哪些因素在左右餐后代谢反应？权威量化研究来了 | 热心肠日报

今天是第1488期日报。

Nature子刊：多因素机器学习模型预测餐后代谢反应

Nature Medicine[IF:30.641]

① 纳入1002名英国受试者进行试验，探究多种因素与餐后甘油三酯（TG）、血糖和胰岛素反应的关系，并在另一队列中验证；② 餐后代谢反应有明显的个体差异，TG、血糖和胰岛素的变异系数分别为103%、68%和59%；③ 饮食成分、用餐背景和遗传因素（SNP）对餐后血糖反应有较高的解释度（15.4%、~7.6%和9.5%），但对TG和胰岛素的解释度较低；④ 肠道菌群对餐后TG、血糖和胰岛素反应的解释度为7.5%、6.4%和5.8%；⑤ 建立机器学习模型可预测餐后TG和血糖。

Human postprandial responses to food and potential for precision nutrition
06-11, doi: 10.1038/s41591-020-0934-0

【主编评语】对食物的代谢反应可影响心血管代谢疾病的风险，但目前仍缺少大规模高分辨率的相关研究。《Nature Medicine》发表的一项最新研究，纳入了英国PREDICT1研究中的1002名健康受试者（包括几百名双胞胎），分析了他们的餐后代谢反应情况（甘油三酯、血糖、胰岛素），及其与膳食成分、日常饮食、用餐背景（之前的饮食、进餐顺序/时间、睡眠、运动等）、人体和临床生化指标、遗传、肠道菌群等因素的关系，并在一个独立的美国队列中进行了验证。该研究发现，遗传因素（基于SNP分析）对于餐后的代谢反应（特别是甘油三酯）似乎并没有起到主导作用，而一些可变因素（如用餐背景）的作用则比预期的要大。研究者使用机器学习开发了一个预测个体餐后反应的模型，在血糖和甘油三酯预测方面有相对较好的表现。这些发现对于进一步开发个体化的饮食营养干预策略有参考意义。（@mildbreeze）

Nature：肝-脑-肠神经弧，调控肠道免疫稳态

Nature[IF:43.07]

① 肝脏迷走神经感觉传入神经纤维能间接感知肠道微环境（如菌群信号），并将信号传递到脑干孤束核，再经迷走副交感神经传至肠神经元，形成肝-脑-肠神经弧；② 该神经弧信号可激活肠道抗原呈递细胞（APC）的毒菌碱乙酰胆碱受体（mAchR），诱导APC表达ALDH，促进视黄酸合成，从而诱导和维持肠道中的外周调节性T细胞（pTreg）；③ 在结肠炎小鼠模型中，切断从肝到脑干的左迷走神经感觉传入，会导致结肠pTreg减少，增加结肠炎易感性。

The liver–brain–gut neural arc maintains the Treg cell niche in the gut
06-11, doi: 10.1038/s41586-020-2425-3

【主编评语】肠-脑轴与炎症性肠病和一些神经疾病存在密切关系，但目前人们对肠脑交流在维持肠道免疫稳态方面的作用仍所知甚少。《Nature》最新发表的一项研究，在小鼠中鉴定出一个肝-脑-肠神经通路，其神经信号参与调控肠道中的调节性T细胞。靶向这一神经回路的干预方法，或许能用于改善IBD、肠道感染和肠道癌症等多种疾病。（@mildbreeze）

Nature子刊：肠道菌群产的鞘脂可影响宿主脂代谢

Nature Communications[IF:11.878]

① 结肠肠腺癌细胞系Caco-2可吸收并代谢细菌产的鞘脂（SL）骨架鞘氨醇，而其自产的鞘氨醇因此被抑制；② 细胞培养和小鼠实验证明，源于野生型多形拟杆菌（BTWT）的脂质可被Caco-2和小鼠肠上皮细胞吸收；③ 无菌小鼠定植BTWT后，其肠道和肝脏的SL水平均高于定植不产SL的多形拟杆菌的无菌小鼠；④ 口服BTWT补剂后，无脂肪食物喂养的正常小鼠的肝脏自产SL速度下降；⑤ 口服BTWT补剂可升高饮食导致胰岛素抵抗的小鼠的肝脏SL（如神经酰胺）水平。

Sphingolipids produced by gut bacteria enter host metabolic pathways impacting ceramide levels
05-18, doi: 10.1038/s41467-020-16274-w

【主编评语】鞘脂（SL）是哺乳动物体内重要的信号分子，与代谢紊乱息息相关。其中研究最多的一种SL是神经酰胺 ，它被认为与胰岛素抵抗相关。动物研究表明，降低肝脏神经酰胺的水平能缓解胰岛素抵抗。饮食是获得SL的一个重要方式，但其实人体肠道中的主要菌群成分拟杆菌门也是重要的SL来源。本文因此想要探究拟杆菌门产的SL对宿主肝脏的SL代谢的影响。作者先后使用细胞培养、无菌小鼠特定菌群定植和给传统喂养小鼠喂细菌补剂的方式，证明了拟杆菌门产的SL可调节宿主肝脏中具有生物活性的脂质水平。具有生物活性的脂质或可加入短链脂肪酸、次级胆汁酸、细胞内毒素、三甲胺和吲哚等代谢物，成为可调节宿主健康的肠道菌群产物之一。（@潇洒小姐陈）

Nature子刊：多形拟杆菌中糖胺聚糖代谢途径解析

Nature Communications[IF:11.878]

① 多形拟杆菌多糖利用基因座（PUL）包含多糖裂解酶（PL）、糖苷水解酶、硫酸酯酶、转运蛋白、结合蛋白（SGBP）等，受糖胺聚糖（GAG）底物诱导；② 酶活测定及突变分析表明，不同PL底物谱不同；③ SGBP及转运蛋白具有不同底物结合度；④ BT3328（PL）和SGBP（BT3329，BT3330）在细菌表面存在相互作用；⑤ 11种不同拟杆菌对GAG底物利用率不同，与其是否编码相关功能蛋白相关；⑥ 比较基因组分析表明，PUL只存在于拟杆菌特定种类，且组织结构高度变异。

Metabolism of multiple glycosaminoglycans by Bacteroides thetaiotaomicron is orchestrated by a versatile core genetic locus
01-31, doi: 10.1038/s41467-020-14509-4

【主编评语】糖胺聚糖（GAG）是多形拟杆菌（B.thetaiotaomicron）主要的优先利用营养素。按单糖残基、残基间连键的类型以及硫酸基的数目和位置，GAG可分为5个主要类别：透明质酸（HA）、硫酸软骨素（CS）、硫酸皮肤素（DS）、硫酸角质素（KS）及硫酸乙酰肝素和肝素（HP）。尽管HP代谢途径以及参与CS代谢的酶已有报道，但CS、DS、HA的代谢途径以及各个酶之间是如何协调作用的还不清晰。发表在《Nature Communications》上的一篇文章对多形拟杆菌的多糖利用基因座（PUL）进行了深入研究，鉴定了两个新的GAG结合蛋白，与多糖裂解酶（PL）协同作用促进GAG利用。并进一步研究了不同PL及其对应突变体的底物利用度、硫酸酯酶的三维结构以及PUL在不同拟杆菌的分布情况，填补了肠道细菌在糖胺聚糖代谢方面的空白。（@EADGBE）

北大口腔医院：调控菌群或可增强间充质干细胞对1型糖尿病的疗效

Theranostics[IF:8.063]

① 脂肪来源的干细胞（ADSC）可显著降低糖尿病小鼠的血糖水平，并显著改变其肠道菌群组成；② ADSC处理的糖尿病小鼠与PBS处理的糖尿病小鼠共培养后，可抑制ADSC的菌群调节作用及降血糖作用；③ 相比于ADSC处理，ADSC+抗生素处理可更显著地降低糖尿病小鼠的血糖水平；④ 机制上，抗生素处理通过增加肠道双歧杆菌属的丰度，并增加黏蛋白2的表达以抑制肠道细菌向胰腺的易位，同时上调TRPM7的表达以增加黏液层的厚度，从而增强ADSC的降血糖作用。

Depletion of the diabetic gut microbiota resistance enhances stem cells therapy in type 1 diabetes mellitus
05-17, doi: 10.7150/thno.44113

【主编评语】1型糖尿病患者可发生菌群失调，间充质干细胞移植是治疗1型糖尿病的潜在手段。来自北京大学口腔医学院的Yi Zhang团队及E Xiao团队在《Theranostics》上发表的一项最新研究，在1型糖尿病小鼠模型中发现，通过抗生素调控小鼠的肠道菌群，可导致特定菌群富集、肠道屏障功能增强及细菌易位减少，从而增强脂肪来源的干细胞的降血糖作用。该研究提示，调控菌群或可增强间充质干细胞移植对1型糖尿病的治疗效果。（@szx）

武汉协和医院：利用粪便菌群预测利福昔明治疗IBS-D的疗效

Pharmacological Research[IF:5.574]

① 纳入19名健康人和30名IBS-D患者，患者每日口服利福昔明，持续干预2周；② 根据干预前的粪便细菌组成与健康人是否相似将IBS-D患者分为两个亚组：IBS0和IBS1，基于ROC分析，可将粪便菌群失调指数高于-3.006的患者可诊断为IBS1；③ 与IBS0患者相比，利福昔明更好地改善了IBS1患者的腹部症状；④ 利福昔明增加了IBS1患者粪便中的双歧杆菌属，减少了大肠杆菌和肠杆菌属，并增强了IBS1患者的粪便细菌、真菌和黏膜细菌之间的关联。

Fecal bacteria can predict the efficacy of rifaximin in patients with diarrhea-predominant irritable bowel syndrome
05-26, doi: 10.1016/j.phrs.2020.104936

【主编评语】利福昔明可通过调节肠道菌群治疗腹泻型肠易激综合征（IBS-D），但并非对所有患者有效。来自华中科技大学同济医学院附属协和医院的侯晓华团队在《Pharmacological Research》上发表的一项最新研究，发现部分IBS-D患者的粪便菌群组成显著不同于健康人，而另一部分则与健康人相似，在粪便菌群组成显著异于健康人的患者中，利福昔明的治疗效果更好。（@szx）

国内团队：绝经后骨质疏松与肠道菌群及其代谢物的关系

Aging[IF:5.515]

① 纳入33名绝经后骨量减少患者、42名绝经后骨质疏松（PMO）患者及31名健康绝经后女性，进行粪便菌群测序及代谢组学检测；② PMO患者的骨密度和雌激素水平显著降低，骨转化标记物显著升高；③ PMO患者肠道菌群的丰富度和多样性降低，与腰椎BMD显著相关；④ PMO患者的粪便代谢谱失调，N-乙酰甘露糖胺升高，与骨密度负相关，并与细菌变化密切相关；⑤ 骨转化标记物与骨量减少患者中富集的Allisonella菌属、克雷伯菌属和巨球形菌属正相关。

Gut microbiota and metabolite alterations associated with reduced bone mineral density or bone metabolic indexes in postmenopausal osteoporosis
05-11, doi: 10.18632/aging.103168

【主编评语】来自厦门大学附属中山医院的Jian Chen团队、南方医科大学的Guangchuang Yu团队与上海健康医学院的Guohua Zheng团队在《Aging》上发表的一项最新研究，报道了绝经后骨质疏松症患者的肠道菌群多样性及组成变化，以及肠道菌群代谢产物的变化，并鉴定出了与骨密度及骨转化标记物相关的肠道细菌属及菌群代谢产物。（@szx）

国内团队：TMAO或不利于绝经女性骨骼健康

Aging[IF:5.515]

① 纳入绝经后髋部骨折的女性和年龄匹配的无骨折女性各286名，发现前者血清中氧化三甲胺（TMAO）水平显著高于后者；② 绝经女性中，上肢骨折合并髋部骨折患者的血清TMAO水平显著高于仅髋部骨折患者；③ 校正存在的其他风险因素后，高水平TMAO被证明是髋部骨折和上肢骨折合并髋部骨折的预测因子（TMAO增高1 uM，相对危险度分别为1.16和1.12）；④ 血清TMAO水平升高与髋部骨折高风险相关，提示TMAO增高或促进绝经后女性的骨质疏松和骨折。

Gut microbiota–dependent Trimethylamine N-Oxide are related with hip fracture in postmenopausal women: a matched case-control study
06-01, doi: 10.18632/aging.103283

【主编评语】山东大学齐鲁医院的Yang Li团队和中国人民解放军陆军第80集团军医院的Shao-Guang Fan团队合作在《Aging》杂志发表文章，报道了一项匹配性病例对照研究。研究揭示出绝经女性的髋部骨折患者的血清中肠道菌群代谢产物TMAO水平显著增高，且血清TMAO水平升高与髋部骨折高风险相关，提示TMAO增高或促进绝经后女性的骨质疏松和骨折。（@爱的抉择）

国内团队：肠道菌群影响婴儿对小儿麻痹症疫苗的抗体应答

npj Vaccines[IF:5.02]

① 纳入107名接种小儿麻痹症疫苗（IPV+OPV）的婴儿；② 在末剂OPV接种前28天、末剂OPV接种前14天及末剂OPV接种当天，对粪便菌群进行分析；③ 相比于接种二价OPV，接种三价OPV的婴儿的2型脊髓灰质炎病毒特异性粘膜IgA阳性率更高；④ 相比于产生IgA应答的婴儿，未产生IgA应答的婴儿在末剂OPV接种当天的粪便菌群多样性更高，且厚壁菌门丰度较高，而放线菌门丰度较低；⑤ 梭状芽胞杆菌的丰度与较低的粘膜IgA应答相关。

Influence of gut microbiota on mucosal IgA antibody response to the polio vaccine
06-09, doi: 10.1038/s41541-020-0194-5

【主编评语】肠道菌群如何影响对小儿麻痹症疫苗的粘膜抗体应答尚未明确。中国医学科学院医学生物学研究所杨静思团队在《npj Vaccines》上发表的一项最新研究，对107名接种小儿麻痹症疫苗的婴儿的粪便菌群进行分析后发现，末剂OPV接种当天婴儿的粪便菌群多样性及组成，与粘膜特异性IgA抗体应答水平显著相关。（@szx）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，orchid，王辉，szx，Sophia，Echo Quasimodo，王文东

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