探秘菌群活动 | 热心肠日报

今天是第1265期日报。

Nature新闻：微生物化学成分分析

Nature[IF:43.07]

① 生物化学的分析方法结合基因组学和计算技术，让人们从了解肠道菌落组成转向肠道菌群实际的生化活动；② METLIN和Global Natural Product Social Molecular Networking等工具可帮助加速代谢物鉴定；③ 通过鉴别和定量分析代谢药物的菌种基因信息及其药物动力学，可解决微生物对宿主药物代谢的影响；④ 通过生物信息学、基因敲除、质谱法和类器官模型可解决菌群代谢物对宿主的影响；⑤ MAGI等网页工具可帮助挖掘代谢组数据和文献中的重要代谢物。

Microbial chemistry gains fresh focus
09-24, doi: 10.1038/d41586-019-02853-5

【主编评语】这是Nature的一篇新闻，介绍了近期颇受关注的针对菌群的代谢组学。代谢组学是多组学研究中较为新兴的领域。基因组学分析让人们了解人体肠道组成，而代谢组学分析从菌群与人体互作的功能性产物入手，让人们从了解“谁”到了解“谁到底做了什么”。质谱和核磁是目前较为主流的两种代谢组学分析手段，但其后的分析往往耗时长，文中介绍了几种质谱数据库和数据挖掘工具可以加速分析。（@潇洒小姐陈）

菌群代谢产物对健康及疾病的影响（综述）

Annual Review of Pathology-Mechanisms of Disease[IF:13.833]

① 菌群可产生多种代谢产物，包括：短链/支链脂肪酸、维生素及脂质、胆汁酸及甾醇类物质、芳香族化合物、胺类物质等；② 菌群代谢产物在肠道中产生，并被吸收进入门脉循环被肝脏代谢，随后可能随胆汁重新进入肠道，或进入循环系统最终被肾脏清除；③ 菌群代谢产物在人体健康及疾病中发挥了重要调节作用；④ 部分肠道细菌产生的对甲酚硫酸盐（一种尿毒症毒素）与慢性肾病的发展相关，肠道细菌代谢胆碱及肉碱产生的氧化三甲胺参与心血管疾病。

Microbial Contribution to the Human Metabolome: Implications for Health and Disease
10-17, doi: 10.1146/annurev-pathol-020117-043559

【主编评语】Annual Review of Pathology-Mechanisms of Disease上发表的一篇综述文章，详细介绍了肠道菌群代谢产物的种类、功能及在特定疾病中的作用机制。（@沈志勋）

粪便代谢组学测定新方法--快速蒸发电离质谱法（REIMS)

Analytical Chemistry[IF:6.35]

① 本研究利用快速蒸发电离质谱法（REIMS)，对5位健康男性的粪便样本代谢组学进行直接测定，t调适测定条件后，成功检测到初级、次级或共轭的胆汁酸以及可能是菌群产物的磷脂；② 同时，最优的样品的储存条件和连续冻结/解冻周期被确定；③ 并且，利用REIMS检测发现，一些小分子量化合物，比如脂肪酸，受储存条件和连续冻结/解冻周期影响，而脂类并不受此影响；④ 进行50人容量的队列研究，发现REIMS还能检测到手术前后菌群、代谢物等生物差异。

Evaluation of Direct from Sample Metabolomics of Human Faeces using Rapid Evaporative Ionisation Mass Spectrometry (REIMS)
10-04, doi: 10.1021/acs.analchem.9b02358

【主编评语】本研究首先利用REIMS对五位健康男性的粪便样本进行直接测定，调适测定条件后，成功检测到胆汁酸、磷脂以及脂肪酸等；对手术前后的50名病人检测，还能检测到手术前后的生物差异。REIMS对粪便样本直接进行测定，自动高效，省时省力。（@兵兵）

BioCyc使用的新帮手：MORS

Microbiome[IF:10.465]

① 配合BioCyc使用的MORS软件可利用指定的跨多物种的起始和终止代谢物，模拟出可能的代谢途径，帮助了解菌群的总代谢能力及代谢路径；② MORS允许使用者输入一系列可能的中间转换生物、路径或起始和终止代谢物，并最小化完成代谢途径所需的生物转换；③ MORS的代谢途径以SVG矢量图展示，且标出完整的反应公式和相关生物；④ 利用MORS计算硫酸吲哚酚和氧化三甲胺的最佳合成路径与文献报道一致，对自身诱导剂的合成与降解路径的计算稍有偏差；

Metabolic route computation in organism communities
06-07, doi: 10.1186/s40168-019-0706-6

【主编评语】这是一篇来自BioCyc基因/代谢路径数据库团队的文章，介绍了一个新的工具软件MORS来帮助使用者更好的利用BioCyc数据库。MORS可以较为精准的快速模拟出跨物种的代谢物途径，并对研究中常见的起始或终止代谢物未知的情况作出允许添加一系列候选代谢物调整，甚至将13种常见的中间产物列在SmartTable中供使用者参考。建议有需要的读者试一试！（@潇洒小姐陈）

Nature Reviews：胆汁酸与葡萄糖代谢的关系（综述）

Nature Reviews Endocrinology[IF:24.646]

① 胆汁酸（BAs）可通过无受体和受体介导的多种分子机制调节葡萄糖稳态；② 生理和病理变化（如肠道菌群和肝病）和药物或通过影响内源性BAs的含量和组成来调节血糖，因此关于BA受体的遗传和药理学研究也需考虑BA的浓度、分布和组成；③ 用缺乏特定BAs或被基因调控系统暂时性敲除特定基因的实验鼠做对照，可帮助区分BAs及其受体在血糖调节中的作用；④ 人鼠嵌合肝、人体细胞及类器官和系统生物学的方法都可推动人体胆汁酸和血糖关系机理的研究。

Bile acids in glucose metabolism and insulin signalling—mechanisms and research needs
10-15, doi: 10.1038/s41574-019-0266-7

【主编评语】这篇来自Nature Reviews Endocrinology的综述详细介绍了胆汁酸可通脂质乳化、影响细胞膜、异位功能以及受体（如FXR、维D受体和G蛋白偶联受体）等多重直接或间接机制影响葡萄糖代谢和胰岛素信号传导，并列举了相关研究的案例，包括胰岛素紊乱、减肥手术、肝病、肠道菌群和药物。然而这些研究往往只关注BA受体的应对变化而忽略BA本身，作者由此提出了实验设计相关的解决方案，也提出了应对具有局限性的跨物种实验结果的方案。（@潇洒小姐陈）

原发性胆汁性胆管炎的首篇多组学研究

Clinical Reviews in Allergy and Immunology[IF:7.328]

① 原发性胆汁性胆管炎（PBC）患者的血清胆汁酸（BA）总浓度、初级/次级胆汁酸和结合/去结合胆汁酸（Con/uncon）高于健康人群的血清；② 接受熊去氧胆酸（UDCA）治疗半年后，患者血清BA 总浓度和初级/次级胆汁酸无变化，但Con/uncon降低，且临床症状改善；③ 次级胆酸DCA和去结合胆酸DCA与普拉梭菌和颤螺菌正相关，UDCA治疗后沃氏嗜胆菌增高；④ PBC患者血清BA和粪便BA均与肠道菌群种类相关，但前者变化更显著，有望成为PBC诊断的生物标记物。

Comprehensive Analysis of Serum and Fecal Bile Acid Profiles and Interaction with Gut Microbiota in Primary Biliary Cholangitis
03-21, doi: 10.1007/s12016-019-08731-2

【主编评语】这是一篇关于原发性胆汁性胆管炎（PBC）的多组学研究。本研究基于胆酸分泌异常的PBC患者肠道菌群失调，而接受熊去胆酸(UDCA）治疗后可稍微恢复为研究背景，进行大样本量的横向和长期的纵向对比研究，分析未接受治疗患者、健康人群和接受治疗后患者的血清和粪样胆汁酸成分，以及粪样中的菌群成分，最后进行关联性分析。作者最后提到本研究虽然得到菌群成分变化与血清和粪样中胆汁酸变化相关，但仍不具有因果关系，以及本实验未考虑饮食因素。（@潇洒小姐陈）

普拉德-威利综合征患者的肠道菌群与胰岛素敏感相关

Gut[IF:17.943]

① 纳入17名普拉德-威利综合征（PWS）患者及17名的肥胖患者；② PWS患者的粪便菌群组成与肥胖患者不同；③ PWS患者的粪便菌群有着更高的系统发育多样性，Akk菌、脱硫弧菌属及古菌的丰度增加，而Dorea菌属的丰度降低；④ PWS患者的粪便菌群中普遍存在的分类群与胰岛素敏感的标志物（甘油三酯、胰岛素、HOMA-IR）相关；⑤ 将PWS患者的粪便菌群移植给无菌小鼠，可部分转移胰岛素敏感的表型，与丁酸盐产生及肠道黏液代谢相关的分类群可能发挥作用。

Gut microbiota of obese subjects with Prader-Willi syndrome is linked to metabolic health
10-14, doi: 10.1136/gutjnl-2019-319322

【主编评语】与一般的肥胖患者不同，普拉德-威利综合征（PWS）患者通常不会出现胰岛素抵抗。来自Gut上发表的一项最新病例-对照研究，发现PWS患者有着不同于肥胖患者的粪便菌群组成，某些特定分类群与胰岛素敏感标志物相关，可能在调节糖代谢中发挥作用。粪菌移植实验证实，菌群在PWS患者的胰岛素敏感中的作用。（@沈志勋）

肠道菌群或参与砷毒作用

Environmental Health Perspectives[IF:8.049]

① 纳入常规和抗生素（AB）处理小鼠接受砷暴露处理，研究肠道菌群是否参与砷毒导致的胆固醇/脂肪酸紊乱；② 砷干扰常规小鼠肝脏LXR/RXR信号通路并显著降低其下游胆固醇代谢相关基因表达水平，但此效应对AB处理小鼠不明显；③ 砷分别导致常规和AB处理小鼠血清胆固醇水平显著升高和降低，对肝脏胆固醇水平均无显著影响；④ 砷导致常规小鼠血清和肝脏脂质浓度显著升高，对AB处理小鼠均无显著影响；⑤ 未来或可通过调控菌群降低砷毒对心血管的影响。

Lipid and Cholesterol Homeostasis after Arsenic Exposure and Antibiotic Treatment in Mice: Potential Role of the Microbiota
09-18, doi: 10.1289/EHP4415

【主编评语】砷可通过抑制肝X受体/类视黄醇X受体（LXR/RXR），破坏脂质代谢紊乱，导致心脏病。作者通过对常规小鼠和抗生素处理小鼠进行不同剂量的砷暴露处理，选择血清和肝脏组织，进行相关基因表达、胆固醇和脂质水平的检测，发现肠道菌群参与调节砷暴露导致的LXR/RXR信号及胆固醇和脂肪酸的紊乱，因此提出肠道菌群或可作为调控目标或手段降低砷毒影响。值得注意的是，原文作者最后提到了本实验仍存在处理时间短、剂量不足、未考虑性别因素和抗生素处理后的无菌鼠可能影响实验结果的不足，未来仍需进一步实验。（@潇洒小姐陈）

感谢本期日报的创作者：潇洒小姐陈，沈志勋，兵兵，爱吃番茄的Mona，祁玉丽，篱笆上的蜗牛

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