多形拟杆菌的宿主相互作用及保藏方法！

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2021/09/08 14:38

多形拟杆菌的宿主相互作用及保藏方法！

多形拟杆菌(Bacteroides thetaiotaomicron)的名字可能来源于希腊姐妹会或兄弟会，它是一种最优秀的碳水化合物降解细菌，能够将许多植物类食品中的大分子碳水化合物降解为葡萄糖和其他易消化的小分子糖类。人体中没有基因可以合成降解碳水化合物的酶，而多形拟杆菌的基因，能合成260多种消化植物成分的酶，从而帮助人体高效地从橙子、苹果、土豆、小麦胚芽等食物中提取营养。

一、生物简介

多形拟杆菌的二个环层体，一个分泌出细胞外（↑），另一个仍留在细胞内（↑↑）超薄切片，×112 000。

多形拟杆菌是人类肠道中数量最大的细菌之一，能够根据食物来源的变化，将自身四分之一以上的基因调节到活跃状态，分解人体本身无法消化的多糖如纤维素等，在向宿主提供营养的同时也为自己和肠道中的其他细菌获得食物。

二、多形拟杆菌的保藏方法

1、低温保存法

①简单保存法，将琼脂斜面孢子培养物、菌丝悬浮液以及由麸皮、大米、小米等谷物原料制成的孢子培养物置于4℃冰箱保存,保存时间不超过1～2个月，若将谷物原料制备的孢子瓶抽真空并在棉塞上浸蜡,以隔绝外界空气和水汽,保持时间可达3～4个月；

②液氮超低温保存法，将生长稳定期的细胞悬浮在10%甘油或其他低冰点液体中，密封于安瓿管内，然后控制冷却速度，使安瓿管温度逐步下降至 -35℃时，即可置于-150～-196℃的液氮罐中保存。大多数微生物如病毒、噬菌体、多种细菌、放线菌、酵母和原虫、特别是一些用冷冻干燥法有困难的微生物，都可用此法长期保存。

2、脱水保存法

①沙土保存法，能产孢子的细菌、放线菌及霉菌可采用此法保存,即将沙和土以3:2比例混合，经稀酸处理洗净过筛,装入小试管内,装置高度为1cm;灭菌2～3次，烘干后即可将在斜面培养基上生长良好的孢子，用无菌蒸馏水2～2.5ml制成孢子悬液，吸取少许加入沙土管中，经真空抽干，外观呈松散状态,于4℃冰箱保存，保存期可达5～7年。

② 冷冻干燥法,将孢子悬浮液与保护剂(一般用脱脂牛奶或血清)相混合，放在安瓿管内于-20～-30℃的乙醇浴中速冻。然后，在低温下用真空泵抽干，并用五氧化二磷或干冰使水汽结冻，熔封安瓿管，于低温下保存。保存期可达5～10年之久。

③ 石蜡油封存法，在斜面菌种培养物上,倒上灭菌后的石蜡油，高出斜面1cm，于4℃冰箱或低温干燥处保存，此法不适用于能利用石蜡油作碳源的微生物，保存期为一年以上。

三、新认识

肠道中的一种常见细菌――多形拟杆菌，能够根据食物来源的变化，将自身四分之一以上的基因调节到活跃状态。这一发现让科学家对肠道菌群有了新的认识。

多形拟杆菌是人类肠道中数量最大的细菌之一，它能够分解人体本身无法消化的多糖如纤维素等，在向宿主提供营养的同时也为自己和肠道中的其他细菌获得食物。

美国华盛顿大学圣路易斯分校研究人员在最新一期《科学》杂志上报告说，当宿主的食谱变化时，多形拟杆菌能迅速调节自己的基因组，更好地消化新食物，这样维持了整个肠道菌群的健康。

华盛顿大学圣路易斯分校教授杰弗里?戈登等人在实验中向无菌实验鼠注射多形拟杆菌，再分别用高多糖、低单糖的饲料和单糖饲料喂养实验鼠，10天后，观察实验鼠肠道内的多形拟杆菌。结果发现，多形拟杆菌基因组4779个基因中，吃高多糖、低单糖饲料的实验鼠体内的多形拟杆菌有1237个基因被调节到了相对活跃的状态；而吃单糖饲料的实验鼠，其体内的多形拟杆菌则启用了一套不同的基因，帮助实验鼠吸收利用单糖。

戈登说，多形拟杆菌的复杂程度超出人们早先的认识。它在消化多糖时，能够在外表生成一些蛋白质，附着在富含多糖的食物微粒上，此外它还能生成一些细胞器帮助消化多糖。而吃单糖饲料的实验鼠肠道内的细菌，就没有这些蛋白质。多糖是由很多分子单糖结合而成的高分子碳水化合物，必须先经消化分解为单糖。单糖是最简单的碳水化合物，可以不经消化直接为机体所吸收利用，肠道内的多形拟杆菌不需要合成特殊的蛋白质，编码这些蛋白质的基因也就没有必要激活了。因此，研究人员认为，多形拟杆菌所调节的基因，是控制消化多糖的蛋白质的。

这一发现对人类健康有重要意义。戈登说，人类肠道中生活着上百万亿个细菌，构成了微型生态环境，它们能分解人类自身不能消化的食物，可以说是人类的“微生物器官”。肠道细菌生态的变化，可能是影响肥胖以及肥胖引起的糖尿病、心脏病的重要因素。下一步，科学家将研究多形拟杆菌基因调节功能与人类肥胖症之间的联系。

四、宿主相互作用

通过对小鼠进行实验，研究人员发现，多形拟杆菌可与宿主发生相互作用，向宿主提供营养物质。研究人员先将小鼠饲养于一种完全无菌的环境中(保证它们不携带任何细菌)，然后再让小鼠与多形拟杆菌接触。2005年，美国华盛顿大学圣路易斯分校的研究人员发现，多形拟杆菌通过食用多糖分子，即结构复杂的碳水化合物而存活。多形拟杆菌会让这些营养物质发酵，生成短链脂肪酸(也就是它们的排泄物)，为小鼠提供养分。通过这种方式，细菌从那些本来无法消化的碳水化合物中得到了热量，比如燕麦片中的膳食纤维。研究人员还发现，如果要获得相同的体重，那些没有携带多形拟杆菌的小鼠，需要比携带了这种细菌的小鼠多吃30%的食物。

对共生细菌的研究还使一种病原菌——幽门螺旋杆菌(Helicobacter pylori )重获好名声。20世纪80年代，澳大利亚医师巴里· 马歇尔(Barry Marshall)和罗宾· 瓦伦(Robin Warren)发现，幽门螺旋杆菌(可以在胃内酸性环境中旺盛生存的少数病菌之一)是引发胃溃疡的病原菌。在这之前人们一直认为，持续使用非类固醇消炎药(NSAID，阿司匹林就是这类药物)是导致胃溃疡的常见病因，所以细菌引发胃溃疡的新发现，很快就成了当时引人注目的新闻。从那以后，应用抗生素治疗胃溃疡就成了一种标准的临床治疗方法。很快，由幽门螺旋杆菌引发的溃疡发病率就下降了50%多。

但是，纽约大学的内科和微生物学教授马丁·布雷泽(MartinBlaser)认为，事情远不是这样简单。布雷泽教授研究幽门螺旋杆菌已经25年了。“与别人一样，刚开始我也认为幽门螺旋杆菌只是一种病原体，但几年之后，我认识到，它实际上是一种与人体共生的有益细菌。”1998年，布雷泽和同事发现，幽门螺旋杆菌对绝大多数人都是有益的，它可以调节胃酸水平，创造既适合它生存也适合宿主(人体)的环境。比如，当胃酸分泌过多时，幽门螺旋杆菌会大量繁殖，同时细菌内的cagA基因开始产生一种蛋白质，使胃部减少胃酸的分泌。不过，对于易感人群来说，cagA有一种不好的副作用，会加重幽门螺旋杆菌引起的溃疡。

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