今日Cell：肠道菌群调节5-羟色胺水平的新机制 | 热心肠日报

今天是第1514期日报。

Cell：菌群RNA激活肠道Piezo1，调控5-羟色胺合成和肠道/骨骼健康

Cell[IF:38.637]

① Piezo1是对机械力敏感的阳离子通道；② 特异性敲除小鼠肠上皮Piezo1，会延长肠道转运时间，减轻实验性结肠炎，并增加骨形成，这些表型是源于肠道5-羟色胺（5-HT）合成的减少；③ Piezo1促进肠道5-HT合成并不依赖于机械力刺激，而是需要菌群衍生的单链RNA（ssRNA）；④ 纯化的粪便ssRNA是Piezo1的天然配体，ssRNA激活Piezo1，通过不依赖于MyD88/TRIF的机制，诱导肠道5-HT生成；⑤ 给小鼠结肠灌注RNase A以清除ssRNA，会抑制肠道运动、增加骨量。

RNA Sensing by Gut Piezo1 Is Essential for Systemic Serotonin Synthesis
07-07, doi: 10.1016/j.cell.2020.06.022

【主编评语】肠嗜铬细胞通过产生5-羟色胺（5-HT）来调节骨骼和肠道生理健康，近期研究显示，肠道菌群能调节5-HT水平，但机制不明。《Cell》发表的一项最新研究发现，肠道中表达的阳离子通道Piezo1能感知菌群衍生的单链RNA（ssRNA），这些ssRNA激活Piezo1，促进肠道5-HT合成，从而参与调控肠道蠕动和骨量。ssRNA-Piezo1轴或许是防治5-HT相关的骨骼和肠道疾病的潜在靶点。（@mildbreeze）

武汉大学：口服细菌“鸡尾酒”清除含氮代谢废物

Nature Biomedical Engineering[IF:18.952]

① 从小鼠粪便中分离出3种菌株（埃希氏杆菌属、芽孢杆菌属及肠杆菌属）可将尿素及肌酸酐代谢为氨基酸；② 将3种菌株封装于表面为聚多巴胺层的藻酸钙微球制成细菌微生态系统（BME），小分子含氮代谢废物可选择性渗透进入；③ BME在小鼠中表现出良好的安全性，且对肠道菌群影响很小；④ 在多种AKI小鼠模型中，BME可显著降低血液中的尿素及肌酸酐水平，并提高生存率；⑤ 在AKI猪模型中，BME可显著降低血液中的尿素及肌酸酐水平，且对体重无显著影响。

An orally delivered microbial cocktail for the removal of nitrogenous metabolic waste in animal models of kidney failure
07-06, doi: 10.1038/s41551-020-0582-1

【主编评语】肾衰竭患者通常需要透析以清除体内的含氮代谢废物。武汉大学张先正团队在《Nature Biomedical Engineering》上发表的一项最新研究，从小鼠粪便中筛选出3种可将含氮代谢废物（尿素、肌酸酐）代谢为氨基酸的菌株，并将其封装于藻酸钙微球中，以确保3种菌株进入肠道后定位于相同区域。在急性肾衰竭（AKI）小鼠及猪模型中，含有3种菌株的微球均可有效地降低血液中的尿素及肌酸酐水平，并具有良好的安全性。（@szx）

Nature子刊：少数民族的生活方式巨变，对肠道菌群有何影响

Nature Medicine[IF:36.13]

① 分析118名生活方式发生巨大转变（从游牧到定居）的爱尔兰旅行者的粪便菌群，并与全球其他人群进行对比；② 整体上，该人群保留了一个不同于工业化和非工业化人群的过度型菌群，但更类似非工业化人群；③ 该人群的菌群可进一步分为3种：类非工业化、中间型、类工业化，其菌群组成与个体从小到大的生活环境变化有关，非饮食的生活方式和环境因素是主要决定因素；④ 类工业化菌群者的菌群功能有更多疾病风险特征，如SCFA途径减少、TMA增多。

Microbiome and health implications for ethnic minorities after enforced lifestyle changes
07-06, doi: 10.1038/s41591-020-0963-8

【主编评语】现代生活方式增加了患慢性疾病的风险，部分原因是由于改变了微生物群，但少数民族的生活方式改变对其健康影响的研究还较为缺乏。爱尔兰旅行者是一个不同于欧洲其他游牧民族的亚群体，但在基因上与非游牧定居的爱尔兰人非常相似。他们的生活方式随着2002年的立法而改变，随着游牧生活的结束，其生活条件发生巨大变化。最新发表在《Nature Medicine》的研究调查了爱尔兰旅行者最近生活方式的改变是否与微生物群的差异和慢性疾病的风险有关，参与研究的87%爱尔兰旅行者童年时是游牧民族。该研究发现，当少数民族被迫转变生活方式时，其微生物组也会改变，其变化主要与非饮食相关生活因素有关。（@Lexi）

接触城市自然环境对婴儿菌群多样性有何影响？

Environment International[IF:7.577]

① 纳入CHILD队列中的355名婴儿，记录婴儿暴露于住所周围500米内自然环境的情况，并分析4月龄时的粪便菌群组成及多样性；② 自然环境的暴露与较低的菌群α-多样性相关，上述关联仅存在于非母乳喂养且家中养宠物的婴儿中；③ 在非母乳喂养且家中养宠物的婴儿中，粪便菌群的β-多样性同样与自然环境暴露相关；④ 在非母乳喂养婴儿中，当家庭及宠物与自然环境有密切接触时，粪便菌群中的疣微菌目及梭菌目减少，而肠杆菌目增加。

Natural environments in the urban context and gut microbiota in infants
09-20, doi: 10.1016/j.envint.2020.105881

【主编评语】与自然环境的接触被认为有益于人体共生菌群。《Environment International》上发表的一项队列研究，对355名城市婴儿的自然环境暴露及粪便菌群进行分析，发现在非母乳喂养且家中养宠物的婴儿中，与自然环境的密切接触与较低的粪便菌群α-多样性相关，但这种关联对健康的影响还需进一步研究。（@szx）

国内团队：新冠疫情期间的消化管理共识

American Journal of Gastroenterology[IF:10.171]

① 部分新冠患者存在消化道症状，或与病毒感染、炎症、应激和药物副作用有关；② 控制发热、药物管理、肝脏支持、心理治疗、肠内营养等可用于管理上消化道症状；③ 蒙脱石和特定益生菌或可改善腹泻，应警惕抗生素相关腹泻和艰难梭菌感染；④ 管理肝损伤应注意抗病毒药用量，可考虑保肝药；⑤ 患者胃肠液和粪便或有传染性，消化门诊实践中应做好保护，并对患者进行初步筛查和风险分层；⑥ 为预防病毒传播，择期内镜、粪菌移植等建议在疫区暂停或推迟。

Management of Digestive Disorders and Procedures Associated With COVID-19
06-03, doi: 10.14309/ajg.0000000000000728

【主编评语】《American Journal of Gastroenterology》近期发表了由中国人民解放军总医院杨云生主任等牵头撰写、我国消化专家组共同制定的新冠疫情期间的消化管理共识，对于新冠相关的消化道症状及其管理方法，以及消化门诊和相关流程的管理，提出了若干实用建议，值得专业人士关注。（@mildbreeze）

Cell子刊：新冠病毒感染引发胃肠道症状的潜在机制（综述）

Cell Reports[IF:8.109]

① SARS-CoV-2可结合ACE2以感染肠道，触发肠道炎症应答；② 临床数据表明，COVID-19患者的胃肠道症状发生率在10%-20%之间，腹泻最为常见；③ SARS-CoV-2感染引起胃肠道疾病的潜在机制包括：促进炎症细胞向肠道的招募、影响ACE2的表达及活性、诱导低氧环境等；④ SARS-CoV-2感染可能降低ACE2的表达及活性，导致患者的肠道菌群失调并破坏肠道屏障，以诱发胃肠道症状并恶化疾病结局；⑤ 目前尚无证据表明靶向调控菌群对COVID-19有治疗效果。

Potential causes and consequences of gastrointestinal disorders during a SARS-CoV-2 infection
07-01, doi: 10.1016/j.celrep.2020.107915

【主编评语】COVID-19患者的胃肠道症状可能发生在呼吸道症状之前或之后。《Cell Reports》上发表的一篇综述文章，介绍了SARS-CoV-2感染胃肠道并引发胃肠道症状的分子机制、COVID-19患者的胃肠道症状发生率及结局，并讨论了SARS-CoV-2感染对肠道菌群的影响，以及肠道菌群对SARS-CoV-2感染的调控作用。（@szx）

JAMA：益生菌能减少养老院老人的抗生素使用吗？

JAMA[IF:45.54]

① 纳入英国23家养老院中310名老人（平均85岁），随机分为2组，一组每天服用益生菌胶囊（鼠李糖乳杆菌GG+动物双歧杆菌乳亚种BB-12），对照组服安慰剂，持续1年；② 两组在试验期间的抗生素使用时长无显著差异，益生菌组为12.9天，对照组为12.0天；③ 120名受试者发生了283起不良事件（益生菌组150、对照组133），两组的住院事件分别为94和78起，死亡事件为33和32起；④ 每日口服益生菌未能减少养老院老人的感染相关抗生素使用。

Effect of Probiotic Use on Antibiotic Administration Among Care Home Residents A Randomized Clinical Trial
07-07, doi: 10.1001/jama.2020.8556

【主编评语】《JAMA》发表的一项来自英国的临床试验，研究了口服益生菌是否能帮助养老院老人减少感染相关抗生素使用，结果表明益生菌可能对此无效。（@mildbreeze）

菌群可恢复肠道对药物的吸收

PNAS[IF:9.412]

① 针对肠道关键转运蛋白OATP2B1筛选136种赋形剂，鉴定出并确认了24种潜在的OATP2B1抑制剂；② OATP2B1抑制剂具有较高的分子量及疏水性，其中多数为染料（包括8种偶氮染料）；③ 在小鼠中，FD&C Red 40号（OATP2B1抑制剂之一，一种常用偶氮染料）可降低血浆中的非索非那定水平，后者为OATP2B1的底物，提示FD&C Red 40号可能抑制肠道的药物吸收；④ 在体外实验中，健康人的肠道菌群可代谢FD&C Red 40号使其失活，代谢产物无法抑制OATP2B1。

Bacterial metabolism rescues the inhibition of intestinal drug absorption by food and drug additives
06-22, doi: 10.1073/pnas.1920483117

【主编评语】食品及药品中含有大量小分子添加剂（赋形剂），对人体生理、药物安全及药物应答的影响尚未明确。来自《PNAS》上发表的一项最新研究，通过对136种赋形剂进行筛选，鉴定出24种对OATP2B1（一种肠道转运蛋白）有抑制作用，其中FD&C Red 40号可抑制小鼠的OATP2B1对非索非那定（一种抗组胺药物）的吸收。在体外实验中，肠道菌群可通过代谢FD&C Red 40号等OATP2B1抑制剂并使其失活，导致其代谢产物无法抑制OATP2B1。该研究提示，一些食品添加剂及药用辅料可能抑制肠道的药物吸收，肠道菌群可通过代谢这些添加剂，以恢复肠道的药物吸收。（@szx）

血清菌群代谢物预测T2D

Gut Microbes[IF:7.74]

① 在1018名女性中发现，六种菌群代谢物多样性（MMD）评分可以解释菌群α多样性中超过18％的差异，且MMD与T2D风险降低有关；② 其中，3-苯基丙酸酯、吲哚丙酸酯、肉桂酰甘氨酸和5-α-pregnan-3β，20α-二醇单硫酸盐等代谢物可预测更高菌群多样性，吲哚丙酸和苯基丙酸与低T2D风险有关；③ 在另外1522名志愿者中应用MMD，校正混杂因素后，其解释了菌群对T2D总影响的28%；④ 菌群多样性对T2D的影响大部分由菌群代谢物介导，可通过饮食进行调节。

Serum metabolites reflecting gut microbiome alpha diversity predict type 2 diabetes
06-24, doi: 10.1080/19490976.2020.1778261

【主编评语】文章基于血浆中（1018名志愿者）检测到的6种菌群代谢物（该6种代谢物可以解释菌群α多样性中超过18％的差异），建模成菌群代谢物多样性（MMD）评分。并在另外一个群体（1522名志愿者）中应用MMD，结果发现，这6种代谢物可以解释菌群对二型糖尿病（T2D）影响的28%。因此，文章认为，肠道菌群对T2D的影响通过菌群代谢物实现，并且可能受膳食调节。（@兵兵）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，szx，Lexi，兵兵

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