胎儿肠内有无菌？《自然·医学》再聚焦 | 热心肠日报

今天是第1381期日报。

Nature子刊：胎儿肠道中真有活菌定植吗？

Nature Medicine[IF:30.641]

① 扫描电镜分析表明，孕中期胎儿小肠粘膜胎粪中存在细菌样结构；② 16S rRNA测序也检测出不同于环境对照的少量细菌信号，18个细菌类群在胎粪中富集，微球菌科和乳杆菌属丰度最高；③ 微球菌科占优的胎儿肠道有独特的T细胞组成和肠上皮基因表达模式；④ 用模拟胎儿肠道环境的培养条件（添加胎盘激素、与单核细胞共培养），从胎粪中分离出滕黄微球菌菌株；⑤ 该菌呈现适应胎儿环境的特征，可在肠道抗原呈递细胞中存活，并有限制炎症反应的能力。

Viable bacterial colonization is highly limited in the human intestine in utero
02-24, doi: 10.1038/s41591-020-0761-3

【主编评语】肠道菌群在免疫发育过程中有重要作用。在妊娠早期，胎儿的肠粘膜免疫就已经开始发育，然而目前尚不清楚子宫内是否存在活菌与胎儿的肠道免疫系统互作。Nature Medicine发表的一项最新研究，用扫描电子显微镜和16S rRNA测序表明，孕中期的人类胎儿肠道内存在很有限的细菌，并分离出其中的一种优势细菌（微球菌）。该菌表现出对子宫内胎儿肠道环境的适应性，并在体外呈现免疫调节活性，可能对胎儿肠道免疫发育有潜在调控作用。这些发现拓展了人们对生命早期肠道菌群定植、菌群对免疫发育的影响的认知，值得进一步验证和研究。（@mildbreeze）

早期肠道菌群组成能影响幼儿行为吗？

EBioMedicine[IF:6.68]

① 纳入澳大利亚出生队列中的201名婴儿进行纵向研究，收集婴儿在1、6、12月龄时的粪便菌群进行分析；② 在2岁时通过问卷分析婴儿的行为，包括内化及外化行为；③ 12月龄时的粪便菌群中普氏菌属丰度的降低与2岁时的行为问题（尤其是内化行为）增加相关，且该相关性独立于其它因素（包括母亲精神健康等）；④ 近期的抗生素使用是普氏菌属丰度下降的最佳预测因子。

Gut microbiota composition during infancy and subsequent behavioural outcomes
02-12, doi: 10.1016/j.ebiom.2020.102640

【主编评语】来自EBioMedicine上发表的一项最新研究，在200名婴儿组成的出生队列中进行一项纵向研究，发现1岁时期的粪便菌群中的普氏菌属丰度降低，与2岁时的行为问题（尤其是内化行为问题）之间存在独立的显著关联，而普氏菌属的丰度受到抗生素使用的显著影响。（@szx）

Cell子刊：卵形拟杆菌调节肠道IgA水平

Cell Host and Microbe[IF:15.753]

① 给无菌小鼠单一接种人肠道菌发现，卵形拟杆菌（Bo）诱导肠道产生IgA的能力最强，且与定植顺序无关；② 但Bo不同菌株之间诱导产生IgA的能力强弱不同，呈现双峰分布（IgA-high和IgA-low）；③ IgA-high型的Bo菌株可通过T细胞依赖性B细胞活化途径，诱导小鼠结肠产生更多的IgA产生，其中CD4+ T细胞有重要作用；④ 将IgA-high型Bo混合菌株（而非单一菌株）定植到有菌小鼠肠道中，可将小鼠原本的低IgA表型转变为高IgA表型。

Fecal IgA Levels Are Determined by Strain-Level Differences in Bacteroides ovatus and Are Modifiable by Gut Microbiota Manipulation
02-18, doi: 10.1016/j.chom.2020.01.016

【主编评语】粪便IgA的产生依赖于肠道菌群的定植，但尚不清楚具体是哪些菌株驱动了肠道IgA生成。Cell Host & Microbe近期发表的一项研究，通过单一定植实验，评估了一系列人肠道细菌诱导小鼠产生IgA的能力。该研究表明，不同的卵形拟杆菌（Bacteroides ovatus）菌株诱导大肠产生IgA的能力存在很大差异，具有高IgA诱导力的混合菌株可赋予小鼠高IgA表型。这些发现强调了在菌株水平研究肠道共生菌调节宿主粘膜免疫的重要性，为研究基于肠道菌群的免疫调控策略带来启示。（@mildbreeze）

Cell子刊：肠道炎症中，多形拟杆菌将其它细菌的铁载体收为己用

Cell Host and Microbe[IF:15.753]

① 肠道炎症期间，机体限制微生物获取微量营养素铁，某些致病菌可通过表达铁载体来获取铁；② RNA测序表明，在沙门氏菌引发的小鼠肠炎期间，多形拟杆菌中与铁摄取有关的基因表达上调；③ 多形拟杆菌能通过自身的异种铁载体利用系统（XusABC），在缺乏铁的生长环境中利用肠杆菌科细菌的铁载体（如肠杆菌素和沙门菌素）来摄取铁；④ 在结肠炎小鼠肠道中，多形拟杆菌的定植依赖于XusABC和异种铁载体。

Xenosiderophore Utilization Promotes Bacteroides thetaiotaomicron Resilience during Colitis
02-18, doi: 10.1016/j.chom.2020.01.010

【主编评语】炎症期间，我们的身体会限制微生物对铁的利用。Cell Host and Microbe近期发表的一项研究发现，不表达铁载体的肠道共生菌（比如多形拟杆菌）可将其它肠道菌（比如肠杆菌科细菌）生成的铁载体“收为己用”，从而增强自身在宿主肠道炎症环境中的生存能力。这些发现揭示出肠道菌群内部的一种互养机制，可帮助菌群抵抗环境扰动。（@mildbreeze）

华科宁康等：海洋宏基因组资源促进了对新蛋白质的结构和功能预测

Genome Biology[IF:14.028]

① 同源序列较少的蛋白质的结构和功能预测是生物信息学领域的一大难题；② 从Tara Oceans宏基因组中鉴定了9700万个非冗余基因，为5721个无结构信息的Pfam家族中的2801个提供了新的参考序列；③ 据此利用C-QUARK为27个蛋白家族建模，结果中有20个家族的折叠预测可靠，并进一步扩展到417个蛋白家族；④ 基于结构的功能预测算法MetaGO发现PF15461蛋白家族在光合作用中的重要功能；⑤ 揭示了海洋宏基因组在探索新蛋白的结构和功能上具有的独特作用。

Fueling ab initio folding with marine metagenomics enables structure and function predictions of new protein families
2019-11-01, doi: 10.1186/s13059-019-1823-z

【主编评语】华中科技大学生命学院宁康教授团队，联合软件学院薛志东教授团队和美国密歇根大学计算医学与生物信息系张阳教授团队，在利用微生物组大数据辅助预测蛋白质三维结构领域取得新突破。对于无已知同源蛋白质结构的新型蛋白质，要想预测其结构则需要借助于从头折叠算法。在从头折叠算法中，第一步是明确氨基酸残基之间的“密切接触”关系，这通常需要在很多蛋白质同源序列的帮助下才能得到更好的结果。针对于Pfam中的蛋白质家族，其实仍然有很多蛋白质家族下属的同源序列较少，难以提高从头折叠结构预测的准确性。宁康等认为海洋微生物组包含大量独特的新基因和蛋白质，它们的序列可以用作计算“密接”关系的素材。随后证明了这种方法在预测新蛋白结构上的有效性。（@高春辉）

Cell子刊：益生元诱导小鼠抗肿瘤免疫应答，抑制肿瘤生长

Cell Reports[IF:7.815]

① 在小鼠的饮食中添加益生元（菊粉或黏蛋白），可诱导抗肿瘤免疫应答，以抑制BRAF突变黑色素瘤的生长；② 在无菌小鼠中，黏蛋白无法抑制肿瘤生长，提示肠道菌群的存在对于黏蛋白诱导的抗肿瘤免疫应答是必需的；③ 菊粉与黏蛋白驱动肠道菌群发生不同的变化；④ 菊粉（而非黏蛋白）可抑制结直肠癌及NRAS突变黑色素瘤的生长，并增强MEK抑制剂对黑色素瘤的疗效，同时可延缓耐药的发生。

Prebiotic-Induced Anti-tumor Immunity Attenuates Tumor Growth
02-11, doi: 10.1016/j.celrep.2020.01.035

【主编评语】Cell Reports上发表的一项最新研究，报道了不同益生元（菊粉与黏蛋白）可诱导小鼠的抗肿瘤免疫应答，以抑制BRAF突变黑色素瘤的生长，且益生元的效应依赖于对肠道菌群的调节作用。不同的益生元可引起肠道菌群的不同变化，因而对不同肿瘤有着不同的抑制效果。在结直肠癌及NRAS突变黑色素瘤中，菊粉可起到抑制肿瘤生长的作用，而黏蛋白则无抑制效果。另外，菊粉与MEK抑制剂联用，可增强MEK抑制剂的疗效，并延缓耐药性的发生。该研究提示，调节肠道菌群在肿瘤治疗中可能发挥重要作用。（@szx）

麦麸提取物对胃肠通过、肠道菌群及代谢健康的影响

Gut Microbes[IF:7.823]

① 48名胃肠慢传输但无便秘症状的健康成年人随机分为2组，分别补充15g的麦麸提取物（AXOS）或安慰剂，持续干预12周；② 补充AXOS对全肠道通过时间（WGTT）无显著影响，但可显著降低粪便硬度；③ 另外，补充AXOS可显著增加肠道菌群中的双歧杆菌属，并降低菌群的α-多样性；④ AXOS对能量消耗、血浆代谢产物、脂肪组织参数、短链脂肪酸及肠道通透性均无显著影响；⑤ 基于菌群组成对受试者进行分类，可区分出补充AXOS后WGTT显著降低的受试者。

Effect of wheat bran derived prebiotic supplementation on gastrointestinal transit, gut microbiota, and metabolic health: a randomized controlled trial in healthy adults with a slow gut transit
01-25, doi: 10.1080/19490976.2019.1704141

【主编评语】Gut Microbes上发表的一项随机双盲安慰剂对照试验结果，在胃肠慢传输但无便秘症状的健康成年人中，发现每日补充麦麸提取物对肠道通过时间并无显著影响，但可改变菌群组成及多样性，并降低粪便硬度。基于菌群组成对受试者进行分类，可鉴定出对麦麸提取物应答（即肠道通过时间显著降低）的受试者。（@szx）

华科团队：菊粉型果聚糖抑制腹膜透析患者的肠道菌群产生的吲哚

American Journal of Clinical Nutrition[IF:6.568]

① 纳入15名接受超过3个月的腹膜透析的患者进行一项随机双盲安慰剂对照交叉试验，摄入菊粉型果聚糖或安慰剂，干预持续12周，中间间隔12个月的清洗期；② 相比于摄入安慰剂，摄入菊粉型果聚糖未能显著改变粪便吲哚、粪便对甲酚、血清硫酸吲哚酚（IS）、血清硫酸对甲酚（pCS）、对IS及pCS的透析清除；③ 摄入安慰剂期间，粪便吲哚浓度随时间有升高趋势，而摄入菊粉型果聚糖期间，粪便吲哚有降低趋势，2种干预之间存在显著差异。

Inulin-type fructan intervention restricts the increase in gut microbiome–generated indole in patients with peritoneal dialysis: a randomized crossover study
01-14, doi: 10.1093/ajcn/nqz337

【主编评语】硫酸吲哚酚与硫酸对甲酚是两种与终末期肾病患者的心血管疾病相关的尿毒症毒素，肠道菌群代谢产生的吲哚及对甲酚是两者的前体。来自华中科技大学同济医学院的应晨江团队与左学志团队在American Journal of Clinical Nutrition上发表的一项最新研究，报道了腹膜透析患者摄入菊粉型果聚糖可能减少粪便中的肠道菌群代谢产生的吲哚。（@szx）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，szx，大月半，FU，小扣啊

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