CN107405369A - 包含细菌的组合物及将其用于治疗和/或预防胃肠道疾病、代谢疾病和/或其它疾病的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及能够将L‑赖氨酸转化为丁酸盐和/或将果糖‑赖氨酸转化为丁酸盐的新的人肠分离株。该新分离株可用作益生菌或补充剂以促进胃肠道中丁酸盐的产生，从而预防和/或治疗受益于丁酸盐产生的病症或疾病。此外，该分离株可以预防和/或治疗由胃肠道中致病菌过量引起的且由L‑赖氨酸或果糖‑赖氨酸或其他晚期糖基化终产物介导的病症或疾病。

Description

包含细菌的组合物及将其用于治疗和/或预防胃肠道疾病、代 谢疾病和/或其它疾病的方法
技术领域
本发明涉及肠微生物群、代谢转化和包含细菌的药物、食品或饲料组合物领域。更具体地，本发明提供从人中分离的新的肠道菌株，即人肠分离株，其能够将L-赖氨酸转化为丁酸盐，并且还能够将糖化赖氨酸转化为丁酸盐。本发明还提供了包含所述肠道菌株的组合物和使用所述肠道菌株的方法。
背景技术
人胃肠道(GI)有超过100万亿微生物(即细菌、古细菌、真菌和病毒)，它们共同形成所谓的“胃肠道微生物群”(GI微生物群)。GI微生物群受益于宿主(例如人)，宿主向其提供用于发酵的底物，该底物由宿主通过饮食摄取或由宿主自身产生，例如粘液、抗体或消化酶。在宿主中，GI微生物群具有广泛的功能，包括将底物发酵成宿主使用的短链脂肪酸(SCFA)、对不需要的化合物进行解毒、训练免疫系统、刺激肠细胞生长(例如肠上皮细胞)、防止有害致病菌的生长、调节肠道的发育、为宿主产生维生素(如生物素和维生素K)、产生激素以引导宿主储存脂肪、降低结肠pH、刺激水和钠的吸收，总体上促进胃肠道和代谢健康。胃肠道一方面与身体其他器官(如肝、脂肪组织和脑)之间有密切的相互作用，这解释了GI微生物群对宿主健康的巨大影响。此外，由于饮食可对GI微生物群进行强有力的调节，GI微生物群在饮食转化中的作用是非常重要的。胃肠道微生物群组成因个体而异，除了饮食之外，还受到各种其他因素的影响，如基因、年龄和抗生素使用(Salonen and de Vos.AnnuRev Food Sci Technol.2014；5:239-62)。
GI微生物群的变化可能导致致病物种繁殖并随后超过有益的菌种。有益的菌种与一系列有益的作用相关，包括重要营养素和维生素的产生、促进肠细胞的生长和完整，以及通过提供保护以免受致病物质影响而促进免疫力。经充分研究的肠细菌有益功能是通过所谓的丁酸产生细菌(butyrogenic bacteria)产生SCFA、丁酸盐或丁酸中的一种。在肠道水平上，丁酸盐对跨上皮液输送起调节作用，改善粘膜炎症和氧化状态，增强上皮防御屏障，并调节内脏敏感性和肠蠕动。此外，越来越多的研究强调丁酸盐在预防和抑制结肠直肠癌中的作用。在全身水平上，丁酸盐对许多病症，包括血红蛋白病和其他遗传或代谢疾病(如高胆固醇血症，胰岛素抵抗和缺血性卒中)，发挥潜在有益的作用(Canani et al.World JGastroenterol.2011,17:1519-28)。已知只有有限数量的厌氧肠细菌产生丁酸盐。值得注意的是，患有代谢疾病的患者的胃肠道中丁酸产生细菌被耗尽，所述代谢疾病如代谢综合征和胰岛素抵抗或胰岛素抵抗相关并发症，如血脂异常和2型糖尿病以及内分泌疾病中的胰岛素抵抗(例如，患有1型糖尿病、库兴氏症或脂肪营养不良综合症的肥胖患者)(Hartstra et al.Diabetes Care.2015,38:159-165)。
通常与胃肠道中的丁酸产生细菌减少有关的胃肠道致病菌种过量涉及几种免疫相关的、炎症相关的疾病状况和其他疾病状况，包括癌症(例如结肠直肠癌)、炎性肠病(IBD)(例如克罗恩病、溃疡性结肠炎)、肠易激综合征(IBS)、2型糖尿病、肥胖症、细菌性或病毒性腹泻、便秘、腹胀、过敏、尿路感染等。
此外，饮食是疾病的重要驱动因素，饮食的特定成分可能会通过GI细菌间接引起疾病。这具体涉及所谓的晚期糖化终产物(AGE)。AGE通过糖化反应形成，该反应通过形成席夫碱中间体，随后是阿马多利(Amadori)重排得到酮胺加合物。当葡萄糖是还原糖时，阿马多利重排产物被称为果糖-赖氨酸。在轻微碱性条件下的自发化学转化可导致果糖-赖氨酸的进一步重排、断裂和氧化反应，形成众所周知的AGE，例如Nε-(羧甲基)赖氨酸(Hellwigand Henle.Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,10316–10329)。因此，果糖-赖氨酸是AGE形成中的关键产物，葡萄糖是这个星球上最丰富的糖类之一，赖氨酸是最丰富的氨基酸之一。果糖-赖氨酸用作AGE形成的指标，果糖-赖氨酸含量在加热的食物(如奶粉、炼乳或一些面食产品)中可以非常高。AGE涉及各种疾病，如代谢综合征、2型糖尿病、心血管疾病、卵巢衰老、多囊卵巢综合征和神经退行性疾病(如阿尔茨海默病、多发性硬化和痴呆)。某些GI细菌—但不是丁酸产生细菌——涉及AGE的代谢转化(Tuohy et al.Mol.Nutr.FoodRes.2006.50,847–857DOI10.1002/mnfr.200500126 847)。
在胃肠道中，L-赖氨酸可以转化为促进肝性脑病或心血管疾病的有毒化合物(Fujita et al.Clin Chim Acta.1999.287(1-2):99-109；Tang et al.J CardFail.2013.19(4):219-224)。
已经开发了几种产品和方法来帮助恢复有益菌种和致病菌种之间的平衡，或增加有益菌种的数量和/或减少致病菌种的数量，以便预防和/或治疗由GI微生物群中的有害的细菌变化引起的病症(例如致病菌种过量和/或有益菌种不足)。专门用于改善和/或恢复GI健康的一些最常用的产品是所谓的“益生元”和“益生菌”产品。尽管也使用粪便微生物群移植物，但使用不太频繁，新兴领域是使用从胃肠道分离的特定细菌的合成群落。
益生菌产品基本上由活微生物组成，当以有效量施用时，其能够赋予宿主(例如人)健康益处。益生菌通常用于增加肠道中有益菌群的数量，或帮助在肠道中恢复有益的肠细菌菌群并弥补不足，例如由抗生素使用、疾病，衰老和/或营养不良导致的不足。益生菌是有助于维持健康GI的活的微生物，益生元是帮助促进有益肠细菌的物质。更具体地，益生元主要由刺激这些有益肠细菌的生长和活性的可发酵纤维或不可消化的碳水化合物组成。有益细菌发酵这些纤维可促进有益最终产物如SCFA的产生。
几种益生菌产品以组合物、饮料(例如乳饮料、发酵饮料等)、制剂、食品(例如酸奶、奶酪等)或营养补充剂(例如胶囊、片剂、粉末等)等的形式存在于市场上。大多数益生菌含有乳酸菌，如乳杆菌和双歧杆菌。
需要适于总体上维持、恢复和/或改善GI健康，和/或用于预防和/或治疗病症或疾病的其他组合物，例如益生菌，所述病症或疾病例如癌症(例如结肠直肠癌)、IBD(例如克罗恩病、溃疡性结肠炎)、IBS、肥胖症、细菌性和病毒性腹泻、便秘、腹胀、过敏、尿路感染、代谢疾病(例如代谢综合征和胰岛素抵抗或胰岛素抵抗相关并发症，如血脂异常，2型糖尿病以及内分泌疾病中的胰岛素抵抗(例如，患有1型糖尿病、库兴氏症或脂肪营养不良综合征的肥胖患者))、心血管疾病、卵巢衰老、多囊卵巢综合征、神经退行性疾病(如阿尔茨海默病、多发性硬化和痴呆)、脑病或其他病症或疾病。还需要能够代谢或降解果糖-赖氨酸以预防或减少AGE形成的有益GI细菌。
发明内容
在第一方面，本发明提供了一种分离的肠道菌株(即人肠分离株)或由其衍生的菌株，其包含赖氨酸途径基因集，所述细菌能够将L-赖氨酸转化为丁酸和/或丁酸盐或其衍生物。
在实施方案中，赖氨酸途径基因集包含编码下述蛋白的一种或多种基因：赖氨酸2,3-氨基变位酶；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶α亚基；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶β亚基；3,5-二氨基己酸脱氢酶(3,5-diaminobexanoate dehydrogenase)；3-酮-5-氨基己酸裂解酶；3-氨基丁酰辅酶A氨裂解酶；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基A；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基B；乙酰辅酶A:乙酰乙酰辅酶A转移酶。
在实施方案中，与所述细菌在作为仅有碳源的等摩尔量的葡萄糖和乙酸盐上生长时相比，当所述细菌在作为仅有碳源的L-赖氨酸上生长时，至少一种编码下述蛋白的基因的表达被上调：赖氨酸2,3-氨基变位酶；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶α亚基；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶β亚基；3,5-二氨基己酸脱氢酶；3-酮-5-氨基己酸裂解酶；3-氨基丁酰辅酶A氨裂解酶；丁酸-乙酰乙酸辅酶A-转移酶亚基A；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基B；乙酰辅酶A:乙酰乙酰辅酶A转移酶。
在实施方案中，与所述细菌在作为仅有碳源的等摩尔量的葡萄糖和乙酸盐上生长时相比，当细菌在作为仅有碳源的L-赖氨酸上生长时，下述蛋白中的至少一种被过表达：赖氨酸2,3-氨基变位酶；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶α亚基；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶β亚基；3,5-二氨基己酸脱氢酶；3-酮-5-氨基己酸裂解酶；3-氨基丁酰辅酶A氨裂解酶；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基A；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基B；乙酰辅酶A:乙酰乙酰辅酶A转移酶。
本发明还涉及被保藏为CBS 139326的分离的肠道菌株或由其衍生的菌株。所述菌株可以将L-赖氨酸转化为丁酸和/或丁酸盐或其衍生物。所述菌株可以将L-赖氨酸转化为丁酸和/或丁酸盐或其衍生物、乙酸盐或其衍生物。
本文教导的菌株还可包含糖化赖氨酸摄取和降解操纵子，并且可以将糖化赖氨酸转化为丁酸和/或丁酸盐或其衍生物。
糖化赖氨酸可以是果糖-赖氨酸，并且糖化赖氨酸摄取和降解操纵子可以是果糖-赖氨酸摄取和降解操纵子。
在实施方案中，果糖赖氨酸摄取和降解操纵子包含编码下述蛋白的一种或多种基因：果糖-赖氨酸激酶；果糖-赖氨酸3-差向异构酶；果糖胺脱糖酶(fructosaminedeglycase)；ABC转运蛋白周质亚精胺腐胺-结合蛋白PotD；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotC；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotB；和腐胺转运ATP-结合蛋白PotA。
在实施方案中，与所述细菌在作为仅有碳源的等摩尔量的葡萄糖和乙酸盐上生长时相比，当所述细菌在作为仅有碳源的L-赖氨酸上生长时，编码下述蛋白的基因中的至少一种的表达被上调：果糖-赖氨酸激酶；果糖-赖氨酸3-差向异构酶；果糖胺脱糖酶；ABC转运蛋白周质亚精胺腐胺-结合蛋白PotD；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotC；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotB；和腐胺转运ATP-结合蛋白PotA。
在实施方案中，与所述细菌在作为仅有碳源的等摩尔量的葡萄糖和乙酸盐上生长时相比，当所述细菌在作为仅有碳源的L-赖氨酸上生长时，下述蛋白中的至少一种被过表达：果糖-赖氨酸激酶；果糖-赖氨酸3-差向异构酶；果糖胺脱糖酶；ABC转运蛋白周质亚精胺腐胺-结合蛋白PotD；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotC；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotB；和腐胺转运ATP-结合蛋白PotA。
本文教导的菌株可以属于厚壁菌门(phylum Firmicutes)、梭菌属(Clostridium)IV簇分类群，肠单胞菌属(Intestinimonas)，优选属于产丁酸肠单胞菌(Intestinimonasbutyricproducens)。
在实施方案中，本文教导的菌株从人肠分离出来，即为人肠分离株。
优选地，所述人肠分离株的红霉素的最小抑制浓度(MIC)小于20μg/ml，更优选小于15μg/ml，更加优选小于10μg/ml，更加优选小于7μg/ml，更加优选小于5μg/ml，最优选小于4μg/ml、小于3μg/ml或小于2μg/ml。
本发明还涉及包含本文教导的菌株和生理上可接受的载体的组合物。组合物可以是食品、食品补充剂、饲料、饲料添加剂或药物组合物。
在实施方案中，本文教导的组合物是食品组合物，例如乳制品，例如发酵乳制品(例如酸奶或酸奶饮料)。
在实施方案中，本文教导的组合物是药物组合物或食品补充剂组合物。组合物可以是固体剂型，例如可以是胶囊、片剂或粉末。属于本文所述的菌株的细菌可以以冻干形式掺入组合物中。
细菌可以以约102至约1012、优选106至约1010个菌落形成单位(CFU)的量存在于组合物中。
组合物还可以包含选自益生元、益生菌、碳水化合物、多肽、脂质、维生素、矿物质、药剂、防腐剂或其任何组合的成分。
组合物还可以包含赖氨酸富集源。
本发明还涉及本文教导的菌株用作药物，以及本文教导的组合物用作药物。
此外，本发明涉及本文教导的菌株用作益生菌和/或共生菌(symbiotic)，以及本文教导的组合物用作益生菌和/或共生菌。
在另一方面，本发明涉及本文教导的菌株或本文教导的组合物用于总体上维持、恢复和/或改善GI健康和/或用于预防和/或治疗病症或疾病，病症或疾病例如癌症(例如结肠直肠癌)、IBD(例如克罗恩病、溃疡性结肠炎)、IBS、肥胖症、细菌性和病毒性腹泻、便秘、腹胀、过敏、尿路感染、代谢疾病(例如代谢综合征和胰岛素抵抗或胰岛素抵抗相关并发症，如血脂异常、2型糖尿病以及内分泌疾病中的胰岛素抵抗(例如，患有1型糖尿病、库兴氏症或脂肪营养不良综合征的肥胖患者))、心血管疾病、卵巢衰老、多囊卵巢综合征、神经退行性疾病(如阿尔茨海默病、多发性硬化和痴呆)或脑病。
另一方面，本发明提供了一种用于在有需要的个体中在总体上维持、恢复和/或改善GI健康和/或用于预防和/或治疗病症或疾病的方法，病症或疾病例如癌症(例如结肠直肠癌)、IBD(例如克罗恩病、溃疡性结肠炎)、IBS、肥胖症、细菌性和病毒性腹泻、便秘、腹胀、过敏、尿路感染、代谢疾病(例如代谢综合征和胰岛素抵抗或胰岛素抵抗相关并发症，如血脂异常、2型糖尿病以及内分泌疾病中的胰岛素抵抗(例如，患有1型糖尿病、库兴氏症或脂肪营养不良综合征的肥胖患者))、心血管疾病、卵巢衰老、多囊卵巢综合征、神经退行性疾病(如阿尔茨海默病、多发性硬化和痴呆)或脑病，所述方法包括在所述个体中提高本文所教导的菌株的水平的步骤。
在实施方案中，可以通过选自下述的方法在所述个体中增加本文教导的菌株的水平：向所述个体施用有效量的所述菌株，和施用有效量的能够在所述个体中提高所述菌株的水平的化合物。
在另一方面，本发明涉及用于预防和/或减少个体中糖化赖氨酸的产生的方法，其包括在个体中提高本文教导的菌株的水平的步骤。
在实施方案中，可以通过选自下述的方法在个体中提高本文教导的菌株的水平：向所述个体施用有效量的所述菌株，和施用有效量的能够在所述个体中提高所述菌株水平的化合物。
优选地，个体是哺乳动物，更优选人。
一般定义
本文所用的术语“益生菌”或“益生菌产品”是指诸如肠细菌的微生物，当其以有效量被施用或摄取时可赋予宿主(例如人或哺乳动物)健康益处。优选地，当给个体施用益生菌时，益生菌应该存活或有活性，以便使益生菌在宿主的大肠定植。然而，在某些条件下，只要益生菌产生的物质仍然对宿主发挥益生菌的有益效果，益生菌在施用时也可以是无生命的。大多数益生菌或益生菌产品由乳酸菌如乳杆菌属或双歧杆菌属组成。本领域技术人员熟知益生菌领域，知道如何选择具有益生菌活性的乳酸菌。
本文使用的术语“益生元”或“益生元产物”通常是指促进有助于其宿主的健康的GI微生物的生长和/或活性的化合物。益生元或益生元产品主要由可发酵纤维或不可消化的碳水化合物组成。通过益生菌发酵这些纤维可促进产生有益的最终产物，如SCFA，特别是丁酸盐。本领域技术人员熟悉益生元的领域，知道如何选择具有益生元活性的成分。
本文所用的术语“共生菌”或“共生产品”通常是指组合物和/或营养补充剂，其将益生菌和促进GI微生物的生长和/或活性的一种或多种化合物(例如益生元)组合为一种产品。通过改善益生菌在胃肠道中的存活和定植、选择性地刺激生长和/或激活益生菌的代谢，共生菌有益地影响宿主，从而改善宿主的健康。本领域技术人员熟悉共生菌，知道如何选择可以组合成共生菌的成分。
本文所用的术语“短链脂肪酸”(简写为SCFA)是指具有多达6个碳原子的脂肪族尾巴的脂肪酸，包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和戊酸、而支链脂肪酸(BCFA)包括异丁酸(2-甲基丙酸)和异戊酸(3-甲基丁酸)等。当在哺乳动物的下端小肠中发酵膳食纤维时，可以产生SCFA，而BCFA主要由蛋白质发酵形成。具体而言，在哺乳动物的下端肠中产生SCFA，即乙酸、丙酸和丁酸，是发酵膳食碳水化合物的结果。
本文所用的术语“丁酸”是指结构式为CH3CH2CH2COOH的羧酸。本文所用的术语“丁酸或其衍生物”指的是衍生自丁酸的化合物，包括丁酸的盐和酯，它们称为丁酸酯(butyrates)或丁酸盐(butanoates)。丁酸盐的非限制性实例包括丁酸钠、丁酸钙、丁酸镁、丁酸锰、丁酸钴、丁酸钡、丁酸锂、丁酸锌、丁酸钾、丁酸亚铁等。丁酸酯(即丁酸的酯)的非限制性实例包括乙酸丁酸纤维素、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、丁酸戊酯等。
术语“产丁酸盐细菌”或“产丁酸细菌””在本文中可互换使用，是指能够产生丁酸和/或丁酸盐和/或其一种或多种衍生物的细菌。可以在哺乳动物肠道中(或体外培养物中)原位产生丁酸和/或丁酸盐和/或其衍生物的主要途径是所谓的“乙酰辅酶A途径”。乙酰辅酶A途径已有很多文献记载，并且已知在属于例如毛螺菌科(Lachnospiraceae)和瘤胃菌科(Ruminococcaceae)(二者一起构成总肠道微生物群的高达20％)的肠细菌中是特别普遍的。根据乙酰辅酶A途径，丁酸和/或丁酸盐和/或其衍生物可以由单一菌种通过碳水化合物发酵形成和/或由一组微生物形成，其中来自其他生物体的代谢物用作产丁酸细菌的底物。常规的乙酰辅酶A途径涉及一系列酶，其中包括称为丁酰辅酶A转移酶(But)和丁酸激酶(Buk)的两种关键酶。本领域技术人员熟知“乙酰辅酶A途径”，包括编码酶的基因和为所述途径发挥功能的基础的其他要素以及具有该途径的肠道菌种。
已经假设可能存在可在人类GI中产生丁酸和/或丁酸盐和/或其衍生物的其它途径。其中一种途径是所谓的“赖氨酸利用途径”或“赖氨酸途径”。然而，尚未报道这种途径存在于从人类GI分离的菌种中(Vital et al.2014,mBio 5(2)doi:10.1128/mBio.00889-14)。
本文所用的术语“赖氨酸途径基因集”是指编码参与赖氨酸途径的蛋白的一组基因，用于将L-赖氨酸转化为丁酸和/或丁酸盐或其衍生物。在本发明的实施方案中，“赖氨酸途径基因集”包含编码下述蛋白的基因：赖氨酸2,3-氨基变位酶；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶α亚基；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶β亚基；3,5-二氨基己酸脱氢酶；3-酮-5-氨基己酸裂解酶；3-氨基丁酰辅酶A氨裂解酶；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基A；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基B；乙酰辅酶A:乙酰乙酰辅酶A转移酶。赖氨酸途径基因集还可以包含编码下述蛋白的一种或多种基因：L-赖氨酸通透酶；丁酰辅酶A脱氢酶Etf；4-羟基丁酸辅酶A转移酶；3-酮酰基辅酶A硫解酶/乙酰辅酶A乙酰转移酶；磷酸乙酰转移酶；乙酸激酶；质子泵Rnf簇(A、B、C、D、E、G亚基)；V型ATP合酶簇(A、B、C、D、E、F、I、K亚基)；无机焦磷酸酶；铵转运蛋白；推定的短链脂肪酸转运蛋白；和Na+/H+反向转运体。
在本发明的实施方案中，“赖氨酸途径基因集”还可以包含编码下述蛋白的一种或多种基因：3-羟基丁酰辅酶A脱水酶；D-β-羟基丁酸通透酶；电子转移黄素蛋白α亚基；电子转移黄素蛋白β亚基；NAD还原氢化酶亚基HoxE；铁氧还蛋白；NAD还原氢化酶亚基HoxF；周质[Fe]氢化酶大亚基；和核黄素ECF转运蛋白的底物特异性组分RibU。
在本发明上下文中使用的术语“赖氨酸”有利地是指“L-赖氨酸”，并且可以互换使用。
本文使用的术语“果糖-赖氨酸摄取和降解操纵子”或“糖化赖氨酸摄取和降解操纵子”是指参与果糖-赖氨酸摄取和降解途径的一组基因，用于将果糖-赖氨酸转化为丁酸和/或丁酸盐或其衍生物。
在实施方案中，“果糖-赖氨酸摄取和降解操纵子”包含编码下述蛋白的基因：果糖-赖氨酸激酶；果糖-赖氨酸3-差向异构酶；果糖胺脱糖酶；和由4个亚基组成的ABC转运蛋白：周质亚精胺腐胺-结合蛋白PotD；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotC；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotB和腐胺转运ATP-结合蛋白PotA。
本文所用的术语“有益肠道菌种”是指哺乳动物(例如人)的肠道中存在(即固有的)的菌种，所述菌种对其所在的哺乳动物的GI、代谢和其它健康发挥有益作用(例如，提供保护以免受病原菌的伤害、产生丁酸和/或丁酸盐及其衍生物等)。
有益肠道菌种的非限制性实例包括乳杆菌属和双歧杆菌属的乳酸菌。有益肠道菌种的其它非限制性实例包括产丁酸盐菌种，其使用乙酰辅酶A产生丁酸和/或丁酸盐及其衍生物，例如US2014/0242654、WO 2014/150094或WO 2013032328 A1中公开的菌株。
本文所用的术语“致病菌种”是指哺乳动物(例如人)肠中存在的(即固有的)并且对其所在的哺乳动物的GI健康产生有害影响(例如感染)的细菌。致病菌种的臭名昭著的非限制性实例是产生毒素的艰难梭菌(Clostridium difficile)。
本文所用的术语“糖化赖氨酸”或“阿马多利糖化赖氨酸”或“果糖-赖氨酸”是指包含赖氨酸的产物，其中赖氨酸的ε-NH2基团通过阿马多利重排被糖化。本领域技术人员熟悉阿马多利糖化赖氨酸或果糖-赖氨酸的形成过程。当葡萄糖部分通过阿马多利重排与赖氨酸共价偶联时，使用术语果糖-赖氨酸。果糖-赖氨酸也称为ε-果糖-赖氨酸、1-脱氧-1-(ε-N-L-赖氨酸)-D-果糖、果糖基赖氨酸、Nε-(1-脱氧-D-果糖-1-基)-L-赖氨酸、D-1-[(L-5-氨基-5-羧基戊基)氨基]-1-脱氧果糖或(S)-1-[(5-氨基-5-羧基戊基)氨基]-1-脱氧-D-果糖。
阿马多利糖化赖氨酸和果糖-赖氨酸在熟食中含量丰富。通常在食品加热过程中通过葡萄糖和氨基酸的非酶反应形成阿马多利糖化赖氨酸或果糖-赖氨酸。在轻微碱性条件下的自发化学转化可导致果糖-赖氨酸(FL)的进一步重排、断裂和氧化反应，导致形成众所周知的AGE，如Nε-(羧甲基)赖氨酸。AGE涉及各种疾病，如代谢综合征、2型糖尿病、心血管疾病、卵巢衰老、多囊卵巢综合征和神经退行性疾病如阿尔茨海默病、多发性硬化和痴呆。
本文所用的术语“有效量”是指实现如本文所教导的效果所需的量。例如，本文教导的肠道菌株或其衍生的菌株的有效量是指有效地用于在个体(优选人)中维持、恢复和/或改善人类肠胃健康、用于将阿马多利糖化赖氨酸或果糖-赖氨酸转化为丁酸和/或丁酸盐或其衍生物、和/或用于预防和/或治疗本文所述的病症或疾病的量，该病症或疾病与赖氨酸的存在、产丁酸GI细菌的缺乏和减少或AGE的存在有关。这些病症或疾病包括但不限于癌症(例如结肠直肠癌)、IBD(例如克罗恩病、溃疡性结肠炎)、IBS、肥胖症、细菌性和病毒性腹泻、便秘、腹胀、过敏、尿路感染、代谢疾病(例如代谢综合征和胰岛素抵抗或胰岛素抵抗相关并发症，如血脂异常、2型糖尿病以及内分泌疾病中的胰岛素抵抗(例如，患有1型糖尿病、库兴氏症或脂肪营养不良综合征的肥胖患者))、心血管疾病、卵巢衰老、多囊卵巢综合征、神经退行性疾病(如阿尔茨海默病、多发性硬化和痴呆)或脑病。可以容易地确定有效量，而无需本领域普通技术人员进行过度实验。
如本文所用的术语“由其衍生的菌株”是指通过使用本文教导的保藏菌株作为起始材料获得的菌株。由其衍生的菌株可以是突变菌株，该突变菌株可以通过例如基因工程、辐射、UV光、化学处理从本发明的菌株衍生。或者，这样的衍生菌株或突变菌株可以是从本文所教导的保藏菌株衍生的、经受了针对特定条件的生长适应的菌株，所述生长适应产生对衍生菌株的额外益处，例如更快速的生长、更好的肠内生存、由于使用本领域技术人员熟知的方法使其适应了在赖氨酸和/或糖化赖氨酸(例如果糖-赖氨酸等)上生长而使赖氨酸向丁酸盐的转化和/或糖化赖氨酸(例如果糖-赖氨酸)向丁酸盐的转化增强。衍生株或突变株优选在功能上等同于本文所教导的保藏菌株。本文教导的优选衍生株或突变株具有与本文教导的保藏菌株基本上相同的活性或功能，即具有将L-赖氨酸转化为丁酸和/或丁酸盐及其衍生物的能力和/或具有将糖化赖氨酸(例如果糖-赖氨酸)转化成丁酸和/或丁酸盐或其衍生物能力。衍生株或突变株为施用所述衍生株或突变株的哺乳动物(例如人或其他哺乳动物)有利地提供与施用保藏菌株时基本相同的益处。衍生株或突变株也可以是具有与本文所述的保藏菌株相同特征的自发衍生株或突变株。
术语“适于食用”或“营养学上可接受的”是指通常被认为对人类(以及其他哺乳动物)而言食用安全的成分或物质。
本文所用的“最小抑制浓度”或“MIC”是指在过夜孵育后抑制微生物可见生长的抗微生物剂的最低浓度。最小抑制浓度对于在诊断实验室中确认微生物对抗微生物剂的抗性以及监测新的抗微生物剂的活性是重要的。MIC通常被认为是测量抗微生物剂对抗生物体的活性的最基本的实验室测量。
本文所用的术语“约”表示本领域的正常限度的范围，例如在平均值的2个标准偏差内。术语“约”可以理解为包括与所示出的值偏离最多10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％的值。
本文所使用的术语“包含”或“包括”及其词形变化是指所述术语在其非限制性意义上被使用以表示包括该词后面的项目但并不排除未具体提及的项目。它还涵盖限制性更强的词“基本上由...组成”和“由...组成”。
通过“一种”或“一个”(“a”、“an”)提到要素并不排除存在多于一个要素的可能性，除非上下文明确要求存在唯一的一个要素。因此，“一种”或“一个”通常意味着“至少一个”。
术语“提高”和“提高的水平”以及术语“降低”和“降低的水平”是指显著提高或显著降低的能力或显著提高的水平或显著降低的水平。通常，提高或降低的水平是指该水平比对照物或参照物的相应水平分别高或低至少5％，例如10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％。或者，与对照物或参照物的水平相比，当样品中的水平在统计学上显著提高或降低时，该水平是提高或降低了。
具体实施方式
本发明人首次从人胃肠道中分离出新的肠道菌株，这里称为肠单胞菌AF211。具体地说，所述新的肠道菌株是能够通过所谓的“赖氨酸利用途径”将L-赖氨酸转化为丁酸和/或丁酸盐或其衍生物的产丁酸和/或产丁酸盐细菌。本发明的新的肠道菌株还能够通过所谓的“果糖-赖氨酸摄取降解途径”将糖化赖氨酸或其它AGE(例如果糖-赖氨酸)转化为丁酸和/或丁酸盐或其衍生物。
不希望受到任何理论的束缚，我们认为当本文教导的新的肠道菌株(或其衍生物)被足量地施用于人类或被人类摄入时，其能够定植于所述人的胃肠道。这种定殖使得能够更多地原位产生丁酸和/或丁酸盐或其衍生物，并更好地代谢所述人胃肠道中的果糖-赖氨酸或其它糖化赖氨酸。在胃肠道中增加丁酸和/或丁酸盐或其衍生物的原位产生和/或增加果糖-赖氨酸的代谢被认为是本文教导的有益效果的基础，所述有益效果例如在总体上维持、恢复和/或改善GI健康和/或预防和/或治疗病症或疾病，病症或疾病例如癌症(例如结肠直肠癌)、IBD(例如克罗恩病、溃疡性结肠炎)、IBS、肥胖症、细菌性和病毒性腹泻、便秘、腹胀、过敏、尿路感染、代谢疾病(例如代谢综合征和胰岛素抵抗或胰岛素抵抗相关并发症，如血脂异常、2型糖尿病以及内分泌疾病中的胰岛素抵抗(例如，患有1型糖尿病、库兴氏症或脂肪营养不良综合征的肥胖患者))、心血管疾病、卵巢衰老、多囊卵巢综合征、神经退行性疾病(如阿尔茨海默病、多发性硬化和痴呆)或其他病症或疾病。
细菌
在第一方面，本发明涉及包含赖氨酸途径基因集并且能够将L-赖氨酸转化为丁酸和/或丁酸盐或其衍生物的菌株或由其衍生的菌株。菌株优选为人肠分离株。
在第二方面，本发明涉及由瓦赫宁根大学于2015年1月5日在位于荷兰乌得勒支的荷兰微生物菌种保藏中心(Centraalbureau voor Schimmelcultures)保藏的菌株，保藏号为CBS 139326。
在实施方案中，本文所教导的分离的细菌还能够将L-赖氨酸转化为丁酸和/或丁酸盐或其衍生物、乙酸盐或其衍生物。乙酸盐被认为会降低食欲，因此可用于减肥目的，例如用于治疗和/或预防肥胖症。
在实施方案中，本文所教导的肠道菌株能够将来自包含赖氨酸的任何蛋白来源的L-赖氨酸转化为丁酸和/或丁酸盐或其衍生物。包含赖氨酸的蛋白来源的非限制性实例包括不含右旋葡萄糖的胰酶大豆肉汤、胰蛋白胨、酪胨、植物蛋白胨、酵母提取物、细菌蛋白胨、酪蛋白水解物、甲基赖氨酸等。
在实施方案中，赖氨酸途径基因集可以包含一种或多种编码下述蛋白的基因：赖氨酸2,3-氨基变位酶；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶α亚基；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶β亚基；3,5-二氨基己酸脱氢酶；3-酮-5-氨基己酸裂解酶；3-氨基丁酰辅酶A氨裂解酶；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基A；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基B；乙酰辅酶A:乙酰乙酰辅酶A转移酶。或者，赖氨酸途径基因集可以包含至少两种、三种、四种、五种、六种、七种、八种或全部九种编码下述蛋白的基因：赖氨酸2,3-氨基变位酶；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶α亚基；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶β亚基；3,5-二氨基己酸脱氢酶；3-酮-5-氨基己酸裂解酶；3-氨基丁酰辅酶A氨裂解酶；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基A；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基B；乙酰辅酶A:乙酰乙酰辅酶A转移酶。
赖氨酸途径基因集可进一步包含编码下述蛋白的一种或多种基因：L-赖氨酸通透酶；丁酰辅酶A脱氢酶Etf；4-羟基丁酸辅酶A转移酶；3-酮酰基辅酶A硫解酶/乙酰辅酶A乙酰转移酶；磷酸乙酰转移酶；乙酸激酶；质子泵Rnf簇(A、B、C、D、E、G亚基)；V型ATP合酶簇(A、B、C、D、E、F、I、K亚基)；无机焦磷酸酶；铵转运蛋白；推定的短链脂肪酸转运蛋白；和Na+/H+反向转运体(antiporter)。此外，“赖氨酸途径基因集”还可以包含编码下述蛋白的一种或多种基因：3-羟基丁酰辅酶A脱水酶；D-β-羟基丁酸通透酶；电子转移黄素蛋白α亚基；电子转移黄素蛋白β亚基；NAD还原氢化酶亚基HoxE；铁氧还蛋白；NAD还原氢化酶亚基HoxF；周质[Fe]氢化酶大亚基；和核黄素ECF转运蛋白的底物特异性组分RibU。在实施方案中，与细菌在作为仅有碳源的等摩尔量的葡萄糖和乙酸盐上生长时相比，当细菌在作为仅有碳源的L-赖氨酸上生长时，编码下述蛋白的一种或多种基因的表达被上调：赖氨酸2,3-氨基变位酶；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶α亚基；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶β亚基；3,5-二氨基己酸脱氢酶；3-酮-5-氨基己酸裂解酶；3-氨基丁酰辅酶A氨裂解酶；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基A；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基B；乙酰辅酶A:乙酰乙酰辅酶A转移酶。
在实施方案中，与细菌在作为仅有碳源的等摩尔量的葡萄糖和乙酸盐上生长时相比，当细菌在作为仅有碳源的L-赖氨酸上生长时，下述蛋白中的至少一种可被过表达：赖氨酸2,3-氨基变位酶；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶α亚基；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶β亚基；3,5-二氨基己酸脱氢酶；3-酮-5-氨基己酸裂解酶；3-氨基丁酰辅酶A氨裂解酶；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基A；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基B；乙酰辅酶A:乙酰乙酰辅酶A转移酶。
在本发明的上下文中，用于确定与所述细菌在等摩尔量的葡萄糖和乙酸盐上生长相比，在菌株中基因是否被上调或蛋白是否过表达的L-赖氨酸的量为约5mM至约100mM，优选约10mM至约50mM，更优选约15mM至约25mM，最优选约20mM(特别是当菌株在作为仅有碳源的等摩尔量的葡萄糖和乙酸盐上生长的比较实验是在40mM葡萄糖和40mM乙酸盐的条件下进行时)。
在本发明的上下文中，本文提及的等摩尔量的葡萄糖和乙酸盐的范围可以为均为约1mM至约200mM的葡萄糖和乙酸盐(乙酸盐可以以诸如乙酸纳的乙酸盐的形式提供，优选均为约5mM至约150mM的葡萄糖和乙酸盐，更优选均为约10mM至约100mM的葡萄糖和乙酸盐，甚至更优选均为约15mM至约75mM的葡萄糖和乙酸盐，还更优选均为约20mM至约60mM的葡萄糖和乙酸盐，例如均为约25mM至约55mM的葡萄糖和乙酸盐，均为约30mM至约50mM的葡萄糖和乙酸盐，均为约35mM至约50mM的葡萄糖和乙酸盐，优选约40mM的葡萄糖和乙酸盐。
在实施方案中，如本文所教导的分离的肠道菌株或由其衍生的菌株还包含糖化赖氨酸摄取和降解操纵子。
在实施方案中，如本文所教导的分离的肠道菌株或由其衍生的菌株还能够将糖化赖氨酸转化为丁酸和/或丁酸盐或其衍生物。
在实施方案中，糖化赖氨酸是果糖-赖氨酸，糖化赖氨酸摄取和降解操纵子是果糖-赖氨酸摄取和降解操纵子。
在实施方案中，果糖-赖氨酸摄取和降解操纵子包含编码下述蛋白的一种或多种基因：果糖-赖氨酸激酶；果糖-赖氨酸3-差向异构酶；果糖胺脱糖酶；和由以下4个亚基组成的ABC转运蛋白：ABC转运蛋白周质亚精胺腐胺结合蛋白PotD；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotC；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotB；和腐胺转运ATP结合蛋白PotA。例如，果糖-赖氨酸摄取和降解操纵子可以包含至少两种、三种、四种、五种、六种或所有七种编码下述蛋白的基因：果糖-赖氨酸激酶；果糖-赖氨酸3-差向异构酶；果糖胺脱糖酶；和由以下4个亚基组成的ABC转运蛋白：ABC转运蛋白周质亚精胺腐胺-结合蛋白PotD，亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotC，亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotB，和腐胺转运ATP-结合蛋白PotA。
在实施方案中，与细菌在作为仅有碳源的等摩尔量的葡萄糖和乙酸盐上生长时相比，当所述细菌在作为仅有碳源的L-赖氨酸上生长时，编码下述蛋白的基因中的至少一种的表达被上调：果糖-赖氨酸激酶；果糖-赖氨酸3-差向异构酶；果糖胺脱糖酶；ABC转运蛋白周质亚精胺腐胺-结合蛋白PotD；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotC；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotB；和腐胺转运ATP-结合蛋白PotA。
在另一个实施方案中，与细菌在作为仅有碳源的等摩尔量的葡萄糖和乙酸盐上生长时相比，当所述细菌在作为仅有碳源的L-赖氨酸上生长时，下述蛋白中的至少一种被过表达：果糖-赖氨酸激酶；果糖-赖氨酸3-差向异构酶；果糖胺脱糖酶；ABC转运蛋白周质亚精胺腐胺-结合蛋白PotD；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotC；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotB；和腐胺转运ATP-结合蛋白PotA。
在本发明的上下文中，用于确定与所述细菌在等摩尔量的葡萄糖和乙酸盐上生长时相比，在菌株中基因是否被上调或蛋白是否过表达的L-赖氨酸的量为约5mM至约100mM，优选约10mM至约50mM，更优选约15mM至约25mM，最优选约20mM(特别是当菌株在作为仅有碳源的等摩尔量的葡萄糖和乙酸盐上生长的比较实验在40mM葡萄糖和40mM乙酸盐的条件下进行时)。
在本发明的上下文中，本文提及的等摩尔量的葡萄糖和乙酸盐的范围可以为均为约1mM至约200mM的葡萄糖和乙酸盐，乙酸盐可以以诸如乙酸钠的乙酸盐的形式提供，优选均为约5mM至约150mM的葡萄糖和乙酸盐，更优选均为约10mM至约100mM的葡萄糖和乙酸盐，甚至更优选均为约15mM至约75mM的葡萄糖和乙酸盐，还更优选均为约20mM至约60mM的葡萄糖和乙酸盐，例如均为约25mM至约55mM的葡萄糖和乙酸盐，均为约30mM至约50mM的葡萄糖和乙酸盐，均为约35mM至约50mM的葡萄糖和乙酸盐，优选约40mM的葡萄糖和乙酸盐。
在实施方案中，本文教导的分离的人肠道菌株或由其衍生的菌株包含如本文教导的赖氨酸途径基因集和/或如本文教导的果糖-赖氨酸摄取和降解操纵子。
在优选的实施方案中，本文教导的分离的人肠道菌株或由其衍生的菌株包括本文教导的赖氨酸途径基因集和本文教导的果糖-赖氨酸摄取和降解操纵子。
在实施方案中，如本文所教导的分离的肠道菌株或由其衍生菌株是从人类中分离出来的肠细菌，其天然包含本文教导的赖氨酸途径基因集和/或果糖-赖氨酸摄取和降解操纵子，并且其能够将L-赖氨酸转化为丁酸和/或丁酸盐或其衍生物和/或能够将果糖-赖氨酸转化为丁酸和/或丁酸盐或其衍生物。
在另一个实施方案中，本文教导的菌株是已经用本文教导的赖氨酸途径基因集和/或果糖-赖氨酸摄取和降解操纵子转染的菌株，其能够将L-赖氨酸转化为丁酸和/或丁酸盐或其衍生物和/或能够将果糖-赖氨酸转化为丁酸和/或丁酸盐或其衍生物。本领域技术人员熟知使用所需基因构建体(例如操纵子或途径基因集)转染细菌的方法。
优选地，本文教导的人肠分离株对红霉素敏感，红霉素的MIC小于20μg/ml，更优选小于15μg/ml，更加优选小于10μg/ml，更加优选小于7μg/ml，更加优选小于5μg/ml，最优选小于4μg/ml，小于3μg/ml，或小于2μg/ml。这使得该分离株能够在不引入红霉素耐药细菌的情况下施用于人类。
在实施方案中，本文教导的人肠分离株对头孢噻肟敏感，头孢噻肟的MIC小于20μg/ml，更优选小于15μg/ml，更加优选小于10μg/ml，更加优选小于7μg/ml，更加优选小于5μg/ml，最优选小于4μg/ml，小于3μg/ml，或小于2μg/ml，更优选小于1μg/ml。这使得该分离株能够在不引入头孢噻肟耐药细菌的情况下施用于人类。
在实施方案中，本文教导的人肠分离株对苯唑西林敏感，苯唑西林的MIC小于20μg/ml，更优选小于15μg/ml，更加优选小于10μg/ml，更加优选小于7μg/ml，更加优选小于5μg/ml，最优选小于4μg/ml，小于3μg/ml，或小于2μg/ml，更优选小于1μg/ml。这使得该分离株能够在不引入苯唑西林耐药细菌的情况下施用于人类。
在实施方案中，本文教导的人肠分离株对替考拉宁敏感，替考拉宁的MIC小于20μg/ml，更优选小于15μg/ml，更加优选小于10μg/ml，更加优选小于7μg/ml，更加优选小于5μg/ml，最优选小于4μg/ml，小于3μg/ml，或小于2μg/ml，更优选小于1μg/ml。这使得该分离株能够在不引入替考拉宁耐药细菌的情况下施用于人类。
在实施方案中，本文教导的人肠分离株对妥布霉素敏感，妥布霉素的MIC小于20μg/ml，更优选小于15μg/ml，更加优选小于10μg/ml，更加优选小于7μg/ml，更加优选小于5μg/ml，最优选小于4μg/ml，或小于3μg/ml。这使得该分离株能够在不引入妥布霉素耐药细菌的情况下施用于人类。
在实施方案中，本文教导的人肠分离株对万古霉素敏感，万古霉素的MIC小于20μg/ml，更优选小于15μg/ml，更加优选小于10μg/ml，更加优选小于7μg/ml，更加优选小于5μg/ml，最优选小于4μg/ml，小于3μg/ml，或小于2μg/ml，更优选小于1μg/ml。这使得该分离株能够在不引入万古霉素耐药细菌的情况下施用于人类。
在实施方案中，本文所述的分离株对头孢噻肟、红霉素、苯唑西林、替考拉宁、妥布霉素和万古霉素均敏感。
在实施方案中，本文所教导的分离的肠道菌株或由其衍生的菌株属于厚壁菌门(phylum Firmicutes)，优选梭菌属IV簇分类群(瘤胃菌科，Rajilic-Stojanovic&De Vos2014，FEMS Microbiol Rev 38：996-1047)，更优选肠单胞菌属，更加优选产丁酸肠单胞菌。
等人(2013.Int J of Syst and Evol Microbiol,63:4606)公开了一种小鼠肠道分离株，其命名为产丁酸肠单胞菌株SRB-521-5-I(保藏号为DSM 26588)。小鼠肠道分离株不适合施用于人类。特别是发现，尽管两种菌株都能够从糖和赖氨酸生产丁酸盐，但人类AF211菌株在这些转化中比小鼠分离株更有效。值得注意的是，这是用阿拉伯糖和半乳糖观察到的，而这两种糖在人类饮食而不是小鼠饮食中大量存在(未公开的数据)。
Pfleiderer等(2013.Eur J Clin Microbiol Infect Dis,32:1471)描述了新的菌种，其中之一被称为厌食梭菌(Clostridium anorexicus)AP4菌株，现在已经基于16SrRNA序列将其重新分类为“产丁酸肠单胞菌AP4菌株”。该菌株未公开提供，也没有对其的详细描述。
在实施方案中，本文所教导的分离的菌株或由其衍生的菌株不是产丁酸肠单胞菌ER1菌株和/或产丁酸肠单胞菌SRB-521-5-I菌株(DSM 26588；小鼠肠道分离株)和/或厌食梭菌AP4菌株(也称为产丁酸肠单胞菌AP4菌株)。
组合物
在第三方面，本发明涉及包含本文教导的分离菌株或由其衍生的菌株中的任一种和生理上可接受的载体的组合物。
在实施方案中，如本文所教导的分离菌株或由其衍生的菌株不是产丁酸肠单胞菌ER1菌株和/或产丁酸肠单胞菌SRB-521-5-I菌株(DSM 26588)和/或厌食梭菌AP4菌株。
在优选的实施方案中，本文教导的组合物包含保藏号为CBS 139326的分离肠道菌株(也称为“肠单胞菌AF211”)或由其衍生的菌株和生理学上可接受的载体。
在实施方案中，生理学上可接受的载体可以是任何适合于保持本文教导的肠道菌株存活直到被个体(例如人和/或动物)食用的载体。例如，适用于该目的的可接受载体的非限制性实例包括任何公知的生理学或药物载体、缓冲剂和赋形剂。应当理解，合适的生理学或药物载体的选择将取决于本文教导的组合物的预期给药模式(例如口服)和组合物的预期形式(例如饮料、酸奶、粉末、胶囊等)。本领域技术人员知道如何选择适用于本文教导的组合物的生理学或药物载体。
在实施方案中，本文教导的组合物可以是食品组合物、饲料组合物、饲料添加剂组合物、食品补充剂组合物或药物组合物的形式。该组合物优选适于人类食用。
在实施方案中，组合物是食品或食品补充剂组合物。食品或食品补充剂组合物可以选自液体、液体饮料(包括乳饮料和发酵饮料)、酸奶、奶酪、凝胶、明胶、胶囊、粉末、糊状物、压片和囊形片(gel cap)。在合适的实施方案中，组合物是液体，优选液体饮料(例如乳饮料)。食品或食品补充剂组合物可以是乳制品，优选发酵乳制品，优选酸奶或酸奶饮料。
在实施方案中，本文教导的组合物可以是益生菌组合物。这样的益生菌组合物可以包含本文教导的分离肠道菌株或由其衍生的菌株中的任一种。
在实施方案中，本文教导的组合物还包含一种或多种其他有益的分离肠道菌株。
在实施方案中，一种或多种其他有益的分离肠道菌株可以是选自乳杆菌属和/或双歧杆菌属的任何乳酸菌菌株和/或可经由乙酰辅酶A途径产生丁酸盐的任何产丁酸盐细菌。
在实施方案中，组合物可以是共生菌组合物。将一种或多种益生元成分加入到如本文所教导的组合物中是有利的，例如增强如本文所教导的肠道菌株的效果(例如产生丁酸和/或丁酸盐或其衍生物)。
在实施方案中，所述一种或多种益生元成分可以是任何益生元成分，其适合于增强如本文所教导的分离的肠细菌或由其衍生的菌株的活性和/或刺激它们的生长。合适的益生元成分的非限制性实例包括纤维、纤维二糖、麦芽糖、甘露糖、水杨酸、海藻糖、苦杏仁苷、阿拉伯糖、蜜二糖、鼠李糖和/或木糖。
在实施方案中，本文教导的组合物包含赖氨酸富集源和/或赖氨酸。例如，将赖氨酸富集源和/或赖氨酸加入到本文教导的组合物中是有利地进一步促进哺乳动物(例如人)胃肠道中丁酸和/或丁酸盐或其衍生物的产生。
在实施方案中，本文教导的组合物可以包含适合在储存期间和/或暴露于胆汁和/或在通过哺乳动物(例如人)的胃肠道期间促进如本文所教导的分离的肠道菌株或由其衍生的菌株的存活和/或活力的一种或多种成分。这些成分的非限制性实例包括肠溶衣和允许通过胃的控释剂。本领域技术人员知道如何选择合适的成分以维持分离的肠道菌株(例如本文所教导的任何分离的肠细菌)的活力和功能，即能够发挥其预期功能。
在实施方案中，本文教导的组合物还可包含进一步增强本文所教导的组合物的营养价值和/或治疗价值的一种或多种成分。例如，添加一种或多种选自下述的成分(例如营养成分、兽药或药剂等)是有利的：蛋白质、氨基酸、酶、矿物质盐、维生素(例如盐酸硫胺素、核黄素、盐酸吡哆醇、烟酸、肌醇、氯化胆碱、泛酸钙、生物素、叶酸、抗坏血酸、维生素B12、对氨基苯甲酸、维生素A乙酸酯、维生素K、维生素D、维生素E等)、糖和复合碳水化合物(例如水溶性和水不溶性单糖、二糖和多糖)、药用化合物(例如抗生素)、抗氧化剂、微量元素成分(例如钴、铜、锰、铁、锌、锡、镍、铬、钼、碘、氯、硅、钒、硒、钙、镁、钠和钾等的化合物)。本领域技术人员熟悉适合于增强本文教导的组合物的营养和/或治疗/药用价值的方法和成分。
本文教导的菌株可以以冻干形式、微囊化形式(例如Solanki et al.BioMedRes.Int.2013,Article ID 620719的综述)或者保护菌株的活性和/或活力的任何其他形式掺入组合物中。
本文教导的组合物可以是药物组合物。药物组合物可用作补充剂。除了本文教导的菌株之外，药物组合物通常还包含药物载体。载体优选为惰性载体。优选的形式取决于预期的给药模式和(治疗)应用。药物载体可以是适于将本文教导的菌株的细菌递送至个体胃肠道的任何相容的无毒物质。例如，无菌水或惰性固体可以用作载体，通常补充有药学上可接受的佐剂、缓冲剂、分散剂等。本文教导的药物组合物可以是液体形式，例如本文教导的菌株的细菌的稳定悬浮液；或固体形式，例如本文教导的菌株的冻干细菌粉末。在本文教导的菌株被冻干的情况下，可以使用冷冻保护剂如乳糖、海藻糖或糖原。例如，对于口服给药，本文教导的菌株的细菌可以以固体剂型给药，例如包含冻干细菌的胶囊、片剂和粉剂，或液体剂型，例如酏剂、糖浆剂和混悬剂。本文教导的菌株的细菌，例如冻干形式，可以与非活性成分和粉末状载体(例如，葡萄糖、乳糖、蔗糖、甘露糖醇、淀粉、纤维素或纤维素衍生物、硬脂酸镁、硬脂酸、糖精钠、滑石、碳酸镁等)一起包封在胶囊例如明胶胶囊中。
在实施方案中，本文教导的肠细菌或由其衍生的菌株可以包含在本文教导的组合物中，其量为约106至约1015个菌落形成单位(CFU)。例如，肠细菌可以以约107CFU至约1014CFU，优选约108CFU至约1013CFU，优选约109CFU至约1012CFU，更优选约1010CFU至约1012CFU的量包含在组合物中。
本文教导的组合物可以通过任何常规方法制备。
本发明的方法和用途
在另一方面，本发明涉及本文教导的菌株或本文教导的组合物用作药物、用作食品或食品补充剂或用作益生菌和/或共生菌。
在另一方面，本发明涉及本文教导的菌株或本文教导的组合物用于在总体上维持、恢复和/或改善GI健康和/或用于预防和/或治疗病症或疾病，病症或疾病例如癌症(例如结肠直肠癌)、IBD(例如克罗恩病、溃疡性结肠炎)、IBS、肥胖症、细菌性和病毒性腹泻、便秘、腹胀、过敏、尿路感染、代谢疾病(例如代谢综合征和胰岛素抵抗或胰岛素抵抗相关并发症，如血脂异常、2型糖尿病以及内分泌疾病中的胰岛素抵抗(例如，患有1型糖尿病、库兴氏症或脂肪营养不良综合征的肥胖患者))、心血管疾病、卵巢衰老、多囊卵巢综合征、神经退行性疾病(如阿尔茨海默病、多发性硬化和痴呆)或脑病。
本发明还涉及用于在有需要的个体中在总体上维持、恢复和/或改善GI健康和/或用于预防和/或治疗病症或疾病的方法，病症或疾病例如癌症(例如结肠直肠癌)、IBD(例如克罗恩病、溃疡性结肠炎)、IBS、肥胖症、细菌性和病毒性腹泻、便秘、腹胀、过敏、尿路感染、代谢疾病(例如代谢综合征和胰岛素抵抗或胰岛素抵抗相关并发症，如血脂异常、2型糖尿病以及内分泌疾病中的胰岛素抵抗(例如，患有1型糖尿病、库兴氏症或脂肪营养不良综合征的肥胖患者))、心血管疾病、卵巢衰老、多囊卵巢综合征、神经退行性疾病(如阿尔茨海默病、多发性硬化和痴呆)或脑病。所述方法包括提高所述个体中本文教导的菌株的水平的步骤。所述个体中本文教导的菌株的水平通过向所述个体施用有效量的所述菌株和/或通过施用有效量的能够在所述个体(的胃肠道)中提高所述菌株的水平的化合物来提高。
另一方面，本发明涉及用于代谢果糖-赖氨酸和/或用于防止和/或减少糖化赖氨酸(如果糖-赖氨酸或其它AGE)的形成和/或用于提高丁酸/或丁酸盐或其衍生物在所述个体的胃肠道中的水平的方法，所述方法包括提高所述个体胃肠道中本文教导的菌株的水平的步骤。
在实施方案中，所述个体胃肠道中本文教导的肠道菌株或由其衍生的菌株的水平可以通过向所述个体施用有效量的所述分离的肠道菌株或施用有效量的能够提高所述个体胃肠道中所述肠细菌的水平的化合物来提高。
如本文所教导的菌株或由其衍生的菌株可以以本文教导的组合物的形式施用。
在实施方案中，如本文所教导的菌株或由其衍生的菌株可以与赖氨酸或富含赖氨酸的化合物一起施用，富含赖氨酸的化合物例如衍生自牛乳或其他乳以及植物来源(例如大豆、豇豆或其他豆类)的蛋白或蛋白片段。本领域技术人员可以容易地鉴定富含赖氨酸的化合物，而无需付出过度的劳动。
在优选的实施方案中，个体胃肠道中本文教导的菌株或由其衍生的菌株的水平可以通过向所述个体施用有效量的本文所教导的菌株或由其衍生的菌株和/或本文所教导的组合物来提高，但优选施用肠单胞菌AF211和/或包含肠单胞菌AF211的组合物。
在实施方案中，个体可以选自人、非人灵长类动物、小鼠、大鼠、狗、牛和猪。在一个优选的实施方案中，个体是人。在具体的实施方案中，个体是胃肠道中产丁酸细菌(特别是本发明的产丁酸细菌)的量减少的人。
本发明还涉及一种生产丁酸盐的方法，所述方法包括在允许本文教导的菌株将能量源转化为丁酸盐的条件下，使本文教导的菌株与合适的能量源(如赖氨酸或葡萄糖/乙酸盐)接触的步骤。
此外，本发明涉及一种生产丁酸盐的方法，所述方法包括在允许本文教导的菌株将果糖-赖氨酸转化为丁酸盐的条件下，使该菌株与果糖-赖氨酸接触的步骤。
本文教导的方法可以是体外方法。
通过以下实施例进一步说明本发明，但不限于此。从上述讨论和这些实例中，本领域技术人员可以确定本发明的基本特征，并且在不背离本发明的教导和范围的情况下，可以对本发明进行各种改变和修改以使其适于各种用途和条件。根据上文的描述，对于本领域技术人员而言对本发明的各种修改是显而易见。这些修改也旨在落入所附权利要求的范围内。
附图说明
图1示出了AF211在作为仅有碳源的L-赖氨酸上生长时的赖氨酸转化以及丁酸盐和乙酸盐的产生。
实施例
实施例1肠单胞菌AF211的功能分析
本研究的目的是评估肠单胞菌AF211菌株能否将L-赖氨酸转化为丁酸和/或丁酸盐或其衍生物。
培养：收集健康个体的粪便样品。在含有40mM乳酸盐和40mM乙酸盐作为能量源和碳源的、厌氧的、碳酸氢盐缓冲的矿物盐培养基中对粪便样品进行富集。顶空在1.5atm下填充CO2/N2(1:5)，并在37℃孵育。随后，在强化梭菌培养基(RCM，可从Difco获得)中分离肠单胞菌AF211菌株，连续稀释并铺板至少3次。通过16S rRNA基因测序证实纯化。肠单胞菌AF211菌株在37℃下在RCM培养基中维持。
功能分析：为了评估肠单胞菌AF211将L-赖氨酸转化为丁酸和/或丁酸盐和衍生物的能力，使一组肠单胞菌AF211在含有20mM L-赖氨酸作为仅有的碳源和能量源、碳酸氢盐缓冲的培养基中生长。还在存在其它氨基酸的情况下通过使单个组的肠单胞菌AF211在含有20mM D-赖氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、脯氨酸、精氨酸、天冬氨酸或甲硫氨酸的碳酸氢盐缓冲的培养基中生长来测试肠单胞菌AF211生产丁酸和/或丁酸盐或其衍生物的能力。另一组肠单胞菌AF211在含有20mM葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、乳糖、麦芽糖或果糖加乙酸盐的碳酸氢盐缓冲的培养基中生长。
通过高效液相色谱(HPLC)和OD测量评估丁酸和/或丁酸盐以及其它产物(例如乙酸盐)的产生，OD测量通过分光光度计在600nm波长下进行。在HPLC上定量赖氨酸降解，该HPLC使用Polaris C18-A柱(在45℃下运行)(Agilent)和UV-可见检测器(波长436nm)。流速为0.5ml/min。A2-洗脱液流动相由作为溶剂A的24mM乙酸:8％乙腈(pH6.6)和作为溶剂B的乙腈:2-丙醇(60:40)组成。前15分钟的洗脱液梯度设定为从95％的溶液A和5％的溶液B至25％的溶液A和75％的溶液B，每次运行总共耗时22分钟。内标为4mM正亮氨酸。产物形成用Thermo Scientific HPLC Spectra系统测量，该系统安装Agilent Metacarb 67H 300×6.5mm柱，该柱保持在37℃并以10mM阿拉伯糖作为洗脱液运行。检测器是折射率检测器。洗脱液流速为0.8ml/min。如前所述进行气体生产。所有分析一式两份进行。
肠单胞菌AF211在含有20mM[2-13C]L-赖氨酸或[6-13C]L-赖氨酸的碳酸氢盐缓冲的培养基中培养。标记的赖氨酸购自Campro Scientific(费嫩达尔，荷兰)。从过夜生长的培养物中取样，并以10000g离心。将上清液溶于0.5mL D2O(99.9原子％，Sigma Aldrich)中，随后在NMR管(Campro Scientific)中收集。在位于荷兰瓦赫宁根的瓦赫宁根NMR中心(WNMRC)的Bruker Avance-III-500光谱仪上，在300K的探针温度下记录13C NMR光谱。化学位移以相对于加入的[6-13C]的C-6的ppm来表示，[6-13C]的C-6的化学位移为41.75ppm(生物磁共振数据库(Biological Magnetic Resonance Data Bank)，网址：http://www.bmrb.wisc.edu/metabolomics/metabolomics_standards)。与上述数据库相比，根据化学位移对产物进行鉴定。
结果：实验结果如图1所示。简而言之，结果表明肠单胞菌AF211菌株能够将L-赖氨酸转化为丁酸盐。更具体地，发现肠单胞菌AF211将约16.8mM的L-赖氨酸转化为14.2mM的丁酸盐和15.6mM的乙酸盐(参见图1)。结果还表明，当在除赖氨酸以外的氨基酸的存在下生长时，肠单胞菌AF211不能产生丁酸盐。
实施例2鉴定参与赖氨酸途径的基因
该实验的目的是确定肠单胞菌AF211是否具有赖氨酸途径的基因组分。为此，使用单分子下一代测序对肠单胞菌AF211的基因组进行测序(NCBI登录号CP009497)。随后分析结果中是否存在属于赖氨酸途径的基因。
基因组测序：将在RCM(o/n)中生长的肠单胞菌AF211用于DNA提取。根据制造商的说明书，使用ZR Fungal/Bacteria DNA MiniPrep试剂盒(ZYMO)进行DNA分离。采用使用P4/C2化学过程的PacBio RS II仪器(Pacific Biosciences，加州门洛帕克，美国)进行15kb文库的基因组测序。数据处理和过滤使用PacBio SMRT分析途径v2.2和分级基因组装配过程(HGAP)方案(http://www.pacb.com/devnet)完成。
结果：结果表明，肠单胞菌F211基因组由3,376,476bp的单环染色体组成，其携带3359个编码序列，标记为NCBI登录号CP009497。在肠单胞菌AF211中明显地发现了完整的赖氨酸途径基因集(也称为AF976-982簇)。更具体地，可以包含在赖氨酸途径基因集中的基因列于下表1中。
表1.在肠单胞菌AF211中检测到的、包含在赖氨酸途径基因集中的基因
实施例3赖氨酸利用途径的蛋白组学分析
为了评估肠单胞菌AF211是否能够产生由赖氨酸降解途径的基因编码的蛋白(参见表1、实施例2)，进行以下实验：
培养：将第一组肠单胞菌AF211在含有20mM L-赖氨酸作为碳和能量的仅有来源的500ml碳酸氢盐缓冲的培养基中培养。将第二组肠单胞菌AF211在含有40mM葡萄糖和40mM乙酸钠(GA)作为碳和能量的仅有来源的500ml碳酸氢盐缓冲的培养基中培养。在随后的步骤中，通过在4℃下以10000×g离心20分钟在指数期收集每个实验条件的肠单胞菌AF211，从而收获两组产生的蛋白。随后将所获得的片状沉淀物(pellets)在100mM Tris-HCl(pH7.5)、1mM二硫苏糖醇(DTE)中洗涤两次，并悬浮于含有100mM Tris/HCl(pH7.5)、4％SDS和0.1M二硫苏糖醇的1ml SDT-裂解缓冲液中。在随后的步骤中，根据Bennett et al(1995),FEMS Microbiology Reviews,第17卷241-249页的方法提取蛋白。使用LC-MS/MS研究从每个实验条件中提取的蛋白的丰度。
蛋白分析：对细胞质蛋白部分进行定量蛋白组学分析。为此，从其基因组序列推导出肠单胞菌AF211数据库，并与含有常见污染物(例如BSA、胰蛋白酶、角蛋白、牛血清白蛋白)序列的污染物数据库一起使用。蛋白组学结果以小于1％的假发现率(FDR)包含肽和蛋白，并且具有至少2个确定的肽的蛋白，应该是仅有的，一个肽应该是未修饰的，没有任何相反的结果(hits)。标准对数取自蛋白非标记定量(LFQ)强度。零“Log LFQ”值被替换为5.4(低于最低值)，以使合理比例计算成为可能。通过应用使用“LFQ强度”列的双样本T检验，采用Perseus 1.3.0.4进行样品相对于对照的相对蛋白定量，其中该“LFQ强度”列通过将FDR设置为0.05并且S0设置为1获得。经可测量的胰蛋白酶肽的数量修正的总的非归一化蛋白强度给出了基于强度的绝对定量强度(iBAQ)。根据制造商的说明书，使用2.0荧光计(Invitrogen)量化总蛋白。
结果：蛋白组学分析的结果表明，肠单胞菌AF211能够产生参与L-赖氨酸向丁酸盐转化的所有蛋白，并采用本文教导的赖氨酸利用途径(即由赖氨酸途径基因集AF976-982中包含的基因编码，参见表1、实施例2)。结果还表明，肠单胞菌AF211能够产生参与葡萄糖和乙酸盐转化为丁酸盐的所有蛋白，并采用乙酰辅酶A途径，类似于梭菌属(Clostridium)IV簇的其他成员。总之，这些结果表明肠单胞菌AF211包括赖氨酸利用途径(如本文所教导的)和常规的乙酰辅酶A途径。
此外，发现与肠单胞菌AF211在作为碳和能量的仅有来源的等摩尔量的葡萄糖和乙酸盐(GA)存在下生长时相比，当肠单胞菌AF211在作为碳和能量的仅有来源的L-赖氨酸的存在下生长时，由赖氨酸途径基因编码的蛋白的产生被上调。例如，本发明人观察到，相对于作为仅有碳源的GA存在的情况，在作为仅有碳源的L-赖氨酸存在的情况下，下列蛋白被上调：乙酰辅酶A:乙酰乙酰辅酶A转移酶(增加4.08倍)；磷酸乙酰转移酶(增加3.25倍)，3-酮-5-氨基己酸裂解酶(增加10.87倍)；3,5-二氨基己酸脱氢酶(增加7.07倍)；赖氨酸2,3-氨基变位酶(增加11.11倍)；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶α亚基(增加6.25倍)；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶β亚基(增加11.26倍)；乙酸激酶(增加2.83倍)；3-酮酰基辅酶A硫解酶/乙酰辅酶A乙酰转移酶(增加1.34倍)；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶(增加1.57倍)；和丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶β亚基(增加2.03倍)。
实施例4阿马多利糖化产物的代谢
该实验的目的是评估肠单胞菌AF211是否能够在包含果糖-赖氨酸的培养基上有效生长，以及肠单胞菌AF211是否能够将果糖-赖氨酸转化为丁酸盐。此外，分析肠单胞菌AF211的基因组并筛选出果糖-赖氨酸摄取和降解操纵子中包含的基因的存在。
功能分析：为了评估肠单胞菌AF211能否代谢阿马多利糖化赖氨酸(果糖-赖氨酸)，将肠单胞菌AF211在包含20mM果糖-赖氨酸的碳酸氢盐培养基中培养4天。
结果：基因组分析结果显示，肠单胞菌AF211具有一个具有用于果糖-赖氨酸摄取和降解的基因的操纵子样簇(AF949-955)。这些基因列于下表2。
功能分析结果表明，肠单胞菌AF211不仅能够在果糖-赖氨酸底物上有效生长，而且能够将果糖-赖氨酸转化为丁酸盐。更具体地，证明了肠单胞菌AF211能够在4天的时间内将20mM的果糖-赖氨酸转化成16.4mM的丁酸盐、0.2mM的乙酸盐和9.4mM的铵(NH4 +)。
表2.果糖-赖氨酸摄取和降解途径
实施例5果糖赖氨酸摄取和降解途径的蛋白组学分析
为了评估肠单胞菌AF211是否能够产生由果糖-赖氨酸摄取和降解途径的基因编码的蛋白(参见表2、实施例4)，进行以下实验：
培养：将第一组肠单胞菌AF211在含有20mM赖氨酸作为碳和能量的仅有来源的500ml碳酸氢盐缓冲培养基中培养。将第二组肠单胞菌AF211在含有40mM葡萄糖和40mM乙酸钠(GA)作为碳和能量的仅有来源的500ml碳酸氢盐缓冲培养基中培养。在随后的步骤中，通过在4℃下以10000×g离心20分钟，在指数期收集每个实验条件的肠单胞菌AF211从而收获两组产生的蛋白。随后将所获得的片状沉淀物在100mM Tris-HCl(pH7.5)、1mM二硫苏糖醇(DTE)中洗涤两次，并悬浮于含有100mM Tris/HCl(pH7.5)、4％SDS和0.1M二硫苏糖醇的1mlSDT-裂解缓冲液。在随后的步骤中，根据Bennett et al(1995),FEMS MicrobiologyReviews,第17卷，第241-249页的方法提取蛋白。使用LC-MS/MS研究从每个实验条件中提取的蛋白的丰度。
蛋白分析：如上文实施例3所述对细胞质蛋白部分进行定量蛋白组学分析。
结果：蛋白组学分析的结果显示，肠单胞菌AF211还能够产生参与果糖-赖氨酸向丁酸盐转化的所有蛋白，并采用本文所述的果糖-赖氨酸摄取和降解途径(见表2、实施例3)。
此外，发现与肠单胞菌AF211在作为碳和能量的仅有来源的GA存在下生长时相比，当肠单胞菌AF211在作为碳和能量的仅有来源的赖氨酸存在下生长时，由本文教导的果糖-赖氨酸摄取和降解途径基因编码的蛋白的产生被上调。例如，本发明人观察到，相对于GA存在下的情况，在赖氨酸存在的情况下，下列蛋白被上调：果糖-赖氨酸激酶(增加16.51倍)；果糖胺脱糖酶(增加9.42倍)；ABC转运蛋白周质亚精胺腐胺-结合蛋白PotD(增加2.78倍)；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotC(增加24.8倍)；和腐胺转运ATP-结合蛋白PotA(增加20.21倍)。
实施例6肠单胞菌AF211菌株的抗生素敏感性
Rettedal等人(Nature Comm(2014),5:4714)描述了使用抗生素从人肠道中分离和培养细菌。然而，这种方法通常导致耐抗生素细菌，而这些细菌在旨在用于人或动物的制剂中是不期望存在的。被分离的肠单胞菌P1C2菌株被描述为耐红霉素(MIC 32ug/ml)，红霉素是一种常用于人类的大环内酯类抗生素。因此，测定了肠单胞菌AF211菌株对红霉素的敏感性。发现AF211菌株对红霉素敏感，MIC为1μg/ml红霉素。
AF211菌株对各种抗生素的敏感性如下：
抗生素 MIC(μg/ml)
头孢噻肟 0.064-0.05
红霉素 0.75-1
苯唑西林 0.38
替考拉宁 0.047
妥布霉素 2
万古霉素 0.75

Claims (15)

1.包含赖氨酸途径基因集的人肠分离株或由其衍生的菌株，所述细菌能够将L-赖氨酸转化成丁酸和/或丁酸盐或其衍生物，并且还包含糖化赖氨酸摄取和降解操纵子，所述细菌能够将糖化赖氨酸转化为丁酸和/或丁酸盐或其衍生物。
2.根据权利要求1所述的人肠分离株，其中所述赖氨酸途径基因集包括编码一种或多种下述蛋白的基因：赖氨酸2,3-氨基变位酶；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶α亚基；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶β亚基；3,5-二氨基己酸脱氢酶；3-酮-5-氨基己酸裂解酶；3-氨基丁酰辅酶A氨裂解酶；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基A；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基B；乙酰辅酶A:乙酰乙酰辅酶A转移酶。
3.根据权利要求2所述的人肠分离株，其中与所述细菌在作为仅有碳源的等摩尔量的葡萄糖和乙酸盐上生长时相比，当所述细菌在作为仅有碳源的L-赖氨酸上生长时，至少一种编码下述蛋白的基因的表达被上调：赖氨酸2,3-氨基变位酶；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶α亚基；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶β亚基；3,5-二氨基己酸脱氢酶；3-酮-5-氨基己酸裂解酶；3-氨基丁酰辅酶A氨裂解酶；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基A；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基B；乙酰辅酶A:乙酰乙酰辅酶A转移酶；和/或与所述细菌在作为仅有碳源的等摩尔量的葡萄糖和乙酸盐上生长时相比，当所述细菌在作为仅有碳源的L-赖氨酸上生长时，下述蛋白质中的至少一种被过表达：赖氨酸2,3-氨基变位酶；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶α亚基；L-β-赖氨酸5,6-氨基变位酶β亚基；3,5-二氨基己酸脱氢酶；3-酮-5-氨基己酸裂解酶；3-氨基丁酰辅酶A氨裂解酶；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基A；丁酸-乙酰乙酸辅酶A转移酶亚基B；乙酰辅酶A:乙酰乙酰辅酶A转移酶。
4.根据前述权利要求中任一项所述的人肠分离株，其中所述糖化赖氨酸为果糖-赖氨酸，所述糖化赖氨酸摄取和降解操纵子为果糖-赖氨酸摄取和降解操纵子。
5.根据权利要求4所述的人肠分离株，其中所述果糖-赖氨酸摄取和降解操纵子包含编码下述蛋白的一种或多种基因：果糖-赖氨酸激酶；果糖-赖氨酸3-差向异构酶；果糖胺脱糖酶；ABC转运蛋白周质亚精胺腐胺-结合蛋白PotD；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotC；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotB；和腐胺转运ATP-结合蛋白PotA。
6.根据权利要求5所述的人肠分离株，其中与所述细菌在作为仅有碳源的等摩尔量的葡萄糖和乙酸盐上生长时相比，当所述细菌在作为仅有碳源的L-赖氨酸上生长时，至少一种编码下述蛋白的基因的表达被上调：果糖-赖氨酸激酶；果糖-赖氨酸3-差向异构酶；果糖胺脱糖酶；ABC转运蛋白周质亚精胺腐胺-结合蛋白PotD；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotC；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotB；和腐胺转运ATP-结合蛋白PotA；和/或与所述细菌在作为仅有碳源的等摩尔量的葡萄糖和乙酸盐上生长时相比，当所述细菌在作为仅有碳源的L-赖氨酸上生长时，下述蛋白中的至少一种被过表达：果糖-赖氨酸激酶；果糖-赖氨酸3-差向异构酶；果糖胺脱糖酶；ABC转运蛋白周质亚精胺腐胺-结合蛋白PotD；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotC；亚精胺腐胺ABC转运蛋白通透酶组分PotB；和腐胺转运ATP-结合蛋白PotA。
7.根据前述权利要求中任一项所述的人肠分离株，其对红霉素敏感，其红霉素的最小抑制浓度小于20μg/ml。
8.人肠分离株或由其衍生的菌株，所述人肠分离株被保藏为CBS139326。
9.一种组合物，其包含前述权利要求中任一项所述的人肠分离株和生理学上可接受的载体。
10.根据权利要求9所述的组合物，其为食品组合物，优选乳制品，更优选发酵乳制品，优选酸奶或酸奶饮料。
11.根据权利要求9或10所述的组合物，其为药物组合物，优选为固体剂型，例如胶囊、片剂或粉末。
12.根据权利要求11所述的组合物，其中属于所述菌株的细菌以冻干或微胶囊化形式或其它保持其活性的形式存在。
13.根据权利要求1-8中任一项所述的人肠分离株或根据权利要求9-12中任一项所述的组合物，用作药物。
14.根据权利要求1-8中任一项所述的人肠分离株或根据权利要求9-12中任一项的组合物，用作益生菌和/或共生菌。
15.根据权利要求1-8中任一项所述的人肠分离株或根据权利要求9-12中任一项所述的组合物，用于总体上维持、恢复和/或改善胃肠道健康，和/或用于预防和/或治疗病症或疾病，所述病症或疾病例如癌症(例如结肠直肠癌)、IBD(例如克罗恩病、溃疡性结肠炎)、IBS、肥胖症、细菌性和病毒性腹泻、便秘、腹胀、过敏、尿路感染、代谢疾病(例如代谢综合征和胰岛素抵抗或胰岛素抵抗相关并发症，如血脂异常、2型糖尿病以及内分泌疾病中的胰岛素抵抗(例如，患有1型糖尿病、库兴氏症或脂肪营养不良综合征的肥胖患者))、心血管疾病、卵巢衰老、多囊卵巢综合征、神经退行性疾病(如阿尔茨海默病、多发性硬化和痴呆)或脑病。
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