拟杆菌对药用多糖的作用
近日，澳门大学梁丽娴教授团队在《Nature Communications》发表研究的成果，题为Selective utilization of medicinal polysaccharides by human gut Bacteroides and Parabacteroides species。该团队探究人类肠道中的Bacteroides和Parabacteroides物种对药用多糖的选择性利用。研究旨在为开发基于多糖的益生元和药物提供基础，以促进健康。主要包括肠道微生物与宿主健康的相互作用、多糖的结构与功能，以及微生物对多糖的降解机制。
本研究聚焦于探索人类肠道中的拟杆菌属和副拟杆菌属如何利用来自草药和菌类的药用多糖。通过表征20种药用多糖对28种拟杆菌属和副拟杆菌属物种的生长影响，发现不同物种对多糖的利用存在显著差异，且与碳水化合物活性酶的基因组变异相关。特别是，石斛多糖特异性诱导单形拟杆菌DA183的生长，关键基因簇PUL34_Bu和酶GH26_BuDA183参与其中。单形拟杆菌作为肠道健康的关键守护者，其不同菌株具有多种健康益处。此外，多糖的结构复杂性给质量控制带来挑战，而生长特性差异或可反映多糖结构变化。未来研究将探索聚糖利用的菌株差异，并利用合成菌群进行生长特性分析，以增进对药用多糖结构的理解，为开发新型基于多糖的益生元和药物提供基础。
在人体这个复杂而精密的生态系统中，肠道微生物扮演着举足轻重的角色。它们不仅参与营养吸收、代谢调节，还与我们的健康状态息息相关。
1.拟杆菌：肠道中的多糖“吃货”
拟杆菌属和副拟杆菌属是肠道中的多糖消耗大户，它们擅长利用内源性和外源性的寡糖/多糖，为宿主和其他肠道微生物提供营养和维生素。这些多糖来源广泛，既有宿主自身的代谢产物，也有来自植物、草药和菌类的天然成分。
近年来，科学家们发现多糖对拟杆菌的生长和代谢特征具有显著影响，进而调节宿主健康。了解拟杆菌如何利用这些多糖，对于开发新型益生元和促进健康的药物至关重要。
2.单形拟杆菌：肠道健康的守护者单形拟杆菌是人类肠道微生物群的重要成员，它在维持肠道健康方面发挥着关键作用。不同菌株的单形拟杆菌具有多种健康益处，如改善代谢和免疫功能障碍、缓解结肠炎、减轻肠道炎症等。通过对单形拟杆菌进行改造，使其更有效地降解特定多糖或产生有益代谢物，我们有望提高其在肠道内的定植能力，并发挥更积极的健康功效。这些改造后的菌株还可被设计为直接将治疗性分子输送到肠道，为治疗胃肠道疾病提供一种新的靶向方法。
3.药用多糖：结构复杂，功能多样药用多糖，如来自草药和菌类的多糖，具有复杂多样的结构。它们的主链或支链包含各种糖苷键，由多种单糖组成，并可能带有甲基化、乙酰化等修饰。这些多糖具有抗肿瘤、抗病毒、抗炎和免疫调节等多种生物活性。研究表明，多种药用多糖能够促进拟杆菌属和副拟杆菌属物种的生长。例如，人参多糖可以富集普通拟杆菌和狄氏副拟杆菌，提高免疫疗法的有效率；冬虫夏草多糖则能富集戈氏副拟杆菌，改善肥胖和代谢紊乱。
4.揭秘拟杆菌的多糖利用机制
拟杆菌属和副拟杆菌属拥有数百种负责降解多糖的碳水化合物活性酶（CAZymes）。这些酶通常成簇排列，形成多糖利用位点（PULs），可被特定多糖上调表达。在本研究中，科学家们利用20种药用多糖对28种人类肠道拟杆菌属和副拟杆菌属物种的生长表型进行了表征。他们发现，不同物种和多糖之间的生长情况存在显著差异，这与碳水化合物活性酶的基因组变异密切相关。值得注意的是，石斛多糖（DPs）特异性地诱导了单形拟杆菌DA183的生长。通过转录组学和基因操作，科学家们确定了参与DPs利用的关键基因簇PUL34_Bu和关键酶GH26_BuDA183。这些发现为了解人类肠道微生物如何利用药用多糖提供了宝贵见解。
总之，拟杆菌与药用多糖之间的奇妙互动为我们揭示了肠道微生物利用多糖的新机制。随着研究的深入，我们有望开发出更多基于多糖的益生元和药物，为人类的健康事业贡献力量。让我们共同期待肠道微生物领域的更多精彩发现！