《自然》：防止吃太多，消化道与大脑间是如何沟通的？| 热心肠日报

今天是第1424期日报。

Nature：消化道与大脑间如何沟通来防止吃撑？

Nature[IF:43.07]

① 小鼠脑桥臂旁核中表达强啡肽原的神经元（PBPdyn），能被上消化道（口腔、食管和胃）的整合机械感受信号激活，从而监控进食和饮水；② 在生理结构上，PBPdyn神经元通过颅神经和脊神经途径与上消化道相连，并经迷走神经接收胃扩张信号；③ PBPdyn神经元活化后会向下游脑区（包括下丘脑室旁核）传递厌恶性的持续性食欲抑制信号，阻止后续摄食行为的开始，从而通过负反馈机制来限制过量的进食和饮水。

A neural circuit mechanism for mechanosensory feedback control of ingestion
04-08, doi: 10.1038/s41586-020-2167-2

【主编评语】进食和饮水时，消化道上分布的机械感受器会与大脑传递信号反馈，以避免吃得太多，Nature发表的一项最新研究揭示了这一现象背后的一种肠脑轴神经交流机制。该研究表明，脑桥臂旁核中表达强啡肽原（prodynorphin）的一群神经元，能利用上消化道的机械感受信号来监测摄食，在消化道扩张时介导对摄食的负反馈控制。（@mildbreeze）

Cell：食欲如何被神经调控？（综述）

Cell[IF:36.216]

① 口渴、钠食欲和饥饿食欲，分别受大脑中的终板、孤束核相关神经核、下丘脑弓状核等部位的不同内感受器神经元调控；② 口渴和钠食欲的神经回路作用迅速，其神经活动能快速驱动对水和钠的食欲及摄取行为，而饥饿神经回路的作用速度较慢；③ 所有食欲神经元在营养吸收前就接收前馈饱足信号，以抑制过度摄取，例如口咽和胃肠信号抑制口渴回路、味觉信号抑制钠摄入、进食前的色香味信号和进食后的肠道卡路里感受信号抑制饥饿回路。

Neural Control and Modulation of Thirst, Sodium Appetite, and Hunger
01-09, doi: 10.1016/j.cell.2019.11.040

【主编评语】中枢食欲神经系统的功能，是调控个体摄入所需的主要营养物质（水、钠和食物）。Cell近期发表的一篇综述文章，描述了调控钠、水和食物食欲的不同神经回路和机制。（@mildbreeze）

Cell子刊：抑制进食但不引起胃肠厌恶症状的神经元，为减肥带来新思路

Cell Metabolism[IF:22.415]

① 孤束核（NTS）是整合肠道信号和促使进食终止的关键区域，包含表达降钙素受体（Calcr）的神经元；② 小鼠研究表明，激活NTS的Calcr神经元会减少进食量、降低体重，但不产生肠胃厌恶反应，而敲除Calcr基因则有相反作用；③ NTS中的Calcr和Cck神经元均通过投射到臂旁核减少进食，但不同于Cck神经元，Calcr神经元激活的不是引发厌恶反应的CGRP（降钙素基因相关肽） 神经元；④ NTS的Calcr神经元不仅调控短期进食，也控制长期能量平衡。

Calcitonin Receptor Neurons in the Mouse Nucleus Tractus Solitarius Control Energy Balance via the Non-aversive Suppression of Feeding
01-16, doi: 10.1016/j.cmet.2019.12.012

【主编评语】一直以来人们认为，后脑的神经回路通过引起反胃等强烈的厌恶反应来发挥对进食的短期抑制作用。然而，Cell Metabolism近期发表的一项研究发现，后脑孤束核中的特定神经元不仅参与调控长期能量平衡，还能在不激活厌恶反症状的情况下强烈地抑制进食。这些发现扩充了人们对“后脑控制进食”的理解，并为治疗肥胖提供了新的神经靶点。（@mildbreeze）

特定细菌代谢产物的神经保护作用

PLoS Biology[IF:8.386]

① 相比于摄入大肠杆菌OP50的线虫，摄入其它菌株的线虫的触觉感受器神经元（TRN）退化显著降低；② 摄入大肠杆菌HT115对线虫的神经保护作用最为显著；③ 在OP50中加入极小量的HT115，或UV杀伤后的HT115均可摄入OP50的线虫中抑制TRN退化，而早期摄入HT115可抑制后期摄入OP50诱导的TRN退化；④ HT115代谢产生的γ-氨基丁酸及乳酸盐介导了OP50与HT115在神经保护上的差异；⑤ 喂食γ-氨基丁酸或在OP50中表达谷氨酸脱羧酶，均可发挥神经保护作用。

Bacterially produced metabolites protect C. elegans neurons from degeneration
03-24, doi: 10.1371/journal.pbio.3000638

【主编评语】PLoS Biology上发表的一项最新研究，利用线虫作为神经退行性变的模式动物，发现线虫摄入的细菌菌株可影响神经元退化，特定菌株可通过代谢产生γ-氨基丁酸及乳酸盐起到神经保护作用，以抑制神经元退化。（@沈志勋）

杨朝勇+王炜团队：利用D-型氨基酸探针定量细菌在肠道内的代谢活性

Angewandte Chemie International Edition[IF:12.257]

① D-型氨基酸荧光探针（FDAA）可高效标记细菌细胞壁，其标记强度与细菌生长代谢水平呈高度正相关；② FDAA标记结合FISH技术（MeDabLISH），通过流式分析可定量肠道中各细菌属的原位生长代谢水平；③ 用该方法研究小鼠菌群的昼夜节律，发现肠道中革兰氏阳性菌在夜间的代谢生长水平更高，而阴性菌恰好相反，推测菌群丰度的昼夜变化很可能是由于其生长代谢水平变化所引起；④ 该方法亦可直接定量各细菌属的相对丰度，结果与16S测序数据基本一致。

Quantification of Bacterial Metabolic Activities in the Gut by D‐Amino Acid‐based in vivo Labeling
04-07, doi: 10.1002/anie.202004703

【主编评语】能够了解各类细菌在肠道内的生长代谢水平，这对研究菌群的在体活动及其对宿主造成的影响至关重要，但目前仍然缺少能够直接评估肠道细菌生长代谢活性的方法。来自上海交通大学医学院分子医学研究院的杨朝勇、王炜团队在Angewandte Chemie International Edition发表了最新研究，开发了基于在体D-型氨基酸荧光探针代谢标记与FISH技术的MeDabLISH的策略，能够对各类细菌在肠道内的生长代谢水平进行量化。作为首个可以对细菌在体活性进行直接定量的方法，这种新技术对直观、可信地探究各类肠道细菌在体的微生物活动及其动态变化具有非常重要的意义。配合传统的基于16S rDNA 测序的菌群研究思路，将有望把肠道菌群的研究往更深层次推进。（@mildbreeze）

国内团队：肠道微生物组特征或能预测早期肺癌

Gut Microbes[IF:7.823]

① 分析42名早期肺癌患者和65名健康个体的肠道微生物群组成，与健康人群相比，肺癌患者微生物群组成发生显著变化；② 发现13个预测肺癌的高精度生物标记物，确定了无创诊断的最佳微生物群特征；③ 在34位肺癌患者和40位健康个体中验证该生物学特征，效果显著；④ 为促进潜在临床实践，构建了“患者歧视指数”（PDI），其在发现队列和验证队列中均保持较高预测效率；⑤ 揭示了肺癌患者的微生物群谱，建立了预测早期肺癌的特异性肠道微生物特征。

Specific gut microbiome signature predicts the early-stage lung cancer
04-02, doi: 10.1080/19490976.2020.1737487

【主编评语】肠道菌群的改变涉及包括癌症在内的多种疾病。然而，肺癌的肠道菌群谱仍然很大程度上未知。来自中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所的季红斌、陈剑峰以及来自同济大学的张鹏研究团队在Gut Microbes发表最新研究，分析了早期肺癌患者和健康对照的肠道微生物群组成，发现并验证了13个可预测肺癌的高精度生物标记物。该研究揭示了肺癌患者的微生物群谱，建立了预测早期肺癌的特异性肠道微生物特征。（@Lexi）

首医大团队：孕早中期的肠道菌群变化与妊娠期糖尿病相关

mSystems[IF:6.519]

① 纳入31名GDM孕妇及103名健康孕妇，分析孕期前3个月（T1）到孕期中间3个月（T2）期间的肠道菌群动态变化；② 从T1到T2期间，GDM孕妇的肠道菌群分类群、功能及结构的动态变化不同于健康孕妇，GDM孕妇的肠道菌群变化较小；③ 在T1及T2期间，GDM孕妇的肠道菌群中分别有10个及7个分类群的相对丰度与健康孕妇有显著差异，包括粪球菌属与链球菌属的持续减少；④ 共现网络分析揭示，GDM孕妇的细菌间互作显著低于健康孕妇。

Gestational Diabetes Mellitus Is Associated with Reduced Dynamics of Gut Microbiota during the First Half of Pregnancy
03-24, doi: 10.1128/mSystems.00109-20

【主编评语】患有妊娠期糖尿病（GDM）的孕妇在孕晚期的肠道菌群不同于健康孕妇。来自首都医科大学的李光辉团队在mSystems上发表的一项最新研究，对比了健康孕妇与在孕晚期（24-28周）发展出GDM的孕妇的肠道菌群动态变化，发现在孕早期到孕中期期间，GDM孕妇的肠道菌群分类群、功能及结构的动态变化显著不同于健康孕妇，且菌群的变化较小。（@沈志勋）

高碳水化合物饮食预防小鼠艰难梭菌感染

mSystems[IF:6.519]

① 对不同饮食方式喂养的小鼠进行抗生素处理后接种艰难梭菌，进行病症及生存期评价以及不同时间节点肠道菌群测序；② 高碳水化合物饮食可缓解感染症状并延长生存期，而高脂肪类饮食则会加重感染症状；③ 饮食方式、抗生素处理及艰难梭菌感染对肠道菌群多样性均有影响，且毛螺菌科和瘤胃菌科的组间差异显著；④ 高碳水化合物饮食并非通过恢复抗生素处理后肠道微生物丰度来增加感染抗性，可能是帮助抗生素处理后幸存的特定菌种的恢复来增加抗性。

A High-Fat/High-Protein, Atkins-Type Diet Exacerbates Clostridioides (Clostridium) difficile Infection in Mice, whereas a High-Carbohydrate Diet Protects
02-11, doi: 10.1128/mSystems.00765-19

【主编评语】肠道菌群失衡易导致艰难梭菌感染（CDI）。此外，艰难梭菌的成功感染亦需要孢子萌发、生长、毒素合成等受某些物质如氨基酸、胆盐、短链脂肪酸等调节的生理过程。目前关于饮食如何影响CDI的研究结果并不一致。发表在mSystems的研究比较了不同饮食方式（高脂肪高蛋白饮食、高脂肪低蛋白饮食、高碳水化合物饮食及小鼠实验室标准饮食）对CDI小鼠症状和存活率以及肠道菌群影响，表明高脂高蛋白的阿特金斯饮食法显著加深小鼠CDI症状，而高碳水化合物饮食则可预防CDI。该研究为通过饮食干预治疗CDI提供了理论指导。（@nana）

低聚半乳糖调节肉鸡肠道菌群和先天免疫，提高肉鸡品质

mSystems[IF:6.519]

① 与普通饲料相比，添加低聚半乳糖（GOS）的饲料，可提高肉鸡的生长速度和出栏体重；② 食用GOS饲料的幼鸡盲肠乳杆菌组成改变，约氏乳杆菌丰度增加，卷曲乳杆菌丰度减少；③ GOS饲料可增加幼鸡回肠绒毛中杯状细胞的密度，在15天时，绒毛高度和隐窝深度的显著增加；④ 约氏乳杆菌在没有病原菌情况下也能激发肠道固有免疫，促进回肠和盲肠IL-17A基因表达，同时伴随IL-10基因表达减少；⑤ 幼鸡盲肠中约氏乳杆菌丰度，与自身体重增加呈正相关。

Galacto-Oligosaccharides Modulate the Juvenile Gut Microbiome and Innate Immunity To Improve Broiler Chicken Performance
01-14, doi: 10.1128/mSystems.00827-19

【主编评语】肉鸡养殖中，通过饮食控制调节鸡的肠道菌群，能提高肉鸡的生长速度和体重，并能减少抗生素生长促进剂使用。益生元低聚半乳糖(galacto-oligosaccharides，GOS)是奶酪生产的副产品，添加到鸡饲料鸡中，能改善肉鸡的生长速度和体重。mSystems近期的研究，通过比较普通饲料喂养和添加了GOS饲料喂养的鸡(孵化日到35天龄)的各项指标，来评估GOS饮食对肉鸡的影响。发现GOS饲料有助于幼鸡盲肠富集约氏乳杆菌，进而促进肠道的固有免疫。同时，幼鸡盲肠中约氏乳杆菌丰度，与自身体重增加呈正相关。本研究或确定了GOS添加饲料、肠道约氏乳杆菌和肠道固有免疫影响肉鸡生长的相互关系。（@nana）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，Erin，orchid，沈志勋，Lexi，Johnson，徐笑

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