今日Nature：千年古人粪菌+肠菌如何训练胸腺T细胞 | 热心肠日报

今天是第1816期日报。

Nature揭秘：距今千年的古人肠道里有啥微生物？

Nature[IF:42.778]

① 对保存完好的8个古粪便样本（距今1-2千年）和789个现代人（包括工业化和非工业化人群）粪便样本进行分析；② 古人的肠道菌群组成与非工业化人群更像；③ 基于古粪便构建了181个可信度较高的肠道微生物基因组，并进一步形成158个菌种基因组（SGB），其中39%的SGB是全新的；④ 利用组装形成的基因组，对史密斯甲烷菌进行tip dating分析，揭示了可能的进化历史；⑤ 古人肠道菌群的抗性基因和黏蛋白降解基因丰度较低，但富集可移动遗传元件。

Reconstruction of ancient microbial genomes from the human gut
05-12, doi: 10.1038/s41586-021-03532-0

【主编评语】现代工业化造成的生活方式改变，对肠道微生物组造成了严重影响。之前的研究表明，工业化的生活方式可能会造成肠道微生物组多样性下降，并与肥胖、自身免疫性疾病等慢性疾病相关。而该文章通过对古粪便样本进行分析，揭示了古人的肠道微生物组组成和功能特征，为人类微生物组的进化历史提供了一定的提示。（@元气少女617(ꈍᴗꈍ)）

Nature：胸腺中的菌群特异性T细胞的产生及作用

Nature[IF:42.778]

① 断奶（而非成年）时期在小鼠体内定殖分节丝状菌或大肠杆菌后，胸腺中的菌群特异性CD4+ T细胞扩增，且在胸腺中可检测到菌群DNA；② 机制上，CX3CR1+ 树突细胞可摄取肠道中的共生菌群抗原，并迁移至胸腺中将抗原呈递给CD4+ T细胞，从而介导胸腺中的菌群特异性T细胞的扩增；③ 胸腺中的菌群特异性T细胞可迁移至外周发挥功能，既可能增加菌群特异性Th17细胞的肠道浸润以恶化肠道炎症，又可能在沙门氏菌感染中起到保护性作用。

Thymic development of gut-microbiota-specific T cells
05-12, doi: 10.1038/s41586-021-03531-1

【主编评语】在生命早期，肠道菌群对宿主免疫系统的发育有着重要影响。来自Nature上发表的一项最新研究，揭示了胸腺中的肠道菌群特异性T细胞的产生机制：在小鼠幼年时期，树突细胞可摄取肠道中的共生菌群抗原并迁移至胸腺，随后将抗原呈递给CD4+ T细胞以诱导菌群特异性T细胞的产生，而这群T细胞可迁移至外周对抗致病菌感染，也可能发挥致病性作用。（@szx）

Nature子刊：出生前的胎粪中没有菌群

Nature Microbiology[IF:15.54]

① 为最小化出生过程中的母亲菌群污染，在未经自然分娩和抗生素处理的选择性臀位剖腹产中，通过直肠拭子收集胎儿胎粪样本（20例），并与整个流程中的阴性对照样本、出生后的新生儿首次胎粪和婴儿粪便进行对比；② 16S rRNA基因测序分析显示，胎儿胎粪中的微生物信号与阴性对照相比无差异；③ 从13例胎儿胎粪中获得可培养细菌，主要是表皮葡萄球菌，可能源于皮肤细菌污染，仅在2例胎儿胎粪样本中检测到该菌属的测序信号。

Fetal meconium does not have a detectable microbiota before birth
05-10, doi: 10.1038/s41564-021-00904-0

【主编评语】菌群究竟是何时在人肠道中定植的？这一问题的答案目前仍有争议。尽管许多研究都报告了新生儿胎粪中存在细菌DNA，但这些样本通常是在出生后数小时至数天内收集的，不能排除这些菌群是在出生过程中和之后获得的。Nature Microbiology近期发表的一项研究，通过严格的实验设计来最小化出生和实验过程中的细菌污染，对胎儿胎粪进行了菌群检测，表明肠道菌群在健康足月胎儿中的定植不是发生在出生之前。（@mildbreeze）

国内团队：睡眠不足促炎伤脑，肠道菌群有关键作用

Molecular Psychiatry[IF:12.384]

① 对健康志愿者进行睡眠剥夺（SD），发现SD可损害认知功能、增强炎症反应，伴随肠道菌群的组成和代谢物改变和肠屏障损伤；② 而在无菌小鼠中，肠道菌群的缺乏可抑制SD引起的炎症反应和认知损伤；③ 对无菌小鼠进行菌群移植实验表明，与移植志愿者SD前的肠道菌群相比，移植SD后的菌群可使受体小鼠的TLR4/NF-κB炎症通路活化、肠屏障通透性增加，并损害其认知功能、增加大脑海马区和内侧前额叶皮质的神经炎症和小胶质细胞活化。

Gut microbiota modulates the inflammatory response and cognitive impairment induced by sleep deprivation
05-07, doi: 10.1038/s41380-021-01113-1

【主编评语】睡眠不足在快节奏的现代社会中越来越普遍。研究表明，睡眠不足可导致炎症反应失调和认知功能障碍，但其机制尚不清楚。Molecular Psychiatry近期发表了来自北京大学韩盈、陆林、Wei Yan和中山大学一附院魏泓与研究团队的文章，表明肠道菌群失调在睡眠剥夺引起的炎症反应和认知损害中有重要作用，为减轻睡眠不足的不良健康后果提供了新的干预思路和靶点。（@mildbreeze）

王军+张发明：人体肠道菌群的原位重建及昼夜节律

Engineering[IF:6.495]

① 5名健康人进行泻药肠道准备，在之后几天内用经内镜肠道植管术原位采集肠道回盲部菌群样本（每天早晚各1次），并收集同时段的尿样和粪样；② 配对的回盲部和粪便菌群在组成上相似，但基因表达差异大；③ 泻药扰动后的回盲和粪便菌群随时间推移呈恢复趋势；④ 回盲部菌群的一系列细菌物种和功能通路（特别是与SCFA生成相关的）存在昼夜节律振荡，如痤疮丙酸杆菌和辅酶A生物合成II途径；⑤ 粪便和尿液的代谢组也反映出肠道菌群的扰动和恢复。

Reconstruction and dynamics of the human intestinal microbiome observed In Situ
05-06, doi: 10.1016/j.eng.2021.03.015

【主编评语】目前对于人肠道菌群的认知大多是源于对粪便菌群的分析，但粪便菌群不能完全反映出菌群在肠道内的原位情况，也限制了对人肠道菌群在更精细时间尺度上的动态变化的研究。中科院微生物所王军团队与南京医科大学第二附属医院张发明团队合作，在Engineering发表研究论文，通过结肠TET方法采集人体原位的回盲部菌群样本，揭示了肠道菌群在泻药扰动后的固有恢复力，以及人回肠菌群在组成和功能层面上的昼夜节律动态，并分析了菌群扰动和重建通过代谢物对宿主的潜在影响。（@mildbreeze）

上海交大医学院：PCOS中的肠道菌群失调如何影响代谢和内分泌

Microbiome[IF:11.607]

① 脱氢表雄酮（DHEA）诱导的多囊卵巢综合征（PCOS）样大鼠中出现肠道菌群失调；② 使用抗生素混合物耗竭肠道菌群，并不能阻止DHEA处理的大鼠出现PCOS表型；③ 将DHEA诱导的肠道菌群移植给抗生素处理的伪无菌大鼠，可触发肝脏糖脂代谢紊乱和生殖激素失衡；④ 在上述受体大鼠中，PCOS的临床特征与特定肠道细菌的相对丰度和粪便代谢产物水平相关；⑤ 雄激素引起的肠道菌群失调可能加重PCOS的代谢和内分泌功能障碍。

Androgen-induced gut dysbiosis disrupts glucolipid metabolism and endocrinal functions in polycystic ovary syndrome
05-06, doi: 10.1186/s40168-021-01046-5

【主编评语】多囊卵巢综合征（PCOS）是一种常见的生殖内分泌紊乱，患者经常表现出肠道菌群失调。上海交大医学院附属仁济医院的杜艳芝和陈子江院士与团队，近期在Microbiome发表研究，在模型大鼠中揭示了由雄性激素诱导的肠道菌群变化在PCOS发病机制中的代谢和激素调节作用。（@mildbreeze）

人类肠道菌群宏基因组测序中DNA提取和文库构建方法的验证和标准化

Microbiome[IF:11.607]

① 本文使用合成菌群对DNA提取和测序文库构建的各实验步骤进行了广泛的比较，以鉴定高质量方法并查明定量中的不准确来源；② 基于同行合作研究，验证了方法在单个实验室内测量结果的可变性以及实验室间的可传递性和可再现性；③ 在同行实验室间MOSAIC标准化挑战研究的背景下，进一步确定了推荐实验方法的性能；④ 本研究定义了性能指标，为改进各个方法和实验室之间的测量一致性提供最佳实践指导。

Validation and standardization of DNA extraction and library construction methods for metagenomics-based human fecal microbiome measurements
04-29, doi: 10.1186/s40168-021-01048-3

【主编评语】高通量测序菌群测量方法的验证和标准化是支持人类菌群研究及其工业化的必要条件。该研究旨在建立基于标准的解决方案，以提高基于宏基因组学的人类粪便样本菌群分析的准确性和可重复性。本研究中提供的经验证的DNA提取和文库构建方案和方法学指导，拓展了目前人类粪便菌群宏基因组分析的最佳实践。采纳本研究的实验方法和指南将提高基于宏基因组学的人类菌群研究的准确性和可比性，从而促进基于人类菌群产品的开发和商业化。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

阻断扩增子测序中宿主和非靶点的简易方法

Molecular Ecology Resources[IF:6.286]

① 通过设计非靶标阻断的寡核苷酸，使拟南芥扩增子测序中菌群及其它非靶标（线粒体、叶绿体等）序列的比例降低；② 设计植物通用的非靶标阻断寡核苷酸，在五种不同植物中均实现了靶向扩增序列的富集，并增加了α多样性且不影响β多样性；③ 这种扩增方式不会损害植物来源的16S rRNA基因扩增子测序数据固有的菌群负荷信息，且可用于病原孢子菌的18S rRNA的扩增阻断；④ 本研究开发了用于设计不同扩增阻断位点的阻断寡核苷酸序列的R包AmpStop。

Obtaining deeper insights into microbiome diversity using a simple method to block host and non‐targets in amplicon sequencing
04-27, doi: 10.1111/1755-0998.13408

【主编评语】本文介绍了“阻断寡核苷酸”， 这是一种低成本、灵活的方法，使用标准寡核苷酸来阻断不同非靶标的扩增，并使用软件来辅助其设计。通过使扩增子测序更具针对性，这种方法有可能使各种研究系统中的问题更加容易处理，从而导致对微生物发现的更深入的、基于系统的见解。为了在其他研究系统中快速简便地设计出用于阻断任何非靶标DNA的寡核苷酸的方法，本研究还开发了一个公开可用的R软件包以供使用。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

饮食对1-20岁健康人群的肠道菌群的影响（综述）

Advances in Nutrition[IF:7.265]

① 为探究饮食对1~20岁健康人粪便菌群的影响，纳入14项发表于2010~2019年的横断面研究和随机交叉试验进行系统综述；② 富含难以消化的植物多糖的饮食，与Prevotella或由该属占主导的肠型（通常以Prevotella copri为优势菌）相关；③ 高脂/糖饮食与拟杆菌属或以该属为主导的肠型之间的关联，主要存在于1~15岁年龄段的横断面研究中；④ 16~20岁的相关研究缺乏，此外，需要随机对照试验进一步探索饮食与菌群组成和功能之间的因果关系。

A Systematic Review of Dietary Influences on Fecal Microbiota Composition and Function among Healthy Humans 1–20 Years of Age
05-05, doi: 10.1093/advances/nmab047

【主编评语】饮食是肠道菌群的关键调控因子。Advances in Nutrition近期发表的系统综述，总结了在1~20岁人群中饮食与肠道菌群之间的关联的研究。（@mildbreeze）

感谢本期日报的创作者：元气少女617(ꈍᴗꈍ)，szx，mildbreeze，楸楸，刘永鑫-中科院-宏基因组，Johnson，临床营养陈彬林

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