今日Nature双发：菌群-免疫如胶似漆！| 热心肠日报

今天是第1655期日报。

Nature：近千名患者的动态数据揭示，肠道菌群与免疫细胞的密切互作

Nature[IF:42.778]

① 在接受中性粒细胞移植的患者中，自体粪菌移植可显著增加体内的中性粒细胞、淋巴细胞及单核细胞的数量；② 干细胞移植来源及药物使用对免疫重建动态有显著影响，移植脐带血后的免疫重建速度慢于移植外周血，G-CSF加速中性粒细胞恢复；③ 肠道菌群组成与免疫重建动态相关，如高丰度的粪杆菌属、瘤胃球菌属及Akk菌属与中性粒细胞的恢复速率增加相关；④ 免疫细胞也可对菌群重建产生影响，如淋巴细胞数量与活泼瘤胃球菌的生长速度呈正相关。

The gut microbiota is associated with immune cell dynamics in humans
11-25, doi: 10.1038/s41586-020-2971-8

【主编评语】肠道菌群影响哺乳动物免疫系统的发育与稳态，并与多种免疫及炎症疾病相关。接受造血干细胞移植的患者在治疗期间，免疫系统及菌群都将经历一个重建过程，这一过程为同时研究菌群-免疫之间的关联提供了一个很好的机会。来自Nature上发表的一项最新研究，对近千名接受造血干细胞移植的患者的免疫及菌群重建的动态过程进行分析，发现包括菌群组成在内的多种因素（干细胞来源、药物使用等）可影响外周免疫细胞恢复的速率，而免疫细胞的数量也可反过来影响特定细菌的生长从而影响菌群重建。（@szx）

Nature：共生菌“指导”肝脏免疫细胞定位，优化宿主防御

Nature[IF:42.778]

① 肝小叶中，髓系细胞（如肝巨噬细胞）和淋巴细胞（如NKT细胞）富集于门脉周区域，形成免疫区带现象；② 分析无菌和抗生素处理小鼠表明，这一现象是由肠道菌群诱导的；③ 肝窦内皮细胞通过MYD88感知菌群信号（如LPS），进而调节参与趋化因子（如CXCL9）梯度形成的细胞周基质组成，从而建立免疫区带化；④ 功能上，肝小叶内的免疫区带化使得门脉周区域优先发生局部促炎反应，从而形成保护屏障，抵抗血液中的病原体扩散及其引发的肝组织损伤。

Commensal-driven immune zonation of the liver promotes host defence
11-25, doi: 10.1038/s41586-020-2977-2

【主编评语】肠道的血液通过门静脉进入肝脏，肝脏中包含一系列的免疫细胞，防止病原体从肠道移位进入全身血流。Nature最新发表的一项研究通过定量多重成像、小鼠模型、转录组学和数学模型等方法，揭示了肝脏免疫细胞的区带分布现象，这种空间模式的形成需要肝窦内皮细胞对共生菌群信号的感知，从而保护宿主抵抗血液中的病原体扩散。（@mildbreeze）

Science子刊：靶向肠菌的B细胞在多发性硬化发病时入脑，或起保护作用

Science Immunology[IF:13.44]

① 在多发性硬化（MS）患者中，一些在MS中增加的肠道细菌（如Akk菌、迟缓埃格特菌等）与IgA的结合增多；② 在大脑神经炎症期间，源于肠道的IgA+ B细胞可迁移至大脑，在病灶处富集产生大量IgA并表达抗炎细胞因子IL-10；③ 这些B细胞产生的IgA能结合MS相关肠道菌，并与多个菌门的细菌表面抗原存在交叉反应，但不与脑组织发生反应；④ 这些肠道菌群特异性的IgA+ B细胞，可能在MS等大脑炎症疾病中起免疫调节作用。

Gut microbiota–specific IgA+ B cells traffic to the CNS in active multiple sclerosis
11-20, doi: 10.1126/sciimmunol.abc7191

【主编评语】多发性硬化（MS）是一种中枢神经系统（CNS）的自身免疫性疾病，肠道菌群和B细胞可能影响MS的发生发展。Science Immunology近期发表研究，通过分析MS患者的样本表明，在MS发病期间，源于肠道的IgA+ B细胞会跨越血脑屏障，迁移至大脑病灶处释放IgA抗体，这些抗体主要与包括MS相关细菌在内的多样化的细菌发生反应，而不会攻击自身脑组织，可能起到减轻神经炎症的保护性作用。这些发现为MS等神经炎症疾病的诊治，提供了潜在的生物标志物和干预策略。（@mildbreeze）

Cell子刊：IL-33促进肠嗜铬细胞释放5-羟色胺维持肠内稳态

Immunity[IF:22.553]

① IL-33是一种细胞因子，可警告系统潜在的环境压力；② IL-33诱导瞬时肠道的瞬时蠕动，促进肠道蠕虫的清除，且不依赖于2型免疫反应；③ 肠嗜铬细胞（EC）依赖于ST2感知IL-33，诱导5-羟色胺（5-HT）的快速分泌，进而激活肠神经，促进肠道蠕动，EC中缺失ST2破坏外周5-HT的分泌和寄生虫的清除；④ IL-33不依赖于ST2-MyD88通路，而是诱导非典型信号通路触发钙内流，钙内流依赖于TRPA1通道；⑤ IL-33在人和小鼠EC中诱导PLC-γ1激活，促进5-HT的分泌。

Interleukin-33 Promotes Serotonin Release from Enterochromaffin Cells for Intestinal Homeostasis
11-20, doi: 10.1016/j.immuni.2020.10.014

【主编评语】胃肠道由于环境刺激，它会遇到并整合各种免疫刺激和神经元反应，被认为是最大的内分泌器官。肠嗜铬细胞（EC）作为肠上皮上的化学传感器，被认为能将环境信号转化为5-羟色胺（5-HT）的产生，从而促进肠道生理学。Immunity近期发表美国NIH国家癌症研究院的吴船团队的文章，发现EC依赖于ST2（IL-33受体）感知IL-33，激活PLC-γ1，引发钙内流，产生大量的5-HT，从而促进肠道蠕动，加快寄生虫的清除。（@爱的抉择）

Science子刊：肥胖恶化移植物抗宿主病，或与菌群有关

Science Translational Medicine[IF:16.304]

① 食源性肥胖（DIO）小鼠接受异基因造血干细胞移植（allo-HSCT）后，易发生肠道的急性移植物抗宿主病（GVHD），在接受allo-HSCT的患者中也有相似发现；② DIO小鼠中，肠道通透性、内毒素移位和促炎细胞因子生成均增加，其急性GVHD主要由供体的CD4+ T细胞介导；③ DIO小鼠和高BMI患者中，肠道菌群多样性和梭菌科丰度均降低；④ 预防性抗生素处理能保护DIO小鼠减轻肠道的急性GVHD，但对之后靶向皮肤的慢性GVHD无效。

Obesity induces gut microbiota alterations and augments acute graft-versus-host disease after allogeneic stem cell transplantation
11-25, doi: 10.1126/scitranslmed.aay7713

【主编评语】Science Translational Medicine发表的一项最新研究表明，肥胖可加剧造血干细胞移植后的急性移植物抗宿主病，增加死亡率。进一步分析表明，肥胖相关肠道菌群可能在其中起作用；在移植前进行抗生素处理，能对肥胖小鼠有部分保护作用。（@mildbreeze）

Nature子刊：不健康饮食相关的一种菌群代谢产物，与糖尿病存在关联

Nature Communications[IF:12.121]

① 多中心队列分析发现前驱糖尿病和2型糖尿病患者血清ImP显著上升，并发心血管病的ImP更高，ImP与葡萄糖代谢紊乱正相关；② 拟杆菌2型肠型和微生物基因低丰度个体的ImP上升，ImP与鲍氏梭菌、共生梭菌和活泼瘤胃球菌丰度正相关，与抗炎菌负相关；③ ImP与系统性炎症呈正相关，与外周血循环黏膜相关恒定T细胞量呈负相关；④ 细菌组氨酸代谢相关基因如HutH和urdA丰度增加，导致ImP水平上升；⑤ ImP水平升高与不健康饮食相关，与组氨酸摄入量无关。

Imidazole propionate is increased in diabetes and associated with dietary patterns and altered microbial ecology
11-18, doi: 10.1038/s41467-020-19589-w

【主编评语】丙酸咪唑（ImP）是新发现的肠道细菌代谢组氨酸的产物。小鼠的研究发现ImP可以通过MAPK通路破坏葡萄糖代谢。但ImP在患者中与疾病的相关性并没有研究。近期一篇发表在Nature Communications的多中心队列分析发现，血清中丙酸咪唑上升与前驱糖尿病和2型糖尿病显著相关，与肠道菌丰度下降，和拟杆菌2肠型显著相关，与系统性炎症显著相关。丙酸咪唑的上升与不良的饮食习惯相关，但与组氨酸摄入量无关。因此对于前驱糖尿病和2型糖尿病患者的治疗应当考虑个性化膳食以抑制细菌组氨酸代谢的途径。（@Zhonghua）

鲑鱼肠道微生物组与遗传代谢：正相关？负相关？

Microbiome[IF:11.607]

① 采用家系遗传实验设计研究230尾家养大西洋鲑鱼幼鱼肠道菌群与生长、饲料转化率、碳、氮代谢及遗传因素的相关性；② 16SrRNA分析显示幼鱼肠道包含304个OTUs，前六个丰度最高的OTUs即代表了85%的序列且主要为变形杆菌门；③ 全基因组关联研究显示幼鱼单核苷酸多态性与OTUs无显著相关性；④ 特定OTUs与幼鱼表型显著相关，其中两个OTUs与脂肪组织碳代谢、饲料转化率呈正相关，一个OTU与体重增加呈负相关。

Association of gut microbiota with metabolism in juvenile Atlantic salmon
11-16, doi: 10.1186/s40168-020-00938-2

【主编评语】Microbiome发表的文章，对大西洋鲑鱼幼鱼肠道菌群与代谢相关的表型及遗传因素间的相关性进行了全面分析。作者提出了一个非常有趣的观点，即在产业中是否能将微生物组测序和相关性分析作为新的育种标准。（@solo）

马曦团队：微生物代谢色氨酸影响肠道健康——既是目标也是手段（综述）

Medicinal Research Reviews[IF:9.3]

① 细菌、真菌和原生动物等微生物可将膳食中色氨酸通过不同途径代谢为多种吲哚衍生物、5-羟色胺和D-色氨酸等产物；② 色氨酸代谢产物作为细胞间信号，调节肠道炎症、粘膜免疫和屏障功能；③ 肠道嗜铬细胞、杯状细胞和簇状细胞是色氨酸代谢产物与免疫系统相互作用的重要介质；④ 色氨酸代谢产物通过与这些细胞的AHR、PXR和RORγt等核受体结合从而发挥生物活性；⑤ 微生物代谢色氨酸产物可作为防治手段或调控标靶，减轻肠道炎症反应。

Metabolites of microbiota response to tryptophan and intestinal mucosal immunity: A therapeutic target to control intestinal inflammation
11-10, doi: 10.1002/med.21752

【主编评语】中国农业大学马曦与团队发表综述，详细阐述了微生物代谢食物中色氨酸的过程，以及代谢产物如何作为包间信号调节肠道粘膜免疫及其相关通路。文章还介绍了色氨酸代谢产物作为防治手段在抑制肠道炎症中的尝试，强调免疫调节的双面性即关键在于平衡。（@solo）

Science：菌群与根内皮层之间的协作以维持植物矿物质营养的体内平衡

Science[IF:41.845]

① 控制内皮层功能的基因影响菌群，具有改良的根扩散障碍的植物可装配独特的菌群；② 根菌群的成员具有修饰凯氏带形成的能力,影响植物菌群成员介导的软木脂沉积的机制也影响植物中矿质营养的体内平衡；③ 合成群落（SynCom）控制内皮层的栓化作用，以增强植物对营养胁迫的适应性；④ 菌群通过抑制植物中和局部内皮层的ABA信号通路来控制内皮层的栓化；⑤ 在自然条件下，植物菌群是根扩散障碍调控网络的重要组成部分。

Coordination between microbiota and root endodermis supports plant mineral nutrient homeostasis
11-19, doi: 10.1126/science.abd0695

【主编评语】植物的根和动物的肠道已经进化出专门的细胞层，以控制矿物质营养的体内平衡，该平衡必须在保持体内平衡的同时耐受驻留的菌群，对于植物的矿物质营养平衡至关重要的内皮层中的根部扩散屏障是如何与菌群协调尚不清楚。本文证明了在模式植物拟南芥中控制内皮层功能的基因有助于植物菌群的装配，并描述了一种由菌群驱动的内皮层分化的调控机制，对营养平衡有深远的影响。此外，作者证明了这种机制与菌群抑制根中对植物激素脱落酸反应的能力有关。本研究的发现将内皮层确立为协调菌群装配和体内平衡机制的调节枢纽。该研究设想了基于微生物的策略在调节农作物中软木脂生产中的未来应用，并期望开辟未知的途径，从而使植物的发展更适应极端的环境条件，具有更强的固碳能力，高含量的有益矿物质营养素和较低毒性的元素。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

感谢本期日报的创作者：szx，mildbreeze，爱的抉择，楸楸，白蓝木，高压锅里的水母，刘永鑫-中科院-宏基因组

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