肠道菌群如何代谢三大营养物质？| 热心肠日报

今天是第1178期日报。

三大营养物质如何被肠道菌群代谢（综述）

Microbiome[IF:10.465]

① 人类自身不能完全消化的饮食中的碳水化合物、蛋白质和脂肪会作为微生物的底物，产生发酵副产品影响宿主健康；② 丙酮酸经肠道菌群产生短链脂肪酸（SCFA）和醇被宿主利用供能；③ 氨基酸经肠道菌群发酵产生SCFA、支链脂肪酸和可能对健康有害的胺、酚类/吲哚和含硫化合物；④ 脂质的分解代谢、CO2与H2代谢、粘蛋白与胆汁酸等内源性物质也受到肠道菌群影响；⑤ 目前研究主要关注来自复合碳水化合物的SCFA，而蛋白质和脂肪的降解研究相对较少。

Macronutrient metabolism by the human gut microbiome: major fermentation by-products and their impact on host health
06-13, doi: 10.1186/s40168-019-0704-8

【主编评语】肠道菌群具有强大的代谢能力，其种类繁多的代谢产物对人体健康有复杂的影响。Microbiome近期发表的一篇重要综述，详细总结了三大营养物质（碳水化合物、蛋白质和脂肪）经肠道菌群发酵产生的代谢物，及其对宿主健康的作用。由于信息量庞大，此处仅做简单导读，有兴趣的读者不妨仔细阅读原文，必有收获。（@李丹宜）

分析肠道菌群酮醛类代谢物的新方法

Chemical Communications[IF:6.164]

① 利用固定在磁珠上的化学选择性探针结合液相色谱-质谱（LC-MS）分析胰腺癌患者粪便样品中的羰基化合物，共鉴定112种代谢物；② 粪便中的羰基化合物与固定在磁珠上化学选择性探针结合，通过磁性分离除去样品中未结合的代谢物，经过温和的生物正交裂解将与探针结合的代谢物分离，LC-MS检测，比对数据库，指认化合物；③ 该方法可排除基质干扰，提高检测灵敏度，还可区分代谢物中的同分异构体，可用于粪便样品中羰基化合物的大规模靶向分析。

Chemoselective probe for detailed analysis of ketones and aldehydes produced by gut microbiota in human samples
07-09, doi: 10.1039/c9cc04605d

【主编评语】肠道菌群产物对宿主生理有重要影响，发表在Chemical Communications上的一项研究，报道了一种可用于分析肠道菌群产生的酮类和醛类代谢物的新方法，值得专业人士参考。（@李丹宜）

Nature子刊：肠道上皮产生的凝血酶调控粘膜生物膜

Nature Communications[IF:11.878]

① 健康人及小鼠的结肠上皮均可产生活性凝血酶；② 无菌小鼠的结肠凝血酶mRNA表达显著降低，提示结肠凝血酶的产生部分依赖于菌群的存在；③ 抑制结肠内的凝血酶活性可造成肠道损伤（包括隐窝延长、杯状细胞区域缺失），并改变宿主-菌群互作相关基因的转录，同时促进细菌入侵黏液层及跨过上皮而易位；④ 凝血酶表现出对粘膜表面的保护性作用，机制上，凝血酶通过切割菌群生物膜相关蛋白，破坏生物膜以维持粘膜稳态。

Active thrombin produced by the intestinal epithelium controls mucosal biofilms
07-19, doi: 10.1038/s41467-019-11140-w

【主编评语】Nature Communications上发表的一项最新研究，发现人及小鼠的结肠上皮均可产生活性凝血酶，凝血酶通过破坏肠道细菌形成的生物膜维持粘膜稳态。同时，在皮肤、肺部等其它宿主-菌群互作的表面中，也有凝血酶的表达，提示凝血酶在上皮生物膜中的重要调控作用。（@沈志勋）

红斑狼疮患者生育后病情恶化，与肠道菌群有关吗？

Microbiome[IF:10.465]

① 在未生育过的狼疮模型小鼠（N）中，口服万古霉素可减少IL-6及其下游的IL-17生成，从而减轻病症；② 在经历过生育+哺乳的狼疮模型小鼠（PP）中，万古霉素无上述作用，反而使Treg和IL-10减少、促炎的IFNγ增加，从而加重症状；③ 万古霉素增加了肠道中动物乳杆菌（La）的相对丰度，给N和PP小鼠灌胃La有类似万古霉素的差异效果；④ La可降低能活化Treg的IDO酶水平，但该作用仅存在于PP小鼠中，或可解释N和PP小鼠对万古霉素及La的免疫应答差异。

Pregnancy and lactation interfere with the response of autoimmunity to modulation of gut microbiota
07-16, doi: 10.1186/s40168-019-0720-8

【主编评语】红斑狼疮女性患者在怀孕分娩后容易发生病情恶化，或许与孕期和哺乳期的肠道菌群变化有关。Microbiome近期发表的一项研究发现，与未生育过的同龄狼疮模型小鼠相比，经历过怀孕和哺乳的狼疮模型小鼠的肠道菌群发生显著变化，且同样的菌群调节手段（比如口服万古霉素，或者补充动物乳杆菌）在两种小鼠中导致了截然不同的免疫应答和疾病结局。（@李丹宜）

肠道菌群影响脓毒症小鼠的免疫表型及存活

FASEB Journal[IF:5.391]

① 在遗传背景相同但菌群不同的小鼠中，使用盲肠结扎穿孔术诱发脓毒症；② 来自Jackson实验室的（Jax）小鼠的7天死亡率为90%，来自Charles River实验室的（CR）小鼠的7天死亡率为53%；③ 在脓毒症CR小鼠中，脾脏IFN-γ+ CD4+ T细胞、效应记忆CD4+ T细胞、中央记忆CD4+ T细胞增加，派尔集合淋巴结效应记忆CD4+ T细胞增加；④ Jax小鼠与CR小鼠同窝饲养3周后菌群趋同，且诱发脓毒症后的存活率相似（均高于原本的Jax小鼠），且免疫表型的差异消失。

The gut microbiome alters immunophenotype and survival from sepsis
07-15, doi: 10.1096/fj.201802188R

【主编评语】FASEB Journal上发表的一项最新研究发现，遗传背景相同但肠道菌群不同的小鼠，表现出不同的免疫表型，并在诱发脓毒症后表现出不同的存活率。同窝饲养实验表明，肠道菌群在其中发挥了关键作用，或可作为脓毒症的潜在防治靶点。（@沈志勋）

呼吸机相关性肺炎患者的呼吸道菌群变化

Intensive Care Medicine[IF:18.967]

① 纳入18名晚发性呼吸机相关性肺炎（VAP）患者及36名无VAP发生的对照患者，收集气管和口咽分泌物；② 经宏分类组学分析，插管时口咽分泌物中芽孢杆菌纲的相对丰度较低与VAP的发生密切相关；③ VAP发生当天，气管和口咽分泌物中人DNA及细菌DNA的含量均明显高于相同通气时间的对照组；④ 宏分类组学分析可鉴定出培养法发现的VAP致病菌，及其它难以培养的细菌，因此可鉴定出与VAP发生发展相关的标志物，及VAP与对照组在分类群丰度上的重要差异。

Identification of respiratory microbiota markers in ventilator-associated pneumonia
06-17, doi: 10.1007/s00134-019-05660-8

【主编评语】Intensive Care Medicine上发表的一项研究，对比鉴定了呼吸机相关性肺炎患者及对照患者在呼吸道菌群组成上的差异。（@沈志勋）

Nature子刊：Rspo维持胃肠干细胞，也促进其抗菌表型

Nature Cell Biology[IF:17.728]

① R-Spondin（Rspo）与Lgr家族成员结合，激活Wnt信号，从而维持胃肠干细胞的自我更新；② Rspo3还能诱导胃腺底部的Lgr5+细胞向分泌型分化，表达并分泌抗菌蛋白，如内凝集素-1（Itln1）；③ Itln1结合并凝集幽门螺杆菌，影响病菌运动能力，抵抗其感染；④ Rspo3或Lgr5+细胞的缺失，可加重幽门螺杆菌感染，而过表达Rspo3或系统补充Rspo可使胃腺底部粘液细胞增多，促进清除病菌；⑤ Rspo3-Lgr5轴同时调控抗菌抵抗和粘膜再生。

R-spondin-3 induces secretory, antimicrobial Lgr5+ cells in the stomach
06-24, doi: 10.1038/s41556-019-0339-9

【主编评语】R-Spondin（Rspo）蛋白家族是一类分泌型蛋白，可激活Wnt信号，调节干细胞。Nature Cell Biology近期发表研究，用小鼠和类器官等试验方法，表明Rspo不仅参与维持Lgr5+胃干细胞的干细胞特性，还可促进其向分泌型表型分化，产生抗菌蛋白，可抵抗幽门螺杆菌定植。（@李丹宜）

肠道间充质Hh信号通路在肠道发育和稳态中的关键作用

Cell Reports[IF:7.815]

① 敲除肠道间充质细胞中的Sufu和Spop（均为Hh信号的负调控因子），导致小鼠胚胎肠道发育异常，包括上皮和间充质细胞过度增殖和肌层分化缺陷；② 这些小鼠胚胎可形成肠绒毛，说明Hh信号在肠绒毛形成中起允许作用；③ 这些缺陷可通过减少Gli2（Hh信号通路中的主要转录激活因子）得到部分改善；④ GLI2可通过与增强子结合来直接诱导肠道干细胞巢信号Wnt配体和肌肉调节因子的表达；⑤ 减少Sufu表达可促进肠道肿瘤发生，同时减少Gli2可起抑制作用。

GLI2 Modulated by SUFU and SPOP Induces Intestinal Stem Cell Niche Signals in Development and Tumorigenesis
06-04, doi: 10.1016/j.celrep.2019.05.016

【主编评语】Hedgehog（Hh）是生物胚胎发育中的重要信号通路，其调控异常可导致发育异常，还能促进肿瘤发生。Cell Reports近期发表的一项小鼠研究，表明肠道间充质中Hh信号通路的异常活化，可经由转录因子GLI2来直接激活Wnt配体表达，从而促进肠道上皮和间充质细胞过度增殖以及肿瘤发生，说明Hh信号的准确调控在肠道发育和稳态中的重要性。（@李丹宜）

感谢本期日报的创作者：Echo，药农，沈志勋，方芳，吴芹，章台柳，李丹宜

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