Cell：菌群代谢影响自闭症，高分研究又添新证据 | 热心肠日报

今天是第1117期日报。

Cell：自闭症肠道菌群如何促进行为症状？

Cell[IF:31.398]

① 将自闭症（ASD）或发育正常（TD）者的人肠道菌群移植给无菌小鼠，定植ASD菌群的小鼠子代（oASD）呈现自闭症行为特征；② 鉴定出多个肠道细菌类群与小鼠自闭症行为相关；③ oASD小鼠大脑中ASD相关基因发生广泛的可变剪接；④ oASD和oTD小鼠的肠道代谢组谱不同，在菌群对行为的调节机制中，氨基酸代谢可能很关键；⑤ 给ASD模型母鼠口服缺乏的具有神经活性的菌群代谢物5-氨基戊酸或牛磺酸，可改善其子代小鼠的行为异常，调节大脑神经元兴奋性。

Human Gut Microbiota from Autism Spectrum Disorder Promote Behavioral Symptoms in Mice
05-30, doi: 10.1016/j.cell.2019.05.004

【主编评语】自闭症谱系障碍（ASD）的特点是重复性和社会性的行为异常，除了遗传因素，ASD患者的肠道菌群也与正常发育人群有异，但菌群对ASD症状有多大作用仍待深入研究。《Cell》上线来自加州理工的最新研究，确认了ASD患者的肠道菌群可引起小鼠的ASD样行为异常，并鉴定出调节小鼠ASD行为的特定菌群代谢物，为阐释ASD发病机制和开发新疗法带来启示。（@李丹宜）

JAMA子刊：人群研究证实肠道菌群对早期神经发育的影响

JAMA Network Open[IF:N/A]

① 纳入VDAART研究中309名平均3岁的学龄前儿童，进行年龄和发育进程问卷调查，并分析3-6月龄的粪便菌群；② 梭菌目（毛罗菌科属和其他未分类的梭菌属）为主的丰度得分越高，儿童沟通能力、个人社交评分越低，发生沟通和个人社交能力延迟的几率升高；③ 拟杆菌属为主的丰度得分越高，精细运动评分越低，发生精细运动技能发展延迟的几率升高；④ 生命早期的肠道菌群组成与儿童的神经发育以及行为特点发展有关，梭菌目推动了上述菌群-宿主相关性。

Association of the Infant Gut Microbiome With Early Childhood Neurodevelopmental Outcomes: An Ancillary Study to the VDAART Randomized Clinical Trial
05-01, doi: 10.1001/jamanetworkopen.2019.0905

【主编评语】动物实验已经证明了婴儿时期的肠道菌群对后期神经发育具有影响，但缺乏人群研究证实。《JAMA Network Open》近期发表人群研究，发现在幼儿3岁时，肠道菌群组成的区别与沟通能力、运动能力的差异有关，提示早期菌群结构可能影响幼儿神经发育。该结果对于研究菌群-肠-脑轴具有借鉴价值。（@小肠君）

孕妇分娩期使用特定抗生素可能影响婴儿肠道菌群成熟

BJOG: An International Journal of Obstetrics and Gynaecology[IF:5.051]

① 纳入NHBCS前瞻性研究的266名足月新生儿，孕妇分娩期使用抗生素（尤其是两种及以上），与婴儿6周时微生物多样性评分较低、菌群结构特殊相关；② 有分娩期青霉素暴露史的婴儿，1岁时菌群α多样性较低，菌群中双歧杆菌、拟杆菌、脆弱拟杆菌和大肠杆菌的增长较慢，粪球菌增长较快；③ 有分娩期头孢菌素暴露史的婴儿，双歧杆菌和肠球菌增长显著较慢，脆弱拟杆菌增长较快；④ 有分娩期多抗生素联合暴露史的婴儿，菌群中殊异韦荣菌显著增加。

Specific class of intrapartum antibiotics relates to maturation of the infant gut microbiota: a prospective cohort study
04-21, doi: 10.1111/1471-0528.15799

【主编评语】孕妇在分娩期的抗生素使用情况会影响婴儿肠道菌群的建立。《BJOG》近期发表研究，发现孕妇分娩期使用抗生素，影响婴儿在出生后6周以及1年后的肠道微生物多样性和菌群发育情况。该结果对于研究孕妇分娩期抗生素暴露史对后代的影响具有参考价值。（@小肠君）

年龄和性别如何影响肠道菌群多样性？

mSystems[IF:5.75]

① 调查来自美国、英国、哥伦比亚和中国共计9381名参与者的年龄、性别与肠道菌群多样性的关系；② 除中国人群外，年轻人菌群的α多样性与年龄呈正相关，40岁后趋于稳定，女性α多样性较高，性别差异在年轻人中更明显；③ 采用机器学习预测菌群年龄，与上述结果一致，英美女性的菌群年龄较高，40岁后性别差异较小；④ 哥伦比亚人群中为观察到菌群年龄差异，中国人菌群年龄的差异只在中年人中被观察到。⑤ 年龄、性别对菌群的影响存在人群差异性。

Age- and Sex-Dependent Patterns of Gut Microbial Diversity in Human Adults
05-16, doi: 10.1128/mSystems.00261-19

【主编评语】人类肠道菌群的多样性随宿主年龄增长而改变，宿主性别也对菌群多样性具有影响。《mSystems》近期发表人群研究，纳入来自美国、英国、哥伦比亚和中国共计9000余名参与者，发现年龄和性别对于肠道菌群多样性的影响具有一定的人群差异性。该结果有助于进一步研究宿主特点对共生菌群的影响。（@小肠君）

宏基因组+培养，分离新型肠道双歧杆菌

Genome Biology[IF:13.214]

① 将戈尔迪狨猴和侏儒狨猴的粪便基因组测序数据进行拼装，得到800条长度>5000bp的双歧杆菌属序列；② 将其中来自新型双歧杆菌的435条序列与糖基水解酶数据库对比，推测新菌株碳源利用特征；③ 在培养基中增加相应碳源，筛选到2034B和2028B这2个新菌株；④ 向戈尔迪狨猴粪便中增加木聚糖和支链淀粉等复杂碳源，会提高2034B和2028B的丰度；⑤ 2034B与2028B分别与两岐双岐杆菌、B. vansinderenii LMG 30126株的进化关系更近。

Isolation of novel gut bifidobacteria using a combination of metagenomic and cultivation approaches
05-16, doi: 10.1186/s13059-019-1711-6

【主编评语】共生菌群中存在这许多未知微生物。《Genome Biology》近期发表研究，从菌群宏基因组数据中分析了碳源代谢情况，并以此为依据从哺乳动物粪便菌群中分离培养出新的双歧杆菌。该方法为进一步探知共生菌群中的未知微生物提供了参考方法。（@小肠君）

利用宏基因组发现新型亚硝酸盐氧化细菌

ISME Journal[IF:9.52]

① 利用宏基因组数据分箱技术构建基于元基因组信息组装的基因组（MAG），从低氧区的环境测序数据中构建亚硝酸盐氧化细菌的基因组；② 新构建出的MAG代表两种新型硝化刺菌属类似菌种，与已知的硝化刺菌以及MAG均不相同；③ 新MAG代表的新型菌种广泛分布于海洋低氧区，在贫氧区中尤其丰富；④ 亚硝酸盐氧化率在贫氧区高于有氧区，与新细菌的分布结果一致，说明新菌种具有适应缺氧环境的能力；⑤ 亚硝酸盐氧化细菌的系统发育多样性很可能高于预期。

Uncultured Nitrospina-like species are major nitrite oxidizing bacteria in oxygen minimum zones
05-22, doi: 10.1038/s41396-019-0443-7

【主编评语】在海洋中的贫氧区存在亚硝酸盐氧化过程，但是目前所有已知的海洋亚硝酸盐氧化细菌都是需氧菌，主要来自于硝化刺菌属。《ISME Journal》近期发表研究，利用宏基因组数据组装，在海洋低氧环境中发现了两种新型亚硝酸盐氧化细菌，其分布与亚硝酸盐氧化率分布情况吻合。该结果为探究难培养微生物的生态学分布及其功能提供了参考价值。（@小肠君）

多方法联用，探索未知的微生物代谢机制

mSystems[IF:5.75]

① 在自然环境中，大多数微生物以休眠状态存在，基于微生物生长和丰度的研究方法往往会忽略这些休眠微生物；② 微生物很可能依赖我们未知的代谢适应性来维持生存，以氢气为代表的痕量气体可能为许多休眠微生物提供能量；③ 需要综合多种研究手段来阐释微生物的持留机制，包括鉴别新的代谢途径、明确分子机制、阐释休眠微生物及其代谢途径的生态学作用；④ 多组学技术配合传统的目标针对性方法，促进了近年来一系列微生物代谢领域新发现的产生。

Uncovering the Metabolic Strategies of the Dormant Microbial Majority: towards Integrative Approaches
05-14, doi: 10.1128/mSystems.00107-19

【主编评语】生态圈中存在大量休眠微生物，用传统方法很容易忽略其存在。《mSystems》近期发表前瞻性观点文章，通过列举一系列微生物的特殊代谢机制，指出需要从分子机制、代谢途径和生态学多个角度切入来研究微生物的生存机制。本文对于设计全面的微生态研究项目具有参考价值。（@小肠君）

流行病学研究如何使用菌群数据？

American Journal of Epidemiology[IF:4.322]

① Sinha团队开拓性地探究了在人群研究中进行微生态分析时，如何解决统计效力和样本量要求的问题；② 该团队量化了重复取样对减少样本量的价值，提供了计算研究所需样本量的软件和比较不平衡实验组数据的公式，报道了如何在微生态人群研究中使用优势比和风险比的方法；③ 共生菌群与宿主、病原菌的互作，提示菌群信息可作为人群研究的检测指标；④ 选择适合于临床科研假说的菌群计量方法很重要，有必要开发更好的微生态数据处理和分析工具。

The Microbiome and Population Health: Considerations to Enhance Study Design and Data Analysis in Observational and Interventional Epidemiology
2018-04-03, doi: 10.1093/aje/kwy063

【主编评语】大规模人群研究中，肠道菌群数据已成为仅次于人类DNA数据的比对指标。《American Journal of Epidemiology》近期发表观点类文章，介绍了Sinha团队将菌群数据与标准流行病学相结合的开拓性研究，并探讨了菌群数据在流行病学研究中的潜力的运用前景。（@小肠君）

感谢本期日报的创作者：李丹宜，this little piggy，Echo-gdm，小肠君，蒋智钢

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