不可兼得？《自然》揭示进食如何调节肠道的屏障防御与营养吸收
今天是第1368期日报。
Nature：吸收营养or增强防御？肠屏障的神经免疫调节器
Nature[IF:43.07]
① 肠道固有层中，表达血管活性肠肽（VIP）的肠神经元与表达VIP受体2型（VIPR2）的CCR6+ 3型天然淋巴细胞（ILC3）细胞簇存在近距离互作；② VIPR2活化使ILC3生成的细胞因子IL-22减少，导致肠上皮细胞（IEC）产生的RegIIIγ等抗菌肽减少，可削弱肠屏障功能（加剧肠道致病菌移位），同时IEC的脂质结合和转运蛋白表达增加；③ 进食可快速活化VIP神经元，经VIP-ILC3轴引起肠道菌群的餐后变化，促进附于肠上皮的分节丝状菌生长，并增加脂质吸收。
Feeding-dependent VIP neuron–ILC3 circuit regulates the intestinal barrier
02-12, doi: 10.1038/s41586-020-2039-9
【主编评语】肠粘膜不仅参与摄取食物营养和菌群代谢物，同时还有重要的屏障功能，防止微生物入侵并抑制对肠腔内容物的炎症反应。Nature最新上线的一项研究，揭示了调节肠屏障吸收营养和抗微生物防御作用的一个关键的神经免疫回路。该研究表明，进食可快速激活肠道中表达VIP的神经元，从而抑制免疫细胞ILC3产生IL-22，这会增强肠上皮细胞的脂质吸收功能，但同时减少了抗菌肽表达，影响肠道屏障功能和菌群组成。这些发现有助于解释为何进食时间紊乱会削弱肠屏障、促进菌群失调、加剧代谢失衡，为减少脂质吸收和增强肠道屏障提供了新的潜在治疗靶点。（@mildbreeze）
Nature子刊：超长DNA片段提取助力纳米孔测序对复杂环境单菌基因组的组装
Nature Biotechnology[IF:31.864]
① 虽然基因组中重复元件结构对于理解基因组功能至关重要，但使用常规短读长的测序去组装重复元件非常困难；② 本文提出一套测序流程（Lathe）结合长读长序列组装和短读长序列纠错可以从复杂的微生物群落中组装完整的基因组；③ 这套流程成功在12种细菌的模拟群落中组装出7个完整基因组，在13个人类粪便样本中组装了20个环状基因组；④ 这一方法将在研究微生物功能尤其是重复元件的作用等方面具有广阔应用前景。
Complete, closed bacterial genomes from microbiomes using nanopore sequencing
02-10, doi: 10.1038/s41587-020-0422-6
【主编评语】基于二代测序让我们对复杂环境微生物群落组成和功能有了进一步的认识，然而更深层次的研究就需要从复杂环境中组装得到完整基因组，虽然三代测序准确率有待提升，但是却帮助我们将序列读长扩展到足够用的地步，可我们却还是无法从复杂环境中得到可用于三代测序的大片段DNA。因此，从复杂环境中组装完整基因组的工作，从样本提取就开始困难重重，本文提出了一整套方案，从样本提取到下游的生物信息学分析，带我们跨越障碍，组装高质量基因组。（@刘永鑫-中科院遗传发育所-宏基因组）
Nature子刊：密歇根克雷伯菌或可抑制大肠杆菌定植
Nature Microbiology[IF:14.3]
① 链霉素处理使单笼饲养小鼠肠道菌群发生随机变化，变形菌门细菌多样性降低；② 链霉素处理后，大肠杆菌能在多数单笼饲养小鼠肠道定植，而同笼饲养小鼠肠道中密歇根克雷伯菌丰度高，能抑制大肠杆菌定植；③ 与大肠杆菌相比，密歇根克雷伯菌对单糖利用有优势；④ 给小鼠补充大肠杆菌可利用、密歇根克雷伯菌不能利用的半乳糖醇，可抵消后者对前者定植的抵抗作用；⑤ 密歇根克雷伯菌可阻止鼠伤寒沙门氏菌在小鼠肠道的定殖，延长宿主存活时间。
Klebsiella michiganensis transmission enhances resistance to Enterobacteriaceae gut invasion by nutrition competition
01-20, doi: 10.1038/s41564-019-0658-4
【主编评语】肠道菌群中含有有益的微生物，可以防止病原体的定植。抗生素治疗会破坏肠道菌群结构，降低对病原菌的抵抗。Nature Microbiology最近发表的文章，研究了小鼠同笼饲养对密歇根克雷伯菌抑制大肠杆菌定植的影响。结果显示，密歇根克雷伯菌可能通过营养竞争的方式抑制大肠杆菌的定植。同时，研究还表明，密歇根克雷伯菌延缓了病原体鼠伤寒沙门氏菌在小鼠肠道中的定植，延长了小鼠存活时间。本研究提示，宿主间传播/共享的微生物或可抑制病原菌的定植，最大限度地减少抗生素的负面影响。（@nana）
西北农林科技大学：宿主性别及基因型可影响肠道菌群对寄生虫感染的应答
ISME Journal[IF:9.493]
① 将三刺鱼暴露于其原生寄生虫-裂头绦虫，发现与空白对照组相比，暴露于裂头绦虫的三刺鱼具有不同的肠道菌群群落；② 受感染和未受感染三刺鱼的肠道菌群对寄生虫感染的反应不同；③ 三刺鱼肠道菌群对寄生虫感染的应答因性别而异，例如：感染后的雄性三刺鱼（而非雌性）的梭菌目降低、红细菌目在感染后的雄性三刺鱼中丰度更高；④ 三刺鱼肠道菌群对寄生虫感染的应答也因常染色体数量性状位点变异而不同。
The gut microbiota response to helminth infection depends on host sex and genotype
01-31, doi: 10.1038/s41396-020-0589-3
【主编评语】来自西北农林科技大学的王高学团队与国外团队合作在ISME Journal上发表的一项最新研究，分析了感染寄生虫后三刺鱼的肠道菌群变化，发现感染状态、宿主性别及宿主基因型影响了肠道菌群在寄生虫感染后所发生的变化。（@沈志勋）
南京医科大学团队：预测先天性巨结肠术后小肠结肠炎的肠道菌群特征
Gut Microbes[IF:7.823]
① 纳入253例先天性巨结肠（HSCR）患儿进行前瞻性研究，分析肠道微生物组特征及母乳喂养与手术后发生HSCR相关性小肠结肠炎（HAEC）的关系；② 通过巢式病例对照研究，鉴定出含21个OTU（9个属于肠杆菌科）的术时肠道微生物组特征，可预测术后HAEC风险（准确率85%），且脂多糖（LPS）合成和分泌途径的富集与术后HAEC相关；③ 纯母乳喂养与HAEC风险降低相关，减少肠道菌群中的革兰氏阴性菌（尤其肠杆菌科）丰度和LPS浓度是其潜在机制。
Prospective study reveals a microbiome signature that predicts the occurrence of post-operative enterocolitis in Hirschsprung disease (HSCR) patients
01-16, doi: 10.1080/19490976.2020.1711685
【主编评语】先天性巨结肠（HSCR）是一种出生缺陷，患儿存在肠道运动障碍，可导致肠梗阻，需接受手术治疗。约1/3的患者会发展出可危及生命的HSCR相关性小肠结肠炎（HAEC），而目前对于HAEC的发病机理、预防和早期治疗，人们仍然所知有限。Gut Microbees上近期发表了南京医科大学公共卫生学院的夏彦恺团队参与主导的一项前瞻性研究，分析了患者术时的肠道微生物组组成，鉴定出可用于预测术后发生HAEC的微生物组特征。此外，该研究还发现纯母乳喂养是HAEC的保护性因素，可能通过调节肠道菌群构成、减少菌群的LPS合成和释放，来降低HAEC风险。这些发现对于预防HAEC和其高危患者的鉴定，有重要参考意义。（@mildbreeze）
睡眠片段化对大鼠肠道菌群及肠道形态的影响
Gut Microbes[IF:7.823]
① 急性（6天）和慢性（6周）睡眠片段化（SF）均诱发大鼠肠道菌群失调，相比盲肠和近端结肠，远端回肠更显著；② 菌群α和β多样性改变明显，特定群落在三个区域都发生了显著变化；③ 慢性SF导致远端回肠隐窝深度增加，盲肠和近端结肠绒毛内膜数量增加；④ 同时远端回肠和盲肠的菌群黏附和渗透减少，血清KC/GRO水平增高，促肾上腺皮质激素水平降低；⑤ 长时间SF对肠道菌群生态和肠道形态的影响呈现出位点特异性。
Temporal and region-specific effects of sleep fragmentation on gut microbiota and intestinal morphology in Sprague Dawley rats
01-10, doi: 10.1080/19490976.2019.1701352
【主编评语】睡眠片段化可能导致代谢紊乱，但背后的机制尚未明确。Gut Microbes上发表的一项最新研究，分析了急性及慢性睡眠片段化对大鼠的影响，发现急性及慢性睡眠片段化均可导致肠道菌群失调，而慢性睡眠片段化可对大鼠肠道不同区域的形态产生不同的影响。（@沈志勋）
幽门螺杆菌根除治疗改变肠道菌群并引发维生素K代谢失调
Gut Microbes[IF:7.823]
① 幽门螺杆菌感染的雄性INS-GAS小鼠，喂食叶酸含量不同的氨基酸限定（AAD）饮食，并使用抗生素进行幽门螺杆菌根除治疗；② 抗生素可显著缓解胃炎及胃部癌前病变，并降低促炎症基因的表达，而叶酸无此效果；③ 抗生素+AAD饮食可导致小鼠的维生素K缺乏，从而引发贫血、胃出血及小鼠死亡，皮下注射补充叶绿醌可恢复血细胞计数并缓解上述症状；④ 机制上，抗生素处理减少了拟杆菌目及疣微菌目中甲基萘醌类产生菌的丰度。
Helicobacter pylori antibiotic eradication coupled with a chemically defined diet in INS-GAS mice triggers dysbiosis and vitamin K deficiency resulting in gastric hemorrhage
01-19, doi: 10.1080/19490976.2019.1710092
【主编评语】幽门螺杆菌感染是胃癌的风险因素之一。Gut Microbes上发表的一项最新研究，在幽门螺杆菌感染的小鼠中使用抗生素进行幽门螺杆菌根除治疗，可显著缓解胃部病变。但通过喂食氨基酸限定饮食，发现小鼠表现出维生素K缺乏导致的贫血。机制上，抗生素处理减少了甲基萘醌类产生菌的丰度，导致维生素K代谢失调。（@沈志勋）
鸟类和蝙蝠肠道菌群结构类似，或与飞行适应相关
mBio[IF:6.747]
① 纳入315种哺乳动物和491种鸟类，分析饮食、系统发育和生理对构建肠道菌群的作用；② 大多数非飞行类哺乳动物中，肠道菌群相似性、饮食和宿主种类间存在较强相关性；③ 鸟类肠道菌群与饮食、宿主系统发育相关性较弱，其肠道大多数细菌没有宿主特异性；④ 蝙蝠肠道菌群，特别是与鸟类相似的肠道菌，与饮食和宿主系统发育相关性较弱；⑤ 鸟类、蝙蝠宿主-肠道菌群系统发育共生关系，依赖于两者中普遍缺失的影响因素，这或与飞行的生理适应相关。
Comparative Analyses of Vertebrate Gut Microbiomes Reveal Convergence between Birds and Bats
01-07, doi: 10.1128/mBio.02901-19
【主编评语】哺乳动物的饮食和宿主系统发育地位，驱动着肠道菌群变化，但这种驱动模式是否适用于所有的脊椎动物尚不清楚。mBio最近的研究中，纳入315种哺乳动物和491种鸟类，分析饮食、系统发育和生理对肠道菌群的作用，发现鸟类和能飞行的哺乳动物-蝙蝠的菌群组成相似性高，在不具备飞行能力的哺乳动物中，饮食和短期进化亲缘关系驱动着微生物组成变化，并且许多微生物物种是特定存在于一种哺乳动物的。但鸟类和飞行类哺乳动物-蝙蝠打破了这种模式，它们的许多微生物在不同宿主间共享，与饮食或宿主的亲缘关系几乎没有相关性。本研究结果提示，对飞行的适应性或破坏了宿主和微生物之间长期存在的共进化关系。（@nana）
感谢本期日报的创作者：mildbreeze，刘永鑫-中科院遗传发育所-宏基因组，nana，王文东，戴敏，沈志勋
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