46.8分综述详解：基于肠道菌群的疾病标志物 | 热心肠日报

今天是第2103期日报。

Nature Reviews：基于肠道菌群的疾病标志物（综述）

Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology[IF:46.802]

① 炎症性肠病（IBD）和2型糖尿病（T2DM）之间存在一些共性，相关的肠道菌群及宿主处理细菌衍生代谢物的变化，是共同的潜在致病机制；② 通过悉生小鼠实验和多组学研究，建立菌群紊乱与IBD或T2DM之间的因果关系；③ 疾病特生物标志物发现的挑战包括确定变化的因果关系，理解疾病机制中的功能冗余、肠道菌群的地理和种族异质性；④ 识别疾病生物标志物，需要对特定菌株、其编码基因和代谢产物进行大数据细化、测试和验证。

Microbiome risk profiles as biomarkers for inflammatory and metabolic disorders
02-21, doi: 10.1038/s41575-022-00581-2

【主编评语】肠道菌群失调与多种人类疾病有关，包括2型糖尿病（T2DM）和炎症性肠病（IBD）等。Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology发表的这篇长综述，以T2DM和IBD为例，介绍了二者在病理和肠道菌群失调方面的共性特征，总结和评估了这两种疾病的肠道菌群相关标志物以及不同研究间的异同，讨论了包括代谢组学在内的菌群相关标志物的发现和应用，及其对研究疾病机理的意义。文章干货很多，值得专业人士学习参考。（@mildbreeze）

重度抑郁症、双相情感障碍和精神分裂症患者的肠道菌群变化（综述）

Molecular Psychiatry[IF:15.992]

① 纳入44项研究（共包含2510例精神疾病患者和2407名对照）；② 没有强有力的证据证明精神疾病患者的肠道菌群α-多样性发生了显著变化，但不同研究均报道了精神疾病患者的肠道菌群组成（β-多样性）与对照的一致差异；③ 与对照比，精神疾病患者的特定细菌分类群的丰度发生显著变化，产短链脂肪酸菌属的水平较低，产乳酸菌属、谷氨酸及GABA代谢相关细菌的水平较高；④ 不同研究之间的方法学和报告存在很大的异质性。

A systematic review of gut microbiota composition in observational studies of major depressive disorder, bipolar disorder and schizophrenia
02-22, doi: 10.1038/s41380-022-01456-3

【主编评语】Molecular Psychiatry上发表的一项系统性综述，总结了44项研究的数据，发现精神疾病（包括重度抑郁症、双相情感障碍和精神分裂症）患者的肠道菌群组成发生变化，表现为产短链脂肪酸菌减少，产乳酸菌及谷氨酸、GABA代谢菌增加。（@aluba）

赵方庆团队Nature子刊：促进自闭症的宿主-肠菌互作新机制

Nature Communications[IF:14.919]

① Chd8基因变异与自闭症（ASD）高度相关，构建Chd8+/-小鼠作为ASD模型；② 发现其肠道氨基酸转运体表达增高，促进了血清和脑内的谷氨酰胺水平升高，以及脑内谷氨酸（兴奋性神经递质）水平及神经兴奋/抑制（E/I）比值升高，从而促进ASD样行为；③ 此外，小鼠肠道中α-防御素水平升高，引起以拟杆菌属丰度降低为特征的肠道菌群失调；④ 补充单形拟杆菌可通过降低肠道氨基酸转运体和血清谷氨酰胺水平，来改善小鼠的ASD样行为和大脑E/I平衡。

Changes to gut amino acid transporters and microbiome associated with increased E/I ratio in Chd8+/− mouse model of ASD-like behavior
03-03, doi: 10.1038/s41467-022-28746-2

【主编评语】自闭症（ASD）与菌群-肠-脑轴的变化有关，但肠道菌群影响ASD大脑功能的潜在机制还有待阐释。Nature Communications最新发表了来自中国科学院北京生命科学研究院赵方庆团队的研究成果，在构建的Chd8+/-小鼠ASD模型中，探索了宿主-菌群的互作及其在ASD发病机理中的潜在作用，并表明补充特定的肠道共生菌能通过降低肠道的氨基酸转运功能，来改善小鼠的ASD样行为。这些发现为研发靶向肠道以改善自闭症的干预方法，提供了新依据。（@mildbreeze）

刘克玄+李偲：鼠乳杆菌或有助于预防肠道缺血/再灌注损伤

Microbiome[IF:14.65]

① 分析小鼠在肠道I/R后的生存率，发现有些对肠道I/R损伤敏感（Sen），有些有抗性（Res）；② 菌群分析和粪菌移植实验表明，这与肠道缺血前的粪便菌群组成和多样性有关；③ Res小鼠的鼠乳杆菌（Lm）水平大幅高于Sen小鼠，在心肺旁路手术患者中也发现Lm的丰度与术后肠道I/R损伤程度有密切关联；④ 给小鼠补充Lm可预防肠道I/R损伤、改善生存率，这依赖于巨噬细胞的参与；⑤ 体外实验表明，Lm或通过TLR2促进巨噬细胞释放IL-10，以减少肠道I/R损伤。

Lactobacillus murinus alleviate intestinal ischemia/reperfusion injury through promoting the release of interleukin-10 from M2 macrophages via Toll-like receptor 2 signaling
03-03, doi: 10.1186/s40168-022-01227-w

【主编评语】肠道缺血/再灌注（I/R）损伤是临床上常见且严重的一种损伤，死亡率高，不同个体对肠道I/R损伤有不同的敏感性。肠道菌群是影响肠道I/R损伤的一个潜在关键因素，但菌群是否以及如何影响个体对肠道I/R的敏感性尚不清楚。南方医科大学南方医院麻醉科刘克玄和李偲作为共同通讯作者，在Microbiome发表一项最新研究成果，对这一问题进行了深入探索。该研究表明，肠道菌群可影响肠道I/R的术后结局，鼠乳杆菌可通过TLR2信号促进巨噬细胞释放IL-10，从而帮助减轻肠道I/R损伤。这些发现揭示了肠道I/R损伤的一种新机制，表明靶向肠道菌群或是预防肠道I/R损伤的有效手段。（@mildbreeze）

于君团队：肠道代谢物+菌群或可无创诊断大肠癌

Microbiome[IF:14.65]

① 对结直肠癌(CRC)、结直肠腺瘤(CRA)患者和健康者(NC)的粪便进行代谢组学和宏基因组学分析；② CRC相关代谢物在支链氨基酸、芳香族氨基酸和氨酰-tRNA生物合成途径富集；③ 正缬氨酸和肉豆蔻酸显示出从 NC、CRA到CRC的增加趋势；④ 20种代谢物标志物和4种细菌标记物将NC和CRC区分，11种代谢物标志物和6种细菌标志物将CRA与CRC区分；⑤ CRC相关代谢物和细菌之间的关系在CRC不同阶段发生改变；⑥ 代谢物和细菌标志物结合增加诊断结直肠癌和腺瘤的潜力。

Altered gut metabolites and microbiota interactions are implicated in colorectal carcinogenesis and can be non-invasive diagnostic biomarkers
02-21, doi: 10.1186/s40168-021-01208-5

【主编评语】迄今为止，微生物和代谢物如何相互以促进CRC发展的早期事件尚不清楚。香港中文大学的于君团队在Microbiome上发表文章，通过对结直肠癌(CRC)患者、结直肠腺瘤(CRA)患者和健康者(NC)的粪便样本进行代谢组学和宏基因组学分析，鉴定出结直肠肿瘤发生早期阶段潜在的驱动代谢物。代谢组和菌群的综合分析显示，CRC相关代谢物和细菌之间的关联在CRC的不同阶段发生变化。（@章台柳）

黄秀娟+陈家亮+于君：用粪菌标志物诊断肠道腺瘤复发

Alimentary Pharmacology and Therapeutics[IF:8.171]

① 分析结直肠腺瘤患者的粪便样本（161例基线、104例腺瘤切除后的随访样本），评估4种粪菌标志物（Fn、m3、Ch、Bc）能否检测腺瘤复发；② 相较于基线，复发患者随访时Fn和m3增加、Ch不变，而无复发患者中Fn和m3不变、Ch减少；③ 基于m3、Fn和Ch在随访时相较于基线时的变化，可检测腺瘤复发，AUROC为0.95、敏感性90.0%、特异性87.0%；④ 随访时的m3、Fn和Ch的联合应用（不与基线比较）也可用于诊断腺瘤复发，但表现不如前者。

Novel microbiome signatures for non-invasive diagnosis of adenoma recurrence after colonoscopic polypectomy
02-27, doi: 10.1111/apt.16799

【主编评语】香港中文大学黄秀娟、陈家亮和于君与团队，近期在Alimentary Pharmacology and Therapeutics发表研究，在前期工作的基础上（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1090389874），评估了粪菌基因标志物用于无创诊断肠道腺瘤复发的潜力。（@mildbreeze）

结肠菌群丰度可预测腺瘤的形成

Annals of Surgery[IF:12.969]

① 纳入104名受试者，46%患有腺瘤，黏膜和粪便样本以厚壁菌门和拟杆菌门为主，口腔中厚壁菌门和变形菌门为主；② 与非腺瘤受试者相比，腺瘤患者粪便α-多样性显著降低，黏膜和口腔多样性两组间无显著差异；③ 粘膜样本构建的分类器可准确预测腺瘤形成（AUC=0.993，OOB=3.2%），其准确性与毛螺菌科、拟杆菌属、Marvinbryantia和Blautia obeum等强相关；④ 粪便和口腔样本构建的分类器错误率较高（为47.3% 和 51.1%），诊断力较差（AUC=0.53）。

Colonic Microbial Abundances Predict Adenoma Formers
2021-10-22, doi: 10.1097/SLA.0000000000005261

【主编评语】Annals of Surgery近期发表的文章，发现腺瘤患者的粪便和粘膜相关菌群具有独特模式，而且粘膜菌群对腺瘤状态具有高度的预测性。（@章台柳）

近1.3万人数据：不同的疾病，相似的菌群失调特征？

Genome Biology[IF:13.583]

① 开发一个分析流程，比较分析59个疾病队列（28种疾病）的12838人的肠道菌群V4 16S数据；② 鉴定出不同疾病间共有的菌群变化特征（97个ASV减少、31个ASV增多），可能体现了菌群对机体病理状态的一种共性反应；③ 用某个疾病队列训练的分类器可较好地预测其他疾病，而无法区分不同疾病；④ 提出一个通用的菌群失调指数，可在不同疾病中区分病例和对照，或可用于筛选低疾病风险的粪便供体和样本；⑤ 鉴定出一组IBD特异性肠菌，以唾液细菌富集为主。

Meta-analysis defines predominant shared microbial responses in various diseases and a specific inflammatory bowel disease signal
02-23, doi: 10.1186/s13059-022-02637-7

【主编评语】很多疾病中都鉴定出肠道菌群的改变，这些“菌群失调”特征是具有疾病特异性，还是在不同疾病间存在共同之处？Genome Biology近期发表研究，通过对近1.3万人的肠道菌群数据进行荟萃分析，鉴定出在多种疾病中都存在的肠道菌群的共性变化，并基于此提出一个通用的“菌群失调指数”，可用来评估个体是否健康。该研究还鉴定出炎症性肠病特有的肠菌变化，可指导未来的疾病机理研究或作为疾病标志物和干预靶点。（@mildbreeze）

菌群与疾病的关联，很多不可靠？

PLoS Biology[IF:8.029]

① 采用大量不同的建模策略，评估肠道菌群-疾病关联的一致性/稳健性，涉及6种疾病、15个队列和2343名个体；② 很多情况下，对于同一个分类群-疾病的配对，不同的建模产生了相互矛盾的关联结果；③ 在已报道的581个微生物-疾病关联中，有1/3是不一致的，>90%的微生物与1型和2型糖尿病的关联是不稳健的；④ 大量潜在的混杂因素（如测序深度、血糖水平、胆固醇、BMI等）可影响菌群关联研究的结果。

Systematically assessing microbiome-disease associations identifies drivers of inconsistency in metagenomic research
03-02, doi: 10.1371/journal.pbio.3001556

【主编评语】肠道菌群与疾病/表型的关联研究具有重要意义，不仅能为疾病的诊断提供候选标志物，还可指导后续的机制研究。然而，菌群关联研究中常可见到不一致的结果。造成这一现象的原因可能有很多，比如DNA提取方法、生信分析流程、建模策略、混杂因素的校正等，都可能对研究结果产生影响。PLoS Biology发表的这项研究，提出了一种方法，可用于评估菌群关联研究结果的可靠性，并用该方法对已发表的部分微生物-疾病关联进行了系统性的评估。（@mildbreeze）

感谢本期日报的创作者：DMG-Quasimodo，Akkk，mildbreeze，Sophia，九卿臣，王玲玲

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