一文+一图读懂：肠道菌群在代谢健康中的重要作用 | 热心肠日报

今天是第1585期日报。

一文+一图读懂：肠道菌群在人体代谢健康中的重要作用（重磅综述）

Nature Reviews Microbiology[IF:34.209]

① 肠道菌群可影响人体代谢健康，饮食对二者有调控作用；② 菌群异常（如多样性降低、特定成员和功能改变等）可能参与了肥胖、2型糖尿病、代谢性肝病、心血管代谢疾病和营养不良等代谢疾病的发生发展；③ 短链脂肪酸、脂多糖、次级胆汁酸、三甲胺、咪唑丙酸、支链氨基酸、吲哚及其衍生物等一系列的菌群代谢产物和衍生物，可作为菌群的“信使”，影响宿主能量稳态、肥胖、食欲、血糖调控、胰岛素敏感性、炎症和内分泌调节等，调控宿主代谢。

Gut microbiota in human metabolic health and disease
09-04, doi: 10.1038/s41579-020-0433-9

【主编评语】Nature Reviews Microbiology近期发表了来自丹麦哥本哈根大学Oluf Pedersen团队的一篇重磅综述，总结了与多种常见代谢疾病相关的肠道菌群变化特征，以及菌群代谢和衍生物参与驱动疾病发生发展的可能机制，并探讨了以菌群为导向的干预方法和未来的研究转化方向等内容。我们特别将文章中的图片编译为一图读懂，希望能帮助你涨知识。（@mildbreeze）

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Nature：“迷你肠道”——下一代类器官助力肠道研究

Nature[IF:42.778]

① 构建一个支架系统微芯片，可“指引”肠道干细胞自组织生成类似肠道的管形上皮层，具有管腔以及隐窝样和绒毛样空间结构；② 将此“迷你肠道”与外部泵送系统连通，灌注培养液以清除死亡细胞，可使其保持稳定长达≥1个月；③ 该“迷你肠道”中含有常规肠道类器官中罕见的稀有特化细胞类型，包括类M细胞和肠内分泌细胞等，并具有肠道的关键生理特点和再生能力；④ 其管腔内可定植微生物，用以研究宿主-微生物互作。

Homeostatic mini-intestines through scaffold-guided organoid morphogenesis
09-16, doi: 10.1038/s41586-020-2724-8

【主编评语】类器官是研究组织器官生理和功能的前沿模型，但是目前的类器官基本都是封闭的囊性结构，且存活期较短，限制了其研究应用。Nature发表的一项新研究报道了一种新的类器官培养方法，通过支架微芯片引导肠道干细胞形成类似肠道的管形类器官。这种“迷你肠道”可以长期保持稳定，并拥有与真实肠道相似的细胞类型多样性、结构和功能，也可以支持微生物的定植，或是研究宿主-微生物互作等许多肠道相关问题的好模型，其中用到的培养技术对于其它的类器官研究也有借鉴价值。（@mildbreeze）

Science子刊：新型可吞咽装置或可治疗胃肠运动障碍

Science Advances[IF:13.116]

① 开发出一种可吞咽的电刺激装置，可自主插入导电的钩状探针将自身瞬时固定在胃上，装置通过定时电脉冲刺激组织，可用来治疗胃运动障碍；② 离体的人体组织和活体猪的模型中，植入的钩状针头使装置能够长时间保持在胃壁上；③ 该装置的电刺激可诱发急性胃部肌肉收缩；④ 脉冲传导信号表明，肠外放置的装置可实现锚定和脱离的操作；⑤ 新装置能锚定胃肠组织，通过控制肠神经系统对胃肠组织进行调控，为治疗多种相关疾病带来了机会。

Ingestible transiently anchoring electronics for microstimulation and conductive signaling
08-28, doi: 10.1126/sciadv.aaz0127

【主编评语】可吞咽的电子设备能够对胃肠道的病变进行无创性评估和诊断，但通常不能与组织壁发生治疗作用。Science Advances近期发表的文章，开发出一种可吞咽的瞬时锚定装置，可通过定时电脉冲刺激组织诱发急性胃部肌肉收缩，治疗胃运动障碍，或为治疗多种相关疾病带来了机会。（@爱的抉择）

高胆碱摄入或增加女性的2型糖尿病风险

Diabetes Care[IF:16.019]

① 纳入13440名受试者，在中位随访9年期间，共发生1396例2型糖尿病；② 通过饮食问卷评估受试者的胆碱及甜菜碱摄入情况；③ 胆碱或甜菜碱摄入量每增加一个标准差，2型糖尿病风险并无显著改变；④ 相比于胆碱或甜菜摄入量最低的受试者，胆碱或甜菜摄入量最高的受试者的2型糖尿病风险并无显著改变；⑤ 亚组分析显示，在女性（而非男性）中，相比于胆碱摄入量最低的受试者，胆碱摄入量最高的受试者的2型糖尿病风险显著增加（风险比为1.54）。

The Association Between Dietary Choline and Betaine With the Risk of Type 2 Diabetes: The Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) Study
09-08, doi: 10.2337/dc20-0733

【主编评语】肠道菌群可将饮食中的胆碱及甜菜碱转化为氧化三甲胺，后者与2型糖尿病的风险相关。胆碱与甜菜碱的摄入量与2型糖尿病风险之间的关联研究较少，且不同研究的结果并不一致。Diabetes Care上发表的一项前瞻性队列研究结果，对超过1.3万名受试者进行近10年的随访后发现，仅在女性中，胆碱的摄入与2型糖尿病的风险呈正相关。（@szx）

1型糖尿病患者的肠道菌群和血液代谢物，及其与蛋白尿的关系

Diabetologia[IF:7.518]

① 纳入161名I型糖尿病患者（T1D，分为正常白蛋白尿、微量白蛋白尿和大量白蛋白尿组）和50名健康志愿者；② 健康对照组和微量或大量白蛋白尿组患者的肠道菌群β多样性存在显著差异，调整相关潜在协变量后，差异仍存在；③ T1D患者和健康对照组间有11种代谢物存在显著差异；④ 大量白蛋白尿组的血浆硫酸吲哚酚和L-瓜氨酸的浓度高于正常或微量白蛋白尿组，羟化瓜氨酸和L-犬尿氨酸水平高于正常白蛋白尿组，而色氨酸低于正常白蛋白尿组。

Gut microbiota profile and selected plasma metabolites in type 1 diabetes without and with stratification by albuminuria
09-04, doi: 10.1007/s00125-020-05260-y

【主编评语】Diabetologia近期发表的文章，通过对161名I型糖尿病和50名健康对照进行研究，证明长期的1型糖尿病患者的肠道菌群和血浆代谢物具有异常特征，且患有糖尿病肾病初期的I型糖尿病患者的肠道菌群和血浆代谢物水平与蛋白尿水平有关。（@爱的抉择）

高脂饮食通过调节肠道菌群损伤小鼠的胰岛素清除能力

Molecular Metabolism[IF:6.448]

① 短期摄入高脂饮食及衰老并不影响小鼠的胰岛素清除；② 长期（12周以上）摄入高脂饮食可损伤小鼠的胰岛素清除能力，而口服抗生素可缓解；③ 将高脂饮食喂养的小鼠的粪菌移植给无菌小鼠，可在移植6周之后损伤后者的胰岛素（而非C肽）清除能力；④ 选取5个与胰岛素清除能力相关的细菌分类群，可解释92%的由移植高脂饮食小鼠粪菌而诱导的胰岛素清除能力的差异；⑤ 胰岛素清除受损与肝脏Ceacam-1水平降低、肝脏及骨骼肌的胰岛素降解酶活性升高相关。

Gut microbiota impairs insulin clearance in obese mice
08-20, doi: 10.1016/j.molmet.2020.101067

【主编评语】胰岛素分泌增加及胰岛素清除减少可导致高胰岛素血症，肥胖中的胰岛素清除调控机制尚未明确。Molecular Metabolism上发表的一项最新研究，发现高脂饮食可通过诱导小鼠的肠道菌群变化，以损伤胰岛素清除能力。（@szx）

乳酸利用菌在结肠菌群稳定性中发挥重要作用

mSystems[IF:6.633]

① 在连续流发酵罐系统中，分别控制pH值为5.5或6.5（模拟近端或远端结肠），接种健康人的粪便菌群，并连续灌注不同浓度的乳酸盐（20mM、10mM、0）；② 在pH=6.5时，乳酸盐浓度维持在较低水平，在pH=5.5时，乳酸盐呈周期性累积；③ 乳酸盐累积伴随着丁酸盐及丙酸盐的减少，以及菌群组成的变化：拟杆菌门及厚壁菌门被放线菌门、变形菌门及乳酸菌替代；④ 一定浓度的乳酸盐及乙酸盐可对拟杆菌属及厚壁菌门的分离株起到生长抑制作用。

Pivotal Roles for pH, Lactate, and Lactate-Utilizing Bacteria in the Stability of a Human Colonic Microbial Ecosystem
09-11, doi: 10.1128/mSystems.00645-20

【主编评语】乳酸盐可被多种肠道细菌利用，而成年人结肠的乳酸盐累积通常表明菌群的扰动。来自mSystems上发表的一项最新研究，利用连续培养厌氧发酵罐系统，发现在pH值=5.5时，乳酸盐出现累积，伴随着短链脂肪酸（丁酸盐及丙酸盐）的减少及菌群组成的变化。基于数据模型的分析揭示了，菌群稳定性受到乳酸盐利用细菌的比例的影响，乳酸盐利用细菌较少的菌群群落的稳定性更低。（@szx）

Nature子刊：细菌Hi-C揭示抗生素耐药基因的广泛转移

Nature Communications[IF:12.121]

① 采用Hi-C来监测编码抗生素抗性（AR）基因的特定移动遗传元件（MGE），并纳入2名健康个体与7名中性粒细胞减少症患者（接受造血干细胞移植和多个疗程的抗生素治疗，易感多重耐药）进行研究；② 与健康受试者相比，AR和移动基因与中性粒细胞减少症患者体内的分类群相关；③ 个体之间存在的水平基因转移（HGT）网络具有差异性，且HGT频繁发生，在中性粒细胞减少症患者中增加；④ HGT存在于共生菌和病原菌中，且可导致病原菌中出现新的AR基因。

Widespread transfer of mobile antibiotic resistance genes within individual gut microbiomes revealed through bacterial Hi-C
09-01, doi: 10.1038/s41467-020-18164-7

【主编评语】肠道微生物群中存在多种抗生素耐药（AR）基因，可通过水平基因转移（HGT）促进多重耐药病原体的出现。Nature Communications近期发表的文章，利用细菌Hi-C监测AR基因的特定移动遗传元件（MGE），发现HGT频繁发生，广泛存在于人类个体，且个体之间存在差异性。HGT存在于共生菌和病原菌中，可导致病原菌产生新的AR。（@爱的抉择）

Cell子刊：肠腔信号如何调控肠内分泌L细胞分化？

Cell Reports[IF:8.109]

① 肠道L细胞调节广泛的代谢过程，其功能障碍与肥胖和糖尿病的发病机制密切相关；② O-GlcNac转移酶(OGT)通过FOXO1 O-GlcNAc酰化，抑制谱系特异性转录因子Ngn3的表达，从而抑制肠内分泌祖细胞向L细胞分化；③ 食物的获得性和肠道菌群产生的短链脂肪酸调控肠道上皮细胞中细胞内蛋白质的O-GlcNAc翻译后修饰；④ 肠上皮OGT缺陷不仅导致小鼠L细胞增生和胰高血糖素样肽-1分泌增加，还破坏肠道菌群组成，改善代谢，从而显著抑制体重增加和改善血糖。

Protein O-GlcNAc Modification Links Dietary and Gut Microbial Cues to the Differentiation of Enteroendocrine L Cells
08-11, doi: 10.1016/j.celrep.2020.108013

【主编评语】Cell Reports近期发表的文章，揭示出肠道上皮细胞的O-GlcNAc修饰信号对微生物来源的短链脂肪酸较为敏感，进而控制肠道内分泌细胞的谱系分化和功能，调控系统性能量和血糖代谢。（@爱的抉择）

感谢本期日报的创作者：orchid，mildbreeze，爱的抉择，szx，楸楸，Unbroken

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