义。本文旨在探讨和综述影响微生物可培养性的因素,总结回顾肠道微生物的培养方法并阐述肠道微生物培养研究的进展,以期为肠道微生物培养研究提供新的视角。     

肠道菌群：肠道干细胞增殖分化的调节者

肠道干细胞(intestinal stem cells, ISCs)是肠道各类上皮细胞的来源,通过平衡增殖与分化维持肠道稳态。同时,肠道菌群及其代谢物在维持宿主肠道稳态中也发挥着重要作用。随着技术的发展,研究者认识到ISCs与肠道菌群之间存在相互作用。研究表明,ISCs对上皮细胞亚型的调控影响肠道菌群的组成,并且肠道菌群及其代谢物也影响ISCs介导的上皮发育。本文阐述了ISCs分化对肠道菌群的影响,重点总结了肠道菌群及其代谢物调控ISCs增殖分化的研究进展,从菌群调控ISCs的角度探讨肠道损伤的治疗思路,并对未来可能的研究方向进行讨论。