一图读懂：菌群如何影响宿主表型 | 热心肠日报

今天是第1250期日报。

Science：菌群如何影响宿主表型（必读综述）

Science[IF:41.037]

① 宿主的遗传、免疫和饮食因素，都可影响其共生微生物，其中饮食的影响较大，有望通过饮食干预来“纠正”微生物群失衡；② 微生物影响宿主生命周期活动、消化能力、适应环境的能力、改变宿主的免疫状态，对宿主的健康和生存产生广泛的影响；③ 微生物对宿主生理的影响可进一步影响宿主行为和神经系统表型，包括气味和嗅觉交流、神经系统发育和功能、社交行为、应激反应、认知和进食等；④ 微生物群及其宿主共同进化，影响宿主的新出现的表型。

Microbiomes as sources of emergent host phenotypes
09-27, doi: 10.1126/science.aay0240

【主编评语】上个月Science发表的“从基因型到表型”特辑中，有一篇关于菌群对宿主生理和行为表型的综述文章，详细探讨了宿主-菌群的双向互作，重点阐述了菌群作为宿主表型“来源”的相关研究发现，尤其是菌群对宿主神经表型和行为的潜在影响。我们将其中的插图改制为一图读懂，希望能助你涨知识。（@mildbreeze）

长按二维码查看一图读懂

Cell：特定肠道菌可抵御轮状病毒感染

Cell[IF:36.216]

① 在小鼠育种中，意外获得了对轮状病毒（RV）感染具有强抵抗力的免疫缺陷小鼠；② 这种保护作用由肠道菌群介导，且不依赖于天然淋巴细胞、干扰素、IL-17和IL-22等抗RV的免疫因素；③ 对RV的抵抗作用主要源于菌群中的分节丝状菌（SFB），给小鼠定植SFB可改变回肠基因表达，促进肠上皮细胞增殖、迁移和脱落，从而抵抗RV感染；④ 体外试验表明，SFB还可直接削弱RV的感染性；⑤ 从菌群中分离出的SFB-G菌株，可有效减少RV感染及其引起的新生小鼠腹泻。

Segmented Filamentous Bacteria Prevent and Cure Rotavirus Infection
10-10, doi: 10.1016/j.cell.2019.09.028

【主编评语】轮状病毒（RV）是引起婴幼儿腹泻的主要病原体之一，目前除了疫苗预防，没有很好的治疗方法。Cell最新发表了来自美国佐治亚州立大学Andrew Gewirtz团队的最新研究，他们无意中培育出能抵抗RV感染的免疫缺陷小鼠，深入分析发现，小鼠肠道菌群中的分节丝状菌是抵御RV的主力，能通过直接削弱RV感染性和诱导肠上皮细胞更新等不依赖于免疫细胞的机制，来预防和治疗RV感染。这些发现表明，用特定肠道菌群成员来预防和治疗肠道病毒感染，具有可行性。（@mildbreeze）

Cell子刊：稳定、个体化的人类肠道病毒组

Cell Host and Microbe[IF:15.753]

① 纳入10名健康成年人，用宏基因组学方法深入分析粪便病毒组成在1年间的变化，发现肠道病毒组是高度个体化和稳定的；② 将个体肠道病毒中稳定存在且高占比的病毒组分命名为“持久稳定的个体病毒组”（PPV），主要包括烈性的crAss样噬菌体和其它有尾噬菌体目成员，以及微小噬菌体科；③ 这些持久稳定存在的噬菌体可能与占主导地位的肠道细菌类群（如拟杆菌属、普氏菌属和粪杆菌属）有关。

The Human Gut Virome Is Highly Diverse, Stable, and Individual Specific
10-09, doi: 10.1016/j.chom.2019.09.009

【主编评语】人类的肠道中含有大量的病毒，其中绝大部分是噬菌体。在人肠道微生物组的研究中，关于病毒组的研究还比较缺乏。Cell Host and Microbe发表的一项研究，开发了基于宏基因组学的方法工具，能更为深入全面的分析人类肠道病毒组。该研究通过纵向队列分析表明，人肠道病毒组是稳定且高度个体化的，每个人都存在“持久稳定的个体病毒组”（PPV），由靶向主要肠道细菌类群的烈性噬菌体组成。这些发现为进一步深入研究人类肠道病毒组打下了基础。（@mildbreeze）

Cell子刊：揭秘人肠道细菌的CRISPR-Cas系统

Cell Host and Microbe[IF:15.753]

① 迟缓埃格特菌（一种人肠道中广泛存在的放线菌）含有功能性的I-C型CRISPR-Cas系统，能识别和干掉外源DNA；② 根据cas基因序列相似性和间隔区序列内容，可将迟缓埃格特菌的CRISPR-Cas系统分为2个分支；③ 建立人类病毒组数据库HuVirDB，可用于搜索CRISPR的靶标，能匹配大多数间隔区序列，优于其他数据库；④ 用该数据库鉴定出能感染肠道放线菌的新噬菌体，包括含有多个前间隔序列的“超靶向”噬菌体，能被多个迟缓埃格特菌菌株靶向。

CRISPR-Cas System of a Prevalent Human Gut Bacterium Reveals Hyper-targeting against Phages in a Human Virome Catalog
09-03, doi: 10.1016/j.chom.2019.08.008

【主编评语】噬菌体大量存在于人类肠道，但其与肠道细菌的相互作用有待探究，尤其是在细菌的“免疫系统”CRISPR-Cas系统层面。Cell Host and Microbe近期发表一项研究，对一种常见人肠道细菌——迟缓埃格特菌的CRISPR-Cas系统进行了深入分析，并构建了一个人类病毒组数据库，可用于搜索CRISPR的靶标噬菌体，有助于深入分析肠道细菌与噬菌体的互作机制。（@mildbreeze）

Cell子刊：噬菌体帮助细菌与宿主共生

Cell Host and Microbe[IF:15.753]

① 邻近海绵的病毒群落具有个体独特性、宿主物种特异性，与海水环境中截然不同；② 大量的海绵共生噬菌体编码一种锚蛋白（ANKp），经细菌表达后，可减弱宿主真核细胞对细菌的吞噬作用和免疫反应，促进细菌与真核生物共生；③ 这类“锚噬菌体”（Ankyphage）广泛存在于包括人类口腔、胃和肠道在内的宿主相关环境中；④ 自然界中，ANKp能促进噬菌体、共生细菌、真核生物宿主三方之间的密切联系和相互共存。

A Phage Protein Aids Bacterial Symbionts in Eukaryote Immune Evasion
09-24, doi: 10.1016/j.chom.2019.08.019

【主编评语】有时候，被噬菌体感染，对于细菌来说是件好事，Cell Host and Microbe本期的封面文章就报道了这样一个例子。该研究分析了海绵的病毒组构成，发现其中的大量噬菌体可编码一种锚蛋白，感染细菌后经细菌表达，能减弱海绵宿主的抗细菌免疫，从而促进细菌与宿主共生。这类噬菌体不仅存在于海绵病毒组中，也存在于人体病毒组中。这些发现揭示了噬菌体在共生细菌与宿主互作中的新作用机制。（@mildbreeze）

Cell子刊：消化道菌群的区域多样性（综述）

Cell Host and Microbe[IF:15.753]

① 胃肠道（GIT）中，口腔、食道、胃、小肠（十二指肠、空肠、回肠）、结肠，具有组成和功能各异的区域性菌群；② 不同区域的功能异质性导致了菌群的区域差异，氧含量、营养物质生物利用度、pH、胃肠转运时间、粘液厚度和宿主免疫等是主要决定因素；③ 多种疾病都与区域菌群有关，如龋齿和牙周病、食道癌、胃癌、小肠细菌过度生长、营养不良、乳糜泻、炎症性肠病等；④ GIT菌群研究需改进取样方法，加深了解区域菌群的组织结构，拓展体外模型。

Regional Diversity of the Gastrointestinal Microbiome
09-11, doi: 10.1016/j.chom.2019.08.011

【主编评语】从口腔至肛门，消化道的不同区域有不同的生理特征，塑造了具有不同组成和功能的菌群。Cell Host and Microbe近期发表一篇重磅综述，充分介绍了消化道不同部位的菌群组成和功能，以及对其有影响的宿主因素，并讨论了与区域性菌群有关的疾病和该领域面临的挑战，值得专业人士关注。（@mildbreeze）

人口、环境、病理等多种因素如何影响健康个体中肠道菌群多样性

Microbiome[IF:10.465]

① 研究群体为1000名西欧血统的健康个体，男女比例1:1；② 在110个人口、临床和环境因子中，有11个与α、β多样性或特定群落的丰度指标显著相关，包括年龄、性别、疫苗接种、血压、特定饮食习惯和拔牙等；③ 其中年龄和血丙氨酸氨基转移酶水平与菌群多样性的相关性最显著，它们与Bray-Curtis指数的相关性指数R^2在0.005左右；④ 所有这些非遗传性指标一共解释了16.4%的差异，不过并没有发现人体的500万个SNP位点与肠道菌群多样性有任何关联。

A comprehensive assessment of demographic, environmental, and host genetic associations with gut microbiome diversity in healthy individuals
09-13, doi: 10.1186/s40168-019-0747-x

【主编评语】肠道菌群的多样性受多种因素的调节。Microbiome 上的这一研究通过整合问卷调查、血液指标测量、医疗记录等多种来源的数据，得出了110个与人口、医疗和环境相关的因素，包括人口学特征、生理指标、饮食习惯、生活习惯、医疗记录等六大类。这些指标被用于更全面评估不同因素对肠道菌群的影响。（@gaoch）

终生补充胆碱改善阿尔兹海默症小鼠的病理及认知

Aging Cell[IF:7.346]

① 阿尔兹海默症（AD）小鼠模型分为2组，分别喂食含有正常胆碱含量（1.1g/kg）的饮食及胆碱补充饮食（5.0g/kg），从2.5月龄干预至10月龄；② 补充胆碱显著降低了AD小鼠模型的β淀粉样蛋白斑块负荷，并改善了AD小鼠模型在Morris水迷宫实验中的空间记忆；③ 机制上，补充胆碱减少了淀粉样蛋白前体的淀粉样加工，降低了疾病相关的小神经胶质活化，下调了α7烟碱乙酰胆碱受体（α7nAch）及σ1受体的表达。

Lifelong choline supplementation ameliorates Alzheimer’s disease pathology and associated cognitive deficits by attenuating microglia activation
09-27, doi: 10.1111/acel.13037

【主编评语】胆碱是一种类似维生素B的营养物质，在体内可作为甲基供体，并可作为乙酰胆碱的前体，后者的失调可能参与阿尔兹海默症的发病。Aging Cell上发表的一项最新研究发现，在阿尔兹海默症小鼠模型中，长期补充胆碱可改善小鼠的空间记忆能力，减少β淀粉样蛋白斑块的累积。（@szx）

感谢本期日报的创作者：Sophia，mildbreeze，勒布朗，爱的抉择，王文东，爱吃番茄的Mona，吴芹，szx

点击阅读过去10天的日报：

点击阅读原文，查看更多热心肠日报的内容