60.6分重磅综述：细菌素如何塑造菌群 | 热心肠日报

今天是第2065期日报。

Nature Reviews：细菌素如何塑造菌群（综述）

Nature Reviews Microbiology[IF:60.633]

① 细菌素多为细菌的小分子天然产物，有不同类型（如RiPP、NRP）、结构高度多样，有多种抑菌机制；② 细菌素通过生态位清除、定植抗性、空间隔离等方式影响菌群动态和组成；③ 细菌素由复杂的生物合成基因簇编码，它们经历快速进化和水平基因转移，影响细菌素的产生、目标范围和受体免疫；④ 生成细菌素有代谢成本，当其能有效抑制竞争菌且不影响互利共生菌时可为细菌提供竞争益处；⑤ 菌群来源的细菌素可靶向清除病原体，有防治细菌感染的潜力。

The microbiome-shaping roles of bacteriocins
2021-06-01, doi: 10.1038/s41579-021-00569-w

【主编评语】许多共生细菌能产生称为细菌素的抗菌小分子，可抑制/清除特定的靶细菌，影响菌群组成。因此，细菌素作为潜在的微生物组编辑工具，引起了越来越多的关注。Nature Reviews Microbiology的这篇综述，概述了细菌素的类型、其成本和效益，以及它们如何为抗菌药物的开发提供新的途径。（@mildbreeze）

菌群衍生小分子：从研究方法到实例（综述）

Annual Review of Biochemistry[IF:23.643]

① 将特定微生物分子与宿主表型联系起来的详细机制研究仍处于初级阶段；② 用于识别菌群衍生小分子的三种高通量技术（宏基因组序列挖掘、功能宏基因组学、质谱）各有优点和局限性，但都无法有效捕获菌群的整个生物合成潜力；③ 核糖体编码和翻译后修饰肽、非核糖体多肽和聚酮、吡嗪酮类和氨基酸衍生代谢物，各有其微生物来源、合成通路和生化/结构特征，通过多种机制影响宿主；④ 解码微生物分子与宿主的互作，需要结合多种跨学科方法。

Molecules from the Microbiome
2021-03-26, doi: 10.1146/annurev-biochem-080320-115307

【主编评语】菌群衍生小分子可直接或间接调节宿主反应。虽然人类微生物组的物种组成已被深入探索，但将特定微生物分子与宿主表型联系起来的详细机制，仍有极大的研究空间。Annual Review of Biochemistry发表的这篇综述，讨论了这一领域的研究前沿进展，重点介绍了用于鉴定菌群衍生小分子的主要方法，并介绍了研究较为明确的代谢物及其功能的例子。（@mildbreeze）

幽门螺杆菌根除治疗或能改善功能性消化不良（综述）

Gut[IF:23.059]

① 纳入29项随机对照试验（共6781名Hp阳性的FD患者，随访≥3个月）进行荟萃分析；② 相比于对照（抑酸疗法或促动力剂），Hp根除治疗对于FD症状治愈（RR=0.91）及症状改善（RR=0.84）的疗效更优；③ Hp根除率与FD症状治愈或症状改善的RR无显著关联；④ 相比于Hp根除治疗未成功的患者，Hp根除治疗成功的患者的治疗效果更好（RR=0.65）；⑤ Hp根除治疗后的不良事件（RR=2.19）及导致停药的不良事件（RR=2.60）更常见。

Efficacy of eradication therapy for functional dyspepsia: updated systematic review and meta-analysis
01-12, doi: 10.1136/gutjnl-2021-326583

【主编评语】来自Gut上发表的一项荟萃分析结果，总结了29项随机对照试验的数据后发现，在幽门螺杆菌（Hp）阳性的功能性消化不良（FD）患者中，Hp根除治疗对FD的症状治愈及症状改善的疗效优于对照疗法（抑酸疗法或促动力剂）。（@aluba）

Cell子刊：鼠伤寒沙门氏菌通过厌氧呼吸拮抗丙酸定植抗性

Cell Reports[IF:9.423]

① 鼠伤寒沙门氏菌（S.Tm）在由硝酸盐进行电子传递时，厌氧条件下可利用丙酸为碳源生长；② 丙酸和硝酸盐共同上调厌氧呼吸和利用丙酸的prpBCDE基因的表达；③ 硝酸盐促进厌氧呼吸对丙酸的利用，降低丙酸导致环境酸化对S.Tm生长的抑制作用；④ 肠道炎症时，S.Tm通过效应因子SopE促进宿主免疫细胞释放iNOS，进而转变成硝酸盐，促进S.Tm利用丙酸的厌氧呼吸和在肠道的定植；⑤ S.Tm需要肠道中具有产丙酸菌，如拟杆菌的存在才能实现厌氧呼吸和定植。

Salmonella enterica serovar Typhimurium uses anaerobic respiration to overcome propionate-mediated colonization resistance
01-04, doi: 10.1016/j.celrep.2021.110180

【主编评语】人肠道中拥有丰富的共生菌，这些共生菌不仅在代谢和免疫方面对宿主有贡献外，还可以抑制肠道致病菌的定植。其中一种已知的方式是拟杆菌代谢产物丙酸盐具有针对像鼠伤寒沙门氏菌这样病原菌的定植抗性。但是鼠伤寒沙门氏菌如何能拮抗丙酸盐的定植抗性而实现在肠道的定植的机制尚不明确。近期一篇发表在Cell Reports上的研究显示，鼠伤寒沙门氏菌可以在肠道炎症状态下利用宿主免疫反应产生的硝酸盐作为电子传递载体，通过厌氧呼吸利用丙酸为碳源，从而降低低pH对其的生长抑制作用，最终达到在肠道内定植的目的。（@Zhonghua）

细菌密度——被忽视的肠道菌群分析指标

Microbiome[IF:14.65]

① 采用16S rRNA测序+ddPCR对118份直肠拭子进行分析，发现其细菌密度差异大（跨越5个数量级），且与测序深度无关；② 低细菌密度的直肠拭子易受测序污染和采样的影响，其群落以直肠周围皮肤细菌和测序污染物为主；③ 细菌密度也与临床因素（患者年龄、并发症和抗生素暴露等）相关，接受哌拉西林-他唑巴坦治疗的患者的细菌密度较低，而慢性并发症和高龄患者中细菌密度增加；④ 入院时的细菌密度与随后的肠外感染独立相关。

The bacterial density of clinical rectal swabs is highly variable, correlates with sequencing contamination, and predicts patient risk of extraintestinal infection
01-06, doi: 10.1186/s40168-021-01190-y

【主编评语】在生态学中，种群密度是群落分析的一个关键特征。然而，在肠道菌群研究中，细菌密度很少被提及。直肠拭子是研究住院病人肠道菌群的常用样本，Microbiome发表的这项研究，对住院病人的直肠拭子中的细菌密度进行了量化分析，发现直肠拭子的细菌密度变化很大，且这种变化与方法学、临床特征和患者预后存在关联。（@mildbreeze）

孙志宏等：“远洋综合征”与肠道菌群相关

Microbiology spectrum[IF:7.171]

① 纳入77名中国男性船员，通过问卷和测序评估其航行135天前后的肠道菌群、生理和心理变化；② 55名船员期间出现“远洋综合征”（SS），核心症状为排便频率异常、失眠、睡眠差、恶心和过度进食；③ 肠道菌群与SS（而非单一症状）有显著关联，SS船员与健康船员有不同的菌群动态和特征（19种细菌26个基因家族有差异）；④ 用随机森林模型，基于航海前样本的28个标记物，以84.4%准确率预测了SS发生，并以83.3%的准确率在另一航海队列中得以验证。

Interactions between Human Gut Microbiome Dynamics and Sub-Optimal Health Symptoms during Seafaring Expeditions
01-12, doi: 10.1128/spectrum.00925-21

【主编评语】慢性疾病是当今重要的健康问题，其与肠道菌群失调的关联已被广泛报道和研究，但亚健康状态与肠道菌群之间的关系仍待阐释。Microbiology spectrum近期发表了内蒙古农业大学孙志宏与团队的研究，评估了长期远洋航行的船员的健康状态，表明远洋航行可能引发不同船员群体的不同症状，但存在一组高发的核心症状，将这种亚健康状态命名为“远洋综合征”。该研究进一步揭示了远洋综合征与肠道菌群的关系，并鉴定出能预测其发生的菌群标志物。这项研究为极端环境下的健康管理提供了潜在策略，对于预测菌群失调相关疾病具有参考价值。（@mildbreeze）

苏晓泉等：利用条件致病菌指数评估环境微生物风险

Journal of Genetics and Genomics[IF:4.275]

① MIP中包含一个“致病菌-疾病”关系网络，以及由167,641条全长16S rRNA 基因组成的参考序列数据库；② MIP能够评估菌群的总体风险程度，并推断出由条件致病菌所引起的疾病和人体易感器官等信息；③ 利用MIP工具揭示了室内条件致病菌以环境为中介的“人-环境-人”传播途径；④ 利用MIP工具得出，室内环境和食物中存在较高条件致病菌风险，而自然环境中的条件致病菌水平极低，且昆虫等非哺乳动物表现出比哺乳动物更高的致病菌携带风险。

Comprehensive understanding to the public health risk of environmental microbes via a microbiome-based index
01-10, doi: 10.1016/j.jgg.2021.12.011

【主编评语】近期，青岛大学苏晓泉作为通讯作者在Journal of Genetics and Genomics发表文章。作者开发的生物信息工具-条件致病菌指数（Microbial index of pathogenic bacteria，MIP) ，从人体条件致病菌角度考察菌群多样性和致病性，并从菌群大数据层面揭示条件致病菌分布情况，为理解全球范围内致病菌的组成和分布提供了启示。并展望未来，MIP的精确度将进一步提升，涉及全基因组测序数据，用于物种和菌株水平的病原菌鉴定。此外，还将根据目前在破译菌群功能方面的进展，考虑代谢功能基因和途径，以进一步了解病原菌的风险。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

益生菌或可干预成人2型糖尿病

Clinical Nutrition[IF:7.324]

① 纳入33项RCT（共1927名2型糖尿病患者）进行荟萃分析，评估益生菌对患者血糖稳态的影响；② 相比于安慰剂，中等剂量（10^9 CFU//天）益生菌可显著降低患者的糖化血红蛋白、空腹血糖和空腹胰岛素的水平，以及稳态模型胰岛素抵抗指数；③ 益生菌改善血糖稳态指标的证据确定性方面，糖化血红蛋白和空腹血糖低，空腹胰岛素为中等，胰岛素抵抗指数为高；④ 多菌株和高剂量的益生菌补充剂对血糖稳态更有益；⑤ 益生菌对高BMI和老年患者可能更具疗效。

Meta-analysis of randomized controlled trials of the effects of probiotics on type 2 diabetes in adults
2021-12-10, doi: 10.1016/j.clnu.2021.11.037

【主编评语】一些临床实验表明，益生菌对2型糖尿病人有益。本文系统综述了这些RCT研究结果。分析结果显示，益生菌可以明显改善糖代谢相关参数，稳定血糖稳态，且呈现一定的剂量效应。同时，益生菌的疗效也存在一定的个体差异。文章为2型糖尿病的益生菌干预提供一定理论依据。（@Bingbing）

嗜酸乳杆菌EG004通过肠-脑轴提升小鼠的认知功能

Microbiology spectrum[IF:7.171]

① 健康小鼠随机分为4组，除对照组外，另外3组分别喂食嗜酸乳杆菌、副干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌，持续干预8周；② 3组喂食益生菌的小鼠均表现出认知能力的提升，其中嗜酸乳杆菌组小鼠的认知能力评分提升最高；③ 嗜酸乳杆菌可显著增加小鼠肠道菌群中的厚壁菌门/变形菌门比值，并显著改变16个肠道细菌物种的比例；④ 嗜酸乳杆菌可显著调节肠道菌群的功能，包括对磷酸转移酶系统、金黄色葡萄球菌感染、酮体的合成与降解等相关通路的激活。

Positive Effect of Lactobacillus acidophilus EG004 on Cognitive Ability of Healthy Mice by Fecal Microbiome Analysis Using Full-Length 16S-23S rRNA Metagenome Sequencing
01-12, doi: 10.1128/spectrum.01815-21

【主编评语】Microbiology spectrum上发表的一项最新研究结果，发现喂食3种不同的益生菌可提升健康小鼠的认知能力，而嗜酸乳杆菌EG004对认知能力的提升效果最好。机制上，嗜酸乳杆菌EG004可能通过调节肠道菌群的组成及功能影响肠-脑轴。（@aluba）

感谢本期日报的创作者：Jack Chen，用户984634657，aluba，湖人总冠军，周梦情，九卿臣，刘永鑫-中科院-宏基因组

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