m6米乐官网app登录.肠道核心菌属——芽孢杆菌属益生与病原双标签

　　本文将从属层面介绍芽孢杆菌，包括其历史，分类，代谢属性以及代表性的益生菌种和致病菌种。对人类健康的具体影响取决于所涉及的物种、特征及其遇到的环境。

　　芽孢杆菌属物种可以是专性需氧微生物(依赖氧气)或兼性厌氧微生物(具有需氧或厌氧的能力)。当使用或存在氧气时，它们的过氧化氢酶检测呈阳性。

　　芽孢杆菌在自然界中无处不在，包括自由生活(非寄生)和寄生致病菌种。在压力环境条件下，细菌可以产生椭圆形内生孢子，这不是真正的“孢子”，但细菌可以将自身缩小到内生孢子，并在很长一段时间内保持休眠状态，正是由于这些特征最初定义了该属。

　　芽孢杆菌属主要栖息地是土壤，但它广泛分布在环境中。这些生物通常存在于腐烂的有机物、灰尘、蔬菜、水中，农作物、食物以及有些物种是正常菌群的一部分。它们形成的孢子对热、冷和普通消毒剂具有抵抗力，使它们经常从院内污染物中分离出来。

　　芽孢杆菌属大多没有致病潜力，并且很少与人类或其他动物的疾病相关；但是也有几个例外，炭疽杆菌是炭疽病的病原体；蜡状芽孢杆菌，通常会引起食源性中毒，也会引起局部和全身感染，是人类和牲畜的病原体，特别影响免疫抑制个体、新生儿和术后患者。此外，偶尔也从食物相关疾病病例中分离出地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和短小芽孢杆菌。幼虫芽孢杆菌、慢孢芽孢杆菌、蒺藜芽孢杆菌、球形芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌是特定昆虫类群的病原体。

　　芽孢杆菌引起的感染临床谱包括自限性食物中毒、与外伤有关的局部感染(如眼部感染)、深部软组织感染和全身感染(如脑膜炎、心内膜炎、骨髓炎和菌血症)。暴发性眼部感染被广泛认为是非炭疽芽孢杆菌感染的并发症，最常见的是蜡状芽孢杆菌。

　　目前芽孢杆菌属尚未被认为是主要的人类病原体，随着医疗技术的最新进步和免疫抑制患者数量的增加，它们越来越多地被认为是住院患者中的机会病原体。大多数临床实验室无法鉴定芽孢杆菌属。

　　但是，一些芽孢杆菌属物种可用作益生菌，包括凝结芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌。研究结果显示摄入这种细菌的可以缓解肠易激综合症的症状，还可以缓解类风湿性关节炎和胀气的症状以及肠道炎症和泌尿生殖感染以及停止腹泻等。

　　芽孢杆菌属的益生菌比较特殊，因为它们多一个厚厚的“保护衣”——芽孢，跟直接裸露的孢子相比，被保护得好好的芽孢存活率更高。凝结芽孢杆菌有很强的耐受性，耐高温，耐胃酸和耐胆盐，因此可以顺利通过肠道，达到他们的目的地，起到很好的益生效果，这也是芽孢杆菌益生菌的不同之处，因此也被称为“菌中之王”。此外，芽孢杆菌属还参与肠道微生物组的各个方面，例如色氨酸代谢、维持肠道屏障完整性和影响宿主免疫反应，而它们的丰度可能受到雌激素缺乏和宿主遗传学等因素的影响。

　　芽孢杆菌的孢子经常被动物和人类无意中通过食物和饮料以及一些发酵食品摄入。但是注意该属细菌的许多作用不仅取决于物种，还取决于菌株，但该属细菌的一个重要共性是它们可以刺激免疫系统，这可能是好是坏，取决于具体肠道整齐情况。

　　已知芽孢杆菌属能够从环境中的其他细菌获取质粒。这些质粒可能是无害的，也可能包含抗生素耐药性或毒素产生的信息。此外，某些用作益生菌的芽孢杆菌具有抗生素耐药性，因此如果正在服用它们，需要谨慎。

　　此外，芽孢杆菌的孢子穿过胃形成营养细胞，一旦环境条件不利，营养细胞就会重新形成孢子从肠道转移肠外，在许多情况下，的免疫系统会消灭它们，但可能会发生感染。

　　该属的成员具有重要的微生物用途。许多酶、抗生素和其他代谢物具有医疗、农业、制药和其他工业应用。由芽孢杆菌属形成的抗生素的例子，包括地衣芽孢杆菌或枯草芽孢杆菌产生的杆菌肽、多粘芽孢杆菌产生的多粘菌素以及短芽孢杆菌产生的短杆菌肽。某些芽孢杆菌菌株已被用作抗生素和其他测定中的生物对照。

　　对芽孢杆菌属的兴趣可以追溯到19世纪，因为通过对枯草芽孢杆菌及其孢子的观察，费迪南德·科恩(Ferdinand Cohn, 1876)最终能够质疑自然发生理论；以及罗伯特·科赫(Robert Koch, 1876)对炭疽芽孢杆菌的发现标志着临床细菌学的起源。

　　罗伯特·科赫发现了炭疽杆菌的显微照片。死于炭疽病的动物血液中始终存在这种细菌，为炭疽杆菌(炭疽芽胞杆菌)，首次证明特定细菌是特定疾病的病因。

　　芽孢杆菌(Bacillus)，意思是“棍子”，是一类杆状革兰氏阳性细菌，属于厚壁菌门，已鉴定出超过270个菌种，细菌类的复数名称是Bacilli。

　　它们呈棒状，直或稍弯曲，可以单独或成对出现，有时也成串出现。通常具有圆形末端，尽管一些细胞被描述为方形(例如蜡样芽孢杆菌)。由于周鞭毛的存在，它们中的绝大多数是可移动的，也就是说，它们向各个方向伸出。然而，炭疽杆菌缺乏鞭毛。

　　细胞的直径为0.4至1.8微米，长度为0.9至10.0微米。每个物种和每个菌株内的细胞尺寸通常几乎没有变化。

　　当通过相差显微镜观察时，培养物似乎由单个细胞和成对的细胞组成。在其他情况下，子细胞可能仍然相互附着，因此可以看到细胞链。

　　该属的成员可能是需氧的或兼性厌氧的，并且它们也有望具有革兰氏阳性细胞壁结构(尽管它们的染色反应，也可能是革兰氏可变的或坦率地说是革兰氏阴性的)。

　　细胞壁由多层肽聚糖组成，肽聚糖之间交联，形成坚固的支架，维持细胞形状，并含有磷壁酸和脂磷壁酸。

　　大约75年来，这些特征一直是该属定义的一部分，但自1995年以来，已提出了三种严格厌氧芽孢杆菌。这种对定义的破坏是因为16S rRNA基因序列分析允许识别属边界，而属之前是通过表型来定义的，作为共享关键(即诊断)特征的物种的实用集合。此外，在单一可用的盐芽孢杆菌菌株中仅观察到球状细胞，因此芽孢杆菌不再仅仅是杆状细胞属。

　　该属的许多物种表现出广泛的生理能力，使它们能够生活在各种自然环境中。每个细胞仅形成一个内生孢子，孢子耐热、耐寒、耐辐射、耐干燥和耐消毒剂。

　　孢子形态是一种分类学特征，尽管特定菌株内可能存在一些变异。最常见的孢子形状为椭圆形或卵形，但形状范围从圆柱形到椭圆形、球形或不规则形状。

　　炭疽杆菌需要氧气才能形成孢子；这一限制对流行病学和控制具有重要影响。在体内，炭疽芽孢杆菌产生一种多肽(聚谷氨酸)胶囊，可保护其免受吞噬。

　　内生孢子对热、辐射、消毒剂和干燥的抵抗力以及特定孢子的粘附特性促进它们附着在加工设备上并抵抗清洁导致这些生物体成为临床环境、生物技术过程和食品生产中的污染物。香料、奶粉和谷物产品等干燥食品通常受到孢子的严重污染，在食品制备过程中如果有水，这些孢子可能会发芽，导致或食物中毒。

　　虽然芽孢杆菌的主要栖息地是土壤，但它广泛分布在环境中。这些生物通常存在于腐烂的有机物、灰尘、蔬菜、水中，有些物种是正常菌群的一部分。

　　健康无症状个体粪便中蜡状芽孢杆菌的携带率在0-43%之间。在医院环境中，疫情和流行病可追溯到受污染的呼吸机设备、含酒精的消毒湿巾、消毒剂和透析设备。

　　尽管芽孢杆菌分布广泛，但它们很少与实际感染有关，更常见的是作为培养物的污染物被分离出来。仔细的临床评估对于确定芽孢杆菌分离的意义非常重要。

　　据报道，芽孢杆菌属在原料乳中污染最严重。农场中的饲料、土壤和粪便等易受芽孢杆菌污染，牛舍周围也广泛存在芽孢杆菌，这些菌易污染奶牛乳头表面，使芽孢杆菌污染原料乳。当原料奶中有较多的芽孢时，加工后贮存过程中芽孢转化为营养体，随着贮存期的延长会出现酸包、胀包现象。

　　芽孢杆菌引起的感染临床谱包括自限性食物中毒、与外伤有关的局部感染(如眼部感染)、深部软组织感染和全身感染(如脑膜炎、心内膜炎、骨髓炎和菌血症)。

　　与严重感染有关的各种物种包括蜡状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、球形芽孢杆菌、蜂房芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和短小芽孢杆菌 。

　　芽孢杆菌属物种分类的早期尝试基于两个特征：需氧生长和内生孢子形成。这导致许多具有不同生理机能并占据不同栖息地的细菌聚集在一起。因此，生理学、生态学和遗传学的异质性使得芽孢杆菌属鉴定变得困难。

　　大多数临床实验室无法鉴定芽孢杆菌属。许多芽孢杆菌属物种很容易在营养琼脂或蛋白胨培养基上生长。有时葡萄糖也可以促进生长，但血液或血清则不能。最适生长温度为25°C至37°C。在营养状态下，55°C的湿热可在1小时内杀死芽孢杆菌。

　　传统上，对未知芽孢杆菌菌株的可靠诊断采用多相方法，其中包括基本表征、16S rRNA的部分序列分析、宏基因组等分析以及区分个体表型测试。

　　尽管系统图反映了不同物种之间的分类学差异，但在许多情况下它对于不同物种的分类学分辨率还远远不能令人满意且不足。通常，不同物种之间的 16S rRNA相似性超过物种谱系的97%，人们普遍认为，超过97%的序列相似性支持归入一个物种。然而，随着全基因组DNA序列的可用性不断增加，分类学越来越依赖于核心基因组序列。

　　芽孢杆菌属和梭菌属构成芽孢杆菌科。革兰氏阳性需氧杆菌以越来越多的不同属和科为代表。伯杰手册的最新版本列出了属于芽孢杆菌科的19个不同属，例如芽孢杆菌属、碱杆菌属、盐杆菌属、慢杆菌属、海洋杆菌属和维吉杆菌属。许多物种最初被描述为芽孢杆菌属的成员，现在被重新分类为不同属和科的代表。

　　随着16S rRNA基因序列数据的积累，芽孢杆菌属已被划分。芽孢杆菌有160多个物种，获得的新物种数量比它因新属而失去的数量还要多。此外，还描述了42个含有需氧内生孢子形成物种的属，这些物种最初不属于芽孢杆菌属。

　　对细菌多样性认识的爆炸性增长和细菌类群数量的巨大扩张(不限于需氧内生孢子形成菌)是由来自新的、通常是外来环境的菌株的发现推动的。许多新物种的描述主要是基于16S rRNA 基因序列相似性和DNA-DNA相关性；它们的表型描述可能很简短——通常仅限于对单个分离株的观察，因此用于区分其中一些的常规表型特征的数量可能很少且几乎没有实用价值。

　　自1990年以来提出的一百三十或更多芽孢杆菌属物种中的许多都是基于对单一分离株的研究。其他几个物种的描述仅基于两个品系，因此该属中近40%的物种(以及自1990年以来出版的物种中约50%)的代表性较差，而且我们对它们内部的信息很少或根本没有——物种变异。

　　缺乏对物种品系间变异的了解几乎总是会导致识别困难，进一步的分离通常会导致描述的修正，并且经常导致分类学和命名法的变化。然而，由于许多新生物体是从外源或极端环境中分离出来的，不必太担心这种分类学的扩展；对于与其利益相关的物种来说，这并不代表分类学的剧变。

　　芽孢杆菌属仍然是最大的属，并且继续包含大多数最著名的名称，例如枯草芽孢杆菌(模式种)、蜡状芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌；很少有其他熟悉的名称(其中一些具有潜在的临床意义)被转移到较新的属中。

　　例如短芽孢杆菌、球形赖氨酸芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌和浸软芽孢杆菌，并且在此基础上提出了几种新的芽孢杆菌和类芽孢杆菌物种临床来源中未知意义的单一分离株。

　　它们的共同特征包括降解大多数植物和动物来源的底。