原位看到它们：王炜等获"肠道菌群在体成像"新突破 | 热心肠日报

今天是第1919期日报。

王炜+杨朝勇+魏泓：人肠道细菌的在体生长模式成像

Gut Microbes[IF:10.245]

① 给无菌小鼠定植人类肠道菌群（HMA小鼠），之后用STAMP（右旋氨基酸探针序贯标记）和FISH（荧光原位杂交）方法对人肠道细菌的在体生长分裂进行成像和分析；② 鉴定出32种细菌的在体生长模式（包括5种目前无法培养的细菌），并发现来自不同宿主的同一种细菌存在形态学差异，多个菌种在人菌群（HMA小鼠）中比在小鼠天然菌群中更短；③ 建立肠道细菌成像数据库Microiome Atlas，包含人、小鼠和大鼠的肠道细菌STAMP成像，可用于菌群研究。

Imaging the in vivo growth patterns of bacteria in human gut Microbiota
08-24, doi: 10.1080/19490976.2021.1960134

【主编评语】Gut Microbes近期发表了来自上海交通大学医学院王炜、杨朝勇团队以及魏泓团队的合作研究成果，在此前研发的菌群在体成像方法（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1073691421）的基础上进行了扩展，将该方法应用于菌群人源化小鼠，以研究人肠道菌群中的细菌的在体生长模式，并建立了肠道细菌成像数据库Microiome Atlas（https://www.microbiome-atlas.com/）以便同行研究使用，值得专业人士关注。（@mildbreeze）

Nature子刊：调菌群抗肥胖，生命早期是关键

Nature Metabolism[IF:13.511]

① 野化小鼠的肠道菌群，能帮助抵抗成年后长期高脂饮食诱导的肥胖、严重脂肪肝病和代谢综合征；② 普通小鼠必须在生命早期（出生后2周内）获得野化菌群，才能拥有这种代谢保护作用，而成年后移植野化菌群或用抗生素扰动野化小鼠的菌群，都不影响其对高脂饮食的应答；③ 生命早期的肠道菌群能影响宿主的代谢编程，野化菌群主要通过促进分泌代谢激素（如PYY、TSH等）和增强棕色脂肪组织能量消耗，来发挥代谢保护作用。

Neonatal exposure to a wild-derived microbiome protects mice against diet-induced obesity
08-20, doi: 10.1038/s42255-021-00439-y

【主编评语】Nature Metabolism近期发表的研究发现，在出生后的生命早期定植源自野外小鼠的肠道菌群，能帮助小鼠抵御成年后的食源性肥胖和代谢疾病。提示对于通过调控菌群来改善代谢健康，生命早期是一个重要的干预窗口期。（@mildbreeze）

Cell子刊：幼年抗生素暴露后的肠道菌群变化可影响寿命

Cell Reports[IF:9.423]

① 对小鼠进行长达700多天的观测，研究生命早期的抗生素暴露对寿命和后期健康的影响；② 抗生素暴露后，小鼠出现了2种低多样性的肠道菌群类型（PAM I和PAM II），PAM I以丹毒丝菌科和肠球菌科成员为主，PAM II以毛螺菌科成员为主，但菌群差异随时间逐渐消失；③ 与未暴露于抗生素的小鼠相比，PAM II（而非PAM I）类型的小鼠在生命后期出现了免疫受损、胰岛素抵抗增加、炎性衰老加重（血清IL-1β升高）等问题，且寿命缩短。

The composition of the gut microbiota following early-life antibiotic exposure affects host health and longevity in later life
08-24, doi: 10.1016/j.celrep.2021.109564

【主编评语】Cell Reports发表的一项最新研究，首次报道了生命早期（孕后期+断奶前）的抗生素暴露对小鼠长期健康和寿命的影响，表明抗生素暴露结束后重建的肠道菌群在其中可能起关键作用，其组成上的差异可对宿主的免疫、代谢和寿命造成不同影响。（@mildbreeze）

消耗糖醇的肠道细菌

Microbiome[IF:14.65]

① 链霉素处理可提高小鼠盲肠内的糖酸及糖醇（多元醇）类物质浓度，伴随着梭菌属和丹毒丝菌属的丰度降低；② 给无菌小鼠定植17株人源的梭菌属和丹毒丝菌属的混合菌，或移植常规小鼠盲肠菌群，都能显著降低盲肠中的糖酸和糖醇的水平；③ 体外实验证明，6个梭菌属菌株和1个丹毒丝菌属菌株可利用糖醇作为碳源来生长；④ 在抗生素处理的小鼠（而非常规小鼠）中，补充山梨醇导致盲肠内山梨醇浓度升高，而引入梭菌属菌株能耗竭山梨醇浓度。

The metabolic footprint of Clostridia and Erysipelotrichia reveals their role in depleting sugar alcohols in the cecum
08-19, doi: 10.1186/s40168-021-01123-9

【主编评语】肠道菌群对食物组分的代谢作用对机体健康有重要影响，但哪种细菌能代谢哪种营养成分，目前人们仍所知有限。Microbiome近期发表的一项研究发现，梭菌属和丹毒丝菌属的特定菌株能消耗肠道中的糖酸和糖醇，包括常见人工甜味剂山梨醇。糖醇属于FODMAP，该研究提示对膳食FODMAP的不耐受，可能与这些细菌的紊乱有关。（@mildbreeze）

深圳大学：新型氢纳米胶囊助力改善脂肪肝病

Biomaterials[IF:12.479]

① 设计了一种将氨水硼烷封装到中空介孔二氧化硅纳米颗粒中的氢纳米胶囊（AB@hMSN@PEG），可实现肠道内高效持续的H释放；② 该胶囊可减轻高脂饮食小鼠的体重、白色脂肪组织及肝脏重量、血浆胆固醇和肝脂质，且无组织毒性；③ 同时，该胶囊可重塑肠道菌群，改善糖代谢，增加AKK菌丰度；④ 该胶囊也可对肝脏代谢谱重编程，减少脂质合成并增加脂肪酸代谢；⑤ AB@hMSN@PEG减轻饮食诱导或基因突变导致的早期代谢功能障碍脂肪肝、肥胖或糖尿病。

Nanocapsule-mediated sustained H release in the gut ameliorates metabolic dysfunction-associated fatty liver disease
07-15, doi: 10.1016/j.biomaterials.2021.121030

【主编评语】深圳大学何前军、卢玺峰与团队的研究成果近期在Biomaterials发表。该研究设计了一种新型的氢纳米胶囊（AB@hMSN@PEG），可以实现肠道内的氢的高效持续释放，进而改善代谢紊乱相关疾病，比如代谢相关脂肪肝病（MAFLD）、肥胖或者糖尿病等，的改善。（@兵兵）

产丁酸菌减少或是酒精肝的关键致病特征

Gut Microbes[IF:10.245]

① 慢性乙醇喂养7周，小鼠的肠道菌群多样性下降，服用三丁酸甘油酯（Tb）则可抵消这一影响；② 慢性乙醇喂养会降低小鼠体内产丁酸盐细菌丰度，且显著减少丁酸合成基因的表达，而补充Tb则会阻止产丁酸盐细菌丰度减少和丁酸合成基因表达的降低；③ 乙酰辅酶A（CoA）丁酸盐合成途径在对照组普遍存在，且被乙醇喂养影响最大，其中but和buk基因为关键基因；④ 服用Tb可明显防止慢性乙醇喂养诱导的丁酸盐产生菌的减少、肝脏脂肪变性、炎症和损伤。

Decrease in acetyl-CoA pathway utilizing butyrate-producing bacteria is a key pathogenic feature of alcohol-induced functional gut microbial dysbiosis and development of liver disease in mice
08-07, doi: 10.1080/19490976.2021.1946367

【主编评语】肠肝轴在酒精相关肝病（ALD）发展中具有重要作用。Gut Microbes近期发表的文章，慢性酒精喂养导致小鼠发生菌群紊乱和ALD，而其中产丁酸盐细菌丰度和丁酸合成基因表达的减少是关键的病理特征，或可成为治疗靶点。（@爱的抉择）

帕金森病患者的肠道菌群产丁酸能力弱

npj Parkinsons Disease[IF:8.651]

① 收集24名帕金森病（PD）患者和39名健康人的粪便，对40种纤维进行体外发酵后，产生的丁酸盐浓度分别在25.6~203.8μmol/g之间及52.7~229.5μmol/g之间；② 发酵菊粉后的丁酸盐产量最高，发酵黄原胶后的丁酸盐产量最低；③ PD患者的粪便菌群中，拟球梭菌（Clostridium coccoides）与柔嫩梭菌（Clostridium leptum）的丰度降低，可能导致PD患者的粪便发酵纤维后的丁酸盐产量较低；④ 相比于健康人，PD患者的粪便发酵纤维后的丁酸盐产生滞后。

Parkinson's disease patients' short chain fatty acids production capacity after in vitro fecal fiber fermentation
08-13, doi: 10.1038/s41531-021-00215-5

【主编评语】NPJ Parkinson's disease上发表的一项最新研究，对比了24名帕金森病患者与健康人的粪便菌群在体外发酵40种不同纤维后产生短链脂肪酸的能力，发现帕金森病患者的粪便菌群发酵纤维后产生丁酸盐的能力有所降低。（@aluba）

中科院动物所：共生菌介导大熊猫的“气味”物质合成

ISME Journal[IF:10.302]

① GC-MS分析显示，大熊猫肛周腺分泌物（AGS）中的挥发性物质比粪便更为多样和丰富；② 宏基因组分析显示，AGS和粪便的共生菌群存在差异显著；③ AGS中脂质代谢基因显著富集，这些基因主要来自放线菌门、变形菌门和厚壁菌门，其中棒状杆菌是AGS中对脂质代谢贡献最大的属；④ AGS比粪便样品含有更多脂肪酸降解菌和酮类、醛类物质生产菌；⑤ 野生和圈养熊猫AGS中菌群差异导致的关键化学信号物质差异可能是圈养个体自然繁殖力较差的主要原因之一。

Symbiotic bacteria mediate volatile chemical signal synthesis in a large solitary mammal species
02-10, doi: 10.1038/s41396-021-00905-1

【主编评语】化学通讯是野生动物重要的通讯方式之一。作为独居性物种，大熊猫主要依赖于肛周腺分泌物（AGS）和尿液进行化学标记来传播信号，而AGS标记是最为独特的一种。野外研究表明，这种标记行为存在季节性差异，也受环境条件影响。标记物中的小分子化学信号物质传递着重要的个体信息，起着促进繁殖、建立领地和稳定社群等重要作用。然而，关于这些重要化学信号物质的合成过程尚不清楚。在The ISME Journal上发表的一项研究中，中国科学院动物研究所聂永刚研究团队利用气相色谱-质谱联用仪分析（GC-MS）和宏基因组测序技术比较了野生和圈养大熊猫AGS和粪便中的气味物质和共生菌群组成，发现气味物质组成存在显著差异，这种差异可能是由于共生菌群组成差异导致的。该研究为理解大熊猫化学通讯这一重要行为特征提供了新见解，也为这一濒危物种的保护与圈养种群繁殖管理提供了重要的理论基础。（@EADGBE）

国内团队：肠道菌群研究促进了朱鹮的迁地保护

Frontiers in Microbiology[IF:5.64]

① 该研究利用16S扩增子测序，分析了14只雏鸟从孵化出壳到44日龄期间13个时间节点的肠道菌群的组成和多样性的动态变化；② 探讨肠道菌群的建立过程与其生长速度的关系，并比较了不同育雏阶段饲喂不同日粮对朱鹮幼雏肠道菌群的影响；③ 肠道菌群在育雏阶段呈现非线性的变化，随着日龄的增加，幼雏的肠道菌群结构趋于相似；④ 育雏后期伴随日粮的调整，幼雏肠道菌群结构发生转变；⑤ 幼雏生长率与肠道菌群多样性呈负相关。

Establishment of Gut Microbiome During Early Life and Its Relationship With Growth in Endangered Crested Ibis (Nipponia nippon)
08-09, doi: 10.3389/fmicb.2021.723682

【主编评语】该论文报道了四川省迁地保护的朱鹮雏鸟肠道菌群的动态变化过程及其与生长发育之关系，为提高朱鹮的食物转化率改善发育不良个体、疾病防控等方面提供了依据。为优化人工繁育朱鹮的饮食结构和育雏方案，探讨濒危鸟类早期肠道菌群的建立与生长发育之间的关系提供重要的理论依据，对该类群的保护具有重要指导意义。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，Johnson，DMG-Quasimodo，楸楸，吴芹，刘永鑫-中科院-宏基因组

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