《自然》：超越菌群结构分析！聚焦微生物基因多态性与人类健康！| 热心肠日报

今天是第1055期日报。

Nature：挖掘细菌基因多态性与宿主健康

Nature[IF:41.577]

① 借用基因拷贝数多态概念，从887份人肠道菌群基因组中鉴别出了7479个结构变异（SV）；② SV在人肠道菌群中普遍存在，长度、所含基因、在不同宿主内的丰度各异；③ SV与微生物适应性相关，与CRISPR、产抗生素相关的SV数量多，与看家基因相关的SV数量少；④ 发现了124个与人类血压、血糖、胆固醇、腰围、体重和年龄相关的SV，其中40个SV与健康指标的相关性在人群队列中得到证实；⑤ 通过分析SV上的基因，可推测共生菌群与宿主互作的机制。

Structural variation in the gut microbiome associates with host health
03-27, doi: 10.1038/s41586-019-1065-y

【主编评语】菌株水平的基因差异可能意味着功能上的显著变化。《Nature》发表的最新研究，在人类肠道菌群中发现了基因拷贝数多态现象，同时发现结构和丰度存在差异的微生物基因簇与人类宿主健康存在关联。该研究提出的概念和研究方法，有助于在基因功能水平阐释共生菌群与宿主的相互作用，对目前的共生菌群研究有重要参考价值。（@小肠君）

Nature子刊：细菌可帮助线虫进行亚硫酸盐解毒

Nature Chemical Biology[IF:13.843]

① 许多古菌、细菌及真核生物可合成钼辅因子，后者对于人体发育是必需的；② 秀丽隐杆线虫含有钼辅因子生物合成所需全部基因，但给线虫喂食可合成钼辅因子的细菌后，线虫生存不依赖于内源性的钼辅因子合成基因；③ 缺失内源性钼辅因子合成及外源细菌合成的钼辅因子，造成亚硫酸盐氧化酶的缺失，从而导致线虫的发育停滞；④ 抑制线虫体内毒性亚硫酸盐的产生可逆转上述表型；⑤ 细菌中存在合成钼辅因子及将钼辅因子转移给线虫的必需基因。

Molybdenum cofactor transfer from bacteria to nematode mediates sulfite detoxification
03-25, doi: 10.1038/s41589-019-0249-y

【主编评语】《Nature Chemical Biology》上发表的一项最新研究，发现在线虫体内定殖的细菌可合成钼辅因子（一种人体发育的必需物质）并将其转移给线虫，以帮助线虫将体内的毒性亚硫酸盐氧化，从而促进线虫的生长发育。（@沈志勋）

为何人比鼠更易感染肠出血性大肠杆菌？菌群代谢物有话说

Microbiome[IF:9.133]

① 在器官芯片微流控培养试验中，与小鼠肠道菌群代谢物相比，人菌群代谢物明显增强了肠出血性大肠杆菌（EHEC）损伤人结肠上皮细胞的能力；② 该差异主要由4-甲基苯甲酸、3,4-二甲基苯甲酸、己酸和庚酸这4种人菌群代谢物介导；③ 这些代谢物可诱导与EHEC运动性相关的鞭毛蛋白表达，促进其致病性，部分介导了人对EHEC的高易感性；④ 器官芯片可用于鉴定调节EHEC致病性的肠道菌群代谢物，为靶向菌群产物防治人类细菌感染奠定基础。

Species-specific enhancement of enterohemorrhagic E. coli pathogenesis mediated by microbiome metabolites
03-20, doi: 10.1186/s40168-019-0650-5

【主编评语】小鼠作为模式生物，对肠出血性大肠杆菌（EHEC）的易感性明显低于人类，《Microbiome》发表的一项最新研究，通过器官芯片微流控培养技术，揭示出这种对致病菌感染的易感性差异，在一定程度上是由肠道菌群代谢物的差异所介导的。该研究不仅鉴定出可用于防治EHEC的潜在菌群代谢物靶点，其研究方法对于研究菌群-致病菌互作也很有参考价值。（@李丹宜）

Cell子刊：研究菌群-饮食-宿主互作的人源化小鼠模型

Cell Reports[IF:8.032]

① 选择人肠道中有代表性、序列已知且具有互补代谢功能的10个确定菌株，组成简化肠道菌群（SIM），定植到小鼠体内，建立简单的人类菌群SIM小鼠模型；② 饲喂SIM小鼠3种饲料（高纤维食物、高脂/高蔗糖、零脂/高蔗糖），揭示了不同饮食干预对SIM小鼠盲肠菌群的定植模式、发酵能力、转录组和碳水化合物活性酶基因，以及门静脉代谢物和宿主代谢表型的影响；③ 此模型可用于阐明菌群-饮食互作在代谢疾病中的作用。

Simplified Intestinal Microbiota to Study Microbe-Diet-Host Interactions in a Mouse Model
03-26, doi: 10.1016/j.celrep.2019.02.090

【主编评语】肠道菌群通过与饮食成分互作，影响宿主代谢，但由于饮食和菌群的复杂性，研究菌群-饮食-宿主互作存在比较大的挑战。《Cell Reports》发表的一项最新研究，建立了一种简化的人肠道菌群小鼠模型，并用该模型分析了富含膳食纤维、饱和脂肪和蔗糖的不同饮食干预对肠道菌群的影响，以及菌群-饮食互作对血液代谢物和宿主代谢的具体影响，对于研究菌群内互作和菌群-饮食-宿主代谢互作都很有参考价值。（@李丹宜）

中农大王鹏：有机磷农药伤菌促肥胖

Microbiome[IF:9.133]

① 小鼠实验中，有机磷农药毒死蜱破坏肠道屏障完整性，增加小鼠肠道通透性，导致血浆脂多糖增加，引起低度炎症；② 毒死蜱对肠道菌群的绝对丰度没有显著影响，但导致变形菌门的增加和拟杆菌门的减少，肠道菌群发生改变的小鼠积累了更多的脂肪、对胰岛素敏感性更低；③ 毒死蜱显著增加了喂食正常脂肪饮食的小鼠体重，但毒死蜱诱导的影响与遗传背景和饮食模式对无关；④ 广泛使用杀虫剂可能导致炎症相关疾病的全球流行。

Organophosphorus pesticide chlorpyrifos intake promotes obesity and insulin resistance through impacting gut and gut microbiota
02-11, doi: 10.1186/s40168-019-0635-4

【主编评语】来自中国农业大学王鹏团队在《Microbiome》上发表的一项最新研究发现，摄入有机磷农药——毒死蜱，可增加小鼠肠道通透性，改变肠道菌群组成，促进小鼠肥胖及胰岛素抵抗。研究结果提示，有机磷农药可能促进炎症相关疾病的流行，对于研究肥胖风险因素、化学残留对人群健康的影响等均有参考机制。（@沈志勋）

Nature子刊：肠道干细胞的蛋白稳态或可延缓衰老

Nature Communications[IF:12.353]

① 蛋白稳态的失调被认为是衰老的标志之一；② 在果蝇肠道肝细胞中发现“蛋白稳态检查点”，在蛋白稳态被破坏时，肠道干细胞的细胞周期停止，直至蛋白聚集体被清除；③ Atg8介导Nrf2样转录因子CncC的活化，CncC诱导细胞周期抑制因子Dacapo及蛋白酶的表达，以抑制细胞周期并清除蛋白聚集体；④ 衰老果蝇的肠道干细胞中的“检查点”功能丧失，激活Nrf2、过表达CncC或Atg8可恢复该功能，抑制衰老相关的肠道屏障功能障碍并延长果蝇寿命。

Loss of a proteostatic checkpoint in intestinal stem cells contributes to age-related epithelial dysfunction
03-05, doi: 10.1038/s41467-019-08982-9

【主编评语】蛋白稳态是细胞中蛋白质合成、折叠、重折叠和降解过程之间的平稳状态，蛋白稳态失调是被认为是衰老的标志之一。《Nature Communications》上发表的一项最新研究，发现在果蝇肠道干细胞中，存在一种“蛋白稳态检查点”，在蛋白稳态失调时，细胞周期将停滞。在衰老果蝇中，这种“检查点”功能缺失，而恢复该功能可抑制衰老相关的肠道屏障功能障碍并延长果蝇寿命。（@沈志勋）

肠道菌群调控或可降低衰老相关的心血管疾病风险

Journal of Physiology[IF:4.739]

① 动脉功能障碍表现为氧化应激和炎症介导的内皮功能障碍和动脉硬化，与年龄相关；② 随年龄增长，菌群丰度改变导致肠道菌群失调，引起氧化应激，并增加血浆中的氧化三甲胺水平；③ 广谱抗生素治疗3-4周可逆转老龄小鼠内皮功能障碍和动脉硬化，减轻了血管氧化应激和炎症，伴随促炎细胞因子浓度降低、氧化应激减弱和大量抗氧化酶表达；④ 肠道菌群是老年动脉功能障碍的重要媒介，维持肠道菌群健康或能降低老年心血管患病的风险。

Suppression of the gut microbiome ameliorates age-related arterial dysfunction and oxidative stress in mice
02-04, doi: 10.1113/JP277336

【主编评语】《Journal of Physiology》上发表的一项最新研究，发现在老龄小鼠中，广谱抗生素处理可逆转其动脉功能障碍，同时降低肠道菌群代谢产物氧化三甲胺的水平，提示肠道菌群在衰老相关的动脉功能障碍中发挥重要作用，靶向调控菌群或可降低老年人的心血管疾病风险。（@沈志勋）

中农大陈芳：生姜或可帮助小鼠减肥

European Journal of Nutrition[IF:4.423]

① 小鼠分为正常饮食、高脂饮食、正常饮食+生姜、高脂饮食+生姜4组，持续干预16周；② 相比于高脂饮食组小鼠，高脂饮食+生姜组小鼠的体重、脂肪肝、低度炎症及胰岛素抵抗均有显著改善；③ 补充生姜可调节小鼠的肠道菌群组成，增加拟杆菌属及短链脂肪酸产生菌，同时增加粪便短链脂肪酸的浓度；④ 分别将高脂饮食组及高脂饮食+生姜组小鼠的粪菌移植给无菌小鼠，可获得与上述相似的表型差异。

Beneficial effects of ginger on prevention of obesity through modulation of gut microbiota in mice
03-11, doi: 10.1007/s00394-019-01938-1

【主编评语】来自中国农业大学陈芳团队在《European Journal of Nutrition》上发表的一项最新研究，发现喂食生姜可逆转高脂饮食诱导的小鼠肥胖及肥胖相关症状，且该效应可能由生姜对肠道菌群的调节所介导。该结果对于开发针对肥胖的饮食干预策略具有参考价值。（@沈志勋）

感谢本期日报的创作者：小肠君，沈志勋，祁玉丽，Roxy，刘昱，徐笑

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