今日Science：一文说透肿瘤与菌群+180种野生动物菌群分析 | 热心肠日报

今天是第1768期日报。

Science必读综述：一文读懂菌群与癌症

Science[IF:41.845]

① 肠道和肿瘤的菌群可通过代谢物、基因毒素和抗原分子模拟等机制，改变宿主的淋巴器官活性、抗肿瘤免疫、肿瘤微环境、能量获取等，从而影响癌症的发生发展和治疗效果；② 肿瘤特异性的血液微生物DNA或能用于癌症诊断，肠道和肿瘤的菌群或能用于患者预后预测；③ 用饮食、药物、益生元、后生元、益生菌和抗生素等手段来改变内源菌群，以及引入用合成生物学改造的工程菌等外源菌群，或能通过调节抗肿瘤免疫等机制，用于治疗癌症。

The microbiome and human cancer
03-26, doi: 10.1126/science.abc4552

【主编评语】肠道菌群和肿瘤内菌群如何影响癌症的发生发展和抗肿瘤免疫？在癌症的诊断、预后和治疗方面，菌群有哪些应用前景？未来的相关研究应如何开展？Science最新发表了Rob Knight主笔的重磅综述，提出了“免疫-肿瘤-菌群轴”的概念，详细探讨了菌群与癌症的研究进展和未来的研究方向，干货丰富、配图精致，强烈推荐专业人士研读。（@mildbreeze）

Science：野生动物肠道菌群——有待深入挖掘的宝库

Science[IF:41.845]

① 分析超过180种野生动物的肠道菌群，涉及了不同类别、摄食行为、地理区域和特征的动物；② 基于宏基因组组装，构建了一个包含5000多个微生物基因组的数据库，并对其分类和功能进行注释，鉴定出1209种细菌，其中75%是未知的；③ 菌群的组成、多样性和功能，与动物的种类、饮食、活动、社会结构和寿命存在关联；④ 从食腐动物中鉴定出能代谢毒素的新的微生物基因，提示野生动物肠道菌群在治疗和生物技术的研发方面有重要挖掘潜力。

Diversity and functional landscapes in the microbiota of animals in the wild
03-26, doi: 10.1126/science.abb5352

【主编评语】很多野生动物——比如食腐动物，能吃感染了病原体或含有毒素的食物，而不会生病。这种特别的免疫功能是否与它们的肠道菌群有关？Science最新发表的研究，通过宏基因组学方法，深入分析了近200种野生动物的肠道菌群，揭示出其多样性和功能景观以及在基础研究和转化应用方面的巨大潜力。（@mildbreeze）

肠道菌“以德报怨”，通过集群方式治愈肠道炎症

Gastroenterology[IF:17.373]

① 哺乳动物中，肠道细菌集群是肠道应激的重要特征；② 本研究开发一种多微生物平板琼脂试验，从硫酸葡聚糖钠（DSS）诱导肠炎小鼠粪便中分离一株新的肠杆菌集群菌株SM3；③ SM3可缓解不同肠炎模型小鼠的肠道炎症，而其非集群突变体不能；④ 去除肠道菌致使其肠道应激保护作用消失，SM3的保护作用依赖于厌氧有益菌科S24-7；⑤ 在体外，SM3的集群运动方式促进S24-7菌科中Muribaculum intestinale菌株的生长。

Bacterial Swarmers Enriched during Intestinal Stress Ameliorate Damage
03-15, doi: 10.1053/j.gastro.2021.03.017

【主编评语】已有很多研究指出，在人和小鼠中，肠道细菌集群现象与肠道应激有关，然而这种集群移动的现象与一些疾病病理生理的关系仍不清楚；Gastroenterology上发表的一项研究，从DSS肠炎小鼠模型的粪便中分理出一株集群菌株-SM3，该集群菌株能显著缓解小鼠肠道炎症，并证实了SM3对肠道的保护作用是通过促进有益菌拟杆菌的生长而实现的；这篇文章揭示了一种新的，违背传统直觉的范式：肠道应激可能诱发了集群菌群，然而，这些集群却可以反过来治愈肠道炎症。（@Vera）

代谢建模助力研究宿主-菌群互作（综述）

Microbiome[IF:11.607]

① 使用通量平衡分析（FBA）的计算机模拟方法,可以更好地研究复杂的微生物群内部以及微生物群与其宿主之间的相互作用；② FBA通过控制代谢物通过网络的通量，计算给定的目标函数（OF），得出最佳通量分布；③ FBA通过注释的基因重建代谢网络，可以将网络外推以包括宿主的代谢网络，也可模拟营养不良和治疗；④ 结合从不同的计算和实验方法获得的知识将有助于更好地理解微生物群与宿主之间的复杂关系，可用于健康又个性化的改变宿主微生物群落。

Understanding the host-microbe interactions using metabolic modeling
01-20, doi: 10.1186/s40168-020-00955-1

【主编评语】复杂微生物群落内部及其与宿主之间的相互作用对于宿主的健康起到重要的作用，肠道菌群主要通过其分泌的代谢产物相互交流，代谢产物的分泌又取决与菌群所处的环境以及菌之间的互作，因此，鉴定出微环境中单个菌分泌的代谢产物至关重要。Microbiome上发表的一篇文章，通过将单菌及其产生的代谢微环境放置在一个小室，从而将菌之间、菌和宿主细胞之间进行分离，再将每个单菌的小室放置于多菌共享的环境中，达到模拟菌群之间的代谢互作的效果；结合不同的实验方法及计算机模拟方法，能更好的理解微生物间以及和宿主的复杂代谢网络互作，为肠道健康的代谢调控提供了新的见解。（@Vera）

华南农业大学：雄果蝇如何吸引异性？肠道细菌立功了

Current Biology[IF:9.601]

① 在雄性东方果蝇的直肠中鉴定出2种性信息素——2,3,5-三甲基吡嗪（TMP）及2,3,5,6-四甲基吡嗪（TTMP），成熟的处女果蝇可被TMP及TTMP强烈吸引；② 雄性果蝇的直肠菌群以杆菌纲（Bacilli）为主，后者有产生TMP及TTMP的通路，给雄性果蝇喂食抗生素，可显著降低直肠中的杆菌纲、TMP及TTMP的水平；③ 从雄性果蝇直肠中分离出的芽孢杆菌属物种可在体外以葡萄糖及苏氨酸为底物产生TMP及TTMP，成熟雄性果蝇直肠中的葡萄糖及苏氨酸水平显著升高。

Rectal bacteria produce sex pheromones in the male oriental fruit fly
03-18, doi: 10.1016/j.cub.2021.02.046

【主编评语】菌群产生的挥发性分子在昆虫的化学通讯中发挥重要作用。华南农业大学的程代凤、陆永跃与研究团队在Current Biology上发表的一项最新研究发现，雄性东方果蝇（Bactrocera dorsalis）的直肠细菌中的芽孢杆菌属物种，能够以葡萄糖及苏氨酸为底物，产生性信息素以吸引雌性果蝇。（@szx）

肠道菌群决定小鼠社交行为

NPJ Biofilms and Microbiomes[IF:7.067]

① 建立支配性（Dom）或顺从性（Sub）社交行为模式的小鼠模型，Sub小鼠肠道菌群多样性显著低于Dom小鼠；② Sub小鼠肠道菌群特有菌有理研菌科和梭菌科，还包含软壁菌门的枝原体属和厌氧枝原体属；③ Dom小鼠肠道菌群中，拟杆菌门的普雷沃菌属丰度显著较高；④ Sub小鼠一生体重较低、附睾白色脂肪组织（eWAT）较低、脂肪细胞小，炎症水平偏高，代谢相关eWAT脂肪因子水平较高；⑤ 无菌小鼠移植Sub小鼠菌群后获得与Sub小鼠相同的行为和生理特征。

Gut microbiota determines the social behavior of mice and induces metabolic and inflammatory changes in their adipose tissue
03-19, doi: 10.1038/s41522-021-00193-9

【主编评语】越来越多的证据证实肠道菌群可以通过肠脑轴对大脑功能进行调节，改变社交行为。然而具体什么样的菌群组成对应何种社交习惯和行为并不明确。近期一篇发表在NPJ Biofilms and Microbiomes的研究论文通过建立不同社交行为模型小鼠，结合宏基因组测序和菌群移植的方法，鉴定得到支配和顺从社交行为小鼠的肠道菌群组成结构，并且发现不同社交行为型小鼠，具有不同脂肪组织代谢方式，以及炎症模式。（@Zhonghua）

肠道真菌组影响宿主与肠道菌群的代谢互作

Communications Biology[IF:4.165]

① 来自不同厂商的健康小鼠肠道真菌群落不同，其组成由包括饮食在内的环境因素决定；② 肠道真菌组多样性随年龄增长下降，且与宿主代谢结果显著相关；③ 与对照组相比，加工食品会引发肠道真菌群落组成的持久改变，且与雄性小鼠体脂沉积差异有关；④ 其中，肝脏中的脂肪沉积、代谢活性组织的转录适应和血清代谢生物标志物水平均与真菌群落多样性和组成的改变有关；⑤ 嗜热真菌属和酿酒酵母菌属的差异变化与代谢紊乱和体重增加密切相关。

The gut mycobiome of healthy mice is shaped by the environment and correlates with metabolic outcomes in response to diet
03-05, doi: 10.1038/s42003-021-01820-z

【主编评语】目前研究多聚焦在宿主、饮食和肠道菌群间的互作，其中肠道真菌群落的作用常常被忽略。Communications Biology上发表的一篇文章，研究肠道真菌组成与宿主代谢的关系，并进一步探究其在肠道稳态中的作用。其研究思路和肠道微生物组类似，是值得跟进的领域。（@solo）

Science子刊：不用管住嘴也能保持代谢健康？靶向ApoCIII或有奇效

Science Advances[IF:13.116]

① 反义疗法（ASO）降低高脂饮食（HFD）导致肥胖小鼠的ApoCIII可以增强氧化呼吸，改善其代谢状态；② 降低apoCIII可以影响棕色脂肪组织（BAT），改善葡萄糖稳态和胰岛素敏感性，逆转HFD诱导的代谢表型；③ 降低apoCIII可激活脂肪酶，促进循环中脂质的分解代谢，降低肝脏中脂肪积累；④ 降低apoCIII促进肝脏脂肪酸转向生酮途径，增加BAT对酮的吸收；⑤ 接受HFD同时开始ASO降低体内ApoCIII，可以抑制肥胖的发生，维持代谢健康。

Lowering apolipoprotein CIII protects against high-fat diet–induced metabolic derangements
03-12, doi: 10.1126/sciadv.abc2931

【主编评语】肥胖是导致代谢紊乱和脂肪性肝病的重要危险因素。载脂蛋白CIII（ApoCIII）在调控机体脂肪代谢中发挥着重要的作用，已有报道发现ApoCIII的升高与脂肪性肝病、胰岛素抵抗和II型糖尿病等疾病相关，但是完全去除ApoCIII也会加剧II型糖尿病的症状，提示体内高水平和完全没有APOCIII都会导致严重的后果。近期一篇发表在Science Advance上的研究，探索了通过反义干扰ApoCIII（ASO）表达对治疗肥胖以及相关代谢紊乱的作用。结果显示，ASO降低ApoCIII可以通过改善肝脏脂肪代谢和褐色脂肪生成，从而改善高脂饮食（HFD）肥胖小鼠的代谢紊乱。在接受HFD的同时开展ASO治疗可以抑制肥胖的发生。（@Zhonghua）

人一生中，可以在体内积累多少微塑料？

Environmental Science & Technology[IF:7.864]

① 构建儿童和成人微塑料（MPs)暴露的概率性模型，通过八种类型食物和吸入、肠道吸收、胆汁排泄和与塑料相关化学接触来解释MPs的摄入；② 该模型采用了重标度方法，模拟肠道、身体组织和粪便的浓度，模拟的粪便MPs浓度与实验数据一致；③ 儿童和成人的微塑料（1–5000μm）平均摄入量分别为553粒/人/天（184ng/人/天）和883粒/人/天（583ng/人/天）；④ 儿童到18岁不可逆地积累8.32*10^3粒或6.4ng，而成人到70岁积累5.01*10^4粒或40.7ng。

Lifetime Accumulation of Microplastic in Children and Adults
03-16, doi: 10.1021/acs.est.0c07384

【主编评语】人类暴露于微塑料，已经是一个全球性问题。Environmental Science & Technology近期发表的文章，提供了一种用于计算儿童和成人微塑料暴露的概率性模型，可用于计算微塑料的终身积累量。（@爱的抉择）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，圆滑的铁勺，Chengkai，szx，楸楸，大力

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