Nature双发：肠-脑轴继续突破，卵巢-肠轴惊喜登场 | 热心肠日报

今天是第1515期日报。

Nature：肠道菌群调控交感神经的肠脑轴神经机制

Nature[IF:42.778]

① 结合无菌和限菌小鼠模型、转录组学、神经回路示踪和化学遗传学等技术方法，分析菌群对肠道相关神经元的影响；② 清除肠道菌群会导致肠道外在交感神经中cFos表达升高（神经活性增加），这种对肠道交感神经活性的调控作用主要由菌群产生的短链脂肪酸等代谢物介导；③ 鉴定出参与这一调控作用的肠-脑-肠神经回路，涉及投射于远端肠道的迷走神经传入、多个脑干感觉核、运动前区谷氨酸能神经元（交感神经传出），能调控胃肠转运。

Microbiota modulate sympathetic neurons via a gut–brain circuit
07-08, doi: 10.1038/s41586-020-2474-7

【主编评语】《Nature》发表的一项最新研究在小鼠中鉴定出一个肠-脑-肠神经回路，能整合肠道菌群及其代谢物等信号，并调控交感神经系统。（@mildbreeze）

Nature：卵巢-肠道轴对雌果蝇繁殖和肠道健康的双刃剑作用

Nature[IF:42.778]

① 雌果蝇交配后，其卵巢能产生大量蜕皮激素（一种类固醇激素）；② 蜕皮激素通过类固醇受体EcR和Usp，及其下游的转录因子Broad、核受体Eip75B和Hr3，刺激肠道干细胞（ISC）增殖；③ 蜕皮激素引起的ISC分裂存在2个阶段：早期的自发性分裂，和由此引发的肠上皮应激所诱导的后续分裂；④ 蜕皮激素促ISC增殖的作用，虽然能促进肠道生长、增强雌果蝇繁殖力，但也增加了雌果蝇发生衰老相关的肠道异型增生和肿瘤发生，对其寿命有潜在不良影响。

Fitness trade-offs incurred by ovary-to-gut steroid signalling in Drosophila
07-08, doi: 10.1038/s41586-020-2462-y

【主编评语】性激素对健康有不可忽视的作用，但其对生殖器官以外的组织器官有何影响，尚需深入研究。《Nature》发表的一项最新研究发现，在雌性果蝇中，由卵巢产生的性激素能刺激肠道干细胞增殖，从而促进肠道生长和营养吸收、增强繁殖力，但这种作用是有代价的，它会增加雌果蝇衰老相关的肠道异型增生和肿瘤发生。（@mildbreeze）

微生物组样本比较的方法与计算挑战（综述）

Briefings in Bioinformatics[IF:8.99]

① 微生物组分析的挑战：物种检测、样本比较和疾病关联；② 物种检测可依赖参考基因组，但基因组不完整且存在选择偏差；直接聚类和组装的缺点在于依赖相对丰度，且难以处理同源序列相似性；③ 基于整体读长内容的样本间微生物组比较，可通过概率数据结构、并行分布计算和降维来提高效率；④ 疾病关联研究需解决样本差异大、数据稀疏、抽样偏差等问题，解决方法有去除批次效应、增加样本量和测序深度、合理设计对照实验、借鉴其他组学分析方法。

Comparison of microbiome samples: methods and computational challenges
06-24, doi: 10.1093/bib/bbaa121

【主编评语】微生物群落的研究在很大程度上依赖于宏基因组学下一代测序数据集的比较，近年来已针对该数据集设计了多种方法。本文回顾了比较此类数据集的三个主要挑战：物种识别和定量，宏基因组样本之间距离的有效计算以及与表型（如疾病状态）相关的宏基因组特征的识别，考虑到依赖于参考基因组数据库的基于有参的方法和直接基于样品中所有测序读长的无参方法，作者提出了应对此类挑战的当前解决方案。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

构建特定生境的训练集进行16S种水平分类

Microbiome[IF:11.607]

① 通用数据库的菌群16S测序数据注释准确率不高，且分类仅为属水平，特定生境的训练集能够提供的物种注释准确率和精度；② 特定生境微生物的全长16S基因序列数据，可经过切割形成指定可变区范围的16S短序列数据集；③ 基于朴素贝叶斯方法，通过整合亲缘关系相近的同种序列，提升注释的准确率；④ 本研究构建了人类口腔微生物16S全长和V1-V3区DADA2训练集，注释效果优于SILVA和RDP；⑤ 使用特定生境的训练数据集能够提升16S测序数据应用广度。

Construction of habitat-specific training sets to achieve species-level assignment in 16S rRNA gene datasets
05-15, doi: 10.1186/s40168-020-00841-w

【主编评语】16S rRNA基因测序的低成本促进了人群规模的分子流行病学研究。现有的计算算法可以将16S rRNA基因序列解析为高分辨率扩增子序列变体（ASVs），这些变体代表了在研究中可比拟的一致标记。将这些ASV分配给种水平的物种分类可增强基于16S rRNA基因的微生物群研究的生态和/或临床相关性，并进一步促进跨研究的数据比较。《Microbiome》上发表的一项研究中，作者提出了一种系统的方法，用于构建基于系统发育的，高分辨率的，特定生境的训练集，该训练集允许将物种/超物种水平的物种分类分配给短读长和长读长的16S rRNA基因衍生的ASVs，这一进步实现了这一目标。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

评估16S rRNA基因测序分析方法的框架

Microbiome[IF:11.607]

① 该框架利用一系列滴定混合物对不同16S rRNA基因测序数据的分析方法进行定性和定量评估；② 基于分析结果有无某种特征进行定性评估，通过比较相对丰度和差异丰度的观测值和期望值进行定量评估；③ 利用该框架对常用的3种16S分析方法（DADA2、Mothur、QIIME）进行评估；④ 定性评估结果表明DADA2的结果假阴性率更高，而Mothur和QIIME的假阳性率更高；⑤ 定量评估结果表明，三种方法观察到的相对丰度和差异丰度值与预期结果一致。

A framework for assessing 16S rRNA marker-gene survey data analysis methods using mixtures
03-13, doi: 10.1186/s40168-020-00812-1

【主编评语】有多种生物信息学下游分析流程可用于分析16S rRNA基因扩增子测序，但尚无研究使用环境混合物评估16S rRNA基因测序结果的准确性。在《Microbiome》发表的这项研究中，作者开发了一种评估16S rRNA基因测序分析方法的框架，该框架利用一种新颖的两样品滴定混合物数据集和指标来评估计计数型表的定性和定量特征，并通过评估三个主流分析流程生成的计数表演示了该框架的分析结果。该框架是评估16S rRNA标记基因生物信息学方法的宝贵资源，并将帮助科学家为其标记基因分析选择合适的分析方法。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

Nature Reviews：原位研究宿主-共生菌相互作用的新技术（评述）

Nature Reviews Microbiology[IF:34.209]

① metaFISH为结合AP-MALDI-MSI和FISH的新技术，可直接对临床标本进行空间代谢组学成像和分析；② metaFISH在对样品极少破坏的情况下，对16S rRNA进行荧光染色区分细菌和宿主DNA；③ metaFISH成功用于贻贝（B.puteoserpentis）和硫氧化细菌及甲烷氧化细菌（MOX）的相互作用研究，鉴定了5种与MOX内共生相关的特异性分子；④ 另一种3D-ISFM技术可定量检测早期真菌感染，同时通过检测肺泡巨噬细胞和多形核白细胞测定宿主的免疫反应状况。

A clearer picture of microbial biogeography
04-30, doi: 10.1038/s41579-020-0373-4

【主编评语】对宿主-微生物相互作用的充分理解有助于对有益和有害相互作用的区分，以及它们对进化和致病机制的理解。但多数共生微生物具有不可体外培养的特性，因此迫切需要使用新的技术来研究宿主和微生物的原位相互作用。发表在《Nature Reviews Microbiology》上的一项“聚焦”文章评述了空间代谢组学和光学显微镜在宿主-微生物相互作用的生物地理学成像方面的最新进展，介绍了大气压基质辅助激光解析电离质谱成像（AP-MALDI-MSI）、荧光原位杂交（FISH）技术和3D光片荧光显微镜（3D-LSFM）技术在宿主-微生物原位相互作用中的成功应用，并指出三种技术的优势结合可为检测微生物感染和生长状态、区分宿主和微生物代谢及相互作用提供更有效途径。（@EADGBE）

华南理工大学：如何让保健营养品直达结肠（综述）

Trends in Food Science and Technology[IF:11.077]

① 目前以结肠为靶点的保健营养品递送手段有纳米材料、微胶囊、丸剂以及片剂形式，该四种形式同样可用于益生菌的递送；② 这些递送系统主要基于肠道内环境，比如pH敏感度、溶出时间依附以及微生物的作用等；③ 目前对这些递送手段的评价方式有体外实验和体内实验：体外实验主要是各种体外溶出度实验和细胞实验，体内实验包括各种成像手段和半体内实验；④ 不同递送多聚体的选择、多种溶出机制的结合以及递送系统的多功能性是未来的研究方向。

Colon-targeted delivery systems for nutraceuticals: A review of current vehicles, evaluation methods and future prospects
06-07, doi: 10.1016/j.tifs.2020.05.019

【主编评语】华南理工大学/广东省天然产物绿色加工与产品安全重点实验室吴虹团队研究成果。文章综述了现有以结肠为靶点的药物呈递手段以及可用的评价方法。同时，文章指出，单一的呈递机制容易造成评估偏差。多种呈递材料、呈递机制的选择可能是未来的研究方向。（@兵兵）

南京大学团队：微塑料释放临苯二甲酸酯，导致小鼠肠道损伤

Environment International[IF:7.577]

① 微塑料（MPs）可吸附临苯二甲酸酯（PAEs），将其转运至肠道，引起肠道累积；② MP对PAE的吸附能力为DEHP>DBP>DEP>DMP，肠道中PAE的积累顺序与之相同；③ 与单独的MP和DEHP相比，DEHP-MP暴露30天显著增加肠道通透性，增强肠道炎症，；④ DEHP-MP导致703个基因差异性表达，通路涉及氧化应激、免疫反应、脂质代谢和激素代谢等；⑤ DEHP-MP导致肠道菌群组成改变，尤其是一些能量代谢和免疫功能相关的细菌其丰度显著变化。

Microplastics release phthalate esters and cause aggravated adverse effects in the mouse gut
06-29, doi: 10.1016/j.envint.2020.105916

【主编评语】越来越多的证据表明，微塑料（MPs）有可能作为载体，将污染物运送到生物体内，引发严重的健康风险。南京大学张宴团队在《Environment International》上发表的文章，发现MPs可吸附临苯二甲酸酯（PAEs）类物质运送到小鼠肠道，释放并导致肠道中累积PAEs，导致肠道通透性、肠道炎症增加，改变基因表达和肠道菌群组成，造成健康威胁。（@爱的抉择）

白藜芦醇通过调节肠道菌群缓解颞下颌关节炎症

Brain Behavior and Immunity[IF:6.633]

① 弗氏完全佐剂（CFA）诱导的颞下颌关节（TMJ）炎症小鼠模型中，肠道短链脂肪酸减少，拟杆菌门和毛螺菌科降低；② 腹腔注射白藜芦醇（RSV）以剂量依赖性方式抑制TMJ炎症，恢复CFA导致的肠道短链脂肪酸和菌群变化；③ RSV治疗后小鼠的粪菌移植显著减少CFA诱导的TMJ炎症；④ CFA导致血脑屏障（BBB）渗露，激活小胶质细胞，提高TNFα在三叉神经脊束核尾部（Sp5C）中释放；⑤ RSV治疗恢复BBB完整性，抑制小胶质细胞活化，减少TNFα在Sp5C中释放。

Resveratrol alleviates temporomandibular joint inflammatory pain by recovering disturbed gut microbiota
01-27, doi: 10.1016/j.bbi.2020.01.016

【主编评语】白藜芦醇是一种天然多酚类物质，被认为有抗氧化、改善胰岛素敏感性、增加脂肪氧化和心血管保护等多种健康益处。肠道菌群失调已被证明在包括慢性疼痛在内的各种神经系统疾病的发病机制中发挥重要作用。有研究指出白藜芦醇可能主要通过与肠道菌群互作来发挥药理活性。发表在《Brain Behavior and Immunity》上的一项研究证实，白藜芦醇通过改变肠道菌群来降低弗氏完全佐剂（CFA）诱导的颞下颌关节（TMJ）炎症小鼠模型症状，表明肠道菌群在TMJ炎症形成中的重要作用，而将肠道菌群恢复到正常水平可能是治疗此类疼痛的一种新的治疗方法。（@EADGBE）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，unannotated，少博，元气少女617(ꈍᴗꈍ)，fang fang，兵兵，爱的抉择，王文东

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