“肠肝轴”取得重要突破：利用菌群特征无创诊断肝硬化 | 热心肠日报

今天是第1508期日报。

Cell子刊：肠道菌群特征可用于肝硬化的无创诊断

Cell Metabolism[IF:21.567]

① 分析163人（对照、NAFLD肝硬化及其一级亲属）的粪便样本，用机器学习方法鉴定出可诊断肝硬化的微生物组特征；② 基于肝硬化中相对丰度显著改变的19个菌种或17种代谢物的诊断模型，可准确检测肝硬化，AUC均为0.91；③ 基于19个菌种+年龄的诊断模型，在亲属队列、中国和意大利不同肝硬化病因的队列中也有很好表现，结合血清白蛋白可进一步提升准确性；④ 在另一NAFLD队列中，基于19个菌种+年龄+血清AST的诊断模型可区分肝硬化和早期肝纤维化。

A Universal Gut-Microbiome-Derived Signature Predicts Cirrhosis
06-30, doi: 10.1016/j.cmet.2020.06.005

【主编评语】非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）等慢性肝病患者中常见肠道菌群失调，这些菌群变化或能用于相关疾病的无创检测。《Cell Metabolism》发表的一项美国研究，分析了NAFLD肝硬化患者粪便样本中的菌群物种、基因通路和代谢物改变特征及其相互关联，用随机森林机器学习方法，鉴定出适用于不同病因、种族和地区人群的通用肝硬化肠道微生物组特征，结合血液指标还能对肝硬化和早期肝纤维化进行区分。该研究说明，粪便微生物组特征可用于肝硬化的无创诊断，且特定的肠道细菌或许可作为防治肝硬化的新靶点。（@mildbreeze）

人群研究揭示肠-肝脏轴在酒精性肝病进展中的作用

Gut Microbes[IF:7.74]

① 共纳入106位中年酒精依赖性患者（AUD）和24位对照，发现仅部分AUD病人的肠通透性（IP）增加，紧密连接和PV-1在血管的表达被破坏；② IP的增加与十二指肠菌群变化或肠上皮变化无关，与粪便菌群的组成变化有关；③ 单独的IP增加不能完全解释AUD病人的微生物易位增加；④ 十二指肠菌群失调偏向特定的潜在致病菌（链球菌属、Shuttleworthia、罗氏菌属）、肠通透性增加、微生物易位标志物升高可共同表征AUD患者具有进展性酒精性肝病的特征。

Intestinal permeability, microbial translocation, changes in duodenal and fecal microbiota, and their associations with alcoholic liver disease progression in humans
06-26, doi: 10.1080/19490976.2020.1782157

【主编评语】《Gut Microbes》近期发表的文章，在人群中发现进展性酒精性肝病的疾病早期阶段就与十二指肠粘膜菌群失调和微生物易位升高具有相关性。部分AUD患者的肠通透性增加，但肠道通透性增加与十二指肠粘膜菌群失调和微生物易位升高无关，与粪便微生物失调有关。（@爱的抉择）

肠道菌群能否反映慢性肝病的严重程度？

Gut[IF:19.819]

① Wei等人报道了自身免疫性肝炎（AIH）患者与健康人的肠道菌群差异，包括多样性降低、链球菌和韦荣球菌等菌属富集；② 分析19名健康人以及使用质子泵抑制剂（PPI）的11名非肝硬化的慢性肝病（CLD）患者和15名肝硬化CLD患者的肠道菌群，发现菌群多样性逐步降低且与细菌移位负相关，而韦荣球菌属和链球菌属则随着CLD进展而升高；③ Wei等人报道的AIH肠道菌群变化，可能不是AIH特异的，而是也与PPI使用有关，且可能随CLD进展而加剧。

Neither black nor white: do altered intestinal microbiota reflect chronic liver disease severity?
06-05, doi: 10.1136/gutjnl-2020-321424

【主编评语】《Gut》近期发表的一篇通讯文章，结合研究者开展的一些初步分析结果，对上海交大仁济医院团队此前发表的一项自身免疫性肝炎患者肠道菌群的研究结论（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1045794219）进行了探讨。（@mildbreeze）

二氧化钛纳米颗粒对小鼠菌群、免疫及代谢的影响

Small[IF:11.459]

① 小鼠口服TiO2 E171（112nm）及TiO2 NP（33nm），持续8周；② TiO2 E171无明显毒性，TiO2 NP有轻微肝肾副作用；③ 2种TiO2均可显著改变肠道菌群构成，增加厚壁菌门，减少拟杆菌门、双歧杆菌属及乳杆菌属，降低盲肠短链脂肪酸水平，增加结肠粘膜中的促炎免疫细胞及细胞因子，而TiO2 NP的促炎作用更强；④ 相比于非肥胖小鼠，TiO2对肥胖小鼠的促炎作用更强，且对肝脏和结肠蛋白组的影响更大；⑤ 2种TiO2生物效应的差异可能由其颗粒大小决定。

Foodborne Titanium Dioxide Nanoparticles Induce Stronger Adverse Effects in Obese Mice than Non‐Obese Mice: Gut Microbiota Dysbiosis, Colonic Inflammation, and Proteome Alterations
06-09, doi: 10.1002/smll.202001858

【主编评语】近期，法国开始禁止在食品中添加二氧化钛（TiO2，编号E171）。来自《Small》上发表的一项最新研究，对比了TiO2 E171与粒径更小的TiO2纳米颗粒（TiO2 NP）对小鼠的影响，发现2种TiO2均无明显的毒性，但可改变肠道菌群组成，并可诱导结肠炎症应答，而TiO2 NP的促炎作用更强。而在肥胖小鼠中，TiO2的促炎作用更加显著。（@szx）

快速测定个体肠道菌群药物反应的新方法

Microbiome[IF:11.607]

① 建立一种基于体外培养和宏蛋白质组学的方法，能快速测定药物对个体微生物组的组成和功能的影响；② 用该方法测试43种化合物对5个人粪便微生物组的影响；③ 抗生素、小檗碱和布洛芬都可抑制菌群体外生长过程中的生物量积累；④ 39种非抗生素化合物中有35种具有选择性的抗菌活性；⑤ 7种化合物导致了宏蛋白质组的整体改变，包括药物特异性的微生物组功能变化；⑥ 不同药物可影响微生物组不同成员的功能，也可在不改变细菌丰度的前提下改变细菌功能。

RapidAIM: a culture- and metaproteomics-based Rapid Assay of Individual Microbiome responses to drugs
03-11, doi: 10.1186/s40168-020-00806-z

【主编评语】很多口服药物都可以影响肠道菌群的组成和功能，《Microbiome》发表的一项研究介绍了一种称为RapidAIM的体外检测方法，可测定药物对人体肠道菌群的组成和功能的影响。（@mildbreeze）

Nature子刊：新平台制备口服蛋白质药物或可实现在肠道系统的高效递送

Nature Nanotechnology[IF:31.538]

① 构建一种两性离子胶束平台，其具有病毒模拟两性离子表面、甜菜碱侧链和超低临界胶束浓度等特征；② 两性离子胶束显著增加药物在粘液层的渗透，促进上皮细胞通过转运体吸收药物，同时不需要打开紧密连接；③ 利用该平台将两性离子胶束型胰岛素冻干粉封装在肠溶胶囊中，制备成口服胰岛素；④ 口服胰岛素的生物相容性较好，生物利用度高达40%以上，可调控胰岛素作用曲线，且具有长期安全性，可实现蛋白质的口服给药。

Zwitterionic micelles efficiently deliver oral insulin without opening tight junctions
06-01, doi: 10.1038/s41565-020-0693-6

【主编评语】口服蛋白质药物面临诸多困难：药物通过肠粘液和上皮细胞层的渗透效率低下，导致吸收和生物利用度较低，以及打开紧密连接具有安全性问题，这些都导致口服蛋白质药物的临床转化受到阻碍。《Nature Nanotechnology》最近发表的文章，揭示了两性离子胶束平台制备的口服药物可高效在肠道中递送，而且不打开紧密连接，具有较高的生物利用度和长期安全性，提供了一种口服蛋白质药物制备的新思路。（@爱的抉择）

Science子刊：微量营养素封装新策略可缓解微量营养素缺乏

Science Translational Medicine[IF:16.304]

① 用聚合物BMC分别封装铁、锌、维生素A等11种微量营养素和共封装四种维生素，提高了微量营养素在热、紫外线、潮湿和氧化条件下的稳定性；② 封装的微量营养素可在模拟胃液中快速释放；③ 封装了维生素A的微粒在小鼠肠道表现出良好的释放和肠道吸收；④ 最初人体研究中，来自封装微粒的铁离子生物利用度较游离铁低；⑤ 增加微粒中铁的负载量并减少BMC的含量后，可显著改善人肠道模型中铁的吸收，其生物利用度可达游离铁水平。

A heat-stable microparticle platform for oral micronutrient delivery
2019-11-13, doi: 10.1126/scitranslmed.aaw3680

【主编评语】微量营养素缺乏（micronutrient deficiency）影响多达20亿人，是发展中国家出现认知疾病和身体疾病的主要原因，也是引起公众健康关注的主要问题。尽管食物营养强化（food fortification）可以有效地治疗微量营养素缺乏，但在储存和烹饪过程中的热量会降解微量营养素，从而导致人体无法充分吸收。发表在《Science Translational Medicine》上的一项研究指出，poly(butylmethacrylate-co-(2-dimethylaminoethyl)methacrylate-co-methylmethacrylate) (1:2:1)（简称BMC）作为一种安全、稳定且可在胃酸中快速溶解的材料，能够对11种微量营养素进行单独封装和同时封装其中的4种。其封装的维生素A在小鼠体内显示出较好的生物利用度，且对铁离子的封装进行优化后，人肠道模型对铁离子的生物利用度可增加至游离铁的生物利用度水平。该递送平台可以帮助改善微量营养素的口服递送，在改善发展中国家的微量营养素缺乏中具有巨大潜力。（@EADGBE）

Nature子刊：用于口服药物筛选的胃肠道新模型

Nature Biomedical Engineering[IF:18.952]

① 利用猪胃肠道组织和机器人技术建立了一个胃肠道新模型GI-TRIS；② GI-TRIS可在体外培养过程中长时间维持功能，并允许进行高通量药物筛选（每天筛选上千样本）；③ 与常用的体外肠道转运测定系统Caco-2 Transwell相比，GI-TRIS能更好的预测药物在人胃肠道中的吸收情况，能避免前者存在的基因组不稳定的问题；④ 利用GI-TRIS系统筛选得到了一种新的催产素配方，其生物利用度比普通催产素增加了11.3倍。

Robotically handled whole-tissue culture system for the screening of oral drug formulations
04-27, doi: 10.1038/s41551-020-0545-6

【主编评语】利用癌细胞测试口服药物的传统方法，无法有效预测药物在肠道中的体内吸收情况，且存在效率低的问题。《Nature Biomedical Engineering》发表的一项研究建立了一个使用猪胃肠组织外植体的机器人培养系统，可用于高通量分析预测口服药物在人体肠道中的吸收情况。（@mildbreeze）

中科院微生物所：人、鸡和猪肠道微生物抗生素抗性基因表达谱

Environment International[IF:7.577]

① 在18份人、鸡、猪粪便样品中共鉴定到330个抗生素抗性基因（ARG），可抗21种抗生素类型；② 其中四环素、大环内酯-林可胺-链阳菌素、氨基糖苷类、林可胺类和β内酰胺类ARG丰度较高，四环素ARG丰度在所有样品中均最高；③ 在人、鸡、猪样品中分别有49.4%、66.5%和56.6的ARG表达，主要为四环素、氨基糖苷类和β内酰胺类ARG；④ 鸡肠道具有较多的可移动遗传元件；⑤ 杀菌剂和金属抗性基因在所有样品中具有较高转录水平。

Integrated metagenomic and metatranscriptomic profiling reveals differentially expressed resistomes in human, chicken, and pig gut microbiomes
03-19, doi: 10.1016/j.envint.2020.105649

【主编评语】肠道微生物是抗生素抗性基因（ARG）的储存宿主。然而，关于肠道微生物中ARG的存在（宏基因组DNA水平）和表达谱（宏转录组RNA水平）的信息有限。中科院微生物研究所高福与团队在《Environment International》发表一项研究，通过宏基因组测序和宏转录组测序对来源于人、鸡和猪肠道微生物中的ARG进行了基因组和转录水平的分析，加深了对ARG在人、鸡、和猪肠道菌群中的分布、进化和传播的理解。（@EADGBE）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，爱的抉择，Erin，fang fang，元气少女617(ꈍᴗꈍ)

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