Nature Reviews：肠道中的气体与我们的疾病和健康 | 知几文献速递Vol.30

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分享一周人体微生态及公共卫生相关前沿新闻

01

Nature Reviews：肠道中的气体与人类的疾病和健康

研究名称：Intestinal gases: influence on gut disorders and the role of dietary manipulations

期刊：Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology

发表时间：2019年9月

IF：23.570

DOI:10.1038/s41575-019-0193-z

肠道中的气体是由肠道内的化学作用和微生物群产生的，主要包括二氧化碳、氢、甲烷和硫化氢，以及各种微量气体。分析这些肠道气体及其对饮食变化的反应，可以揭示肠道微生物群的产物和功能及其对人类健康的影响。

2019年9月，刊发于《Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology》上一则研究回顾了所有关于胃肠气体的文献，并揭示了它们与肠道微生物群的相互作用、相关疾病以及测量和分析这些气体的方法。

研究显示，气体分布偏离正常水平（除了氮）与包括食物吸收不良、肠易激综合征(IBS)、炎症性肠病(IBD)，甚至结肠癌等疾病相关。

要点包括：

1. 分析肠道气体可以评估肠道微生物群的功能。
2. 肠内气体成分可影响肠生理，并可引起肠病、肠易激综合征等胃肠道疾病患者的腹部症状。
3. 当前用于评估肠道气体的技术很多，但也都受到限制，这是因为它们要么间接测量肠道气体，要么是高度侵入性的。
4. 可摄取的气体传感胶囊能够提供直接的气体浓度测量且微创，用于替代间接或侵入性技术或许很有前景。即在可消化胶囊中装载气体传感技术，可以检测气体生物标记物，同时将捕捉到的数据无线传输到云端进行聚合和分析。
5. 肠道气体分布主要受腔内微生物群的组成和饮食基质的影响。
6. 饮食控制很容易改变肠道气体的产生和组成，因此，在治疗与气体有关的胃肠疾病患者时，饮食控制是一个很有吸引力的工具。

02

肠道菌群与老年人的肌肉力量有关

研究名称：Muscle strength is increased in mice that are colonized with microbiota from high-functioning older adults

期刊：Experimental Gerontology

发表时间：2019年9月

IF：3.08

DOI:10.1016/j.exger.2019.110722

2019年9月，《Experimental Gerontology》上一项新研究表明，肠道微生物群在与老年人肌肉力量相关的机制中发挥着作用。这项研究由美国农业部塔夫茨人类营养老化研究中心(HNRCA)牵头。

该研究比较了18名身体机能较好的老年人和11名身体机能较差、身体结构较差的老年人肠道微生物群中的细菌分布差异。这些老人的年龄都在65岁以上，且排除了试验开始前3个月内使用过益生菌、益生元或抗生素的老人。

结果显示，两组老年人的肠道菌群存在差异。身体机能较好的的老年人中Prevotellaceae、Prevotella、Barnesiella、 Barnesiella intestinihominis几类有益细菌的水平更高。

分别将两组老人的粪菌移植到小鼠中，也能观察到小鼠截然不同的表现：接受来自身体机能较好老年人菌群的小鼠，其握力也表现出了增强。进一步表明肠道微生物群在与老年人肌肉力量相关的机制中发挥了作用。

接受粪菌移植后，两组小鼠的握力比较

该研究填补了有关肠道-肌肉轴（即肠道微生物群与肌肉质量和身体功能之间的关系）在老年人群中的研究空白。

关于这篇研究，知几未来研究院也将在后续文章中展开详细解读，感兴趣的朋友们可以关注一下。

03

调节肠道微生物，或可改变红斑狼疮患者产后结局

研究名称：Pregnancy and lactation interfere with the response of autoimmunity to modulation of gut microbiota

期刊：Microbiome

发表时间：2019年

IF：10.465

DOI:10.1186/s40168-019-0720-8

系统性红斑狼疮是一种慢性自身免疫性疾病，通常被称为狼疮或SLE。

这种疾病无法治愈，其运作方式很像一种“误入歧途”的过敏反应：当免疫系统被激活时，它还会攻击身体的健康细胞、组织和器官，引发炎症，并产生一系列症状。

同时，狼疮也是一种高度“性别歧视”的疾病，女性患狼疮的人数是男性的9倍。由于这种疾病的反复无常，患有这种疾病的女性通常被建议完全避免怀孕。

近日，《Microbiome》上一项研究指出，妊娠和哺乳都显著改变了肠道微生物群的组成和多样性；而对肠道微生物群进行调节，会导致不同的产后疾病结果。

L. animalis对小鼠Treg细胞的调控

“我们的研究结果表明，孕妇的肠道微生物群可能调节狼疮的爆发。这为揭示妊娠诱发疾病爆发的潜在机制提供了帮助，并为开发治疗狼疮孕妇的新策略提供了可能性。”

据悉，该团队研究未来将着力于确定有益和致病的肠道细菌种类，并制定治疗策略，调整肠道微生物群落，达到有益的效果。

“对于自身免疫性狼疮患者来说，饮食和益生菌是两种相对简单和可接受的方法，它们可能通过调节肠道微生物群来改善疾病管理。但是，由于疾病病理的复杂性、肠道微生物群的复杂性以及个体之间肠道微生物群落的差异，实现这一目标具有挑战性。”

04

抗抑郁药物氟西汀和百忧解，会影响肠道细菌生长

研究名称：Intestinal serotonin and fluoxetine exposure modulate bacterial colonization in the gut

期刊：Nature Microbiology

发表时间：2019年9月

IF：14.300

DOI:10.1038/s41564-019-0540-4

血清素是一种神经递质，或在细胞间传递信息的化学信使，在人体中有许多功能，包括在情绪和幸福感中发挥作用。人体90%的血清素都是在肠道中产生的，它会影响肠道免疫。

2019年9月，刊发于《Nature Microbiology》上一则研究指出，当给小鼠服用抗抑郁药氟西汀或百忧解时，会减少了血清素进入细胞的转运；而口服补充血清素可以提高肠道腔内血清素的水平，并增加肠道微生物群产血清素的细菌Turicibacter sanguinis的相对丰度。

这一研究表明，择肠道微生物原菌群与宿主血清素能系统双向传递信号，以促进它们在肠道中的健康。

肠道血清素水平升高，会促使肠道中特定细菌孢子丰度增加

Turicibacter sanguinis参与了宿主脂质代谢的调节

05

Cell子刊：pathobiome——理解疾病的另一面

研究名称：The Pathobiome in Animal and Plant Diseases

期刊：Trends in Ecology & Evolution

发表时间：2019年9月

IF：15.236

DOI:10.1016/j.tree.2019.07.012

日前，来自Cefas和Exeter大学的科学家们提出了一个全新的概念：pathobiome——用于描述微生物在植物、动物和人类导致疾病的复杂相互作用。

该概念指出，所有生物体实际上都是病毒、微生物和其他小生物体（如寄生虫）的复杂群落，它们可以在任何特定时间相互作用，影响健康或疾病状态。

这种复杂的相互作用可能带来好的结果，也可能是不好的。当这些群落结合起来导致疾病时，它们被称为“pathobiomes”；与之相对的，是“symbiome”。

如在人类的研究中，当促进健康和生态稳定的肠道微生物群落被破坏，会导致微生物失调，让肠道微生物群落处于一种多样性降低，暴露于病原体的入侵和增值中，甚至破坏免疫系统，引发疾病。

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本周HEADLINE回顾

06

Cell子刊：生命头十年的菌群变化及饮食干预的可塑性

研究名称：The Gut Microbiota in the First Decade of Life

期刊：Trends in Microbiology

发表时间：2019年8月

IF：11.974

DOI:10.1016/j.tim.2019.08.001

生命早期1000天，是指从孩子出生到三岁之前这算时间。

研究证实，这段时间不仅是婴幼儿获取营养和生长发育的机遇窗口期，也是人体微生态形成的关键时期。早期肠道内微生物群与免疫系统、内分泌系统等多种发育途径相关，对后期的生长发育有重要影响；而包括宿主遗传、吸烟、饮食、药物治疗、昼夜节律、药物使用和压力在内的多种因素，都会在一定程度上影响这一时期微生物的形成。

从另一面来说，这也带来一个机会——如果能在生命早期以微生物为基础提供干预，那么也可能为促进健康或预防微生物群偏离提供机会，进而减轻对后期生活的影响。

近期，Cell子刊《Trends in Microbiology》发表一篇题为《The Gut Microbiota in the First Decade of Life》的review。不同于大多数研究侧重3岁以下儿童肠道菌组成及影响，这篇综述将目光放到了学龄前儿童（3-6岁）和小学学龄儿童（6-12岁）身上，全面总结了这一时期的包括细菌、真菌在内的肠道菌群变化，并探讨了环境因素，特别是与饮食有关的微生物群变化，以及饮食干预法对微生物群的可塑性。

对于关注这一领域的人来说，非常有参考意义。

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07

美国国家科学院院刊：首次发现肠道菌+血清素，会升高血糖，负向影响宿主代谢

研究名称：The gut microbiome regulates host glucose homeostasis via peripheral serotonin

期刊：PANS

发表时间：2019年9月16日

IF：9.580

DOI:10.1073/pnas.1909311116

大脑中的血清素被称作是“快乐激素”；实际上，90%以上的血清素源自于胃肠道。

2019年9月16日，美国国家科学院院刊《PANS》上一项研究，首次揭示了肠道细菌是如何与产生血清素的细胞合作，对包括宿主血糖水平在内的新陈代谢进行负面调控的。

该研究为“肠道微生物-肠道血清素”调控，这一方向研究掀开了新的一页，或将在几年内直接改写糖尿病等代谢性疾病的治疗。

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08

nature子刊“肠-肺轴”重磅综述：肺部菌群与呼吸系统疾病

研究名称：The influence of the microbiome on respiratory health 

期刊：Nature Immunology

发表时间：2019年9月9日

IF：23.53

DOI:10.1038/s41590-019-0451-9 

科学界曾经认为，肺部不存在微生物。即使在肺部检测到了细菌DNA，人们也通常将其解释为技术污染。

然而，细菌培养条件和二代测序技术的发展，以及来自世界各地实验室的独立验证，已经推翻了“肺部无菌”的陈旧观点。

近日，nature子刊《自然-免疫学》刊登一则关于“肠-肺轴”的综述。

一支来自澳大利亚蒙纳士大学的研究团队，回顾了肺和肠道微生物群在呼吸健康和疾病中的作用，以及“肠-肺轴”之间的几种主要通讯途径。

这篇综述为了解肠道微生物群如何影响呼吸免疫和肺健康提供了机制上的见解，也是很好的学习和研究材料。

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09

剖宫产损害菌群？Nature刊发迄今最大规模新生儿菌群研究，发现剖宫产儿肠道菌多是医院致病菌，而顺产儿肠道菌则多来自母亲肠道

研究名称：Stunted gut microbiota and increased pathogen colonisation associated with caesarean birth

期刊：Nature

发表时间：2019年9月18日

IF：43.07

DOI:10.1038/s41586-019-1560-1

2019年9月18日，《Nature》刊登了迄今为止最大规模的新生儿微生物群基因组研究结果，指出顺产婴儿和剖宫产婴儿的肠道菌组成有明显不同：前者的大部分菌群来自于母亲肠道，后者则主要是源自于医院环境的机会致病菌，包括肠球菌属（Enterococcus）、肠杆菌属（Enterobacter）、克雷伯氏肺炎菌（Klebsiella species）。

这一发现，为“分娩方式是影响整个新生儿期和婴儿期肠道微生物群组成的一个重要因素”这一观点提供了迄今为止最有力的证据。

值得一提的是，该研究还颠覆性的发现，顺产婴儿和剖宫产婴儿的肠道菌中源自母亲阴道的乳杆菌含量几乎没有差异。

换句话说，该研究并没有为近年来颇受关注的“阴道播种干预法”（即通过阴道液擦拭剖宫产婴儿，来恢复其缺失的微生物）提供任何支持证据；相反，作者表达了这一做法可能存在未知的风险。

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10

Cell子刊：中国团队发现60%的非酒精性脂肪肝与肠道菌有关，携带者体内酒精可达健康人4-6倍

研究名称：Fatty liver disease caused by high alcohol-producing Klebsiella pneumoniae

期刊：Cell Metabolism

发表时间：2019年9月19日

IF：22.415

DOI:10.1016/j.cmet.2019.08.018

2019年9月19日《Cell Metabolism》上一则研究发现，在中国队列中，能产生大量酒精的Klebsiella pneumoniae菌与高达60%的非酒精性脂肪肝患者有关。

该研究的主要发现包括：·

1. 人体内存在能产生大量酒精的Klebsiella pneumoniae菌；
2. K. pneumonia菌在人类中与非酒精性脂肪肝相关；
3. 将K. pneumonia菌移植到小鼠中，可引起小鼠非酒精性脂肪肝；而清除K. pneumonia菌，可减轻受体小鼠的非酒精性脂肪肝症状；

4. 可以将 ①能产生大量酒精的Klebsiella pneumoniae菌及其代谢产物，或者 ②口服葡萄糖耐量试验的血液酒精浓度，作为临床中评估非酒精性脂肪肝诊疗的潜在的微生物标志物和生物标志物；

这一研究，或将有助于未来开发出一种早期诊断和治疗非酒精性脂肪肝的筛查方法。

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