肠道菌库的建立

一肠道菌库的建立

越来越多的证据表明，肠道微生物与宿主健康和生长发育密切相关，在未来人体健康管理和医疗产业发展中，肠道微生物资源潜力巨大，在揭示宿主表型与肠道菌群因果关系的研究中，发挥着至关重要的作用。目前，仅有不足半数的肠道微生物物种，成功地在实验室获得纯培养和命名。肠道微生物菌株资源的匮乏，极大的限制了肠道微生物的应用与研究。

鉴于肠道微生物菌株资源库的建设是开发利用肠道微生物的基础，是认知宿主—微生物互作机制中至关重要的一环，明舟生物在过去的几年里一直致力于人群和模式动物肠道微生物菌株资源的培养和菌株资源库的构建。

通过对中国各地不同实验室和哺乳动物（Mus musculus）和人的粪便及肠道内容物中的细菌进行分离和培养，我们准备建立了一个开放的肠道细菌库。综合形态和16S基因序列分析，参考原核生物名称表（LPSN ）平台。构建人群和模式动物肠道微生物菌株资源库

梭菌属 Clostridium	说明: 梭状，又称梭状芽孢杆菌属或厌氧芽孢杆菌属，芽孢常比菌体大，是一类能产生内生孢子的厌氧性革兰氏阳性菌。广泛分布于自然界，土壤中最多，芽孢圆形或椭圆形。除了产气荚膜梭菌无鞭毛外，大多有鞭毛。大部份的梭菌属可以水解糖、蛋白质，又可产生外毒素，多导致人体炎症、致病，导致菌群失衡，部分正常肠道菌，产丁酸	核心菌属
普雷沃氏菌属 Prevotella	说明: 核心菌，素食、高碳水低蛋白脂肪人群，为拟杆菌目普雷沃氏菌科的一属厌氧革兰氏阴性菌。多形态杆菌，不产芽孢。该属是由口腔拟杆菌的16个种转入组成的新属
瘤胃球菌属 Ruminococcus	说明: 真细菌目颤螺菌科的一属革兰氏阳性菌。生活在哺乳动物的瘤胃、大肠和盲肠中。消化抗性淀粉、高纤维食物，肠道主要共生菌改善方式: 抗性淀粉、水果和蔬菜、高盐饮食、大豆、嗜酸乳杆菌和长双歧杆菌、岩藻糖、肉食增加R.gnavus
拟杆菌属 Bacteroides	说明:不形成孢子、厌氧和杆状细菌，人类常驻菌群，肠道组成的重要基石菌属，与人类具有共生的关系。拟杆菌属被归类在革兰氏阴性菌和专性厌氧菌中。不同于其他细菌的是，拟杆菌属的细胞膜上带有鞘磷脂。这一细菌种类中以松脆类杆菌较为有名。消化蔬菜和谷食，不分解脂肪，肠道主要共生菌，丰度高体重较轻
优杆菌属 Eubacterium	说明:为真细菌目的一科细菌。此科的模式属为优杆菌属。基石菌，产短链脂肪酸，调节代谢
Lachnoclostridium	说明: 毛梭菌是毛梭菌科细菌的一个属。常见肠道菌，可产生丁酸，但减少乙酸，与内脏脂肪积累相关
粪杆菌属 Faecalibacterium	说明: 基石菌，产丁酸，分解复杂碳水和淀粉改善方式:高纤维、低肉的饮食、全谷物、蔬菜、水果、坚果、种子和豆类、菊粉型果聚糖和阿拉伯木聚糖
经黏液真杆菌属 Blautia	说明: 消化复合碳水化合物，健康菌改善方式:omega-3、米、大麦，黄酮类，高谷物饮食，黄连素，橙子，维生素D3，低聚果糖、酒曲、交替饮食
戴阿利斯特杆菌属 Dialister	说明:为韦荣氏菌科的一个属。该属的模式种为侵肺戴阿利斯特杆菌；代谢碳水化合物、产短链脂肪酸
罗氏菌属 Roseburia	说明: 微弯杆，分离于鼠的盲肠，基石菌，复杂碳水、产丁酸，过多也会导致菌群紊乱改善方式:地中海饮食、植物性食物、全谷物、豆类和坚果、蘑菇、燕麦、几丁质、菊粉、膳食多酚
直肠真杆菌属 Agathobacter	说明: 可利用抗性淀粉
吉米菌属 Gemmiger	说明: 健康饮食，高果蔬、谷物及豆类饮食含量高
Parabacteroides	说明: 革兰氏阴性，厌氧，非孢子形成属，属单宁科，帮助糖脂代谢，改善高脂影响，过多会导致菌群弃乱改善方式: 高果糖饮食，水果和蔬菜、铁
Alistipes	说明: 革兰氏阴性的杆状厌氧菌属，属于拟杆菌门。当这个属的成员定植在人类胃肠道(GI)时，它们对结肠炎(肠道炎症)、自闭症和肝硬化(肝纤维化)提供保护作用。这种植物也会引起焦虑、慢性疲劳综合征、抑郁和高血压，从而导致生态失调。耐胆汁酸菌，与脂肪摄入相关
毛螺菌属 Lachnospira	说明：厌氧革兰氏阴性弯杆菌。分离于小牛瘤胃中。此属的模式种为多对毛螺菌；发酵代谢腾食纤维，利用果蔬果胶产生乙酸
考拉杆菌属 Phascolarctobacterium	说明：专性厌氧和革兰氏阴性细菌，可产生短链脂肪酸，包括乙酸盐和丙酸盐，并可能与宿主的代谢状态和情绪有关，在人体胃肠道大量定植；产短链脂肪酸，高易减肥，与水果蔬菜摄入相关改善方式:避免高脂饮食、低聚果糖、富马酸盐、芽抱杆菌补充、懈皮素、白蔡芦醇
百单胞菌属 Megamonas	说明：厌氧革兰氏阴性大杆菌。发酵各种碳水化合物，终产物是乙酸、丙酸和乳酸。不产芽孢。分离于人、动物和家禽的肠道。发酵碳水化合物，产乙酸，丙酸，乳酸
粪球菌属 Coprococcus	说明：革兰氏阳性菌。分离于人的肠道和粪便，可产丁酸，过多导致菌群鑫乱
双岐杆菌属 Bifidobacterium	说明：最重要的益生菌属，基石菌，丰度高体重较轻改善方式:益生菌补充，发酵食品低聚果糖，抗性淀粉，白黎芦醇，镁、绿茶、杏仁、岩藻多糖、大麦、菊芋、阿拉伯木聚糖、菊粉、减少饮酒
乳杆菌属 Lactobacillus	说明: 即为乳酸杆菌，是一种存在于人类体内的益生菌，因能够将碳水化合物发酵成乳酸而得名，可用于制造液态酸奶、固态奶酪、德国酸菜、啤酒、葡萄酒、泡菜、腌渍食品和其他发酵食品。婴幼儿较多，益生菌，丰度过高体重增加改善方式: 白蔡芦醇、大麦、可可、低聚果糖
芽抱杆菌属 Bacillus	说明:革兰氏阳性菌，此属细菌中有专性需氧菌或兼性厌氧菌，遍布于各种环境，有些独立存在，有些会寄生于其他生物。在不适合生存的情况下，此属细菌可以转化为内生孢子进入休眠状态并持续很久。在芽孢杆菌属中，其中枯草杆菌可以作为科学研究用的模式生物，还有可致病的炭疽杆菌和蜡样芽孢杆菌。自闭症儿童显著较高，可能与短链脂肪酸较高有关改善方式: 母乳低聚糖
埃希民菌属 Escherichia	说明: 正常菌属，能合成维生素B、K等。一般不致病，偶而引起肠外感染（如尿路感染）。某些血清型能导致腹泻等肠道症状。是国际上广泛使用的卫生监督指示菌，可作为饮水、食品等卫生检定的指标，条件致病菌，过多致病，导致菌群失衡	有害菌属
链球菌属 Streptococcus	说明: 是一类球形的革兰氏阳性细菌，属于厚壁菌门的一个属。这些细菌细胞分裂时总是沿一个轴，所以通常成对或者链状的。因为这些特征，他们被称作“链球菌”，区别于可以沿多个轴分裂而形成一团细胞的“葡萄球菌”（Staphylococcus）。链球菌属包含了很多个种，其中多数是在人和动物表皮，呼吸道等处的共生菌（commensal flora），也有对人类有益的菌种如嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus），但其中也有相当数量的致病菌种。可引起化脓性炎症，个别菌为益生菌，常见皮肤
韦荣菌属 Veillonella	说明: 寄生在人和动物的口腔、肠道和呼吸道中，过多导致菌群失衡，可产丁酸，常见于婴幼儿，健康口腔核心菌
Pantoea	说明: 发酵乳糖，有运动，形成粘液菌落。一些物种表现出群体感应能力，可以驱动不同的基因表达，从而控制某些生理活动。变形菌门，条件致病菌，过多导致菌群紊乱
梭杆菌属 Fusobacterium	说明：变形菌门，条件致病菌，过多导致菌群紊乱
志贺氏菌属 Shigella	说明: 致病菌，革兰氏阴性、不活动、不产生孢子的杆状细菌，可引起人和其他哺乳类动物的细菌性痢疾
弯曲杆菌属 Campylobacter	说明: 曲状杆菌属的型态就是折曲了的一般杆菌，呈“逗号”状或Ｓ字型，本属绝大多数物种均为病原体，可感染人类及其他动物。家禽是本属细菌的天然储积所，条件致病菌，导致肠道疾病，常见肠胃炎和菌群紊乱
克雷伯氏菌属 Klebsiella	说明: 条件致病菌，自然环境中普遍存在。克雷伯氏菌通常都有大量的黏性的多糖形成的荚膜包覆。它们可以在人类，特别是免疫力低弱的个体造成肺炎、尿路感染、菌血症等等感染症。改善方式: 乳杆菌补充、双歧杆菌补充、大麦、低聚果糖
脱硫弧菌属 Desulfovibrio	说明: 产生硫化氢，导致炎症、腹泻，过多通常肥胖
螺杆菌属 Helicobacter	说明:革兰氏阴性菌，微需氧菌，该菌属一些菌种被发现在人类上消化道内壁，部分种为致病菌，与消化性溃疡、侵性胃炎、十二指肠炎、胃癌有关。常见的种主要有幽门螺杆菌(H. pylori)、毕氏螺杆菌(H. bizzozeronii)、犬螺杆菌(H. canis)、加拿大螺杆菌(H. canadensis)、同性恋螺杆菌(H. cinaedi)、芬纳尔螺杆菌(H. fennelliae)、幼禽螺杆菌(H. pullorum)、温哈门螺杆菌(H. winghamensis)、猫胃螺杆菌(H. felis)等。其中与人类感染有关的主要有毕氏螺杆菌、犬螺杆菌、加拿大螺杆菌、同性恋螺杆菌、幽门螺杆菌、猫胃螺杆菌等，其中以幽门螺杆菌最为常见。
弓形菌属 Arcobacter	说明: 常见腹泻致病菌，在需氧、微需氧和15℃低温条件下均可生长。人畜共患的食源性和水源性病原菌,主要分离自猪肉、牛肉、禽肉等动物性食品和水体。
厌氧螺菌 Anaerobiospirillum	说明：气单胞菌目琥珀酸弧菌科的一属厌氧革兰氏阴性菌。螺旋状细胞。分离于狗和猫的粪便，也是人的病原，可引起菌血症或腹泻。此属的模式种为产琥珀酸厌氧螺菌
肠球菌属 Enterococcus	说明: 革兰氏阳性球菌。经常以成对（双球菌）或短链方式存在，故从形态上与链球菌属很难区分。在人类肠道里有两种常见的偏利共生肠球菌：粪肠球菌（Enterococcus faecalis）约占90-95%和屎肠球菌（Enterococcus faecium）约占5-10%。其他人体中较少见的菌群还有E. casseliflavus、E. gallinarum和E. raffinosus。肠球菌能生成抵抗药物的物质，使它们不容易被抗生素杀死，且容易散播抗药性在恶劣环境中生存，故近年来已成为临床感染的重要致病菌之一。尤其是E. faecium经常对氨苄青霉素（ampicillin）及万古霉素（vancomycin）具有抗药性，是所有肠球菌感染症中最难治疗的。常见肠道共生菌，过多会导致菌群紊乱，可能引发感染，导致肥胖
奈瑟氏菌属 Neisseria	说明: 革兰氏阴性菌。奈瑟菌为双球菌，包括多种致病菌，如引起淋病的淋病奈瑟菌(N. gonorrhoeae)（又称“淋球菌”）以及脑膜炎奈瑟菌。该属下的所有物种均为好氧细菌，不具备移动能力，氧化酶测试阳性。致病物种的细胞壁表面含有毒素脂质A。由于球菌的生长需要复杂营养，微生物学家一般在巧克力细菌培养基（成分为高压加热的血琼脂）中培养奈瑟氏菌，湿润的、含5%二氧化碳的气体环境最利于奈瑟氏菌生长。部分为人体病原菌
不动杆菌属 Acinetobacter	说明: 条件致病菌，为假单胞菌目莫拉氏菌科的一属好氧或兼性厌氧发酵型革兰氏阴性杆菌，杆状菌，广泛存在于自然界的土壤、水和污物中。可引起呼吸道感染、败血症、脑膜炎、心内膜炎、伤口及皮肤感染、泌尿生殖道感染等。重症者可导致死亡。多见于老年人以及婴幼儿，以及犬科动物。
假单胞菌属 Pseudomonas	说明:该属微生物具有极其丰富的代谢多样性，使得它们能够在非常广阔的生态位中生存。假单胞菌属的微生物在in vitro条件下很容易培养，是科研的绝佳材料，比较典型的研究对象有人类致病菌绿脓杆菌、植物致病菌丁香假单胞菌、土壤细菌恋臭假单胞菌以及能促进植物生长的荧光假单胞菌。会导致感染和食物变质
霍尔德曼氏菌属 Holdemania	说明: 肠道共生菌，降解黏蛋白，机会致病菌
柯林斯氏菌属 Collinsella	说明:产气菌，与脂质代谢及心脑血管相关，过多可导致菌群紊乱，部分病原菌	其他重要菌属
嗜胆菌属 Bilophila	说明: 条件致病菌，变形菌门，脱硫弧菌科的一种厌氧、革兰氏阴性、耐胆汁、过氧化氢酶阳性杆菌。目前通过数据库发现在越来越多的人群，尤其男性，甚至低龄儿童中检出了高丰度的该菌。与耐胆汁酸与脂肪摄入相关，便秘人群含量更高
Flavonifractor	说明: 直的或稍微弯曲的杆，2-10微米长，单个或成对出现。已从人类粪便、血液、腹内脓液和受感染的软组织中分离出菌株，参与肠道儿茶素代谢，减轻免疫反应，产丁酸
Dorea黄属 Dorea	说明: 消化碳水化合物产气，自闭症谱系障碍发病相关改善方式: 富含可溶性纤维的食物，榄油
Hungatella	说明: 革兰氏阳性，芽孢内形成的棒状细菌，属亨盖特菌。在极少数情况下，亨盖特菌可以引起人类感染。参与生成氧化三甲胺和牛磺酸
颤螺菌属 Oscillospira	说明:革兰氏阴性菌，能产生芽胞。细胞呈大的杆状或丝状。出现于食草动物的肠道。基石菌、核心菌群，帮助消化抗性淀粉，产丁酸，并在大肠中发酵。与儿童过敏和肥胖呈负相关。
柠檬酸杆菌属 Citrobacter	说明: 常见菌，革兰氏阴性菌。直杆菌。发现于人和动物的粪便中，或许是正常肠道栖居菌。时常作为条件致病菌分离自临床样品。也见于土壤、水、污水和食物中。免疫力下降可能引发感染
Akkermansia	说明:椭圆形，无运动，革兰氏阴性染色。严格的厌氧生物。基石菌，可降解淀粉，黏蛋白降解菌，可控制体重，改善代谢和炎症，过多导致肠粘膜屏障破坏。改善方式: 高蛋白饮食、低FODMAPS饮食、高脂饮食
肠杆菌属 Enterobacter	说明: 革兰氏阴性菌、兼性厌氧生物及呈棒状的细菌，属于肠杆菌目肠杆菌科。大部分肠杆菌属都具有三种特征：葡萄糖发酵作用（Glucose fermentation）阳性、细胞色素氧化酶（Cytochrome oxidase）阴性、硝酸盐还原作用（Nitrate reduction）阳性。这个属下的7个种都是病原及使宿主免疫受损的机会性感染的细菌。泌尿道及肺部是一般受感染的地方。与其他革兰氏阴性菌不同的是，它能很快的把乳糖发酵。产酸产气，不引起腹泻，机会性感染，过多导致菌群紊乱和肥胖
Turicibacter	说明: 发酵生成乳酸，参与肌肉和疲劳调节
丁酸弧菌属 Butyrivibrio	说明: 为梭菌目毛螺菌科的一属厌氧革兰氏阴性弯曲杆菌，利用纤维素、淀粉和其他多聚糖生成丁酸
Christensenella	说明：克里斯滕森菌属是克里斯滕森菌科的一种非孢子形成、厌氧和非运动细菌

二菌株培养与定植

高度竞争和动态的肠道微生物群的微生物组成的变化可以影响宿主生物学的许多方面。尽管肠道微生物组成对人类健康很重要，但控制共生菌株入侵现有复杂群落的规则还没有得到很好的解释。常驻菌株往往排除了与其类似的入侵菌株，在某些情况下，被现有菌株占据的生态位可以被类似的入侵菌株利用。无法预测或控制粪便微生物移植的结果表明，需要对影响新菌株是否能够整合到预先存在的复杂微生物群的因素进行基本了解。

单、多菌株定植无菌鼠是实现研究菌株定植抗性、菌株代谢、菌株与机体互作的重要技术手段。该技术已被广泛应用于益生菌、工程菌、单菌活体生物药的机理研究中。已建立完备的微生物实验室，可实现菌株的体外培养、体内定植、表型鉴定、测序分析等一条龙服务，可做到菌株进，数据出的全流程服务。

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