如何加强新冠与微生物组研究？国际专家发出4大倡议 | 热心肠日报

今天是第1682期日报。

关于加强SARS-CoV-2与微生物组研究的倡议（评论）

mSystems[IF:6.633]

① 微生物组中心联盟提出利用自身平台，协调临床和生态研究，协助解决实际困难并促进微生物组与COVID-19研究间的互动；② 协调微生物组在SARS-CoV-2感染中的角色与病理的研究，开发微生物组导向的预防、治疗方法；③ 帮助实验室及相关机构进行临床测试，协调不同地方的实验室建立监管条例及测试规程等；④ 协调帮助非临床性研究，包括环境采样、检测及SARS-CoV-2在公共空间的持续追踪；⑤ 协助与公众的沟通，使研究人员和公众了解相关研究和工作。

Coordinating and Assisting Research at the SARS-CoV-2/Microbiome Nexus
12-01, doi: 10.1128/mSystems.00999-20

【主编评语】尽管COVID-19大流行是由SARS-CoV-2单一病毒引起的，人类微生物组整体却与疾病息息相关，并同时影响疫苗的反应、效力。在mSystems上，新进成立的微生物组中心联盟（MCC）COVID委员会通过调查，向其成员发出倡议，通过协调、协助的方式促进微生物组在COVID-19大流行中的研究整合，加大微生物学家在新冠肺炎研究中参与程度，包含技术支持、规章条例的改善、交流、基础病理研究以及与公众的对话等，值得参考。（@solo）

中国医学科学院：动物模型揭示SARS-CoV-2感染胃肠道的证据

Gastroenterology[IF:17.373]

① 使用恒河猴模型，探究鼻内和腹腔接种SARS-CoV-2病毒对宿主的影响；② 鼻内接种SARS-CoV-2后，可同时在呼吸道和消化道组织检测到病毒RNA；③ 病毒鼻内接种诱导炎症细胞因子的表达上调，导致呼吸道和消化道病理损伤；④ 腹腔接种SARS-CoV-2可导致肺炎和呼吸道损伤，并上调炎症细胞因子的表达水平；⑤ 腹腔接种病毒后，可在肠系膜淋巴、血液、胰腺和肝组织及粪便中检测到病毒RNA；⑥ 腹腔接种SARS-CoV-2可在感染早期损伤肠道屏障功能。

The gastrointestinal tract is an alternative route for SARS-CoV-2 infection in a nonhuman primate model
12-08, doi: 10.1053/j.gastro.2020.12.001

【主编评语】2019年冠状病毒肺炎（COVID-19）患者显示出越来越多的胃肠道症状。然而，胃肠道在SARS-CoV-2感染中的作用尚不完全清楚。来自中国医学科学院北京协和医学院的彭小忠、刘红旗和鲁帅尧等人发表在Gastroenterology上的一项以恒河猴为对象的研究表明，鼻内和胃内接种新型冠状病毒SARS-CoV-2可引起肺炎和胃肠功能障碍，而炎症细胞因子可能是COVID-19中呼吸系统和消化系统病变之间的联系，该研究成果也为新冠病毒的粪口传播提供了有利证据，值得参考。（@EADGBE）

国内团队：仿生肠道芯片观察SARS-CoV-2诱导的肠道损伤

Science Bulletin[IF:9.511]

① 微工程肠道芯片通过人肠上皮细胞、黏液分泌细胞和血管内皮细胞的3D共培养重建了肠上皮-血管内皮屏障的关键特征；② 新冠病毒可感染肠上皮，损伤肠道屏障完整性，表现为肠绒毛的损伤，黏液分泌细胞的弥散分布以及钙粘蛋白表达降低；③ 血管内皮细胞表现出异常的细胞形态，紧密连接被破坏；④ 转录分析显示病毒感染后，上皮细胞和内皮细胞出现异常的RNA和蛋白代谢以及激活的免疫反应，这可能引起胃肠道症状相关的肠屏障损伤。

SARS-CoV-2 induced intestinal responses with a biomimetic human gut-on-chip
12-01, doi: 10.1016/j.scib.2020.11.015

【主编评语】新冠肺炎（COVID-19）仍然在全球呈现大流行状态。近期临床证据表明，肠是除肺外SARS-CoV-2感染的另一个高危器官。中国科学院大连化学物理研究所秦建华和中科院昆明动物研究所郑永唐团队近期在Science Bulletin发文，介绍了肠道芯片应用于SARS-CoV-2感染肠道的研究。该类器官系统可以部分反映肠道屏障损伤和人体对新冠病毒感染的反应，可以实现体外培养模型中是难以进行的研究，为加快新冠肺炎研究和新疗法的开发提供了一个独特、快速的平台。（@爱的抉择）

Cell子刊：过氧化氢或控制结肠表面的细菌定植

Cell Host and Microbe[IF:15.923]

① 使用定植在结肠表面的病原体鼠柠檬酸杆菌，鉴定在该空间环境中生长和存活的微生物特征；② 在结肠隐窝增生发生之前，III型分泌系统介导的紧密附着并非鼠柠檬酸杆菌有氧呼吸所必需，而是其使用细胞色素c进行过氧化氢（H2O2）呼吸所必需的；③ 上皮NADPH氧化酶NOX1是感染后早期腔内H2O2的主要来源，并且是鼠柠檬酸杆菌过氧化物酶依赖性生长所必需的；④ NOX1衍生的H2O2，是一种在肠道动态平衡过程中控制细菌在黏膜表面附近生长和存活的资源。

Anaerobic Respiration of NOX1-Derived Hydrogen Peroxide Licenses Bacterial Growth at the Colonic Surface
12-09, doi: 10.1016/j.chom.2020.10.009

【主编评语】结肠微生物群表现出空间上的异质性，但控制其空间或组织的机制仍不完全清楚。Cell Host and Microbe近期发表的文章，发现鼠柠檬酸杆菌感染后，上皮的NADPH氧化酶NOX1产生过氧化氢，过氧化氢则是细胞色素Ccp依赖性生长所必需的，进而调控肠道黏膜表面的细菌生长和生存。（@爱的抉择）

Cell：蜱虫从细菌“偷师”，抵抗感染

Cell[IF:38.637]

① 黑脚蜱虫（Ixodes scapularis）从细菌中获得一种毒素——酰胺酶效应子2蛋白（Dae2），获得高效杀死哺乳动物皮肤共生菌的能力；② Dae2在蜱虫的唾液和肠道中分泌，抑制进食过程中摄入的皮肤相关葡萄球菌，保护蜱虫免受哺乳动物皮肤共生菌的感染；③ Dae2对蜱虫来源的莱姆病病原菌（伯氏疏螺旋体）没有杀灭能力，表明蜱虫在抵抗自身感染的同时可耐受其他共生微生物；④ 蜱虫Dae2的抗菌特性强，在结构和生化上与来源于同类细菌的同源毒素不同。

Ticks Resist Skin Commensals with Immune Factor of Bacterial Origin
12-10, doi: 10.1016/j.cell.2020.10.042

【主编评语】蜱类向脊椎动物宿主传播各种各样的微生物，包括人类病原体，然而我们对蜱类自身的病原体了解得较少。Cell近期发表文章，发现正如蜱类共生菌可能对人类致病一样，哺乳动物的共生菌也可能对蜱类有害。蜱虫从细菌中获得dae2这种免疫因子，可抵抗哺乳动物皮肤共生菌对其的感染，强调了毒力因子依赖于环境而进化，并支持了“病原体”是一种状态而不是身份的观点。（@爱的抉择）

Nature子刊：使用抗菌药物或促进肠道内耐药基因转移

Nature Microbiology[IF:15.54]

① 环丙沙星耐药索氏志贺氏菌（S. sonnei）取代了原有的敏感菌株，并迅速获得对其他抗菌药的多重耐药性；② S. sonnei分别获得了多个泛耐药/多重耐药质粒，很可能来源于人肠道菌群间的基因水平转移；③ 志贺氏菌感染和健康儿童的共生E. coli中均含有大量耐药基因和耐药质粒，并在同一个儿童肠道中，发现了同时存在于E. coli和S. sonnei中的同一个多重耐药质粒；④ 抗菌药物的使用可能会影响共生E. coli和S. sonnei之间的质粒转移。

Commensal Escherichia coli are a reservoir for the transfer of XDR plasmids into epidemic fluoroquinolone-resistant Shigella sonnei
01-20, doi: 10.1038/s41564-019-0645-9

【主编评语】肠道共生细菌携带着大量抗生素耐药基因，很可能是致病细菌获得耐药性的重要来源。Nature Microbiology近期发表一项来自越南的研究，发现索氏志贺氏菌很可能从肠道中的共生大肠杆菌中获得多重耐药性，而且抗生素用药有可能进一步促进耐药基因的细菌间转移。本研究对于指导合理使用抗生素治疗肠道细菌感染、有效管控耐药细菌产生和积累有一定借鉴作用。（@周旸）

共生细菌或决定白色念珠菌在肠道内的定植量

ISME Journal[IF:9.18]

① 利用代谢分析建立了细菌-真菌代谢互作模型GSMMs，预测肠道中白色念珠菌定植量的准确性可达到89%；② 细菌-真菌代谢互作是决定白色念珠菌定植量的重要因素，白色念珠菌-细菌互作的最主要形式是共生和寄生关系；③ 预测模型显示Alistipes putredinis细菌与白色念珠菌定植量呈负相关，24个人粪便基因组测序以及共培养实验证实了上述结果；④ 利用少数细菌的组合剂就有可能调控真菌代谢和生长，或可达到抑制白色念珠菌定植的目的。

Metabolic modeling predicts specific gut bacteria as key determinants for Candida albicans colonization levels
12-15, doi: 10.1038/s41396-020-00848-z

【主编评语】白色念珠菌感染是严重的医院获得性感染类型，预测其定植量和抑制方法有助于治疗这种真菌感染。ISME Journal近期发表的研究中建立了一种新的细菌-真菌代谢互作模型，不仅发现肠道共生细菌可以调节白色念珠菌的代谢活性和定植能力，还可用于预测白色念珠菌的定植量，并发现了有可能负调控白色念珠菌定植的细菌，为研究肠道中真菌-细菌互作以及开发可能的抗真菌感染生物制剂提供了理论参考。（@周旸）

金头鲷的肠道菌群结构和抗寄生虫能力与生长相关遗传表型有关

Microbiome[IF:11.607]

① 通过生长速度将金头鲷分为快速、中速、慢速生长三个类群，没有饮食干预情况下三个类群前肠的共生菌群多样性和组成无明显差异；② 不同的饮食处理则使共生菌群结构发生变化，且这种变化在中速、慢速生长类群中较显著，对快速生长组无显著影响；③ 受饮食影响的微生物类群大多是金头鲷类群内特有的；④ 饮食干预后，快速生长组的微生物结构变化少，但代谢情况的变化较大；⑤ 相比中速、慢速生长类群，快速生长类群对于寄生虫感染的抵抗能力更强。

Genetic selection for growth drives differences in intestinal microbiota composition and parasite disease resistance in gilthead sea bream
11-23, doi: 10.1186/s40168-020-00922-w

【主编评语】宿主的基因型不仅直接影响自身表型，也可能影响共生微生物的结构和功能。Microbiome近期发表一项针对金头鲷的研究，发现拥有快速生长特性的金头鲷，其肠道菌群结构与其他类型存在差异，在饮食干预情况下结构更稳定、代谢变化更多样，而且对于肠道寄生虫感染的抵抗能力更强。该结果对于研究共生菌群-宿主共进化以及共生菌群适应性具有参考价值。（@周旸）

共生菌群调控上皮细胞基因表达或为抗感染新机制

Frontiers in Immunology[IF:5.085]

① 表面糖蛋白C型凝集素2e（Clec2e）在上皮细胞中的过表达，可促进病原细菌对于肠道上皮细胞的粘附；② 共生菌群的存在可促进组蛋白去乙酰化酶HDAC3的表达和募集，进而降低肠上皮细胞中Clec2e基因的组蛋白乙酰化程度，最终降低Clec2e的表达水平；③ 在无菌小鼠中，共生菌群抑制宿主上皮细胞Clec2e基因的表达，减少了病原细菌鼠柠檬酸杆菌的粘附；④ 这种共生细菌-宿主基因表达互作，促进了宿主对病原细菌的抵抗能力。

Microbiota inhibit epithelial pathogen adherence by epigenetically regulating C-type lectin expression
2019-05-07, doi: 10.3389/fimmu.2019.00928

【主编评语】肠道中的共生微生物通过多种方式帮助宿主抵抗病原入侵。Frontiers in Immunology发表的研究显示，共生细菌可以通过表观遗传调控方式降低上皮细胞表面糖蛋白C型凝集素2e的表达，从而降低病原细菌的上皮粘附。该结果揭示了一种新的共生菌群-宿主互作的抗感染机制，对于研究共生菌群的定植抗性、菌群-宿主互作均有重要借鉴价值。（@周旸）

感谢本期日报的创作者：Jack Chen，EADGBE，广西妇幼营养陈彬林，白蓝木，王文东，周旸，Johnson

点击阅读过去10天的日报：

点击阅读原文，查看更多热心肠日报的内容