人体肠道细菌的培养组学研究进展

人体微生物组学研究显示肠道细菌与健康关系极为密切。人体肠道丰富多样的细菌构成了肠道细菌组, 是人体微生物组数量最多的部分。研究肠道细菌时使用较多的是宏基因组学方法, 但技术本身存在“深度偏差”等缺点亟待解决。肠道细菌的培养组学是近年来的一个研究热点, 该方法可以在一定程度上减小宏基因组学带来的误差, 培养条件的多样化亦可帮助研究者找到目标菌种相对适宜的生长条件, 极大提高培养效率等。还综述了近些年国内外人体肠道细菌培养组研究的最新进展, 分别从人体肠道细菌的组成特征、肠道细菌培养组学的研究成果, 培养组学的不足等方面进行了论述, 探讨了肠道细菌的培养组学在人体疾病防治领域应用的可行性。虽然作为一个新兴的研究思路, 培养组学还存在很多不够成熟的方面, 但不可否认的是它的发展前景十分可观。培养组学和其他研究方法的互补或许会成为下一个研究微生物的突破口。     

海洋环境中难培养微生物的寡营养培养

海洋中存在着丰富的微生物资源, 但迄今为止能够在实验室培养的微生物却不到1%, 而且能够通过培养得到的环境优势种更少, 这成为当代环境微生物学研究和海洋资源开发的最大障碍。过去十多年来, 通过不断改进培养方法和检测手段, 发明了许多新颖独特的技术, 提高了培养效率。特别是通过海洋微生物的寡营养培养技术, 分离并命名了一些难培养微生物, 给予人们极大的启发。海洋微生物资源的可持续性开发和利用, 是21世纪人类发展的重要方向, 是我们研究海洋微观世界的基础, 值得微生物学界同仁的共同关注。     

不同寡营养培养条件下南海水体细菌群落结构及其对碳源的利用特征

【背景】绝大多数海洋微生物不可培养,为挖掘海洋生态系统中可培养的微生物资源,研究者尝试寡营养培养等方法。【目的】比较不同寡营养培养条件下南海水体细菌数量、群落结构及其对碳源的利用特征差异。【方法】采用原2216E培养液(Y)、稀释10倍(Y-10)和稀释50倍(Y-50)的2216E培养液培养南海海水样品,用荧光定量PCR法和16S rRNA基因检测细菌数量和菌群结构;利用平板计数法计数异养细菌的数量,纯化鉴定可培养细菌;采用Biolog EcoPlateTM微板法分析不同培养基中细菌群落对碳源的利用特征。【结果】Y组细菌总数高于Y-10组和Y-50组,差异不显著(P>0.05),但异养细菌数量显著高于Y-10组和Y-50组(P<0.05)。16S rRNA基因测序结果表明,不同稀释倍数下的细菌群落结构差异明显,Y组检测出10门193属,优势类群为Proteobacteria(56.44%)和Bacteroides (37.27%);Y-10组检测出15门220属,优势类群为Proteobacteria (40.30%)、Bacteroides(36.91%)和Firmic...     

基于培养组学的健康人口腔细菌分离鉴定初探CSCD

目的 通过对口腔的不同部位进行细菌分离,扩展对口腔微生物多样性的认识,以期为后续的口腔菌群研究提供参考。方法 通过培养组学方法分离口腔不同部位的细菌,采集2个健康人扁桃体、唾液、牙菌斑3个部位的样本,使用13种培养基并于需氧和厌氧条件下进行培养,采用16S rRNA基因全长测序分析。结果 总计获得144株菌,分属36个种,10个科,3个门。其中,链球菌属细菌种类最多。基于16S rRNA基因全长相似度98.65%的阈值判定,获得5种潜在全新细菌。3个部位中,扁桃体分离的细菌种类多样性最丰富。结论 13种培养基中,BHI培养基获得的口腔细菌多样性最好;BAB培养基与TSA培养基更适合口腔链球菌生长,链球菌的比例更高;LBB培养基上只有较单一的口腔细菌生长,不适于广谱分离口腔细菌。     

不同寡营养条件下副溶血性弧菌的异质性比较

采用稀释培养基的方法模拟了不同寡营养环境,分析了副溶血性弧菌在不同稀释度培养基中的生长和被膜形成异质性以及在人工海水培养条件下进入活得不可培养状态的异质性。结果表明：副溶血性弧菌在不同寡营养条件下具有较大的生长变异性;环境菌株的生物被膜形成能力比临床菌株的生物被膜形成能力强,且在不同寡营养条件下的被膜形成具有较大变异性;在低温人工海水培养50 d后,副溶血性弧菌菌株并未全部进入活得不可培养状态,且细菌细胞的形态发生变化。比较了副溶血性弧菌在不同寡营养条件下的异质性,以期为开展精准的风险评估提供理论依据。     

昆虫肠道菌群组学研究及功能和应用进展

近年来,随着昆虫微生态领域研究的发展,昆虫肠道菌群组学研究越来越受关注。由于昆虫肠道菌群种类繁杂、数量巨大、功能多样,因此,其组学研究方法的选取至关重要,与研究是否科学、高效及合理密切相关。常见的昆虫肠道菌群组学研究方法包括宏基因组学、蛋白质组学、代谢组学、培养组学及多组学技术。昆虫肠道菌群在与宿主长期共同进化中对宿主的营养代谢、生长发育、保护防御等起到了至关重要的作用,随着其功能研究的不断深入,昆虫肠道菌群应用研究也越来越广泛。本文将从昆虫肠道菌群的概述、组学研究方法的选择、昆虫肠道菌群的功能及应用4个方面,对近年来的研究进行总结,为昆虫肠道菌群的深入研究提供文献参考。     

利用培养组学技术分离鉴定体外降解胆固醇肠道细菌及其功能评价

高胆固醇是诱发心脑血管疾病的重要因素之一。目前国内外降低胆固醇的主要方式是药物治疗,但其存在费用高及副作用多的弊端。研究表明,肠道细菌对机体的胆固醇代谢有重要影响,但降胆固醇肠道细菌的筛选方式及功能评价却少有报道。本研究通过培养组学方法,使用牛胆汁酸或人工混合胆汁酸作为筛选条件,从健康人体肠道筛选出36种耐胆汁酸细菌。以鼠李糖乳杆菌GG株 (Lactobacillus rhamnosus GG,LGG) 作为阳性对照,设置0 g/L、0.3 g/L、3 g/L三种胆汁酸浓度组,对耐胆汁酸细菌进行体外降胆固醇能力评估,确定奇异变形菌、斯氏普罗威登斯菌、普通变形菌等10种细菌为降胆固醇优势菌。随后对其中6种降胆固醇优势菌——奇异变形菌、斯氏普罗威登斯菌、普通变形菌、潘氏变形菌、污蝇解克杆菌、雷氏普罗威登斯菌进行体外降甘油三酯能力评估以及人工胃液耐受能力评估。结果显示,上述6株细菌体外降甘油三酯能力均优于LGG。伴随人工胃液pH值的下降和作用时间的延长,6株细菌的生存率均下降。上述筛选实验及功能评价为进一步开发潜在的降胆固醇细菌制品提供研究基础。     

寡营养细菌及其在环境科学中的应用

寡营养细菌是生存在寡营养环境中的一类细菌,其多样性与生物量在整个生物圈组成中都具有较大的优势,因而在生物地球化学循环中发挥着重要作用.从20世纪80年代开始,寡营养细菌在自然或人为环境中的寡营养机制、对饥饿的生理反应以及在生态系统中的作用一直是微生物生态学研究的前沿领域之一,其理论价值与应用前景已受到各国微生物生态学家与环境科学家们的广泛重视.本文综述了寡营养细菌的基本概念、营养类型、生理生态特性、可能的寡营养机制、主要研究方法以及在医学细菌检测和环境重金属监测中的应用等,并指出了寡营养细菌在环境科学中的应用前景.     

寡营养细菌及其生态作用和应用的研究进展

寡营养细菌是自然环境中特别是在寡营养环境中广泛分布的一种细菌,对寡营养生态环境起着至关重要的作用。近年来,随着分子生物学技术的飞速发展,寡营养细菌开始被广泛深入的研究。其分离培养技术,细菌形态特征,在生态中的作用和应用是目前微生物领域和环境科学领域的前沿课题,本文对这几个方面近年来的研究状况进行了综述,并展望了未来的发展趋势。     

How mass spectrometric approaches applied to bacterial identification have revolutionized the study of human gut microbiota

Introduction: Describing the human hut gut microbiota is one the most exciting challenges of the 21^st century. Currently, high-throughput sequencing methods are considered as the gold standard for this purpose, however, they suffer from several drawbacks, including their inability to detect minority populations. The advent of mass-spectrometric (MS) approaches to identify cultured bacteria in clinical microbiology enabled the creation of the culturomics approach, which aims to establish a comprehensive repertoire of cultured prokaryotes from human specimens using extensive culture conditions.

Areas covered: This review first underlines how mass spectrometric approaches have revolutionized clinical microbiology. It then highlights the contribution of MS-based methods to culturomics studies, paying particular attention to the extension of the human gut microbiota repertoire through the discovery of new bacterial species.

Expert commentary: MS-based approaches have enabled cultivation methods to be resuscitated to study the human gut microbiota and thus to fill in the blanks left by high-throughput sequencing methods in terms of culturing minority populations. Continued efforts to recover new taxa using culture methods, combined with their rapid implementation in genomic databases, would allow for an exhaustive analysis of the gut microbiota through the use of a comprehensive approach.     

利用培养组学技术分离培养肺部微生物群研究

[目的]使用培养组学技术分离培养肺部微生物群,初步了解人体肺部可培养细菌的组成特点,建立呼吸道微生物菌库,为以后进行重点菌株的功能研究提供菌株条件.[方法]针对6个临床肺泡灌洗液样本,使用补充不同添加剂的血培养瓶对样本进行预增菌,在预增菌不同的时间点对血培养瓶内细菌进行分离培养和保藏,使用MALDI-TOF质谱和16S...     

Proteomics,human gut microbiota and probiotics

The various bacterial communities associated with humans have many functions and the gut microbiota has a major role in the host. Bacterial imbalance in the gut, known as dysbiosis, has therefore been linked to several diseases. Probiotics, that is, microbial strains that have beneficial effects on the host, are thought to benefit this intestinal ecosystem. Hence, knowledge of the gut microbiota composition and an understanding of its functionalities are of interest. Recently, efforts have focused on developing new high-throughput techniques for studying microbial cells and complex communities. Among them, proteomics is increasingly being used. The purpose of this article is to focus on the recent development of this technology and its usefulness in analyzing the human gut ecosystem and probiotic strains.     

肠道微生物群在人类健康衰老中的作用机制研究进展北大核心

衰老的特征是组织器官的功能衰退以及衰老相关疾病风险的增加,这给维护和促进健康长寿带来一系列新的挑战。尽管进行了广泛的衰老相关研究,但进展有限。人们越来越意识到肠道微生物群的结构和功能积极参与了衰老过程。肠道微生物群紊乱表现为许多与年龄相关的肠外器官轴的衰老。肠道微生物群可以被调节,这暗示了通过肠道微生物群抗衰老是一个可以实现的重要目标。本综述总结了肠道微生物群在不同年龄段中的动态演替,这种动态的肠道微生物群从胎儿到出生和婴儿期开始迅速发展,从断奶期到幼儿期迅速变化,然后建立稳定的成年人菌群,直到随着年龄增长最后发生衰退;肠道微生物群与肠外器官轴(大脑、心脏、肝脏、胰腺、肌肉、皮肤和骨骼)衰老相关疾病,以及通过饮食、粪菌移植和微生态制剂调节肠道微生物群靶向抗衰老的研究进展,以期为调控肠道微生物群抗衰老研究提供参考。     

肠道微生物与昆虫的共生关系

昆虫肠道栖息着大量的微生物。随着近年来研究肠道微生物的方法不断进步,尤其是基于16S rDNA的分子生物学方法的应用,人们对肠道微生物的了解逐渐加深。昆虫肠道对于微生物的拓殖存在一定的选择作用。肠道微生物对昆虫寄主的作用包括提供营养、利用拓殖抗性抵抗外来微生物侵袭、参与多重营养关系、引起昆虫免疫反应。长期进化过程中肠道微生物与昆虫发展出紧密的共生关系,微生物发展出一系列手段适应昆虫肠道环境。文章从以上几个方面对近年来的研究进展进行总结,并对昆虫肠道微生态学的实践意义和将来可能的研究热点进行展望。     

肠道微生物对肥胖影响

肠道微生物是哺乳动物最密集的微生物群落,也是最多样化的微生物群落之一。随着宏基因组学的不断发展,肠道微生物成为热门的研究领域。肠道微生物具有保护和代谢等功能,在胰岛素抵抗和肥胖等疾病中发挥重要作用。本文介绍了肠道微生物及其代谢物通过调节食欲、神经递质合成分泌、炎性反应进而调节肥胖,探讨了肠道微生物的影响因素,展望了肠道微生物对治疗人类肥胖的应用前景。     

Phylogenetic distribution of three pathways for propionate production within the human gut microbiota

Propionate is produced in the human large intestine by microbial fermentation and may help maintain human health. We have examined the distribution of three different pathways used by bacteria for propionate formation using genomic and metagenomic analysis of the human gut microbiota and by designing degenerate primer sets for the detection of diagnostic genes for these pathways. Degenerate primers for the acrylate pathway (detecting the lcdA gene, encoding lactoyl-CoA dehydratase) together with metagenomic mining revealed that this pathway is restricted to only a few human colonic species within the Lachnospiraceae and Negativicutes. The operation of this pathway for lactate utilisation in Coprococcus catus (Lachnospiraceae) was confirmed using stable isotope labelling. The propanediol pathway that processes deoxy sugars such as fucose and rhamnose was more abundant within the Lachnospiraceae (based on the pduP gene, which encodes propionaldehyde dehydrogenase), occurring in relatives of Ruminococcus obeum and in Roseburia inulinivorans. The dominant source of propionate from hexose sugars, however, was concluded to be the succinate pathway, as indicated by the widespread distribution of the mmdA gene that encodes methylmalonyl-CoA decarboxylase in the Bacteroidetes and in many Negativicutes. In general, the capacity to produce propionate or butyrate from hexose sugars resided in different species, although two species of Lachnospiraceae (C. catus and R. inulinivorans) are now known to be able to switch from butyrate to propionate production on different substrates. A better understanding of the microbial ecology of short-chain fatty acid formation may allow modulation of propionate formation by the human gut microbiota.     

肠道微生物菌群对脑及行为的影响

肠道微生物菌群组成的变化对正常生理的影响及其在疾病中的作用逐渐成为研究热点。肠道微生物菌群通过脑肠轴影响宿主生理学的各个方面,包括脑-肠交流、脑功能甚至行为。对无菌动物、被致病细菌感染的、使用益生菌或用抗生素药物的动物研究表明,肠道微生物菌群可以调节宿主焦虑样症状及行为。研究表明对肠道微生物菌群的调节可能是治疗复杂中枢神经系统失调症的新策略。     

Effects of oral sialic acid on gut development,liver function and gut microbiota in mice

Sialic acid (N-acetylneuraminic acid), a 9-carbon monosaccharide, has been widely studied in immunology, oncology and neurology. However, the effects of sialic acid on organ and intestinal development, liver function and gut microbiota were rarely studied. In this study, we found that oral sialic acid tended to increase the relative weight of liver and decreased the serum aspartate aminotransferase (GPT) activity. In addition, sialic acid treatment markedly reduced gut villus length, depth, the ratio of villus length/depth (L/D), areas, width and the number of goblet cells. Furthermore, gut microbes were changed in response to oral sialic acid, such as Staphylococcus lentus, Corynebacterium stationis, Corynebacterium urealyticum, Jeotgalibaca sp_PTS2502, Ignatzschineria indica, Sporosarcina pasteurii, Sporosarcina sp_HW10C2, Facklamia tabacinasalis, Oblitimonas alkaliphila, Erysipelatoclostridium ramosum, Blautia sp_YL58, Bacteroids thetaiotaomicron, Morganella morganii, Clostridioides difficile, Helicobacter tryphlonius, Clostridium sp_Clone47, Alistipes finegoldii, [pseudomonas]_geniculata and Pseudomonas parafulva at the species level. In conclusion, oral sialic acid altered the intestinal pathological state and microbial compositions, and the effect of sialic acid on host health should be further studied.