今日Cell：肠道菌群只是自闭症的“果”而非“因”？| 热心肠日报

今天是第1997期日报。

Cell：“偏食”介导了自闭症与肠道菌群的关联

Cell[IF:41.582]

① 纳入自闭症（ASD）患儿99例、未患病同胞51例、无血缘关系的对照儿童97例，分析粪便宏基因组和其他表型/临床数据；② 菌群与ASD之间的直接关联很有限，菌群指标对ASD诊断的解释度极低，Romboutsia timonensis是唯一与ASD诊断相关的细菌（在患儿中减少）；③ 相反，菌群与年龄、饮食和粪便质地密切相关；④ 饮食介导了ASD与菌群的关联：ASD表型（如兴趣狭隘）与饮食多样性降低相关，这种饮食偏好反过来与菌群α多样性降低和粪便质地较稀有关。

Autism-related dietary preferences mediate autism-gut microbiome associations
11-11, doi: 10.1016/j.cell.2021.10.015

【主编评语】肠道菌群与自闭症之间有怎样的关系？二者间的关系是直接的，还是间接的？是否存在其他混杂因素？Cell最新发表的一项来自澳大利亚的大型自闭症粪便宏基因组学研究，通过分析247名儿童的粪便菌群和多维度的临床/表型指标，发现自闭症与肠道微生物组（组成、基因、功能通路）的直接关联极其有限。相反，粪便菌群与饮食特征、粪便稠度和年龄有密切关系。这些数据支持一个模型，即自闭症的遗传和表型特征促进了患儿“偏食”，而饮食多样性的降低反过来减少了菌群的多样性，因而自闭症患儿的菌群可能只是反映了疾病引起的饮食变化。该研究再次提示，在研究菌群与疾病的因果关联时，要考虑其中可能存在的混杂因素（如饮食），而菌群是否是自闭症的一个主要驱动因素，还需更加审慎的研究来评估。（@mildbreeze）

乳化剂吃太多，伤肠、伤菌、伤代谢

Gastroenterology[IF:22.682]

① 一项随机双盲对照喂养研究中，健康成年受试者分2组，每天食用不含乳化剂羧甲基纤维素（CMC）的对照饮食（n=9）或添加15克CMC的相同饮食（n=7），干预11天；② 相较于对照组，CMC组的餐后腹部不适增多，肠道菌群组成改变、多样性降低；③ CMC组还出现了粪便代谢组的变化，特别是短链脂肪酸和游离氨基酸减少；④ 2名食用CMC的受试者出现肠道炎症特征，即菌群更多地侵入内粘液层（通常无菌），伴随菌群组成的明显改变。

Randomized controlled-feeding study of dietary emulsifier carboxymethylcellulose reveals detrimental impacts on the gut microbiota and metabolome
11-10, doi: 10.1053/j.gastro.2021.11.006

【主编评语】流行病学和小鼠研究表明，膳食乳化剂会促进与肠道菌群失调相关的疾病。虽然这些物质对肠道菌群和肠道健康的不利影响已在动物和体外模型中得到证实，但这些食品添加剂对健康人类的影响仍未得到充分验证。Gastroenterology发表的一项随机对照喂养试验表明，大量摄入常见膳食乳化剂羧甲基纤维素（CMC），可对健康成年人的肠道菌群、代谢组和肠屏障造成危害。因此，加工食品中广泛使用的CMC可能通过改变肠道菌群和代谢组，增加一系列慢性炎症疾病的风险。（@mildbreeze）

膳食磷酸钙强烈影响益生元引起的肠道菌群变化

Microbiome[IF:14.65]

① 以AIN-93饲料为基础，在含高（100）或低（30mmol/kg）磷酸钙的饲料中添加40g/kg菊粉或GOS，不同饲料喂养大鼠14天；② 相比对照饲料，不添加益生元的高磷酸钙饮食有利于厚壁菌门，并增加了粪便乳酸、琥珀酸、乙酸、丙酸和丁酸水平，而低磷酸钙饮食促进了AKK菌和拟杆菌等粘蛋白降解菌属的丰度，并增加了粪便丙酸、乳酸和丁酸水平；③ 无论磷酸钙水平，补充GOS或菊粉都会强烈促进双歧杆菌，但只有辅以高磷酸钙才增加内源性Faecalibaculum。

Dietary calcium phosphate strongly impacts gut microbiome changes elicited by inulin and galacto-oligosaccharides consumption
11-04, doi: 10.1186/s40168-021-01148-0

【主编评语】菊粉和半乳糖寡糖（GOS）是广泛认可的益生元，可显著影响肠道菌群，包括促进双歧杆菌和乳酸菌，对健康有一定益处。有研究发现添加FOS、菊粉和磷酸钙可促进共生乳酸菌，保护宿主免受病原菌侵袭，但不同磷酸钙水平的饮食中添加益生元的影响尚不清楚。近期发表于Microbiome的一项动物研究发现，菊粉和GOS虽然在化学结构、糖组成、寡聚物大小和参与利用它们的微生物降解途径方面有显著不同，但两者对肠道菌群的调节非常相似且在很大程度上受膳食磷酸钙水平调节，提示微量元素和益生元对机体健康有协同作用。（@临床营养Dr.Chen）

浙江大学：补锌过多过少都可引起肠道菌群失调！

Microbiology spectrum[IF:7.171]

① 由于锌饮食不平衡，小鼠肠道细菌在门、属和种水平上的组成发生了显著变化；② 对差异菌群进行KEGG代谢通路分析，发现短期低锌饮食降低了碳水化合物、聚糖和核苷酸代谢等通路，而高锌和过量锌饮食上调了耐药和感染性疾病等相关通路；③ 长期低锌饮食抑制了戊酸盐生成，而长期锌强化抑制了短链脂肪酸生成菌属的丰度及其代谢物浓度；④ 此外，鉴定出melainabobacteria（门）和Desulfovibrio sp. strain ABHU2SB（种）可作Zn水平的潜在标记。

Effect of Long-Term and Short-Term Imbalanced Zn Manipulation on Gut Microbiota and Screening for Microbial Markers Sensitive to Zinc Status
11-03, doi: 10.1128/Spectrum.00483-21

【主编评语】锌失衡是世界范围内常见的一种营养失调，但膳食锌失衡对肠道菌群的短期和长期影响尚不清楚。近期浙江大学动物科学学院冯杰作为通讯作者在Microbiology spectrum发表了一项动物研究，给3周龄小鼠分别饲喂含锌量为0（低锌）、30（对照）、150（高锌）和600mg/kg（过量锌）的饲料，连续喂养4周（短期）或8周（长期），发现膳食锌是肠道微生物群落结构的重要调节因素，摄入过少和过量锌均可引起肠道微生态失调。（@临床营养Dr.Chen）

IBS患者补充合生制剂后的肠道菌群变化

mSystems[IF:6.496]

① 纳入134名IBS患者，根据个体情况补充合生制剂（包含4-8种益生菌菌株及1-2种益生元）；② IBS患者的肠道菌群α-多样性降低，革兰氏阴性菌富集，短链脂肪酸及维生素合成相关通路减少；③ 志贺氏菌属物种在IBS患者中富集，直肠真杆菌及柔嫩梭菌群在健康对照中富集；④ 不同IBS亚型患者具有不同的肠道菌群特征；⑤ 补充合生制剂后，IBS患者的肠道菌群特征发生明显变化，益生菌（短双歧杆菌、植物乳杆菌等）丰度显著增加，菌群α-多样性无显著变化。

Alterations in Gut Microbiome Composition and Function in Irritable Bowel Syndrome and Increased Probiotic Abundance with Daily Supplementation
11-02, doi: 10.1128/mSystems.01215-21

【主编评语】来自mSystems上发表的一项最新研究结果，鉴定出了IBS患者的肠道菌群多样性、组成及功能变化，以及不同亚型的IBS患者具有的菌群特征。另外，在补充合生制剂后，IBS患者的肠道菌群特征发生显著改变，且益生菌的丰度显著增加。（@aluba）

Cell：大脑能“记住”肚子里的炎症

Cell[IF:41.582]

① 在活动依赖性细胞标记小鼠模型中，DSS诱导的结肠炎和酵母聚糖诱导的腹膜炎都可以激活大脑岛叶皮层（InsCtx）中的一群神经元；② 通过化学遗传学手段重新激活这群神经元，能够重现结肠和腹膜的炎症反应状态，因此这些神经元能“储存”并“读取”外周炎症的免疫反应记忆；③ InsCtx神经元通过自主神经系统与结肠和腹膜相连；④ 抑制InsCtx神经元活化，可减轻DSS诱导的结肠炎期间的炎症反应。

Insular cortex neurons encode and retrieve specific immune responses
11-08, doi: 10.1016/j.cell.2021.10.013

【主编评语】机体的免疫反应不仅取决于免疫系统，还受到大脑和情绪的调节。Cell近期发表的一项研究发现，小鼠大脑岛叶皮层中的一群神经元能作为外周炎症（结肠炎和腹膜炎）免疫反应信息的“存储器”。这些发现也为理解肠道炎症中的肠-脑轴机制，提供了新见解。（@mildbreeze）

特定共生菌群组合定植模型研究肠炎反应

Microbiome[IF:14.65]

① 同时定植改良后Schaedler菌群ASF和胆汁螺杆菌H. bilis的wiskott-aldrich综合征蛋白缺失小鼠出现肠炎，单独定植其一则无反应；② Was−/−小鼠中H. bilis丰度与肠炎蛋白LCN2呈正相关，而野生型小鼠中该菌丰度与LCN2呈负相关；③ ASF和H. bilis的定植破坏Was−/−小鼠结肠黏液层，黏膜中ASF457丰度与LCN2呈正相关；④ Was -/-小鼠中ASF457高表达肠道适应性、免疫原性相关基因，而ASF519丰度与LCN2呈负相关，压力应对能力相关基因低表达。

Utilizing a reductionist model to study host-microbe interactions in intestinal inflammation
11-03, doi: 10.1186/s40168-021-01161-3

【主编评语】Microbiome上最新发表的文章，通过wiskott-aldrich综合征蛋白缺失小鼠肠炎模型结合特定共生菌群组合定植+多组学方法，揭示特异的细菌与宿主互作依赖于微环境的变化。同一细菌可能在生理条件下倾向于对环境耐受而在病理条件下则激发免疫原性，加速炎症反应。（@solo）

Nature：首次发现海草也拥有陆生型固氮共生系统

Nature[IF:49.962]

① 作者描述了一种 N2 固定共生体-“Candidatus Celerinatantimonas neptuna”，它生活在海草根组织内，在那里它向宿主提供氨和氨基酸以换取糖分；② Ca. C. neptuna及其寄主 Posidonia Oceanica之间的共生关系使高产海草草甸能够在氮含量有限的地中海中茁壮成长；③ Ca. C. neptuna的祖先及其亲属可能使开花植物能够侵入缺氮的海洋栖息地，在那里它们形成了极其高效的蓝碳生态系统。

Terrestrial-type nitrogen-fixing symbiosis between seagrass and a marine bacterium
11-03, doi: 10.1038/s41586-021-04063-4

【主编评语】海草是在大约 1 亿年前从陆生开花植物迁移回大海进化而来的，而水下的海草是否具有与类似陆生植物共生系统，仍然还不清楚。2021年11月3日，Nature杂志在线发表了来自德国马普研究所Wiebke Mohr课题组题为“Terrestrial-type nitrogen-fixing symbiosisbetween seagrass and a marine bacterium”的研究论文。该研究鉴定到生活在贫营养地中海中最高产量的海草Posidonia Oceanica的根组织内具有能固氮的海洋细菌，其可以向海草提供氨和氨基酸以换取糖与海草形成共生，其发现让人联想到陆生植物固氮共生的特征。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

不同类型腹部脂肪的多组学解析

Gut[IF:23.059]

① 纳入70名做过胃旁路手术的肥胖患者，包括9名胰岛素抗性（IR）患者，对腹部不同部位的脂肪组织（AT）进行多组学分析；② 肠系膜AT标志物与网膜AT相似，肠脂垂（epiAT）却与其他AT不同；③ 所有AT都可通过多组学数据来区分患者的胰岛素敏感（IS）和IR状态，但epiAT的区分力最强，主要体现在发育、代谢和炎症通路的调节差异上；④ 涉及AT功能、代谢稳态和炎症等关键分子的基因表达水平在不同AT间存在差异，epiAT的表达水平最高。

Multiomics reveal unique signatures of human epiploic adipose tissue related to systemic insulin resistance
10-01, doi: 10.1136/gutjnl-2021-324603

【主编评语】白色脂肪是机体内代谢活性器官，不同的脂肪具有特定的积累和功能，尤其是内脏脂肪的积累直接影响着身体健康。本文纳入经过减肥手术的肥胖患者和胰岛素抵抗患者，探究了不同部位的腹部脂肪的特点。通过多组学分析（甲基化组、转录组、蛋白质组）显示，epiAT的特征可能可以反映周身IR和肥胖亚型特点，值得引起重点关注。（@Bingbing）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，临床营养Dr.Chen，aluba，徐硕，刘永鑫-中科院-宏基因组，Bingbing

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