一图读懂+重磅综述：2顶刊聚焦"菌群-肠-脑轴" | 热心肠日报

今天是第1725期日报。

Nature新闻：肠道微生物如何影响大脑健康？（一图读懂）

Nature[IF:42.778]

① 小鼠和初步人体研究表明，肠道菌群可影响大脑疾病；② 特定大肠杆菌产生的curli蛋白可诱导蛋白质错误折叠，可经迷走神经促进大脑α-突触核蛋白错误折叠，引发帕金森病；③ 肠道细菌可影响ALS疾病进展，Akk菌产生的烟酰胺或能进入大脑缓解疾病；④ 母体肠道中的分节丝状菌可激活Th17，产生的IL-17经胎盘进入胎儿大脑，可能促进孕期感染引发的后代自闭症，而罗伊氏乳杆菌或能改善症状；⑤ 需进一步阐明生物学机制，在人体中检验菌群干预的效果。

How gut microbes could drive brain disorders
02-03, doi: 10.1038/d41586-021-00260-3

【主编评语】肠脑轴研究领域在近几年里快速发展，取得了一些重要进展。临床前研究显示，肠道菌群可影响大脑疾病的发生和发展。对于大脑疾病而言，直接治疗大脑通常困难重重，而改变肠道菌群则相对容易，因此干预肠道菌群以改善大脑疾病是一个很有吸引力的治疗策略。Nature最新发表的一篇新闻报道，重点回顾了肠道菌群与帕金森病、肌萎缩侧索硬化（ALS）和自闭症等大脑疾病的研究进展，我们特别对配图进行了编译，希望能帮你涨知识。（@mildbreeze）

菌群-肠-脑轴如何调节肠道和大脑（综述）

Gastroenterology[IF:17.373]

① 肠道菌群可通过内分泌（皮质醇），免疫（细胞因子）和神经（迷走，肠神经系统和脊神经）多种途径调控大脑，从而构建微生物-肠-脑（MGB）轴；② 肠道细菌产生的短链脂肪酸（SCFA）可刺激肠内5-羟色胺（5-HT）的合成和分泌，5-HT结合其受体后，起到调节运动性、干预神经元发育分化、通过神经信号调控情绪等作用；③ 通过MGB轴治疗脑肠道疾病的研究证据有限，目前IBS和其他MGB互作障碍的有效疗法仍是个性化饮食联合行为疗法及有限的药物。

The Microbiota-Gut-Brain Axis: From Motility to Mood
01-22, doi: 10.1053/j.gastro.2020.10.066

【主编评语】精神疾病常与胃肠疾病共病，肠道菌群与大脑之间的通讯也一直是研究热点。Gastroenterology发表综述重点介绍了菌群-肠-脑（MGB）轴在调节肠道和中枢神经系统功能中的作用，以及胃肠运动障碍和情绪障碍等疾病之间的互相影响，总结在这些疾病中出现重叠的生物学结构，并特别强调了神经递质5-羟色胺在胃肠道和大脑中的关键作用。文章慎重指出，尽管相关研究显示出MGB在治疗人脑疾病中的巨大潜力，但将研究中的发现转化为对患者的诊疗方法目前仍尚未成功，关于神经精神疾病的生物疗法仍处于起步阶段。该领域在不同性别种族之间的差异等方面仍存在很大的研究空白有待填充，值得相关科研人员关注。（@迟卉）

国内团队：肠道菌群产生的丙酸盐缓解小鼠的帕金森病

Microbiome[IF:11.607]

① 在6-OHDA诱导的PD小鼠模型中，腹膜内注射OCN可显著改善运动功能障碍和多巴胺能神经元丢失；② OCN处理可恢复PD小鼠的肠道菌群失调，增加拟杆菌门并减少厚壁菌门，增加丙酸盐产生菌及粪便丙酸盐水平；③ 抗生素处理显著降低OCN的神经保护作用，粪菌移植实验也表明肠道菌群介导了OCN的神经保护作用；④ 口服丙酸盐2个月可通过肠神经元依赖性的方式，恢复PD小鼠的运动功能及多巴胺能神经元；⑤ FFAR3（丙酸盐受体）激动剂也有类似的神经保护作用。

Gut microbiota-derived propionate mediates the neuroprotective effect of osteocalcin in a mouse model of Parkinson’s disease
01-31, doi: 10.1186/s40168-020-00988-6

【主编评语】许多证据表明肠道菌群参与了帕金森病（PD）的发病机制。成骨细胞分泌的骨钙蛋白（OCN）可调节脑功能。来自上海交通大学医学院附属瑞金医院的刘建民团队、顾燕云团队及上海交通大学的李胜天团队在Microbiome上发表的一项最新研究，发现OCN可通过调节PD小鼠模型的肠道菌群，富集丙酸盐产生菌并增加丙酸盐水平，丙酸盐作用于肠神经元上的FFAR3以发挥其神经保护作用，从而缓解小鼠的运动功能障碍及多巴胺能神经元丢失。（@szx）

西安交大：运动或可通过肠脑轴改善高血压

Gut Microbes[IF:7.74]

① 与久坐高血压大鼠相比，经过12周中等强度运动的高血压大鼠的收缩压降低；② 该现象与肠道菌群的β多样性改变、α多样性和有益菌增加、激活的小胶质细胞数量和神经炎症减少、肠道病理、炎症和通透性的改善有关；③ 运动对高血压大鼠的有益影响在4周训练中断后依然存在；④ 久坐高血压大鼠移植来自经过运动训练的高血压大鼠的粪菌后，收缩压降低，肠道菌群改变，肠脑轴功能改善；⑤ 运动对高血压有益，能够重塑肠道菌群，改善功能失调的肠脑轴。

Antihypertensive effects of exercise involve reshaping of gut microbiota and improvement of gut-brain axis in spontaneously hypertensive rat
2020-12-31, doi: 10.1080/19490976.2020.1854642

【主编评语】西安交通大学基础医学院康玉明和李宏宝团队研究成果。研究发现，与久坐的高血压小鼠相比，进行运动训练的小鼠的收缩压降低。并且，在此过程中，小鼠的肠道菌群改变、有益菌增加、脑小胶质细胞数量和神经炎症减少等。粪菌移植也证实了运动带来的降血压益处确实与肠道菌群有关。该研究初步表明，运动可以通过干预肠脑轴缓解高血压。（@兵兵）

粪菌移植调控肠道菌群失调的风险和收益（综述）

Allergy: European Journal of Allergy and Clinical Immunology[IF:8.706]

① 粪菌移植（FMT）是治疗艰难梭状菌感染（CDI）的有效方法，而对过敏性疾病、炎症性肠病和自身免疫性疾病的疗效有待证实；② FMT通过纠正肠道菌群失衡，恢复菌群构成及功能实现对疾病的防治，在哮喘等动物模型中证实有效；③ 除CDI外，菌群变化与疾病之间的因果关系及机制并不明确，FMT时间和剂量难以确定，亦存在接触有害菌株、感染传染病等风险；④ 需进一步研究明确FMT功效，制定个体化供-受体配对方案，保证安全、稳定的治疗。

Pros and Cons: Is Fecal Microbiota Transplantation a safe and efficient treatment option for gut dysbiosis?
01-23, doi: 10.1111/all.14750

【主编评语】粪菌移植（FMT）对艰难梭菌感染（CDI）治疗的安全有效性现已在多数国家得到认可，并鲜有不良反应事件报道。但FMT对于其他疾病治疗的风险收益率仍存在争议。Allergy: European Journal of Allergy and Clinical Immunology近期发表文章，探讨在免疫介导性疾病中支持和反对FMT的论点。文章指出，FMT确实是一种很有前途的治疗方法，在可通过调节肠道菌群为靶点改善病理生理的疾病中贡献显著，但是在部分慢性疾病中由于造成失调的驱动因素、时间及其因果关系尚不明确，使用FMT的合理性因此降低，且风险与收益的比率并不理想。除此之外，文章指出在关于免疫介导性疾病中使用FMT的研究中目前仍存在的空白，并就如何在未来的研究中填补这些研究空白提出了建议，值得相关研究人员关注。（@迟卉）

用宏基因组组装基因组解析肠道菌群与NAFLD的关系

Alimentary Pharmacology and Therapeutics[IF:7.515]

① 纳入96个NAFLD患者，其中NASH 54例，中重度肝纤维化 44例（F≥2）；② 在4000个重建的宏基因组组装基因组（MAG）中，来自NASH、非NASH、F≥2和F0-1患者的分别有220、192、203和230个MAG的完整性＞70％且污染＜5％；③ 这些MAG中，有28个直系同源组与NASH相关、33个与显著纤维化相关、7个与NASH和显著纤维化均相关；④ NAFLD的严重程度与某些肠道菌群的硫化氢生成、柠檬酸盐转运、半纤维素降解、醛生成和维生素B12合成等功能有关。

Cross‐linkage between bacterial taxonomy and gene functions: a study of metagenome‐assembled genomes of Gut Microbiota in adult non‐alcoholic fatty liver disease
01-22, doi: 10.1111/apt.16262

【主编评语】研究采用NAFLD患者的粪便样本，基于宏基因组组装基因组方法，探究了肠道菌群在非酒精性脂肪肝病（NAFLD）发生、发展中的作用。研究结果显示，肠道内特定菌群及其所呈现的功能与非酒精性脂肪肝炎（NASH）及肝纤维化的发生有关。（@兵兵）

短期西式饮食引发肠道菌群紊乱，促发炎症

Journal of Investigative Dermatology[IF:7.143]

① IL-23微循环小鼠高糖中脂饮食（即西式饮食，WD）10周，皮肤和关节出现发炎症状；② WD引起的皮肤和关节损伤与产生IL-17A的γδT细胞的增殖和Th17细胞因子的表达增加有关；③ 喂食WD的IL-23介导小鼠肠道菌群多样性降低，并出现明显的菌群失调；④ 广谱抗生素治疗抑制了WD喂养的IL-23介导小鼠的皮肤和关节炎症；⑤ IL-23介导小鼠从WD转变为标准饮食时，皮肤和关节炎症减少，肠道菌群失调部分逆转。⑥ WD引发肠道菌群紊乱，促发银屑病皮肤和关节炎。

Short-term Western diet intake promotes IL-23-mediated skin and joint inflammation accompanied by changes to the gut microbiota in mice
01-21, doi: 10.1016/j.jid.2020.11.032

【主编评语】文章探究了西式饮食对IL-23介导小鼠皮肤、关节炎症的影响。研究结果显示，西式饮食模式可以促发IL-23小鼠炎症，并且该现象与肠道菌群有关。（@兵兵）

国内团队：斑马鱼肠道菌群的生态演替

NPJ Biofilms and Microbiomes[IF:7.067]

① 构建三种不同的水环境，研究宿主因素和环境对斑马鱼肠道菌群最初定殖和随后演替的影响；② 环境不变，斑马鱼肠道菌群显示发育阶段模式特异性。不同水环境中，菌群α多样性、类群分析显示差异不显著；③ 发育过程中对斑马鱼进行环境转换不影响肠道菌群的组成，而不同的发育阶段有较为明显的肠道菌群特异性；④ 斑马鱼的发育阶段能够解释46.2％的肠道菌群多样性的差异，是肠道菌群多样性和演替的最重要因素。

Host development overwhelms environmental dispersal in governing the ecological succession of zebrafish gut microbiota
01-19, doi: 10.1038/s41522-020-00176-2

【主编评语】生态演替是120年来生态学的中心主题。而对于水生动物来说，肠道菌群与环境的互作与陆地动物大相径庭。中山大学颜庆云、中科院水生生物研究所黄洁与研究团队，在NPJ Biofilms and Microbiomes发表文章，提出卵生鱼类发育对肠道菌群生态演替起决定性的作用而非环境因素的假说，并进行了验证。这一研究也在某种程度呼应了人类、小鼠中‘肠型’的说法。即肠道菌群‘成型’后，相对地理环境、性别、种族以及饮食等外界因素改变自身较为稳定。（@solo）

野生狮尾狒的肠道菌群季节性变化

Microbiome[IF:11.607]

① 在不同时间点从131只野生狮尾狒中收集了758份粪便样品；② 降雨（影响食物供应）和温度（影响体温调节）的季节性变化影响狮尾狒的肠道菌群组成，温度变化的影响小于降雨；③ 在雨季，肠道菌群中有更多的纤维素分解和发酵细菌以促进草的消化，在旱季，淀粉降解细菌富集以促进地下植物的消化；④ 在寒冷的旱季，参与能量、氨基酸和脂质代谢功能的细菌基因富集，提示温度和营养应激同时出现时，肠道菌群的发酵功能增强以帮助宿主维持能量平衡。

Seasonal shifts in the gut microbiome indicate plastic responses to diet in wild geladas
01-23, doi: 10.1186/s40168-020-00977-9

【主编评语】肠道菌群组成的适应性变化是野生动物适应食物季节性变化的方式之一。来自Microbiome上发表的一项最新研究，分析了野生狮尾狒（一种非人灵长类动物）的肠道菌群季节性变化，发现降雨及温度分别通过影响食物供应及体温调节，影响狮尾狒的肠道菌群组成及功能。该研究结果提示，肠道菌群的可塑性为宿主提供了对食物及温度等环境变化的适应性。（@szx）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，徐硕，lzm，周云燕，fang fang，orchid

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