Nature双发：菌群原位成像重大突破+真菌多糖抗肠炎 | 热心肠日报

今天是第1662期日报。

Nature：新方法看清菌群中成百上千种细菌的空间分布

Nature[IF:42.778]

① 开发一种菌群原位成像方法HiPR-FISH，能在单轮成像中对数百种细菌进行区分，获得单菌分辨率水平的菌群空间分布图；② 通过基于两步探针杂交的二进制条码方案+对10种荧光团的光谱组合进行机器学习解码，HiPR-FISH最多可区分1023种细菌；③ 用该方法揭示了抗生素对小鼠肠道菌群空间网络的破坏，以及人口腔菌斑菌群空间结构的纵向稳定性；④ 用HiPR-FISH结合超分辨率成像技术，揭示了人不同口腔细菌内的核糖体分布模式。

Highly multiplexed spatial mapping of microbial communities
12-02, doi: 10.1038/s41586-020-2983-4

【主编评语】菌群是一个复杂的生态系统，要理解其内部的物种互作机制和变化规律，目前的研究主要是基于测序分析和体外培养实验。如何对具有高细菌密度和物种多样性的菌群进行高分辨率的原位成像，从而直观地看到菌群内不同种类细菌的空间分布，仍是一大挑战。Nature最新发表的一项来自康奈尔大学团队的研究，在解决这一技术问题上迈出了重要的一步。研究者开发了一种名为HiPR-FISH（使用荧光原位杂交的高系统发生分辨率微生物组图谱）的菌群原位成像方法，能在单菌分辨率水平上绘制区分数百（至多1023）种细菌的菌群空间分布图，在解析菌群的空间结构，以及菌群成员之间在空间上的相互作用方面，具有很大的研究应用价值。Nature特别配发了解读文章，可搭配阅读。（@mildbreeze）

Nature：一种致病真菌多糖激活炎性体，保护宿主抵抗感染和肠炎

Nature[IF:42.778]

① 烟曲霉菌的菌丝胞壁多糖半乳糖胺半乳聚糖（GAG）是一种病原体相关分子模式（PAMP），能激活宿主的NLRP3炎性体，GT4C是GAG的潜在合成酶；② 机制上，GAG分子中的半乳糖胺亚基能与核糖体蛋白结合，从而阻断细胞内的蛋白质翻译，并诱导内质网应激，导致炎性体活化；③ GAG诱导的炎性体活化，不仅可保护小鼠抵抗烟曲霉菌感染（表现为缺乏GAG的菌株毒力强、过表达GAG的菌株毒力弱），还通过促进IL-18生成减轻DSS诱导的小鼠结肠炎。

Galactosaminogalactan activates the inflammasome to provide host protection
12-02, doi: 10.1038/s41586-020-2996-z

【主编评语】Nature发表的一项最新研究发现，烟曲霉菌的一种多糖组分能通过与核糖体结合，引起宿主的炎性体活化，从而保护宿主抵抗真菌感染，并减轻小鼠的实验性结肠炎。该研究说明，核糖体可能在驱动炎性体活化和抗真菌先天免疫反应中，发挥重要作用，或为治疗相关感染和结肠炎等炎症性疾病，提供新的干预思路。（@mildbreeze）

协和基础所：抗生素可破坏小鼠的血脑屏障

Brain Behavior and Immunity[IF:6.633]

① 抗生素处理诱导小鼠的肠道菌群失调，降低脑血管的紧密连接蛋白表达，并增加血脑屏障通透性；② 将正常小鼠粪菌移植给抗生素处理后的小鼠，可降低后者的血脑屏障通透性，并上调紧密连接蛋白表达；③ 抗生素处理后的小鼠接受骨髓移植后，骨髓来源单核细胞浸润至伏隔核、中隔核及海马等特定脑区域，并表现出小神经胶质细胞的表型；④ CCR2拮抗剂处理可抑制骨髓来源单核细胞向脑部的招募。

Antibiotic-induced microbiome depletion in adult mice disrupts blood-brain barrier and facilitates brain infiltration of monocytes after bone-marrow transplantation
11-24, doi: 10.1016/j.bbi.2020.11.032

【主编评语】中国医学科学院基础医学研究所的许琪团队在Brain Behavior and Immunity上发表的一项最新研究，在接受骨髓移植的小鼠中发现，抗生素处理可通过诱导肠道菌群失调，增加血脑屏障的通透性，从而促进骨髓来源单核细胞向脑部的浸润，以参与情绪行为的调控。（@szx）

自体粪便病毒移植帮助抗生素后的菌群恢复

BMC Biology[IF:6.765]

① 小鼠经抗生素处理后分为2组，粪便病毒移植（FVT）组移植抗生素处理前的自体粪便病毒，对照组移植经热处理及核酸酶处理的自体粪便病毒；② 两组小鼠的粪便细菌组成均随时间逐渐恢复至抗生素处理前；③ FVT组小鼠的粪便细菌组成与对照组有显著差异，前者的粪便细菌组成更接近于抗生素处理前；④ 两组小鼠的粪便病毒丰度及多样性不同，FVT样本中的噬菌体在FVT组小鼠中持续存在。

Autochthonous faecal viral transfer (FVT) impacts the murine microbiome after antibiotic perturbation
11-20, doi: 10.1186/s12915-020-00906-0

【主编评语】BMC Biology上发表的一项最新研究，发现移植抗生素处理前的自体粪便病毒（通过离心及过滤去除细菌及真菌等），可使抗生素处理后的小鼠粪便细菌组成更好地恢复至抗生素处理前。该研究结果提示，粪便病毒移植或可用于恢复抗生素相关菌群失调，从而抑制抗生素使用造成的感染。（@szx）

肠道菌群组成影响猪的饲料转化效率

Microbiome[IF:11.607]

① 16S rRNA基因测序鉴定杜洛克猪（DR）、兰德瑞斯猪（LR）和大白猪（LW）肠道菌群组成；② DR日均增重和日均进食量均显著低于LR和LW；③ LR和LW日均增重和剩余进食量相当，但LW日均进食量和饲料转化更高；④ LR粪菌群落α-多样性高于DR和LW，DR的链型杆菌属和梭状芽胞杆菌属比例高于DR和LW，而LR在所有时间点上的拟杆菌比例均明显高于LW；⑤ 包括厌氧弧菌、拟杆菌、梭菌、粪杆菌等在内的多属扩增子序列变异与饲料效率显著相关，与时间点无关。

Gut microbiome composition differences among breeds impact feed efficiency in swine
07-22, doi: 10.1186/s40168-020-00888-9

【主编评语】饲料效率是猪肉生产中一个至关重要的参数，而肠道菌群对营养物质的消化率起着至关重要的作用，或影响饲料效率。最新发表在Microbiome的研究对3个主要家养猪品种的饲料效率、肥厚特性和肠道微生物组组成进行研究，探讨饲料效率和肠道菌群组成之间的可能联系。（@Lexi）

长期暴露于防腐剂三氯生，可导致毒物相关性脂肪肝（TAFLD）

PNAS[IF:9.412]

① 慢性TSC暴露显著抑制HFD介导的FGF21上调和综合应激反应，加重HFD症状，包括油滴积累，脂肪酸代谢紊乱，脂肪组织组成变化、胰岛素耐受和高血糖；② TSC暴露导致氧化应激、肝纤维化和炎症水平上升，加重1型糖尿病模型动物脂肪型肝炎；③ TSC暴露加重HFD导致的肠道菌群多样性的降低，进一步降低拟杆菌门丰度，增加厚壁菌门丰度，类似于非酒肝肠型；④ TSC通过激活ATF4和PPARα协同抑制 FGF21和Cyp4a14，改变脂肪和氨基酸代谢，导致TAFLD。

Triclosan leads to dysregulation of the metabolic regulator FGF21 exacerbating high fat diet-induced nonalcoholic fatty liver disease
11-23, doi: 10.1073/pnas.2017129117

【主编评语】三氯生（TCS）作为一种防腐剂和消毒剂，通过大量的产品消费和环境释放而与人类直接接触。已有研究发现TCS可以促进小鼠肝肿瘤的发生。然而，TCS发挥其毒性的生物学和分子机制，特别是在肝病的早期阶段仍不清楚。近期发表于PNAS的研究通过TSC处理HFD小鼠模型的研究证实TCS通过影响转录激活子4（ATF4）和过氧化物酶体增殖物激活受体ɑ（PPAR α）导致代谢调节因子FGF21失调，从而加重了高脂饮食（HFD）引起的非酒精性脂肪肝。（@Zhonghua）

去雄改变肠道菌群从而促进肥胖

EMBO Reports[IF:7.497]

① 纳入5头公牛、5头去雄公牛及5头未怀孕母牛；② 青春期后，去雄公牛的回肠菌群组成发生变化（消化链球菌科占主要部分），并表现出不同的血清及肌肉氨基酸谱（支链氨基酸丰度升高），同时肌肉内外的脂肪储存增加；③ 去雄小鼠表现出的回肠菌群变化与去雄公牛相似，同时也表现出较高的血清支链氨基酸水平及肥胖表型；④ 将去雄小鼠的粪菌移植给正常小鼠，可使后者出现相似的肥胖表型，包括皮下、附睾、肠系膜及腹膜的脂肪堆积。

Male castration increases adiposity via small intestinal microbial alterations
11-23, doi: 10.15252/embr.202050663

【主编评语】在养牛业，去雄通常被用于改变肉质，但背后的机制尚未明确。EMBO Reports上发表的一项最新研究，发现去雄公牛在脂肪堆积增加的同时，回肠菌群组成发生变化，且血清及肌肉中的支链氨基酸水平升高，而在去雄小鼠中也可观察到类似表型。另外，在小鼠中进行的粪菌移植实验表明，去雄引起的肠道菌群变化是去雄诱导的肥胖的原因。（@szx）

肠道菌群并非食源性肥胖的不可或缺因素

Acta Physiologica[IF:5.542]

① 无菌小鼠和正常小鼠喂食西式饮食16周，7周后无菌小鼠体重明显高于正常小鼠；② 与喂食正常饮食的小鼠相比，喂食西式饮食的无菌小鼠和正常小鼠均出现空腹血糖升高、糖耐量受损、肝脏重量增加、肝脏甘油三酯水平升高及肝脏脂肪变性；③ 同时可检测到脂肪组织炎症，包括内脏脂肪面积增加、PAI-1表达升高以及AMPK蛋白水平的降低；④ 无菌小鼠骨骼肌CPT1活性升高，可能有助于增强脂肪酸氧化从而预防饮食型肥胖，但并非必要因素。

Germ‐Free mice are not protected against diet‐induced obesity and metabolic dysfunction
11-22, doi: 10.1111/apha.13581

【主编评语】先前研究发现，无菌小鼠比正常小鼠更瘦，且表现出食源性肥胖的抗性，提示肠道菌群与肥胖及代谢疾病的因果关联。Acta Physiologica上发表的一项最新研究，发现在喂食西式饮食的情况下，无菌小鼠与正常小鼠同样可发展出肥胖、糖耐受受损、肝脏脂肪变性及脂肪组织炎症，提示肠道菌群可能并非食源性肥胖发生的必需因素。（@szx）

人肠道产丁酸细菌中的维生素合成及互养

mBio[IF:6.784]

① 15株人源产丁酸盐的肠道细菌在宏基因组中丰度不同，维生素和氨基酸代谢通路基因完整性不同；② 体外营养缺陷型（叶酸、烟酸、泛酸、吡哆醇和核黄素）生长实验结果与基因组预测一致，但在生物素、钴胺和硫胺素种存在分歧；③ 大多数菌株氨基酸都存在完整的途径，体外实验中选定的菌株除色氨酸外，对所有氨基酸具有原生营养；④ 合成共培养实验中，五种不同原生营养细菌之间存在互养，特别是普氏粪杆菌A2-165，可以从中获益。

Vitamin Biosynthesis by Human Gut Butyrate-Producing Bacteria and Cross-Feeding in Synthetic Microbial Communities
07-14, doi: 10.1128/mBio.00886-20

【主编评语】mBio发表的文章，探究了15种人源产丁酸盐的肠道细菌对8种B族维生素和蛋白原氨基酸的需求，揭示出这些细菌生长对维生素和氨基酸的不同需求，并发现五种不同原生营养细菌之间存在互养，促进生长。（@爱的抉择）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，szx，Jack Chen，广西妇幼营养陈彬林，高压锅里的水母

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