今日Science：血糖如何受"肠菌→神经"调控？| 热心肠日报

今天是第1565期日报。

Science：菌群如何通过肠神经来调控血糖？

Science[IF:41.845]

① 小鼠不同肠段的内源性肠相关神经元（iEAN）呈现菌群依赖性的转录组特征（如一些神经肽的表达），回肠和结肠所受的影响大于十二指肠；② 回肠和结肠中富集受菌群调节的CART+ 神经元，其轴突连接至椎前神经节，从而经交感神经与肝脏和胰腺形成神经回路，调节进食和糖代谢；③ 菌群可调控iEAN数量，抗生素给药会导致由NLRP6和Caspase 11介导的回肠和结肠iEAN减少，以及与CART+ 神经元丢失有关的血糖降低。

Microbiota-modulated CART+ enteric neurons autonomously regulate blood glucose
08-28, doi: 10.1126/science.abd6176

【主编评语】肠道相关神经元（EAN）包括一系列支配胃肠道的神经元，可监控饮食和共生菌群等多种多样的信号，并对其作出反应。其中，内源性EAN（iEAN）具有自主性，主要功能为调控肠道运动和分泌功能。肠道菌群如何影响iEAN，目前仍所知有限。Science最新发表了美国洛克菲勒大学Daniel Mucida团队的研究，通过对比有菌和无菌小鼠不同肠段的iEAN，阐释了菌群对不同区域的iEAN的功能和数量的影响。该研究还揭示了一种由iEAN介导的菌群对血糖的调控机制：受菌群调节的CART+ 神经元从肠道出发，经交感神经节，与肝脏和胰腺形成神经回路，从而以不依赖于中枢神经系统的方式对血糖进行自主调控。这一外周神经回路的发现，也为治疗糖尿病等代谢疾病，提供了新思路。（@mildbreeze）

自体粪菌移植可维持特定饮食干预的减重效果

Gastroenterology[IF:17.373]

① 90名中心型肥胖或血脂异常患者随机分为3组，分别接受6个月的不同饮食干预：健康饮食指南、地中海饮食、绿色地中海饮食；② 饮食干预结束2个月后，患者分别接受aFMT或安慰剂治疗，共服用100粒粪菌胶囊，持续6个月；③ 饮食干预结束8个月后，不同饮食组的体重反弹无显著差异；④ 仅在绿色地中海饮食组中，饮食干预显著改变了患者的菌群组成，且aFMT显著抑制了体重、腰围及胰岛素水平的反弹，并促进了减重相关特定细菌及菌群代谢通路的保留。

Effects of Diet-Modulated Autologous Fecal Microbiota Transplantation on Weight Regain
08-25, doi: 10.1053/j.gastro.2020.08.041

【主编评语】Gastroenterology上发表的一项最新研究，90名中心型肥胖或血脂异常患者随机接受6个月的3种不同的饮食干预：健康饮食指南、地中海饮食、绿色地中海饮食（多摄入绿色植物及多酚）。干预结束后，将患者自己的粪菌制成胶囊用于随后的粪菌移植试验。干预结束2个月后，患者分别摄入自体粪菌胶囊或安慰剂，持续治疗6个月。结果发现，仅在绿色地中海饮食组中，饮食干预可显著改变患者的菌群组成，且自体粪菌移植可显著抑制体重、腰围及胰岛素水平的反弹。（@szx）

菌株定殖影响粪菌移植对克罗恩病的疗效

Gastroenterology[IF:17.373]

① 纳入17名CD患者，8名接受粪菌移植，9名接受假手术，收集移植前后不同时间点的粪便样本；② 粪菌移植组及假手术组分别有2名及5名患者在治疗后复发；③ 粪菌移植后，患者的粪便菌群多样性短暂升高，且粪便菌群组成发生长期变化并趋近于供体；④ 粪菌移植驱动的菌群变化中，38%为菌株替代；⑤ 一些放线菌门菌株的定殖及一些变形菌门菌株的丢失与粪菌移植后的更好结局相关，而拟杆菌门菌株的定殖对粪菌移植后的结局有负面影响。

Linking strain engraftment in fecal microbiota transplantation with maintenance of remission in Crohn’s disease
08-26, doi: 10.1053/j.gastro.2020.08.045

【主编评语】越来越多的证据表明粪菌移植或是一种治疗克罗恩病（CD）的有效手段。来自Gastroenterology上发表的一项最新研究，对8名接受粪菌移植治疗的CD患者在移植前后的粪便菌群进行分析后发现，特定菌株的定殖或丢失与患者的复发相关，其中部分放线菌门菌株的定殖与更好的结局相关，而拟杆菌门菌株的定殖则与较差的结局相关。（@szx）

Cell子刊：研究人肠道病毒组的重要新资源

Cell Host and Microbe[IF:15.923]

① 纳入32项研究的2697个人类肠道宏基因组，获得了33242个接近种水平的病毒分类单元，97.7%为噬菌体，构建的肠道病毒组数据库（GVD）可大幅提升对病毒的检出率；② 分析GVD表明，人肠道病毒组呈现高度的个体特异性，不同研究之间由于方法学差异造成了明显的数据偏倚；③ 与富集病毒颗粒的宏基因组相比，没进行富集的宏基因组有更高的病毒检出率；④ 西方健康人的肠道病毒组多样性呈现降低→升高→降低的变化趋势，婴儿和成年阶段的多样性最高。

The Gut Virome Database Reveals Age-Dependent Patterns of Virome Diversity in the Human Gut
08-23, doi: 10.1016/j.chom.2020.08.003

【主编评语】目前关于人肠道病毒组的研究至少发表了32项，但不同研究之间存在不一致的结果。Cell Host and Microbe发表的一项新研究中，美国俄亥俄州立大学的研究者对这32项研究的数据进行了整合，构建了一个系统性的人肠道病毒组数据库，用其评估了这些研究的偏倚性和不同研究方法对病毒数据的影响，并分析了人一生中的病毒组演变规律。该研究为今后的肠道病毒组研究提供了重要资源。（@mildbreeze）

微生物组“生物银行”的建设面临巨大挑战（综述）

Trends in Microbiology[IF:13.546]

① 微生物组是由细菌、古菌、真菌、藻类、原生生物和病毒组成的动态复杂系统；② 作为“生物银行”重要组成的医用粪便样品，正引领样品处理流程和质量协议的发展；③ 微生物组保藏要明确保藏对象及最佳保藏方法，以保证其功能和组成的完整性；④ 保藏对象包括但不限于共生菌群、基因组DNA、总RNA、蛋白、代谢物等；⑤ 需考虑样品大小、保藏过程中的基因组漂移、低温冷冻保存对低温敏感菌株的影响等；⑥ 需优化保藏和评估方法，以使样品保持原始状态。

Development of Microbiome Biobanks – Challenges and Opportunities
08-13, doi: 10.1016/j.tim.2020.06.009

【主编评语】传统上，微生物学研究依赖于分离的可培养微生物，相应的通用型实验技术和分析方法可确保微生物学研究的质量和可重复性。而随着微生物组研究领域迅速发展，微生物学科面临着科学方法的范式转变，即从保存单种培养物转向保存复杂的微生物群落，这就需要发展相应的基础设施。但目前所需的生物库（“Biobanks”）基础设施不够完善，没有为微生物组的研究做好充分准备。发表在Trends in Microbiology上的一项综述文章，讨论了微生物组样本的保藏目的、保藏对象和保藏方法，以及它们应该如何支持微生物组学研究，并指出现有保藏方法的局限性。因此，迫切需要优化及开发菌种保藏和评估方法，以保证复杂微生物样本的功能和组成的完整性。（@EADGBE）

Nature子刊：新型GH16家族O-聚糖酶用于肠道黏蛋白降解

Nature Communications[IF:12.121]

① 从四种肠道黏蛋白降解菌中鉴定出9个GH16家族的O-聚糖酶；② 它们的重组蛋白均能降解肠道黏蛋白生成寡糖链，为内切酶；③ 它们降解Galβ1,4GlcNAc连接，且活性依赖于-2位的β1,3连接糖的存在；④ 除了Amuc_0724对昆布多糖活性较高，它们对传统GH16家族蛋白底物几无活性；⑤ 晶体结构分析表明，它们的底物特异性与活性口袋构象有关；⑥ O-聚糖酶与其它外切碳水化合物活性酶结合应用于人黏蛋白聚糖谱的分析，有助于发现疾病特异性生物标记物。

Prominent members of the human gut microbiota express endo-acting O-glycanases to initiate mucin breakdown
08-11, doi: 10.1038/s41467-020-17847-5

【主编评语】肠道黏液层是将肠道组织、免疫系统与肠道菌群、致病菌、内容物分离的重要屏障。肠道菌群的一些成员可利用黏蛋白作为营养来源，但是缺乏对用于分解这些复杂大分子的机制的理解。发表在Nature Communications上的一项研究，通过数据挖掘在四种主要的肠道黏蛋白降解菌（B.thetaiotaomicron，B.fragilis，B.caccae和A.muciniphila）中鉴定了9个GH16家族的O-聚糖酶，对它们的底物谱、作用方式、晶体结构等进行了详细表征，为了解黏蛋白被正常菌群分解的机制提供了重大进展。同时，还表明这些酶具有在肠道疾病状态下探索O-聚糖结构变化的潜在用途。（@EADGBE）

Nature子刊：肠道微生物间的“互帮互助”

Nature Communications[IF:12.121]

① 在果蝇中，发霉醋杆菌（Ap）和植物乳杆菌（Lp）能够改善由于基础氨基酸（eAA）缺乏导致的对酵母的食欲不振；② Ap和Lp之间建立一种共营养，Ap利用天冬氨酸衍生途径合成异亮氨酸，使Lp克服异亮氨酸缺陷，克服有害的宿主饮食；③ Ap利用Lp产生的乳酸来提供Lp所必需的氨基酸，使其在不平衡的饮食中生长，而细菌氨基酸并不是降低果蝇酵母食欲的原因；④ Ap是改善宿主摄食决定的细菌，乳酸是Ap改变果蝇的蛋白质食欲的充要条件。

Metabolic cross-feeding in imbalanced diets allows gut microbes to improve reproduction and alter host behaviour
08-25, doi: 10.1038/s41467-020-18049-9

【主编评语】Nature Communications近期发表的文章，发现肠道菌群可利用代谢相互作用，导致细菌对有害的宿主饮食具有适应性，这些代谢产物和微生物的相互作用也能保证这些菌群的不断繁殖。（@爱的抉择）

桂林医学院：肥胖者的肠道菌群和代谢物的变化

Briefings in Bioinformatics[IF:8.99]

① 收集6个正常和肥胖成年人的粪便、血清样本，检测其表型、生理指标和微生物多样性与代谢组学；② 肥胖人肠道微生物群的变化可能导致肠道代谢产物的调节，促进糖酵解、三羧酸循环和同型乳酸发酵通路；③ 肠道和宿主中异常代谢产物可能存在正相关，粪便和血清中的苯丙氨酸、酪氨酸、尿酸、犬尿酸、胆甾醇硫酸盐和葡萄糖胺呈共同变化趋势；④ 本研究揭示了肠道菌群和宿主代谢之间的可能联系，代谢物变化可作为评估肥胖和代谢紊乱的生物标志物。

Integrated omics analysis reveals the alteration of gut microbe–metabolites in obese adults
08-07, doi: 10.1093/bib/bbaa165

【主编评语】桂林医学院陈健和Keng Po Lai与团队的研究成果。研究通过对肥胖和正常成年人的粪便进行组学整合分析和对比，发现肠道菌群及其代谢物在肥胖的发生和发展中起着重要作用，尤其是肠道菌群代谢物与宿主体内代谢物呈现共变化趋势。同时，显著差异代谢物或可作为肥胖诊断和治疗的靶点。（@兵兵）

控制食源性细菌的新方法：使用脂质基纳米递送系统传递抗菌素（综述）

Advances in Colloid and Interface Science[IF:9.922]

① 纳米脂质体、纳米乳剂、固体脂质纳米粒（SLNs）和纳米脂质载体（NLCs）等脂质基纳米载体能有效递送抗菌素，减少食源性细菌；② 纳米脂质体和纳米乳剂为液体型载体，可稳定递送非极性物质，前者靶向性强，后者适合大规模量产，但二者释放抗菌素速度过快；③ SLNs和NLCs为固体型载体，前者封装效率高且靶向性强，后者封装量大且可稳定储存，二者释放抗菌素速度较慢；④ 结合使用抗菌素脂质基纳米载体和可生物降解的抗菌膜也是有效的抑菌策略。

Lipid-based nano delivery of antimicrobials to control food-borne bacteria
2019-07-06, doi: 10.1016/j.cis.2019.07.005

【主编评语】为减少包括具有抗生素抵抗性的食源性细菌，盐、硝酸盐、香精油、多酚、金属、脂肪酸和细菌素等多种抗菌素被应用于食品制造中，但由于直接使用的效率低下，现常用脂质基纳米递送系统来有效递送抗菌素。Advances in Colloid and Interface Science的这篇综述介绍了4个主要的脂质基纳米递送系统类型，分别列举了其制作方法和优缺点，证明了该递送系统未来在封装抗菌素等生物活性物质中的作用。值得注意的是，作者在文末提及目前还没有关于抗菌素脂质基纳米递送系统的全面性研究，并且未来还需模拟封装的抗菌素在细胞中释放的动力学，并研究纳米递送物与不同细胞膜和细胞壁接触时的行为特征。（@潇洒小姐陈）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，szx，Jack Chen，Zhi WANG，爱的抉择，Echo Quasimodo，docxyxy

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