《自然综述》年度回顾：2019年肠道菌群研究的重大进展 | 热心肠日报

今天是第1318期日报。

Nature Reviews：大数据和微小蛋白质——照亮肠道菌群的黑暗角落（年度回顾）

Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology[IF:23.57]

① 肠道菌群研究持续迅速增多，今年有3份关于新技术和数据库的研究填补了肠道菌群研究的未知；② 改进的Gut-on-a-chip系统允许肠道上皮细胞与复杂的无氧微生物群落共同稳定培养稳定5天，逼近模拟人类肠道真实环境；③ 最新的宏基因组挖掘工作发现了能提供细胞微观环境信息的肠道共生菌群的微小蛋白；④ 炎症性肠病（IBD）患者的多组学研究发现个体间差异为最主要差异，且患者肠道菌群组成相较对照组失调，但菌群在IBD中的角色未知。

Big data and tiny proteins: shining a light on the dark corners of the gut microbiome
11-27, doi: 10.1038/s41575-019-0243-6

【主编评语】Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology的这篇年度综述介绍了2019年肠道菌群领域具有创新性的3份研究：1）“gut-on-a-chip”系统：介于传统体外培养和体内培养之间的离体培养技术；2）微小蛋白：过去困于技术水平而被人忽略的蛋白，是分泌蛋白或膜蛋白的重要组成部分；3）迄今为止对IBD最完善的多组学研究进展。新技术为未来肠道菌群研究提供了更多的工具选择。（@潇洒小姐陈）

脂多糖参与诱导非酒精性脂肪肝

Hepatology[IF:14.971]

① 非酒精性脂肪肝炎（NASH）患者体内血浆脂多糖（LPS）浓度及肝脏LPS定位增加，与血浆连蛋白和pNF‐κB表达有关；② NASH小鼠具有相同的LPS增加情况，其与NF‐κB途径激活有关；③ NASH患者体内的Toll样受体4阳性（TLR4+）巨噬细胞高于非酒精性脂肪变性患者和对照组，其与血浆LPS浓度相关；④ 用阿司匹林和TLR4抑制剂处理小鼠，分别可以缓解肝纤维化程度以及肝脏炎症；⑤ E.Coli LPS通过TLR4途径诱导巨噬细胞和血小板激活，进而损伤肝脏。

Increased liver localization of lipopolysaccharides in human and experimental non‐alcoholic fatty liver disease
12-06, doi: 10.1002/hep.31056

【主编评语】文章综合了NASH患者的临床检测以及NASH小鼠模型，探究了NASH与血浆以及肝脏LPS的关系。结合人体和小鼠的实验研究结果，LPS通过TLR4途径诱导巨噬细胞和血小板激活，进而引发炎症反应，带来肝脏损伤。（@兵兵）

Science子刊：诊断坏死性小肠结肠炎的潜在标记物

Science advances[IF:12.804]

① 纳入160名早产儿，126名健康个体，34名患坏死性小肠结肠炎(NEC)，对1163份粪便样本进行宏基因组分析；② 考虑的特征包括菌株类型、真核生物、噬菌体、质粒和生长速率等；③ 与健康组相比，NEC组肺炎克雷伯氏菌丰度更高，NEC确诊前细菌复制率更快，特别是肠杆菌科；④ 机器学习发现，NEC组中克雷伯氏属、编码菌毛蛋白细菌及含次级代谢物基因簇（细菌素、与群体感应相关的丁内酯）的细菌增多；⑤ 以上发现或可用于NEC早期诊断及微生物靶向治疗。

Necrotizing enterocolitis is preceded by increased gut bacterial replication, Klebsiella, and fimbriae-encoding bacteria
12-11, doi: 10.1126/sciadv.aax5727

【主编评语】坏死性小肠结肠炎是一种肠道炎症疾病，可发展为肠坏死、败血症，并能造成婴儿死亡，但病因尚不明确。Science advances最近的研究，招募160名早产儿，分别对正常婴儿和患坏死性小肠结肠炎婴儿的肠道菌群进行了宏基因组分析，并用细菌复制速率、KEGG模块、次级代谢物基因簇等特征进行机器学习，鉴定出坏死性小肠结肠炎发生相关的可能因素，其中细菌增长速率为最强的预测因子。本研究结果或可用于坏死性小肠结肠炎的早期诊断及之后的微生物靶向治疗。（@nana）

婴儿从母亲那里继承的菌群比病毒多

Microbiome[IF:10.465]

① 母体菌群很大程度上决定了婴儿的菌群；② 婴儿体内63%的细菌群来源于母体，但只有15%的病毒组继承于母体；③ 来源于母体的细菌群和病毒组比例情况不受分娩方式的影响；④ 但是，细菌-噬菌体的相互作用受分娩方式的影响；⑤ 与非相关婴儿相比，婴儿体内的细菌群和病毒组的组成与孪生兄妹更类似，其可能源于相同的环境暴露；⑥ 不同微生物在代际之间传递的差异，可能预示着菌群的形成受多方面影响。

Discordant transmission of bacteria and viruses from mothers to babies at birth
12-10, doi: 10.1186/s40168-019-0766-7

【主编评语】研究纳入28对双胞胎及他们的母亲，探究婴儿体内的肠道菌群和病毒与相应母体组成的差异。研究结果表明，婴儿从母亲那里继承的菌群要远远高于病毒，但具体比例并不受分娩方式的影响。双胞胎的两个个体，其菌群组成更类似，可能源于相同的环境暴露。同时，两者菌群的不同也预示着个体整个菌群社区的形成受多种因素的控制和影响。（@兵兵）

肠道菌群代谢通路影响IBS患者对饮食干预的应答

Gut Microbes[IF:7.823]

① 22名对乳糖、果糖或山梨糖醇吸收不良的IBS患者，进行2周的糖去除饮食干预后，进行4周的糖再摄入；② 根据IBS患者对饮食干预的临床应答，分为应答者与不应答者；③ 根据对粪便菌群的16S rRNA的测序结果，应答者与不应答者在肠道菌群的多样性及组成上仅有微小差异；④ 通过宏基因组测序分析，发现应答者与不应答者的肠道菌群代谢通路存在显著差异，包括淀粉降解、复杂氨基酸的生物合成等IBS相关通路在应答者中显著富集。

Changes in gut microbial metagenomic pathways associated with clinical outcomes after the elimination of malabsorbed sugars in an IBS cohort
12-06, doi: 10.1080/19490976.2019.1686322

【主编评语】饮食干预可减轻IBS患者的临床症状。Gut Microbes上发表的一项最新研究，发现在接受去除了吸收不良糖类的饮食干预后，部分IBS患者并未产生临床应答。进一步分析发现，在对饮食干预应答的患者中，一些与IBS相关的肠道菌群代谢通路发生了变化，而一小部分细菌分类群促进了这些变化。（@szx）

特定抗生素暴露于帕金森病风险增加相关

Movement Disorders[IF:8.061]

① 纳入13976例帕金森病（PD）患者和40697例对照，分析其1993-2014年间的抗生素使用情况，评估先前使用抗生素与PD发生的关联；② 口服抗生素对PD的影响与抗厌氧菌的覆盖范围、抗菌谱的广泛性和暴露时间有关，其中大环内酯类和林可酰胺类药物与PD风险的关系最为密切；③ 在指标日期前1-5年服用磺胺类药物和三甲氧苄啶、前10-15年抗厌氧菌抗生素及四环素的暴露，以及前1-10年使用抗真菌药物治疗，均与PD风险的增加相关。

Antibiotic exposure and risk of Parkinson's disease in finland: A nationwide case‐control study
11-18, doi: 10.1002/mds.27924

【主编评语】Movement Disorders上发表的一项病例-对照研究结果，对近1.5万名帕金森病患者及超过4万名对照进行分析后发现，早先使用某些特定抗生素，与帕金森病风险增加相关。（@szx）

Nature子刊：阴道共生乳杆菌的胞外囊泡或可抑制HIV-1感染

Nature Communications[IF:11.878]

① 卷曲乳杆菌BC3和加氏乳杆菌BC12产生的胞外囊泡（EVs），在体外可保护MT-4和Jurkat-tat细胞、宫颈-阴道和扁桃体组织免受HIV-1感染；② BC12产生的EVs抗HIV-1感染能力最强，且具有剂量依赖性；③ EVs可减少介导病毒-细胞相互作用的包膜蛋白的暴露，抑制HIV-1病毒附着和进入靶细胞；④ EVs中的蛋白质（如ATP合酶、核糖体蛋白）和代谢物（如蛋氨酸、天冬酰胺、甘氨酸）与抑制HIV-1感染相关;⑤ EVs对MT-4和Jurkat-tat无细胞毒性。

Extracellular vesicles from symbiotic vaginal lactobacilli inhibit HIV-1 infection of human tissues
12-11, doi: 10.1038/s41467-019-13468-9

【主编评语】女性生殖道中乳杆菌丰度高，并能通过酸化阴道环境、细菌自身凝集素捕捉病毒颗粒、刺激机体产生抗HIV-1免疫反应等方式抑制HIV-1的感染。最近Nature Communications发表的一篇文章，探讨了乳杆菌产生的胞外囊泡抗HIV-1感染的作用，发现卷曲乳杆菌BC3和加氏乳杆菌BC12产生的胞外囊泡能在体外条件下保护人的CD4+T细胞（MT-4细胞和Jurkat-tat细胞）、宫颈-阴道组织和扁桃体组织免受HIV-1感染，并且，这种抗感染机制可能是因为胞外囊泡减少了病毒包膜蛋白的暴露，抑制了病毒对靶细胞的附着，减少了进入靶细胞的概率。但以上结果需进一步经体内实验验证。本研究提示，乳杆菌产生的胞外囊泡或可在将来为预防HIV-1的性传播提供新思路。（@nana）

城环所杨军组揭示随机过程主导亚热带河流微型真核浮游生物群落构建

Microbiome[IF:10.465]

① 汀江微型真核浮游生物群落具有显著的时空差异，稀有种和优势种具有相似的地理分布格局；② 浮游生物群落的季节变化大于空间变化；③ 汀江微型真核浮游生物群落具有距离衰减效应，干季（枯水期）生物群落的距离衰减效应更强；④ 随机过程主导了汀江微型真核浮游生物群落构建，湿季随机过程的相对贡献更大，不同分类阶元水平的群落构建具有相同的规律；⑤ 群落中性模型分析显示，随机过程在塑造汀江微型真核浮游生物群落群落中起主导作用。

Stochastic processes shape microeukaryotic community assembly in a subtropical river across wet and dry seasons
10-22, doi: 10.1186/s40168-019-0749-8

【主编评语】该研究系统深入地解析了不同水文条件下亚热带河流微型真核浮游生物的时空变化、地理分布格局及群落构建机制。其揭示了不同水文条件下随机过程在河流微型真核浮游生物群落构建中的重要作用，为深入理解随机过程和确定性过程对水生生物群落构建的相对重要性提供了新思路；提高了我们对浮游生物稀有种群落构建和生态学机制的认知水平，为解析水生态系统结构和功能稳定性等问题提供了新视角。（@刘永鑫-中科院遗传发育所-宏基因组）

感谢本期日报的创作者：Echo Quasimodo，兵兵，nana，szx，吴芹，王文东，刘永鑫-中科院遗传发育所-宏基因组

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