《科学》揭秘菌群与肠道代谢生物钟的亲密关系 | 热心肠日报

今天是第1236期日报。

Science：菌群如何掌控肠道代谢生物钟

Science[IF:41.037]

① 肠道菌群诱导小肠上皮细胞的组蛋白脱乙酰酶3（HDAC3）表达；② 菌群通过调控HDAC3与靶基因的结合，来控制肠上皮细胞组蛋白乙酰化和基因表达（营养摄入和脂代谢相关基因等）的节律性，调控营养摄入的昼夜节律；③ HDAC3还可与PGC1α结合，共同活化雌激素相关受体α，来增强脂质转运蛋白基因Cd36的表达，促进脂质吸收，引起血液甘油三酯浓度的节律性变化；④ 打破昼夜节律（模拟倒时差）可促进小鼠的食源性肥胖，该现象依赖于肠上皮HDAC3。

The intestinal microbiota programs diurnal rhythms in host metabolism through histone deacetylase 3
09-27, doi: 10.1126/science.aaw3134

【主编评语】生物体的代谢存在明显的昼夜节律性，Science最新发表来自德克萨斯大学西南医学中心团队的一项小鼠研究，表明菌群控制宿主小肠上皮细胞的营养摄入和代谢的昼夜节律性。该过程中，组蛋白脱乙酰酶3（HDAC3）整合肠道菌群和光暗节律信号，是调控代谢基因节律性表达的关键因子。这些发现为肠道菌群调控宿主代谢和生物钟提供了新的机制，也表明靶向肠上皮HDAC3，或是治疗肥胖等代谢疾病的新策略。Science同期专门配发了解读性的观点文章（链接见延伸阅读），不妨搭配阅读。（@李丹宜）

肥胖与慢性腹泻相关

Alimentary Pharmacology and Therapeutics[IF:7.731]

① 纳入5126名20岁以上，且无IBD、乳糜泻以及结肠癌病史的受试者；② 根据BMI将受试者分为5组：体重不足、体重正常、超重、肥胖和严重肥胖，通过肠道健康问卷评估受试者的排便情况（包括腹泻、便秘）；③ 肥胖者和重度肥胖者患有慢性腹泻的比例分别为8.5%和11.5%，而正常体重者只有4.5%；④ 应用逐步logistic回归，调整饮食、生活方式、心理和医疗等混杂因素，发现肥胖与美国成年人的慢性腹泻风险呈正相关。

Obesity is associated with significantly increased risk for diarrhoea after controlling for demographic, dietary and medical factors: a cross‐sectional analysis of the 2009‐2010 National Health and Nutrition Examination Survey
09-18, doi: 10.1111/apt.15500

【主编评语】Alimentary Pharmacology and Therapeutics上发表的一项最新研究，对超过5000名受试者的数据进行分析后发现，校正饮食、生活方式等因素后，肥胖与慢性腹泻的风险显著正相关。（@沈志勋）

中南大学湘雅二医院：肥肉的多少影响糖尿病患者的心血管风险

CMAJ[IF:6.938]

① 研究对10251名糖尿病人进行8.8年的追踪调查，共确诊1801例（17.8%）心血管事件，根据测量指标计算瘦体重（去掉脂肪的体重）指数和脂肪量指数；② 脂肪量指数高的人群（第四四分位数组）的心血管疾病风险率，是脂肪量指数低的人群（第一四分位数组）的1.53倍；③ 瘦体重与主要心血管事件并无显著关联；④ 在2型糖尿病患者中，脂肪量与主要心血管不良事件呈强烈的正相关关系，增加瘦体重没有显著的保护性作用。

Association of predicted lean body mass and fat mass with cardiovascular events in patients with type 2 diabetes mellitus
09-23, doi: 10.1503/cmaj.190124

【主编评语】中南大学湘雅二医院团队近期在CMAJ发表研究，对美国ACCORD试验中2型糖尿病患者8.8年的随访数据进行分析，发现在2型糖尿病患者中，脂肪重量与主要心血管不良事件呈强烈的正相关关系，而瘦体重（除脂肪外的体重）与主要心血管事件并无显著关联。（@郭兵兵）

Lancet子刊：2型糖尿病2线治疗PK，索玛鲁肽战胜卡格列净

The Lancet Diabetes and Endocrinology[IF:24.54]

① 739名患者随机分为2组，每日服用二甲双胍的基础上，分别每周皮下注射一次索玛鲁肽（367名）或每日服用一次卡格列净（372名），持续干预1年；② 与试验开始时相比，干预结束后索玛鲁肽组患者的糖化血红蛋白降低量及体重降低量显著高于卡格列净组；③ 索玛鲁肽组患者最常见不良反应为胃肠道症状（特别是反胃），卡格列净组患者最常见不良反应为感染（特别是尿道感染）；④ 索玛鲁肽组及卡格列净组患者因不良反应中止试验的比例分别为10%及5%。

Efficacy and safety of once-weekly semaglutide versus daily canagliflozin as add-on to metformin in patients with type 2 diabetes (SUSTAIN 8): a double-blind, phase 3b, randomised controlled trial
09-17, doi: 10.1016/S2213-8587(19)30311-0

【主编评语】The Lancet Diabetes and Endocrinology上发表的一项随机双盲对照3b期临床试验结果，在二甲双胍治疗失败的2型糖尿病患者中，发现每周注射一次索玛鲁肽降低糖化血红蛋白及降低体重的效果优于每日服用一次卡格列净。该结果为2型糖尿病的2线治疗方案设计提供了参考。（@沈志勋）

屎尿也有戏：肠道菌群、饮食和人体代谢

Scientific Reports[IF:4.011]

① 新建立的基于气相色谱的非靶向代谢组学方法可分别检测出122和86种粪便和尿液代谢物；② 纳入11和5名印度和中国人尿液和粪样进行液相色谱和气相色谱分析发现，饮食和种族是导致不同代谢物的主要原因；③ 饮食含高动物蛋白的中国人样本含高氨基酸和酚醛树脂，偏地中海饮食风格的印度人样本含高脂肪酸、胆汁酸和色氨酸代谢相关的代谢物；④ 同一人的肠道菌群谱在属和种水平上与代谢物显著相关；⑤ 肠道菌群组成变化最终可用代谢组方法监控和检测。

An untargeted fecal and urine metabolomics analysis of the interplay between the gut microbiome, diet and human metabolism in Indian and Chinese adults
06-24, doi: 10.1038/s41598-019-45640-y

【主编评语】Scientific Reports这篇文章是代谢组学方法应用在肠道菌群研究应用的一个代表。粪便中含有大量人体细胞和肠道菌群的代谢产物，而尿液也因具备疾病诊断的特点被纳入本研究范围。研究人员优化了气相色谱非靶向技术，再结合液相色谱技术，共发现了60种代谢物同时存在于粪便和尿液中，暗示尿液也可能是检测肠道菌群功能性产物的样本。饮食和种族都是影响代谢物的重要因素，但本研究样本量小且未排除其它可能的影响因子，如基因、生活习惯和地理位置等。尽管如此，基于其多组学（16s rRNA测序和代谢组学）的结果一致，结论仍然可信，并且本研究证明代谢组学可以与测序技术配合使用，解读真实的菌群活动。（@陈绮翎）

Science子刊：南农沈其荣、徐阳春团队证实苗期土壤菌群微生态决定作物未来健康

Science advances[IF:12.804]

① 研究使用了一个精心设计的土壤菌群连续取样装置，实现了对土壤菌群结构的连续性观测，结合使用了16S测序、宏基因组和共培养等多种研究方法；② 发现土传病原菌成功入侵作物根基与苗期土壤中病原菌的数量以及土壤理化性质的高低均没有关系；③ 而是与苗期根际菌群结构密切相关，菌群中的假单胞菌和芽孢杆菌在此过程中其关键作用；④ 该结果合理地解释了农业生产中的斑块化现象（即在同一块田地中种植的植株有的发病有的不发病）的成因。

Initial soil microbiome composition and functioning predetermine future plant health
09-26, doi: 10.1126/sciadv.aaw0759

【主编评语】沈其荣教授领衔的南京农业大学微生态与根际健康研究团队继上个月发表Nature子刊（http://mr-gut.cn/papers/read/1073890272）之后，又在Science子刊发表论文。论文研究发现，苗期土壤菌群的结构可以决定作物未来是否发病，从实践上明确了早期土壤菌群的重要功能，为未来可能开展的植物微生态调控奠定了理论基础。植株“儿童”时期的菌群决定“长大”后能否发病，这一结果在肠道菌群研究中似曾相识。（@高春辉）

Nature子刊：南农沈其荣、张瑞福团队揭示多样性激发的确定性细菌装配过程限制了群落功能

Nature Communications[IF:11.878]

① 本文研究了微生物α多样性对与β多样性相关的随机/确定性微生物群落组装过程的影响，以及对群落功能的影响；② 梯度稀释法产生了不同α-多样性的细菌群落，并通过测序推论它们的结构和潜在功能性状；③ 系统发育零模型分析表明，随机装配过程在高多样性群落中占主导地位；④ 在低多样性群落中，确定性组装过程占主导地位，与特定细菌类群相关的特定功能的减少相关；⑤ 低多样性引起的确定性群落组装过程可能会限制群落功能。

Diversity-triggered deterministic bacterial assembly constrains community functions

【主编评语】由于土壤微生物的复杂性和难培养性，长期以来人类对土壤微生物的多样性及其生态功能认识不深。越来越多的证据表明，微生物α多样性可能对生态系统功能产生积极影响，但对β多样性关注较少。南京农业大学沈其荣、张瑞福团队提出“特异性”功能微生物多样性在影响土壤微生物群落装配过程和维持土壤生态系统服务功能中的重要作用，突出了专门功能在群落组装以及在生成和维持土壤生态系统功能中的潜在作用，对破译土壤微生物多样性和系统生态功能之间的关系具有重要的科学意义。（@刘永鑫）

南京农大沈其荣+韦中：土著根际菌群中的“便利关系”也为外来病原菌的入侵提供“便利”

Ecology Letters[IF:8.699]

① 以六种根际土著细菌为材料组建合成群落，首先明确群落成员间的相互作用关系，然后探究不同群落对病原菌的抵抗能力；② 发现便利型的土著细菌群落促进了病原菌的入侵，土著细菌间的“便利”也被外来病原菌利用；③ 而对抗型的土著细菌群落则抑制了病原菌的入侵，相互制约的群落关系能够制约后来的机会主义者；④ 合成群落中菌株的两两相互作用关系能够很好的预测多物种复杂群落的互作关系以及对病原菌入侵的抵抗能力。

Facilitation promotes invasions in plant-associated microbial communities
01-01, doi: 10.1111/ele.13177

【主编评语】根际菌群中存在广泛的相互作用关系，包括以互利共生为代表的“便利”型关系和以竞争为代表的“对抗”型关系。在抵御外来病原菌入侵时，充满合作的“便利”型关系难道不能兄弟同心，一致对外吗？（@高春辉）

感谢本期日报的创作者：李丹宜，田田赵心田，郭兵兵，陈绮翎，沈志勋，高春辉，刘永鑫

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