张家超联手Rob Knight，植物乳杆菌研究发Microbiome | 热心肠日报

今天是第1864期日报。

张家超+Rob Knight：趋同进化vs.差异调节-益生菌的适应性突变

Microbiome[IF:11.607]

① 通过鸟枪法宏基因组+分离株全基因组测序，研究植物乳杆菌HNU082(Lp082)在人、鼠和斑马鱼肠道中的进化适应；② Lp082分布于不同生态位，以相似顺序在同样的时间点获得高度一致的单核苷酸变异SNPs，从而定植并适应不同宿主的肠道选择压力；③ 如获得与基因编码蛋白质内膜相关的SNP等，进化出耐酸性及鼠李糖利用能力；④ 宿主常驻菌群的结构、功能对益生菌引入的反应大相径庭，特别是Lp082的竞争者拟杆菌和双歧杆菌属，累积10-70倍的进化变异。

Candidate probiotic Lactiplantibacillus plantarum HNU082 rapidly and convergently evolves within human, mice, and zebrafish gut but differentially influences the resident microbiome
06-30, doi: 10.1186/s40168-021-01102-0

【主编评语】益生菌在宿主肠道内定植适应的机理尚不清晰，特别是缺乏其遗传进化的体内研究。海南大学张家超团队与UCSD的Rob Knight合作在Microbiome上发表文章，以植物乳杆菌HNU082(Lp082)为益生菌模型菌株，揭示其在不同宿主肠道中高度趋同的适应过程和策略。相反，宿主肠道菌群对Lp082的引入呈现出不同反应与互作。而作为‘暂驻菌’，益生菌的引入对肠道常驻菌群遗传组成的影响常常被忽略。（@solo）

Nature：揭示“肠道菌群-脑-行为轴”新机制！

Nature[IF:42.778]

① 无菌小鼠和抗生素处理（ABX）小鼠的社交活动减少，社交互动后多个脑区神经活动增加；② 该缺陷是由社交互动后HPA轴产生的应激激素皮质酮的异常升高所致，抑制皮质酮合成、拮抗糖皮质激素受体或在特定脑区敲除该受体，可纠正菌群耗竭引起的社交障碍；③ 下丘脑室旁核中的CRH神经元调节小鼠社交行为，其失活可逆转ABX小鼠的社交障碍，而其激活可使菌群正常小鼠出现社交障碍；④ 粪肠球菌可促进小鼠社交活动，并抑制社交后的皮质酮水平升高。

Microbiota regulate social behaviour via stress response neurons in the brain
06-30, doi: 10.1038/s41586-021-03669-y

【主编评语】肠道菌群可影响动物的社会互动行为。然而，肠道菌群调节社交行为的肠脑连接以及背后的神经学基础，仍需深入探索。Nature最新发表的一项研究为填补相关空白提供了新线索。该研究发现，特定肠道细菌可通过限制由下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴介导的皮质酮生成，来抑制社交互动中过度的应激反应，从而促进小鼠的社交活动，并鉴定出大脑中参与该过程的特定神经元。这些发现为揭示肠道菌群-脑-行为轴的生物学机制，以及研发相关神经精神疾病的治疗干预方法，带来了新启示。（@mildbreeze）

BMJ：ω-3脂肪酸有助于改善偏头痛

British Medical Journal[IF:30.223]

① 182名偏头痛患者分为3组进行随机双盲对照试验，分别采用H3饮食（增加n-3 PUFA）、H3-L6饮食（增加n-3 PUFA并减少n-6 PUFA）或对照饮食；② 与对照组相比，H3-L6和H3饮食减少了头痛对生活质量的影响（但不显著）、每天头痛时长和每月头痛天数，其中H3-L6饮食的改善作用更明显；③ H3-L6和H3饮食改变了血液中多种氧脂素衍生物（疼痛相关介质）的水平，如使阵痛介质17-HDHA水平增高，但没影响CGRP和前列腺素E2等经典头痛介质的水平。

Dietary alteration of n-3 and n-6 fatty acids for headache reduction in adults with migraine: randomized controlled trial
07-01, doi: 10.1136/bmj.n1448

【主编评语】现代社会的饮食中通常缺乏DHA和EPA等n-3多不饱和脂肪酸（PUFA），而富含亚油酸等n-6 PUFA。前者常见于鱼类和贝类，后者常见于植物油中。在动物模型中，这些脂肪酸可作为与疼痛相关的内源性信号分子氧脂素的前体，来增加疼痛（亚油酸）或减轻疼痛（EPA+DHA）。British Medical Journal发表的一项最新临床试验结果表明，增加膳食n-3 PUFA（每天摄入1.5克）可改善偏头痛患者的头痛症状，而同时减少亚油酸可能效果更好。（@mildbreeze）

怀孕次数影响母婴肠道菌群

Microbiome[IF:11.607]

① 对同步怀孕母猪的肠道菌群进行密集纵向监测，研究怀孕期间菌群的变化，以及产次对母体孕期菌群和后代菌群的影响；② 母体肠道菌群在妊娠期间发生可预测的重复性变化，并且随着产次增加，这种重塑发生得更快；③ 产次与分娩时母体多种特定细菌的相对丰度有关，包括布氏密螺旋体、食淀粉乳杆菌和罗伊氏乳杆菌等；④ 对18个母猪-后代组合进行菌株追踪发现，母猪产次与仔猪肠道中阿克曼菌、粪普氏菌和大肠弯曲杆菌在出生后10天的水平变化有关。

Remodeling of the maternal gut microbiome during pregnancy is shaped by parity
06-27, doi: 10.1186/s40168-021-01089-8

【主编评语】母体肠道菌群可影响母亲和后代的健康，同时，产次（之前怀孕的次数）也可影响早产等不良妊娠结局的风险。尽管二者均与母婴健康有关，但产次对母婴菌群的影响尚不清楚。Microbiome近期发表的一项研究以猪为模型，对这一空白进行了探索，表明产次可影响母体孕期菌群的变化和后代生命早期菌群的组成，这可能对母婴健康有潜在影响。这些发现提示，在研究人类母婴菌群时应纳入考虑产次这一因素。（@mildbreeze）

Cell子刊：菌群和肠脑屏障的不成熟，使新生儿易患脑膜炎

Cell Reports[IF:8.109]

① 与儿童和成人相比，新生儿极易患细菌性脑膜炎，B族链球菌（GBS）是主要病原体，其肠道定植和跨肠屏障移位可引起新生儿脑膜炎；② 在小鼠模型中，新生仔鼠肠道菌群的不成熟有利于GBS的肠道定植和跨肠屏障移位；③ 肠道菌群的不成熟还与肠道血管屏障通透性增加相关，促进GBS菌血症；④ 此外，新生仔鼠的肠道和大脑脉络丛的上皮细胞中，存在与年龄有关而与菌群无关的Wnt通路活化，导致上皮细胞间连接极化程度较低，同样有利于细菌移位。

Neonatal susceptibility to meningitis results from the immaturity of epithelial barriers and gut microbiota
06-29, doi: 10.1016/j.celrep.2021.109319

【主编评语】Cell Reports发表的一项研究表明，肠道菌群和上皮屏障的不成熟，是新生儿易患脑膜炎的部分原因，提示旨在促进新生儿菌群成熟的干预方法，或有助于减少新生儿细菌性脑膜炎的风险。（@mildbreeze）

肠道粘膜免疫功能缺陷与肠道菌群失调导致生长缓慢

Mucosal Immunology[IF:6.726]

① 以恒河猴幼仔为研究对象，分析比较了健康组（HG）、有或无急性腹泻病史的生长缓慢组（GF）、慢性活动性腹泻生长缓慢组（GF-DX）的肠道免疫功能和菌群组成；② 两个GF组结肠粘膜炎性水平均较高，但经LPL刺激，促炎反应较HG组减弱，提示有免疫耗竭情况；③ 两个GF组不同肠道节段的菌群组成相比HG发生明显改变，功能菌群组成变化，且异位，表现为链球菌和普氏菌在小肠和大肠之间的迁移，表明肠道微生物群落区化情况消失。

Growth faltering regardless of chronic diarrhea is associated with mucosal immune dysfunction and microbial dysbiosis in the gut lumen
06-22, doi: 10.1038/s41385-021-00418-2

【主编评语】在全球范围内，腹泻仍然是导致幼儿死亡的重要因素。腹泻不仅仅可以导致死亡，而且腹泻引起的肠道功能的改变会对儿童发育造成长远的影响，特别是导致生长缓慢甚至停滞。但是，目前对于腹泻导致肠道损伤、功能的改变、菌群的改变以及致病菌的情况与生长缓慢之间的研究较少。近期一篇发表在Mucosal Immunology的研究工作，以恒河猴幼仔为模式动物，研究了有急性腹泻病史或者活动性慢性腹泻且生长停滞幼仔中粘膜免疫系统和整个肠道微生物群落的变化，结果显示腹泻对于肠道免疫和菌群的改变，在结肠中表现更加明显，具体包括有肠道炎症水平较高，应激能力下降，肠道菌群组成、异位以及菌群区化消失。这些结果提示结肠生态的改变对于生长缓慢具有更显著的影响。（@Zhonghua）

生命早期抗生素暴露，对小鼠肠道上皮细胞成熟和功能有什么影响？

CMGH Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology[IF:7.076]

① 抗生素干预的新生小鼠肠道通透性降低，特化的空泡细胞数量减少；② 抗生素干预的新生小鼠，小肠近端和远端基因表达发生变化，这些变化与小肠上皮细胞的成熟、细胞内消化、(先天)防御和上皮感知功能有关；③ 抗生素干预会导致新生小鼠肠道上皮的早熟，和肠内分泌细胞标记物的表达增加；④ 抗生素干预新生小鼠肠道类器官，揭示了生命早期抗生素暴露对肠上皮成熟和肠内分泌细胞分化的直接影响；⑤ 抗生素会直接降低小鼠肠道类器官的代谢能力。

Early life antibiotics influence in vivo and in vitro mouse intestinal epithelium maturation and functioning
06-05, doi: 10.1016/j.jcmgh.2021.05.019

【主编评语】生命早期使用抗生素非常常见，但对早期抗生素暴露对新生儿肠道发育的影响尚不清楚。CMGH Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology发表的文章，以小鼠及其类器官为模型，研究了抗生素对新生小鼠肠道发育和功能的影响。新生小鼠在出生后第10天至20天接受阿莫西林、万古霉素和甲硝唑三种抗生素的联合治疗。分析肠道通透性及肠道基因和蛋白表达，并对肠道表皮细胞进行了FACS分选。同时还利用相同的抗生素组合处理小鼠肠道类器官，测定其基因和蛋白表达，并测定其代谢能力。结果表明，早期抗生素治疗对肠道表皮细胞有直接和间接的影响，并影响肠上皮细胞的成熟和功能。（@nana）

糖基转移酶缺陷塑造肠道菌群，或为灵长类提供进化优势

eLife[IF:7.08]

① 使用基因敲除小鼠模拟人类的α-1,3-半乳糖基转移酶（Ggta1）缺陷情况，发现Ggta1基因的缺失会改变小鼠的肠道菌群结构，这种改变依赖于抗体产生；② Ggta1缺失导致特定IgA表达升高，该IgA靶向肠道中表达αGal的细菌；③ 针对αGal细菌的IgA表达升高，提高了宿主对于肠道细菌致病性的抵抗力，降低了肠道细菌诱发的脓毒症的严重程度；④ 灵长动物进化过程中，Ggta1基因功能的缺失降低了脓毒症严重程度，很可能为机体提供了生存优势。

Glycan-based shaping of the microbiota during primate evolution
05-19, doi: 10.7554/eLife.67450

【主编评语】编码某些糖基转移酶的基因可能处于较高的选择压力之下，这可能是由于宿主-微生物互作中合成的聚糖的参与。eLife近期发表的文章，发现α-1,3-半乳糖基转移酶（Ggta1）缺失导致小鼠肠道菌群结构的重塑，且降低了肠道细菌诱发的脓毒症的严重程度。提示灵长动物进化过程中，Ggta1基因功能的缺失可能通过塑造肠道菌群为机体提供了生存优势。（@爱的抉择）

住宅绿地环境影响室内微生物组成

Environmental Research[IF:5.715]

① 收集176名参与者起居室的尘埃，计算细菌和真菌多样性和单个类群的相对丰度；② 室内微生物多样性指数与附近的住宅绿地特征有显著的相关性；③ 对于细菌而言，Shannon指数与居住性质直接相关，如在住宅区50米缓冲范围内，每增加一个四分位距（IQR），Shannon指数就会增加0.08个单位；④ 真菌多样性与高生长绿化率呈正相关，如50米缓冲带内高生长绿植IQR的增加，对应的Shannon和Simpson指数分别增加0.14 和0.02 个单位。

Residential green space can shape the indoor microbial environment
06-23, doi: 10.1016/j.envres.2021.111543

【主编评语】Environmental Research最近发表的文章，研究了住宅附近的绿地与住宅室内微生物群之间的关系。研究结果表明，住宅区附近绿地的类型决定了室内粉尘菌群的多样性。此外，不同类型的住宅绿地对室内真菌和细菌群落的影响可能不同。本研究的结果或有助于建筑环境特征与健康之间复杂关系的研究。（@nana）

感谢本期日报的创作者：solo，mildbreeze，一只赵崽儿呀，临床营养陈彬林，nana，白蓝木

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