特别推荐：一图读懂"肠脑轴"里程碑综述 | 热心肠日报

今天是第1628期日报。

Nature Reviews：一文+一图读懂肠道菌群-脑轴（综述）

Nature Reviews Microbiology[IF:34.209]

① 肠道菌群-脑轴主要包括3条互作途径；② 化学信号：菌群可通过SCFA等代谢物、作用于神经内分泌系统、调节GABA和5-HT等神经递质浓度，直接或间接地影响神经系统；③ 神经途径：菌群及其代谢物能作用于迷走神经和肠神经系统，影响大脑和行为；④ 免疫系统：小胶质细胞和系统性细胞因子（炎症水平）有关键介导作用；⑤ 这些途径可参与自闭症、神经退行性疾病（帕金森、阿尔茨海默、多发性硬化）和情绪疾病（应激、抑郁和焦虑）等神经相关疾病病理。

The gut microbiota–brain axis in behaviour and brain disorders
10-22, doi: 10.1038/s41579-020-00460-0

【主编评语】肠道菌群与大脑之间的双向沟通（肠道菌群-脑轴）在维持胃肠道、大脑和菌群的稳态中有重要作用。Nature Reviews Microbiology近期发表的重磅综述，主要讨论了肠道菌群和大脑之间涉及多个生物系统的互作途径，以及肠道菌群在多种神经疾病中的潜在作用。我们特别将其中的配图编译为一图读懂，希望能助你涨知识。（@mildbreeze）

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Nature Reviews：肠-脑轴中的微生物分子（观点）

Nature Reviews Neuroscience[IF:33.654]

① 肠道菌群能通过生物合成以及代谢宿主底物（如胆汁酸和类固醇激素）和膳食分子（如氨基酸、多糖、多酚），产生微生物相关分子模式、毒素、次级胆汁酸、激素及其活性代谢物、神经递质、吲哚、多胺、酚类、SCFA等菌群代谢物；② 这些代谢物可通过激活迷走神经、刺激肠内分泌细胞、免疫介导的信号和运输至大脑等途径，作用于大脑；③ 从而对脑细胞（如神经元、少突胶质细胞、星形胶质细胞、小胶质细胞和内皮细胞）产生细胞特异性的影响。

Gut microbial molecules in behavioural and neurodegenerative conditions
10-16, doi: 10.1038/s41583-020-00381-0

【主编评语】多种神经疾病与肠道菌群失调相关，对小鼠模型的研究正在逐步揭示其中的因果关联和机制。Nature Reviews Neuroscience近期发表的综述性观点文章，重点探讨了细菌代谢物等菌群分子在肠-脑轴调控中的研究进展，描述了具有潜在神经调节活性的细菌代谢物，举例介绍了从肠道菌群到大脑的多种信号通路机制，并讨论了肠道细菌分子可能对特定脑细胞产生的直接影响。非常值得专业人士参考。（@mildbreeze）

Science：有辐射防护作用的肠道细菌和代谢物

Science[IF:41.845]

① 在高剂量辐射后活到正常寿命的幸存小鼠具有独特的肠道菌群，且其菌群能保护受体小鼠抵抗辐射；② 这种辐射保护作用与菌群中的毛螺菌科和肠球菌科成员的增加相关，在接受放射治疗的白血病患者中也有相似发现；③ 定植这两类细菌能保护小鼠抵抗辐射，促进造血、缓解胃肠损伤；④ 菌群产生的SCFA（特别是丙酸）能通过减轻造血和胃肠组织的DNA损伤和活性氧释放，帮助小鼠抵抗辐射，色氨酸代谢物I3A和犬尿酸也有长效的保护作用。

Multi-omics analyses of radiation survivors identify radioprotective microbes and metabolites
10-30, doi: 10.1126/science.aay9097

【主编评语】辐射会导致造血和胃肠道等多组织器官损伤。此前研究表明，肠道菌群可能与辐射损伤存在关联。Science最新发表的一项研究发现，接受高剂量辐射后的长期幸存小鼠具有独特的肠道菌群特征，其中丰度升高的毛螺菌科和肠球菌科成员能发挥辐射保护作用，减轻辐射后的造血和胃肠道组织损伤。进一步研究表明，菌群产生的短链脂肪酸（特别是丙酸）和特定色氨酸代谢物，一定程度上介导了菌群对辐射的保护作用。这些发现为为治疗辐射损伤、减轻癌症放疗的毒副作用，提供了潜在的治疗靶点。（@mildbreeze）

Science子刊：高糖饮食可改变菌群，促进结肠炎

Science Translational Medicine[IF:16.304]

① 野生型和易感结肠炎的Il10敲除小鼠进行高糖饮食喂养，会加重其结肠炎；② 在健康小鼠中，短期高糖饮食不会引起肠道炎症反应，但会明显改变肠道菌群组成；③ 高糖饮食尤其导致能降解黏液的Akk菌和脆弱拟杆菌增多、菌群的黏液溶解酶活性增加，从而促进了结肠黏液屏障的降解；④ 抗生素处理和无菌小鼠中，高糖饮食不会加重结肠炎，而给无菌小鼠移植高糖饮食小鼠的菌群能使结肠炎恶化；⑤ 高糖饮食通过改变肠道菌群，增加结肠炎的易感性和严重性。

Dietary simple sugars alter microbial ecology in the gut and promote colitis in mice
10-28, doi: 10.1126/scitranslmed.aay6218

【主编评语】西式饮食可能增加炎症性肠病（IBD）风险。Science Translational Medicine最新发表的一项研究，探究了富含葡萄糖、果糖、蔗糖等简单糖的高糖饮食（西式饮食的一大特征）对小鼠结肠炎的影响。该研究发现，在诱导结肠炎之前或之后进行高糖饮食，能改变肠道菌群组成、增加黏液降解细菌，削弱肠道黏液屏障，从而增加结肠炎的易感性和严重性。这些发现揭示了西式高糖饮食增加IBD风险的机制，为预防和治疗IBD提供了新线索。（@mildbreeze）

顶尖足球运动员该怎么吃？

British Journal of Sports Medicine[IF:12.022]

① 训练日，顶尖足球运动员每日应摄入碳水化合物（CHO）3-8g/kg、蛋白1.6-2.2g/kg，摄入的脂肪应占总能量摄入的20%-35%；② 应摄入至少700mg钙，补充维生素D使血清25(OH)D至少为75nmol/L，限制摄入可抑制铁吸收的食物（茶、咖啡等）；③ 比赛日当天及前后1天，每日应增加CHO摄入至6-8g/kg；④ 比赛前3-4小时应摄入一餐高CHO（1-3g/kg）饮食，热身结束及中场休息时建议摄入30-60gCHO；⑤ 比赛后通过补充CHO及高质量蛋白以恢复糖原储存及肌肉修复。

Infographic. UEFA expert group 2020 statement on nutrition in elite football
10-23, doi: 10.1136/bjsports-2020-103410

【主编评语】British Journal of Sports Medicine上发表了欧足联专家组的一项最新声明，对顶尖足球运动员在训练日、比赛日前后1天、比赛日当天的饮食及营养摄入给出了建议，详细列出了每日应摄入多少宏量营养素（碳水化合物、蛋白、脂肪）及微量营养素。（@szx）

宿主遗传与肠道菌群的互作，决定对多发性硬化的易感性

PNAS[IF:9.412]

① 使用29种基因型的小鼠模型（易感EAE的B6小鼠、抵抗EAE的PWD小鼠和基于二者的染色体置换系小鼠）研究遗传与肠道菌群的互作对EAE易感性的影响；② 宿主基因型影响肠道菌群组成和EAE易感性；③ 特定的肠道菌群成员和菌群代谢功能可预测EAE易感性，其中SCFA的分解和代谢功能在多个基因型小鼠中都与疾病程度相关；④ 移植抵抗EAE的PWD小鼠的菌群反而增加了B6小鼠的EAE严重性，伴随血液代谢物的变化，其中来自PWD小鼠的罗伊氏乳杆菌有关键作用。

Interactions between host genetics and gut microbiota determine susceptibility to CNS autoimmunity
10-19, doi: 10.1073/pnas.2002817117

【主编评语】多发性硬化（MS）是一种中枢神经系统的自身免疫疾病，其发病风险由遗传和环境等因素共同决定，肠道菌群也被证明与MS有密切关系。PNAS近期发表的一项小鼠研究表明，宿主基因型和肠道菌群之间的复杂互作，决定了宿主对MS的易感性。该研究发现，在实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）小鼠模型中，肠道菌群与宿主的遗传背景之间存在“适配”关系，当菌群与宿主遗传“不匹配”时，抗病个体的菌群或其中的特定肠菌（比如本研究中的罗伊氏乳杆菌），可能反而会增加易病个体的疾病风险。因此，干预肠道菌群治疗自身免疫疾病时，应考虑个体的遗传因素，设计量身定制的治疗方案。（@mildbreeze）

肠道菌群对下丘脑神经肽和蛋白的影响

Analytical Chemistry[IF:6.785]

① 用整合无标记和10-plex等压标记定量方法，比较无菌和常规饲养小鼠下丘脑的神经肽和蛋白质谱；② 从63个神经肽前体和3971个蛋白中，鉴定出2943个内源性肽，其中368个肽在这两类小鼠间有显著差异，主要来源于分泌粒蛋白、磷脂酰乙醇胺结合蛋白1、ProSAAS和脑啡肽原蛋白；③ 这些神经肽的功能和相关蛋白途径与食物摄取、昼夜节律和调节学习记忆有关；④ 研究证实了肠道菌群调节大脑信号分子的重要性，需对神经肽和蛋白进一步验证。

Integrated Label-Free and 10-plex DiLeu Isobaric Tag Quantitative Methods for Profiling Changes in the Mouse Hypothalamic Neuropeptidome and Proteome: Assessment of the Impact of the Gut Microbiome
09-14, doi: 10.1021/acs.analchem.0c02939

【主编评语】Analytical Chemistry近期发表的一项研究，采用整合无标记和基于DiLeu的定量方法，对比了无菌和有菌小鼠下丘脑的神经肽组和蛋白质组的差异，表明肠道菌群或通过影响这些神经肽和蛋白来参与对宿主行为和认知功能的调控。（@mildbreeze）

谢鹏+魏泓：菌群失调对大脑蛋白磷酸化的影响

Translational Psychiatry[IF:5.28]

① 无菌小鼠（与有菌小鼠相比）和接受抑郁症患者粪菌移植（FMT）的小鼠（与接受健康人FMT的小鼠相比）存在行为异常，伴随海马体中大量的蛋白磷酸化异常；② 接受抑郁症FMT的小鼠还在外周和大脑中呈现脂质和氨基酸的代谢紊乱；③ 海马体蛋白磷酸化失调与谷氨酸能神经递质系统的扰动相关，CAMKII-CREB信号通路是主要被扰动的细胞过程；④ 首次证明肠道菌群失调会损伤神经元中的剪接体功能，其中NCBP1磷酸化或是关键的致病靶标。

Integrated phosphoproteomic and metabolomic profiling reveals perturbed pathways in the hippocampus of gut microbiota dysbiosis mice
10-13, doi: 10.1038/s41398-020-01024-9

【主编评语】蛋白磷酸化等翻译后修饰是调控蛋白质功能的重要机制。Translational Psychiatry近期发表了重庆医科大学谢鹏团队与第三军医大学魏泓团队的合作研究，表明肠道菌群可对大脑的蛋白磷酸化产生广泛影响，为理解菌群在抑郁症等精神疾病和行为调控中的作用带来新启示。（@mildbreeze）

Cell子刊：肠道粪杆菌属细菌的多样性

Current Biology[IF:9.601]

① 对7907份人类和203份非人灵长类肠道宏基因组数据进行组装，获得近3000个粪杆菌属样宏基因组组装基因组（MAG），从中鉴定出22个不同的粪杆菌属种水平基因组（SGB）；② 人肠道粪杆菌属的多样性随年龄、地理来源、生活方式变化；③ 粪杆菌属的多样性与疾病状态有关，其在西方人群、肠炎和肥胖个体较低；④ 其中12种SGB广泛分布于人类肠道中，显示出不同的复杂多糖的利用潜能；⑤ 不同动物肠道中的粪杆菌属多样性不同，存在宿主特异性。

Newly Explored Faecalibacterium Diversity Is Connected to Age, Lifestyle, Geography, and Disease
10-15, doi: 10.1016/j.cub.2020.09.063

【主编评语】粪杆菌（Faecalibacterium）属细菌广泛存在于人体肠道中，在开发下一代益生菌或生物治疗药物方面具有广阔前景，但对于其多样性的认识十分有限。发表在Current Biology上的一项研究通过宏基因组组装，系统分析了粪杆菌属细菌在人类肠道中的多样性以及与年龄、地理、疾病等的相关性，极大丰富了对该类细菌的认识。（@EADGBE）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，szx，有营养的阿宁，Echo Quasimodo，Unbroken，爱吃番茄的Mona

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