Pseudomonadota

假单胞菌门:健康肠道也带着的「坏」细菌

假单胞菌门,直到不久前还叫变形菌门,是一个庞大的革兰氏阴性细菌门(细胞壁薄,外面多一层外膜)。它包括大肠杆菌、沙门菌、铜绿假单胞菌、奈瑟菌,以及住在豆类根部固氮的根瘤菌。健康人也带着它,占肠道群落的一小部分;随疾病上升的是它的水平,不是它的有无。

这些就是坏细菌吗? — 一位女性在午后的阳光里跪在市民菜园的豆架行间
Pseudomonadota
Syn.
Proteobacteria, 假单胞菌门, 变形菌门
NCBI
txid1224
Wikidata
Q12962137

一代教科书把它们叫作变形菌门。后来名字变了,同样的细菌如今叫假单胞菌门。这些生物身上什么都没动——但这次改名是个好借口,让我们来看看在我看来肠道科学里最有用的一个想法。这不是一个你能分成好与坏的类群。这是一个你要当作水平来读的类群。你带着多少,比你到底带不带着,说明的事情多得多。

一句话说清它是什么

假单胞菌门是一个非常庞大的革兰氏阴性细菌门——细菌家谱树上最宽的枝条之一——成员包括 Escherichia coliSalmonellaKlebsiella pneumoniaePseudomonas aeruginosaNeisseriaHaemophilus,以及住在豆类和豌豆根部固氮的根瘤菌。

请记住这个级别有多粗。门不是科,更完全不是种。归在同一个门下的两种细菌,可能在完全不同的地方、以完全不同的方式谋生。仅这一个事实,就拆掉了你在网上读到的关于这一群的多数说法。

插画:短小的杆状细菌聚在肠壁圆润细胞正上方一层薄薄的青柠色雾气里

名字为什么变了

几十年来「Proteobacteria」到处在用,却从未按《国际原核生物命名法规》有效发表过——法规根本没有涵盖「门」这一级别。等国际原核生物系统学委员会投票把这一级别纳入之后,名字就必须重新建立在一个模式属之上。Oren 和 Garrity 为 42个门发表了正式描述,让它们的名字获得有效地位,而这一个建立在 Pseudomonas 属之上,成了 Pseudomonadota 1

把保留意见说出声:那是记账,不是生物学。这些细菌的性质一条也没变。两个名字指的是同一批生物,而且今后很多年你在文献里两个都会遇到。

它住在身体的哪里

只要你有一个潮湿的表面,这个门的某些成员多半就在上面。人类微生物组计划对健康成年人的调查提出了一个普遍观点:即使是健康人,肠道、皮肤和其他栖息地里住着哪些微生物,彼此之间也差别惊人——不存在一个可以让你拿来对照的单一正常群落 9

在健康成年人的大肠里,这个门存在,但占比很小。这正是 Shin、Whon 和 Bae 2015年发表于 Trends in Biotechnology 的综述的起点观察:人自然的肠道菌群通常只含有它很小的一部分 2。给一点尺度感:2023年发表于 Hepatology 的一个结肠镜队列直接在肠壁上做了测量,发现健康对照者最高到 8%,原发性硬化性胆管炎患者最高到 11%,接受过肝移植的人最高到 19% 4。请把这些当作一个队列的活检读数,不是参考范围——相对丰度会随采样部位和测序方法而变。

舌头上住着 NeisseriaHaemophilus 5。而在出生后最初的几天,在结肠变成它此后一辈子那个无氧场所之前,通常说了算的是肠杆菌科这类兼性厌氧菌 10

插画:几根短杆菌生活在无氧肠壁上众多肠道细菌之间;当肠壁渗出一层淡淡的氧气雾时,这些杆菌大量增殖,其余的则稀疏下去

它为我们做什么

它固氮。 根瘤菌——α-变形菌纲和 β-变形菌纲的成员——先在土壤里作为自由细菌生活,然后感染豆科植物的根,变成固氮的类菌体,把空气里的氮拉进植物能用的形式 6。那是整条食物链都倚靠的化学,而它属于这个门。

它帮着设定你的血压。 来自蔬菜的硝酸盐被吞下,再分泌回唾液,由舌根部的硝酸盐还原菌还原成亚硝酸盐。IJMS 上的那篇综述把 VeillonellaActinomycesHaemophilusNeisseria 列为其中最多产的还原者——只有后两个属于这个门。亚硝酸盐随后供给硝酸盐—亚硝酸盐—一氧化氮通路,而同一篇综述指出,氯己定漱口水和刮舌头会削弱那种降血压的效果 5。这里的保留意见很要紧:那是一篇关于关联的综述,不是一项叫你停用牙医开的漱口水的试验。

它可能把新生儿的肠道交接出去。 关于婴儿为什么从兼性厌氧菌转向 Bifidobacterium,标准解释是早期定居者消耗掉结肠里剩下的氧气,把那里变得适合严格厌氧菌居住。2022年 mSystems 上的一篇论文建了一个代谢模型,发现仅靠结肠内氧气的差异就能重现婴儿之间观察到的变异 10。要说清那是什么:一个检验假说是否自洽的计算模型,不是一项临床研究。

它对我们做了什么

同一个门供出了相当可观的一批把人送进医院的生物——不过旧名单上最有名的那个名字,已经悄悄退出了。Helicobacter pylori 几十年来一直被当作变形菌来教,但它所在的 ε 分支已被提升为一个独立的门:NCBI 分类数据库把 Helicobacter 归在 Campylobacterota 名下,不在假单胞菌门里。那篇把它放到 2015年全世界大约 44亿人身上、合并感染率从非洲的 70.1% 到大洋洲的 24.4% 的荟萃分析,因此是在测量隔壁那个门 7。这话值得说出声,因为多数关于这一群的页面至今仍把它算进来。

而在 The Lancet 上发表的 2019年全球负担估计中,与细菌抗菌药物耐药相关的死亡估计有 495万例,直接归因于它的有 127万例。在耐药相关死亡最多的六种病原体中,有四种——Escherichia coliKlebsiella pneumoniaeAcinetobacter baumanniiPseudomonas aeruginosa——属于假单胞菌门 8。那些是不确定区间很宽的模型估计,作者自己也把这一点说得很明白。

机制:是氧气

下面是值得记住的部分。Shin 及同事提出,这个门的比例升高可能是菌群失调和疾病风险的一个潜在诊断标志 2。随后 Litvak 及同事给出了机制:健康的结肠内壁处于低氧状态,这让肠腔保持无氧,有利于专性厌氧菌。炎症或一个疗程的抗生素抬高了那层肠壁的氧合水平,而这个门的兼性厌氧菌——在邻居不能呼吸氧气时它们能——就在这个差异上大量增殖 3

这是一个可检验的说法,而且已经被检验过。在 2021年 mBio 的一项研究中,用葡聚糖硫酸钠化学诱导的小鼠结肠炎造成上皮低氧的丧失和依赖呼吸的大肠杆菌扩张;5-氨基水杨酸恢复了低氧并削弱了这种扩张——但在肠壁缺少该药作用所需的 PPAR-γ 受体的小鼠身上就不行 11。小鼠,加上一种已有的溃疡性结肠炎药物。它显示这个机制在那个模型里是真实的。它不构成任何人为了重塑微生物组去吃美沙拉嗪的理由。

这不意味着什么

如果一份消费级肠道检测递给你一个升高的假单胞菌门百分比,那不是一个诊断。没有经过验证的阈值能把健康和不健康分开,这个数字会随采样方法变动,而且——如果氧气机制是对的——这种大量增殖坐在一个受扰肠壁的下游,而不是上游 3。这个读数是烟雾报警器,不是火。

诚实的总结是最不戏剧化的那一句。这个门喂养作物,在你嘴里制造亚硝酸盐,为新生儿准备结肠,同时也供出了医学要对付的一些最危险的病原体。存在是正常的。带着信息的是趋势线——而有用的问题永远是:肠壁发生了什么,才让这个水平升上来。

关键事实

  • Pseudomonadota 是这个门当下的有效名称;Proteobacteria 是同一批生物更老的同义名,在 2021年 42个原核生物门被正式命名时被取代。1
  • 在健康人体内,这个门只占肠道群落很小的一部分;综述作者提出,它的比例升高可能是菌群失调和疾病风险的一个潜在诊断标志。2
  • 被提出的机制是氧气:炎症或抗生素抬高了肠壁处的氧合水平,而这些兼性厌氧菌能用它呼吸,于是大量增殖。3
  • 奈瑟菌和嗜血杆菌这类口腔成员把膳食硝酸盐还原成亚硝酸盐,供给那条能降血压的硝酸盐—亚硝酸盐—一氧化氮通路。5
  • 2019年,与抗菌药物耐药相关死亡最多的六种病原体中,有四种属于这个门。8

常见问题

Pseudomonadota 和 Proteobacteria 是一回事吗?

是的——同样的生物,新的标签。旧名字从未按《国际原核生物命名法规》有效发表过,因为在委员会投票把「门」这一级别纳入之前,法规根本不涵盖它。新名字建立在 Pseudomonas 这个属之上。今后很多年,你在文献里两个名字都会遇到。

假单胞菌门是坏细菌吗?

不是——而这正是整篇条目的要点。这个门里既有为植物固氮的细菌、在你口腔里还原硝酸盐的细菌,也有沙门菌和铜绿假单胞菌。与疾病同行的是你携带这个门的量持续升高,不是你携带它这件事本身。

肠道里多少算正常?

没有公认的参考范围,任何给你报一个切点的人,都已经超出了证据。一个结肠镜队列发现,健康对照者黏膜上的假单胞菌门最高到 8%,原发性硬化性胆管炎患者最高到 11%,肝移植后最高到 19%——那是一项研究,基于活检,不是一个正常范围。

我能靠饮食或补充剂把它降下来吗?

我不知道有哪项试验显示某种食物或补充剂能降低这个门,并因此改善某个结局。何况机制指向的是上游:这种大量增殖跟随的是氧气从受扰的肠壁漏出,所以诚实的答案是去处理炎症,而不是处理那个读数。

参考来源

  1. Oren A., Garrity G.M., International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2021 — doi:10.1099/ijsem.0.005056
  2. Shin N.-R., Whon T.W., Bae J.-W., Trends in Biotechnology, 2015 — doi:10.1016/j.tibtech.2015.06.011
  3. Litvak Y., Byndloss M.X., Tsolis R.M., Bäumler A.J., Current Opinion in Microbiology, 2017 — doi:10.1016/j.mib.2017.07.003
  4. Hole M.J. et al., Hepatology, 2023 — doi:10.1002/hep.32773
  5. Pignatelli P. et al., International Journal of Molecular Sciences, 2020 — doi:10.3390/ijms21207538
  6. Poole P., Ramachandran V., Terpolilli J., Nature Reviews Microbiology, 2018 — doi:10.1038/nrmicro.2017.171
  7. Hooi J.K.Y. et al., Gastroenterology, 2017 — doi:10.1053/j.gastro.2017.04.022
  8. Antimicrobial Resistance Collaborators, The Lancet, 2022 — doi:10.1016/S0140-6736(21)02724-0
  9. The Human Microbiome Project Consortium, Nature, 2012 — doi:10.1038/nature11234
  10. Versluis D.M. et al., mSystems, 2022 — doi:10.1128/msystems.00446-22
  11. Cevallos S.A. et al., mBio, 2021 — doi:10.1128/mBio.03227-20

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