今日Cell：恢复剖腹产婴儿的菌群健康，妈妈的便便或是“良药” | 热心肠日报

今天是第1600期日报。

Cell：母亲的便便可“修正”剖腹产婴儿的肠道菌群

Cell[IF:38.637]

① 纳入7名剖腹产（CS）孕妇，收集分娩前3周的粪便样本，在出生后首次哺乳时，为其婴儿进行3.5mg的母亲粪菌移植（FMT），随访3个月；② FMT没有对婴儿健康造成不良影响；③ FMT后，特定细菌在婴儿中出现选择性的富集生长；④ FMT-CS婴儿的菌群组成和发育情况与CS婴儿不同，而与阴道分娩婴儿相似，CS婴儿中的菌群多样性降低以及拟杆菌和双歧杆菌不足的问题，能被FMT有效修复；⑤ 涂抹母亲阴道拭子的婴儿，其肠道菌群与阴道分娩婴儿并不相似。

Maternal Fecal Microbiota Transplantation in Cesarean-Born Infants Rapidly Restores Normal Gut Microbial Development: A Proof-of-Concept Study
10-01, doi: 10.1016/j.cell.2020.08.047

【主编评语】剖腹产婴儿的肠道菌群的组成和发育轨迹，与自然分娩的婴儿非常不同，这可能为孩子的长期健康带来隐患。Cell最新发表的一项来自芬兰的概念验证研究表明，通过口服方法，将母亲分娩前的粪菌移植给剖腹产婴儿，能“修复”婴儿肠道菌群在组成和发育轨迹方面的缺陷，使其与阴道分娩的婴儿变得相似。这种干预措施或许能用于改善剖腹产婴儿的肠道菌群健康，但相关发现仍需开展更大规模的临床试验进行验证，是否有助于婴儿的长期健康也需要进一步观察研究。（@mildbreeze）

在临床实践中，粪菌移植治疗艰难梭菌感染有效且安全

Gastroenterology[IF:17.373]

① 纳入美国FMT（粪菌移植）国家登记项目中首批登记的259名艰难梭菌感染（CDI）患者；② 249名患者（96%）使用未知供体的粪菌，绝大部分来自粪菌库；③ 在有1个月随访数据的222名患者中，90%的患者被治愈，其中98%为单次FMT治愈；④ 在治愈并随访至6个月的112名患者中，CDI复发比例为4%；⑤ FMT后1个月内的严重症状包括腹泻（2%）和腹痛（2%），3名患者的入院治疗可能与FMT有关，6个月内新发肠易激综合征和炎症性肠病的比例均为1%。

Fecal Microbiota Transplant is Highly Effective in Real-World Practice: Initial Results from the FMT National Registry
10-01, doi: 10.1053/j.gastro.2020.09.038

【主编评语】在临床试验和研究中，粪菌移植（FMT）M用于治疗艰难梭菌感染（CDI）非常有效，但是在现实的临床实践中其效果和安全性如何？Gastroenterology最新发表的一项研究对这一问题进行了回答。这项前瞻性多中心研究来自由美国胃肠病协会等发起的FMT国家登记项目，对首批登记的259例患者的治疗情况进行了分析，表明在真实世界中，FMT治疗的有效性和安全性与此前临床试验的报道非常一致。（@mildbreeze）

粪菌移植为复发性艰难梭菌感染高危患者提供持久保护

Clinical Infectious Diseases[IF:8.313]

① 纳入460名接受粪菌移植治疗的rCDI患者，记录患者的CDI风险因素暴露及CDI发作；② CDI风险因素包括：并存病（慢性肝病、癌症、慢性肾病、IBD）、医疗保健、非治疗CDI的系统性抗生素使用、抑酸药物使用；③ 在374名暴露于CDI风险因素的患者中，78.1%的患者对粪菌移植产生持久性应答（移植后1年内未发生CDI发作）④ 抗生素使用与粪菌移植应答的持久性降低独立相关。

Durability Of Response To Fecal Microbiota Transplantation After Exposure to Risk Factors for Recurrence In Patients With Clostridioides difficile Infection
09-25, doi: 10.1093/cid/ciaa1457

【主编评语】Clinical Infectious Diseases上发表的一项回顾性研究，在460名接受过粪菌移植治疗的复发性艰难梭菌感染（rCDI）患者中，有374名暴露于CDI风险因素（包括并存病、抗生素、抑酸药物等），其中有78.1%的患者在接受粪菌移植后1年内未出现CDI发作，而抗生素的使用可能降低粪菌移植对rCDI的持久性保护作用。（@szx）

粪菌移植治疗肠易激综合征的效果，反映在菌群的变化上

Gut Microbes[IF:7.74]

① 纳入一项FMT治疗IBS临床试验中的14名治疗有效者和8名无效者，分析患者基线、治疗后6个月和12个月以及供体的粪便菌群；② 与供体相比，IBS患者的菌群α多样性和均匀性显著升高，且厚壁菌门相对丰度升高、拟杆菌门降低，但在FMT后向供体接近；③ 一些菌群成员的生长模式在FMT后发生改变，是供体和受体原有模式的混合；④ 菌群的34个功能亚系统在IBS基线和供体之间明显不同，大多数在FMT后向供体接近；⑤ 这些变化在治疗无效者中都不太明显。

Effects of fecal microbiota transplantation in subjects with irritable bowel syndrome are mirrored by changes in gut microbiome
09-29, doi: 10.1080/19490976.2020.1794263

【主编评语】此前研究表明，粪菌移植（FMT）可改善肠易激综合征（IBS）（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1067002624），但并非对所有患者都有效。Gut Microbes发表了来自同一团队的后续研究，表明FMT可引起患者肠道菌群的长期变化，这些变化反映了治疗的临床效果。（@mildbreeze）

粪菌移植或可安全有效地治疗尿道感染

Obstetrics and Gynecology[IF:5.524]

① 10名复发难治性UTI女性患者接受粪菌移植治疗，治疗前48小时停用抗生素，治疗后未发生显著的移植相关不良事件；② 治疗前6个月内，患者发生UTI次数的中位数为3次，治疗后6个月内，患者发生UTI次数的中位数为1次（P=0.055）；③ 治疗前，6名患者至少发生过一次广谱β-内酰胺酶产生细菌的感染，治疗3个月及6个月后，分别有1名（P=0.057）及3名（P=0.17）患者发生过类似感染；④ 治疗后患者的粪便菌群α-多样性升高，但菌群组成并未趋近于供体。

Fecal Microbiota Transplantation for the Treatment of Refractory Recurrent Urinary Tract Infection
09-10, doi: 10.1097/AOG.0000000000004052

【主编评语】Obstetrics and Gynecology上发表的一项临床研究，对10名复发难治性尿道感染（UTI）女性患者进行粪菌移植治疗，粪菌移植表现出了良好的安全性，并可非显著地降低患者的UTI发生次数，并抑制耐药菌感染。（@szx）

Nature：Jeff Dangl团队揭示微生物组中的单一细菌属维持根的正常生长的机制

Nature[IF:42.778]

① 植物生长在与微生物组相互作用的复杂网络中，受各种化学信号的支配，根际的代谢组会强烈影响根的健康和发育；② 广泛分布的贪噬菌属（Variovorax）可以通过与根际环境互作维持根系正常发育；③ 只有生长素和乙烯信号通路与细菌群落介导的根系发育抑制（Root Growth Inhibition, RGI）相关，并且可以被贪噬菌属修复；④ 贪噬菌属Hotspot 33位点是抑制RGI现象和降解生长素的特异性功能位点。

A single bacterial genus maintains root growth in a complex microbiome
09-30, doi: 10.1038/s41586-020-2778-7

【主编评语】复杂的土壤环境中主要包括植物根系组织、非生物环境因素和丰富的微生物群落三方，其中微生物群落根据与植物的关系又分为有益菌和有害菌，这些菌落会随着根际环境的变化调整与宿主的关系，甚至与其它菌落的相互作用，进而影响植物的健康。微生物群落发挥作用可以是直接的分子互作，也可以通过次级代谢产物或信号分子进行调控，例如生长素。由于复杂的土壤环境，多数微生物种群的功能研究起来比较困难，很多隐藏的分子机制也未可知。2020年9月30日，美国北卡罗来纳大学教堂山分校植物免疫学专家Jeffery L. Dangl教授团队在Nature上发表了题为A single bacterial genus maintains root growth in a complex microbiome的研究论文。该研究经过大规模筛选和功能验证，确定了根际环境贪噬菌属（Variovorax）在植物-微生物-微生物互作网络中的核心地位，并且发现了其调控生长素浓度维持植物根系健康的分子机制，鉴定到广泛分布于其基因组的关键功能位点，加深了我们对根际复杂互作网络的认识，研究结果为开发抗逆、高产作物提供了一种潜在的新策略。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

微生物群落中高维模式识别的新方法

Microbiome[IF:11.607]

① 生物群落成员间复杂的多维丰度/表现模式的识别是理解、控制和(在未来)设计有益微生物群落、指导微生物移植和个性化抗菌和益生菌治疗的关键；② 如果需要几种生物的合作来维持一个代谢途径，那么它们的丰度将适合多维布尔模式，例如多维共存；③ 开发系统和统计上可靠的相互作用模式识别方法是了解微生物群落结构和它们进化过程的必要步骤；④ 可视化2D，3D和更高维模式的一种可能方法是使用多层网络（多层图）。

Identification of multidimensional Boolean patterns in microbial communities
09-11, doi: 10.1186/s40168-020-00853-6

【主编评语】微生物群落内部复杂的多维相互作用模式的识别是理解、调节和设计有益微生物组的关键。由于微生物群落成员常常同时参与多种关系，因此并不是所有这些微生物的交互模式都有望呈现出视觉上不间断的模式。因而，传统的相关性、交互信息、主坐标分析或基于协变的网络推理方法都无法检测到这种关系。本文提出了一种新的特定模式的方法来量化强度并估计两种生物丰度分布之间的二维共存、互斥和单向关系模式的统计显著性，并扩展此方法以允许搜索和可视化三维、四维和更高维的模式。使用人类微生物组计划中的2380个微生物组样本对提出的方法进行了测试，结果产生了具有统计学意义的二维模式的特定于身体部位的网络，并揭示了人类微生物组计划数据中存在三维模式。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

Metalign:  一款快速、准确的宏基因组定量软件

Genome Biology[IF:10.806]

① 预测宏基因组样本中微生物的存在和相对丰度是分析宏基因组样本的主要方法之一；② 基于比对的方法通常被认为具有高度的准确性，但是将数百万个读长与数十~百GB的参考数据库进行比对在计算上是不可行的；③ 本文提出的Metalign，其使用一种新的控件最小哈希算法在比对之前对参考数据库进行预过滤，然后处理单一和重复序列比对以产生准确的丰度估计；④ Metalign是唯一可在真实和模拟数据集中保持高性能和有时间优势的方法。

Metalign: efficient alignment-based metagenomic profiling via containment min hash
09-10, doi: 10.1186/s13059-020-02159-0

【主编评语】宏基因组分析，预测样品中微生物的存在和相对丰度，是微生物组分析中至关重要的第一步。传统的比对工具如bowtie、bwa等速度太慢，而只基于k-mer的salmon、kraken等速度快但又不够准确。本文提出了一种新颖的方法Metalign，结合了k-mer和比对两种方法，该方法可以执行高效且准确的基于比对的宏基因组分析。作者使用一种新颖的控件最小哈希(containment min hash)算法在比对之前对参考数据库进行预过滤，然后处理唯一对齐和多对齐的读长，以产生准确的丰度估计。在真实数据集和模拟数据集的性能评估中，Metalign是目前综合优势最好的比对定量工具。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

坏死性胰腺炎或出现结肠并发症

Annals of Surgery[IF:10.13]

① 纳入647例坏死性胰腺炎（NP）患者，鉴别结肠并发症，包括缺血、穿孔、瘘管、狭窄/梗阻和暴发性艰难梭菌性结肠炎；② 69例出现结肠受累，缺血是最常见的病理特征，其余依次是穿孔、痿管、炎性狭窄和暴发性难治性结肠炎，出现频次分别是29、18、12、7、3；③ NP发展到出现结肠病理特征的危险因素包括吸烟、冠状动脉疾病和呼吸衰竭；④ 与没有结肠受累的患者相比，有结肠受累的NP患者的总体发病率（86%对96%）和死亡率（8%对19%）都显著增加。

Colon Involvement in Necrotizing Pancreatitis Incidence, Risk Factors, and Outcomes
07-07, doi: 10.1097/SLA.0000000000004149

【主编评语】坏死性胰腺炎的特点是严重的炎症反应和局部和全身影响。肠系膜受累可损害结肠血供，导致缺血性并发症。Annals of Surgery近期发表的文章，对647例坏死性胰腺炎患者进行检测，发现坏死性胰腺炎的结肠受累是常见的，危险因素包括吸烟、冠状动脉疾病和呼吸衰竭，而且坏死性胰腺炎的结肠受累与严重的发病率和死亡率有关。（@爱的抉择）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，szx，刘永鑫-中科院-宏基因组，白蓝木，爱的抉择

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