"菌群-肠脑轴"渐入佳境，9篇论文多角度审视 | 热心肠日报

今天是第1439期日报。

Cell子刊：肠道菌群与神经系统的信号调控（观点）

Molecular Cell[IF:14.548]

① 一些肠道菌能代谢饮食成分产生短链脂肪酸、修饰胆汁酸，相关代谢物可能直接或间接（经肠上皮或肠内分泌细胞）向神经传递信号；② 菌群能产生、消耗或感知多种神经递质，或影响其宿主合成，具有与感觉神经互作、经体液循环抵达大脑的潜力；③ 建立肠道菌群-神经互作信号图谱，需考虑能激活GPCR等神经递质受体的其它代谢物（如苯乙胺、酪胺等）、菌群的空间结构、肠内多种细胞和受体的空间分布等；④ 肠道菌可代谢神经药物，改变药物活性。

Toward Understanding Microbiome-Neuronal Signaling
04-09, doi: 10.1016/j.molcel.2020.03.006

【主编评语】肠道菌群可以影响宿主的大脑和行为，菌群-肠-脑轴交流主要由代谢、免疫和神经途径介导。然而，微生物与感觉神经之间如何发生直接信号传递等具体机制，仍待阐明。《Molecular Cell》近期发表的观点文章，从短链脂肪酸、神经递质、其它活性物质、神经调节药物等几个方面，探讨了研究菌群-神经互作中的信号传递机制的当前进展、问题和方向，值得专业人士参考。（@mildbreeze）

饮食-菌群共舞：营养如何引导肠脑轴（综述）

Current Opinion in Neurobiology[IF:6.014]

① 饮食-菌群相互作用是肠道菌群影响宿主大脑功能的核心机制；② 肠道菌群能影响对宿主大脑的营养供应，例如产生宿主所需的氨基酸和维生素、代谢膳食纤维产生短链脂肪酸、与宿主竞争某些营养素质；③ 饮食结构的改变可调节菌群的相对丰度，菌群的组成可以改变饮食对宿主的影响；④ 饮食-菌群相互作用对行为的影响，依赖于营养物质或饮食衍生代谢产物对宿主的不同细胞、器官和系统的作用；⑤ 菌群对行为影响的相关研究应该在明确的饮食环境中进行。

The diet-microbiome tango: how nutrients lead the gut brain axis
03-19, doi: 10.1016/j.conb.2020.02.005

【主编评语】大脑功能与饮食营养和肠道菌群密切相关，《Current Opinion in Neurobiology》近期发表的综述文章，探讨了饮食-菌群互作在菌群-肠-脑轴中的核心作用和机制，值得参考。（@mildbreeze）

乳杆菌增强小鼠记忆

Microbiome[IF:10.465]

① 在CC小鼠模型中鉴定出与短期记忆相关的715个SNP，主要富集于参与学习和记忆功能的基因；② 菌群分析表明，乳杆菌科和脱铁杆菌科与记忆力正相关，拟杆菌科和梭菌科与记忆力负相关；③ 给无菌小鼠单定植乳杆菌菌株，能显著改善小鼠记忆，而定植大肠杆菌则无此效果；④ 定植乳杆菌后，小鼠粪便中乳酸等多种代谢物水平升高，口服补充乳酸能增强常规小鼠的记忆；⑤ 定植乳杆菌或补充乳酸，能使小鼠海马中的神经递质GABA水平升高。

Genetic and metabolic links between the murine microbiome and memory
04-17, doi: 10.1186/s40168-020-00817-w

【主编评语】近期研究表明，肠道微生物组可通过肠-脑轴影响宿主行为，《Microbiome》上发表的一项最新研究，在小鼠中分析了宿主遗传、肠道微生物组、代谢组和记忆之间的关联，发现菌群中的乳杆菌属细菌可能通过增加乳酸等代谢产物，影响大脑海马区中的特定神经递质水平，起到增强记忆力的作用。（@mildbreeze）

南京医科大学刘星吟团队发表孤独症与肠道菌群研究的重要成果

Gut Microbes[IF:7.823]

① 孤独症组（ASD）的α多样性系数随着年龄的增加无显著变化，而健康组（TD）的α多样性系数同年龄呈正相关，暗示孤独症患者肠道菌群发育处于相对停滞的状态；② 便秘孤独症患者组（C-ASD）的物种多样性降低，源于Sutterella、Prevotella 和Bacteroide 及同代谢活动紊乱相关的菌群减少，表明这些菌群可能参与便秘孤独症患者的致病机制；③ 差异代谢物参与多种神经递质（血清素、多巴胺、组氨酸、GABA等）的代谢，并与特定物种丰度变化相关。

Altered gut microbial profile is associated with abnormal metabolism activity of Autism Spectrum Disorder
04-21, doi: 10.1080/19490976.2020.1747329

【主编评语】南京医科大学刘星吟团队在《Gut Microbes》发表孤独症中肠道菌群研究的重要成果，为了探讨不同年龄结构的孤独症患者的肠道菌群组成及差异、完善孤独症患者胃肠道功能异常的临床诊疗方法、深入研究孤独症患者的肠道菌群组成、菌群代谢物同胃肠道症状之间的潜在关系以进一步探讨孤独症患者的肠道菌群结构同年龄和代谢之间的关系，作者采用扩增子、宏基因组和代谢组等技术，建立了高效的诊断模型，为孤独症的诊疗提供基于肠道菌群的辅助诊疗方案，并揭示肠道菌群的代谢物参与了神经递质的代谢途径，为从肠-微生物-脑轴揭示自闭症的病理机制奠定了基础。（@刘永鑫-中科院遗传发育所-宏基因组）

肠道菌群将人的焦虑传给小鼠

Microbiome[IF:10.465]

① 分别在无菌小鼠体内定植注意力缺陷/多动症（ADHD）患者和健康人群粪便，收集粪便样本，评估小鼠大脑的结构功能及行为表现；② 与对照组相比，ADHD组小鼠菌群组成明显改变，共31个菌属的相对丰度改变；③ 弥散张量成像发现ADHD小鼠脑白质和灰质区域的结构完整性均下降，且其与上述显著差异菌群有关；④ 右侧运动皮层与右侧视觉皮层的偏相关分析显示ADHD小鼠功能连接模式降低；⑤ ADHD小鼠焦虑程度增加，但没有记忆缺陷或冲动行为。

Gut microbiota from persons with attention-deficit/hyperactivity disorder affects the brain in mice
04-01, doi: 10.1186/s40168-020-00816-x

【主编评语】研究分别将注意力缺陷/多动症（ADHD）患者和健康人群粪便菌群移植给无菌小鼠，无菌小鼠表现出与供体相似的症状。研究结果表明，肠道菌群可以影响小鼠大脑发育和功能。（@兵兵）

Cell子刊：慢性压力引起的肠道菌群变化，促进小鼠抑郁症并削弱药物疗效

Cell Reports[IF:7.815]

① 慢性应激引起小鼠抑郁症和肠道菌群改变，将其菌群移植给健康小鼠，可诱发受体小鼠抑郁，减少海马体（HpC）神经形成；② 受体小鼠色氨酸（Trp）代谢中的5-羟色胺（5-HT）途径受损，伴随HpC中的5-HT生物利用度、生物合成和再摄取缺陷；③ 氟西汀（FLX）治疗未能恢复受体小鼠的大脑5-HT水平、神经形成和抑郁症状，但补充5-HT的直接前体5-羟基色氨酸有改善效果；④ 慢性应激引起的肠道菌群变化，通过改变Trp代谢，参与抑郁症发病、削弱FLX疗效。

Changes in Gut Microbiota by Chronic Stress Impair the Efficacy of Fluoxetine
03-17, doi: 10.1016/j.celrep.2020.02.099

【主编评语】对于重度抑郁症，药物治疗并非总有效果，包括选择性5-羟色胺（5-HT）再摄取抑制剂氟西汀。《Cell Reports》近期发表的一项研究表明，慢性应激导致的肠道菌群扰动，能通过损伤5-HT生物合成和生物利用度，促进抑郁症发生并削弱氟西汀疗效；而补充5-HT的直接前体5-羟基色氨酸（5-HTP）以促进5-HT生物合成，能改善小鼠抑郁症状。（@mildbreeze）

年轻抑郁症患者的肠道菌群具有促炎特征

Brain Behavior and Immunity[IF:6.17]

① 对比分析43名年轻重度抑郁症患者（MDD）和47名健康人，发现两组受试者的肠道菌群组成在多个分类学水平上存在显著差异；② MDD组的菌群多样性降低，厚壁菌减少而拟杆菌增多，产丁酸的抗炎细菌粪杆菌属减少、产LPS或有潜在促炎作用的γ变形菌和Flavonifractor菌属增多；③ 与此一致，MDD组菌群的短链脂肪酸合成功能降低、产LPS功能增强；④ MDD患者中，不同细菌类群的变化幅度与抑郁症状的严重程度相关，大部分与是否服用精神药物无关。

Reductions in anti-inflammatory gut bacteria are associated with depression in a sample of young adults
03-27, doi: 10.1016/j.bbi.2020.03.026

【主编评语】《Brain Behavior and Immunity》发表的一项研究表明，年轻重度抑郁症患者的肠道菌群组成发生改变，主要特征为抗炎菌减少、促炎菌增多，提示菌群相关的低度炎症可能在抑郁症中有一定作用。（@mildbreeze）

肠道菌产生的淀粉样蛋白，能加速αSyn聚集和神经退变

eLife[IF:7.551]

① 神经退行性疾病与淀粉样蛋白的异常聚集有关，人类编码约30种淀粉样蛋白，而肠道微生物也能产生功能性淀粉样蛋白，如Curli蛋白；② 在过表达人淀粉样蛋白α-突触核蛋白（αSyn）的小鼠中，定植产Curli蛋白的大肠杆菌能促进肠道和大脑的αSyn病理和炎症，③ 纯化的Curli蛋白亚基CsgA能在体外加速αSyn聚集；④ 过表达αSyn的小鼠口服肠道限制性淀粉样蛋白抑制剂，可抑制肠内的csgA表达，限制脑内αSyn聚集，减轻肠道和运动缺陷。

A gut bacterial amyloid promotes α-synuclein aggregation and motor impairment in mice
02-11, doi: 10.7554/eLife.53111

【主编评语】《eLife》近期发表的一项研究表明，特定肠道细菌产生的淀粉样蛋白Curli，能加剧小鼠模型中的αSyn聚集以及相关的肠道和运动行为症状，为预防和减缓由淀粉样蛋白聚集引起的神经退行性疾病提供新的干预靶点。（@mildbreeze）

合肥工业大学：EGCG影响肠道菌群，或能改善帕金森病

FASEB Journal[IF:5.391]

① EGCG（0.5 mM）对20日龄的PINK1-null果蝇的神经元缺陷、飞行攀爬能力、线粒体异常、生存期等具有回补作用；② EGCG通过增加果蝇肠道内拟杆菌门和厚壁菌门丰度，降低变形菌门、醋酸杆菌和乳酸杆菌的丰度对肠道微生物结构进行修复，从而帮助宿主表型缺陷的回补；③ 通过转录组分析，发现摄入EGCG使PINK1-null果蝇的转录谱发生变化，其中TotM是修复作用的关键基因；④ 在鱼藤酮暴露诱导的PD模型中，EGCG也可通过调节肠道微生物群来减轻病症。

EGCG ameliorates neuronal and behavioral defects by remodeling gut microbiota and TotM expression in Drosophila models of Parkinson’s disease
03-10, doi: 10.1096/fj.201903125RR

【主编评语】文章以PINK1-null果蝇为研究模型，利用不同剂量的表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）对其进行干预，测定其神经及行为学表现。研究结果显示，EGCG（0.5 mM剂量条件下）能改变PINK1-null果蝇的肠道菌群组成，缓解神经和行为学缺陷。转录组学结果显示该过程与TotM基因有关。鱼藤酮暴露诱导的帕金森病模型实验也证实了EGCG的该功效。（@兵兵）

感谢本期日报的创作者：Zhonghua，楸楸，mildbreeze，刘永鑫-中科院遗传发育所-宏基因组，Echo Quasimodo，this little piggy，爱的抉择，Johnson

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