今日Nature：新方法！挖掘未知肠菌蛋白，助力疾病研究 | 热心肠日报

今天是第2185期日报。

Nature：用新方法系统性挖掘IBD相关的菌群蛋白

Nature[IF:49.962]

① 开发MetaWIBELE方法流程，用于大规模鉴定宏基因组中有潜在生物活性的微生物基因产物；② 鉴定出>34万个有潜在生物活性的IBD相关蛋白质家族，约半数未被表征，并用其他组学数据对重要蛋白进行验证；③ 这些蛋白的潜在功能主要涉及：高度特异的代谢过程、致病/炎症相关因子、与其他微生物或宿主细胞互作；④ 结合实验验证表明，IBD中富集的一类肠杆菌科菌毛蛋白可引起肠上皮细胞炎症反应，而IBD中耗竭的一类VWF同源蛋白则参与拟杆菌生物膜形成。

Discovery of bioactive microbial gene products in inflammatory bowel disease
05-25, doi: 10.1038/s41586-022-04648-7

【主编评语】菌群中具有生物活性的微生物产物，在微生物之间以及微生物-宿主间的相互作用中发挥关键介导作用，但目前人们对于这些菌群产物的了解仍然有限。Nature最新发表了来自哈佛大学公共卫生学院的一项研究，开发了一套用于鉴定微生物组中的新型生物活性基因产物的计算系统 MetaWIBELE，并用其分析了炎症性肠病（IBD）队列宏基因组数据，鉴定出大量未被表征的有潜在生物活性的IBD相关微生物蛋白家族，对研究菌群相关的IBD疾病机理和相关疗法具有重要意义。（@mildbreeze）

1型糖尿病成人患者的肠道菌群变化及其与血糖控制的关联

Diabetes Care[IF:19.112]

① 纳入74名1型糖尿病患者及296名年龄及性别匹配的健康对照；② 1型糖尿病患者的肠道菌群特征显著不同于健康对照，Prevotella copri、惰性真杆菌及Alistipes inops在1型糖尿病患者的肠道菌群中富集，而Firmicutes bacterium、柔嫩梭菌群及活泼瘤胃球菌在健康对照的肠道菌群中富集；③ 特定肠道细菌分类群与血糖控制指标相关，如普雷沃氏菌科中的SGB592及SGB1340菌种与糖化血红蛋白呈负相关，而肠杆菌目与平均血糖呈正相关。

The Gut Microbiome of Adults With Type 1 Diabetes and Its Association With the Host Glycemic Control
01-19, doi: 10.2337/dc21-1656

【主编评语】Diabetes Care上发表的一项前瞻性队列研究结果，对比了1型糖尿病患者与健康对照的肠道菌群组成及功能差异，并鉴定出了与血糖控制指标相关的肠道菌群组成及功能特征。（@aluba）

活泼瘤胃球菌如何调节肠-脑轴？

Gut Microbes[IF:10.245]

① 与无菌（GF）小鼠相比，活泼瘤胃球菌（Rg）单株定植小鼠的盲肠内容物、血液和大脑中的唾液酸衍生物发生变化，肠道粘蛋白中唾液酸化残基比例显著下降；② Rg小鼠盲肠内容物中也检测到与大脑功能相关的代谢物变化，如色胺、吲哚乙酸和氧化三甲胺；③ Rg定植造成小鼠海马体齿状回PSA-NCAM+ 粒细胞显著减少，小胶质细胞招募增加，但细胞形态不变；④ Rg小鼠的空间工作记忆有所改善，并上调细胞增殖和神经可塑性相关基因，但不影响其他认知功能。

The role of the mucin-glycan foraging Ruminococcus gnavus in the communication between the gut and the brain
05-17, doi: 10.1080/19490976.2022.2073784

【主编评语】活泼瘤胃球菌（Rg）是人类肠道共生菌，在炎症性肠病和神经系统疾病中常见丰度增加。Gut Microbes上最新发表的文章，采用无菌和悉生小鼠，对Rg及其代谢产物如何影响肠-脑轴生理病理进行了探索。（@solo）

张和平+张金彪等：益生菌Probio-M8辅助治疗帕金森综合征

npj Parkinsons Disease[IF:8.651]

① 纳入82名帕金森（PD）患者随机分为益生菌组（苄丝肼+多巴胺激动剂+Probio-M8）和安慰剂组（相同药物+安慰剂），干预持续3个月；② Probio-M8联合药物可显著改善患者便秘情况、焦虑及睡眠质量，且对疾病严重程度和精神状态改善效果更显著；③ Probio-M8通过抑制潜在致病菌，促进多种有益菌丰度进而调节患者肠道菌群；④ Probio-M8干预促使更多物种参与色氨酸降解、γ-氨基丁酸、短链脂肪酸等生物合成，显著增加患者血清乙酸和多巴胺水平。

Probiotics synergized with conventional regimen in managing Parkinson’s disease
05-24, doi: 10.1038/s41531-022-00327-6

【主编评语】帕金森综合征（PD）是以行动迟缓、并伴有肢体僵硬或静止性震颤等表现的一类神经退行性疾病，且PD患者的胃肠道症状往往先于运动体征，表明肠道异常与PD发病间存在关联。目前针对PD的主要治疗方法是服用抗帕金森药物（如左旋多巴、苄丝肼、普拉克索等），但治疗效果会逐渐减弱，最终需要服用更大剂量的药物。多项研究已发现益生菌或可成为预防和改善PD症状的一种可行策略，但与抗药物联合使用的临床证据非常有限。近日，内蒙古农业大学张和平与威海市立医院张金彪及团队设计了一项随机、双盲、安慰剂对照试验，探究了益生菌联合常规药物对PD的改善效果，相关成果发表于npj Parkinsons Disease，发现益生菌Probio-M8通过调节患者的肠道菌群，进一步调节宿主的脂质、短链脂肪酸和神经递质代谢，提高患者血清多巴胺水平进而改善疾病。总之，该研究为未来预防和缓解帕金森病提供了新的指导和见解。（@九卿臣）

国内团队：帕金森病的SCFA变化，与肠-血屏障受损和便秘有关

Movement Disorders[IF:10.338]

① 纳入33名健康人和95名帕金森病（PD）患者，分析粪便和血浆的短链脂肪酸（SCFAs）浓度和肠-血屏障（GBB）通透性，以及与便秘的关系；② PD患者的粪便乙酸、丙酸和丁酸降低，而血浆乙酸和丙酸升高；③ 粪便和血浆的SCFAs变化以及GBB通透性，在便秘患者中加重；④ 粪便和血浆的SCFAs可区分PD患者和健康人；⑤ 疾病严重程度与粪便SCFAs（除丙酸外）负相关，与血浆乙酸、丙酸和戊酸正相关。

Parkinson's Disease Is Associated with Impaired Gut–Blood Barrier for Short-Chain Fatty Acids
05-24, doi: 10.1002/mds.29063

【主编评语】在帕金森病（PD）患者中，肠道菌群产生的短链脂肪酸（SCFAs）在粪便中减少，却在血浆中增加，这可能是源于肠壁渗漏。这提示在进行疾病相关菌群代谢物研究时，应考虑到肠道功能。上海交通大学医学院附属瑞金医院肖勤和Yiwei Qian与团队，在Movement Disorders发表研究，发现PD患者的粪便和血浆SCFAs的改变与肠-血屏障受损有关，并可能因便秘而加重。（@mildbreeze）

HNF4A：整合菌群和脂质代谢信号的肠道关键转录因子

CMGH Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology[IF:9.225]

① 无菌（GF） 和悉生（CV）小鼠经正常或单次高脂餐（HFM）后，使用脂质组学、RNA-Seq和ChIP-Seq分析空肠上皮细胞（IEC）反应；② 发现菌群+HFM造成H3K27ac结合位点在与脂质合成和增殖相关基因附近增强，该处并非转录因子HNF4A基因靶点；③ 单独HFM单独造成H3K27ac结合位点在能量稳态调节因子PPARA靶基因、脂肪酸氧化基因附近增强，并与HNF4A结合；④ GF中HNF4A支持肠细胞分化和脂肪酸氧化，而菌群+HFM抑制HNF4A导致IEC增殖程序被优先激活。

Transcriptional integration of distinct microbial and nutritional signals by the small intestinal epithelium
05-06, doi: 10.1016/j.jcmgh.2022.04.013

【主编评语】宿主肠道不断回应和适应复杂的食物和微生物环境因子，其转录整合策略和机制尚不清晰。Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology最新发表的文章采用无菌小鼠和悉生小鼠模型，给与单次高脂餐，进而通过多组学对肠道菌群和膳食脂肪两种因子对肠道上皮的调控进行了研究，鉴别出HNF4A这一关键核受体转录因子。（@solo）

口腔卫生习惯和菌群影响牙龈出血吗？

Journal of Clinical Periodontology[IF:8.728]

① 纳入484名挪威成年人(47%女性)进行龈沟液菌群分析，统计社区牙周指数评分、自述牙龈出血频率和口腔卫生习惯；② 细菌多样性与自述牙龈出血频率呈正相关，“总是”和“经常”出血人群的菌群多样性高于“从不”出血者；③ 频繁牙龈出血，其牙髓卟啉单胞菌、牙密螺旋体和依赖杆菌丰度增加，革兰氏阳性菌、厚壁菌门和放线菌门丰度下降；④ 相比于从不使用牙线或漱口水，每天使用牙线和漱口水的人的变形菌门细菌总丰度更高，但细菌多样性较低。

Association of oral bacteria with oral hygiene habits and self-reported gingival bleeding
05-15, doi: 10.1111/jcpe.13644

【主编评语】研究以近500名挪威成年人为研究对象，探究他们的口腔卫生习惯、口腔菌群与自述牙龈出血频率的关系。研究结果表明，口腔卫生习惯影响口腔菌群，口腔菌群多样性与自述牙龈出血频率呈正相关。（@Bingbing）

有症状和无症状的肠毒性大肠杆菌携带者，肠道微生物组成不同

mBio[IF:7.867]

① 纳入48例无症状或有症状的感染ETEC的儿童和成人，分析微生物组；② 有症状患者大肠杆菌和两种肠毒性大肠杆菌（ETEC）毒素测序读数较多，表明细菌载量高；③ 这些患者同时感染肠聚集性大肠杆菌的几率高，并且体内克雷伯氏菌、沙门氏菌和嗜血杆菌比例高；④ ETEC定植与抗菌素耐药性（AMR）基因的增加有关，尤其是b-内酰胺酶类基因；⑤ 大肠杆菌载量高的儿童有较高比例的链球菌，而健康儿童含有更高比例的双歧杆菌。

Microbiome Profiling of Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) Carriers Highlights Signature Differences between Symptomatic and Asymptomatic Individuals
05-10, doi: 10.1128/mbio.00157-22

【主编评语】肠毒性大肠杆菌（ETEC）是低收入和中等收入国家儿童腹泻的重要原因之一。然而，这些细菌通常在患者和健康对照组中都存在。mBio近期发表的研究中，利用宏基因组测序描述了48例有或无症状的ETEC感染的儿童和成年人的肠道微生物组。结果发现，有症状患者的微生物组成有明显的改变，而且临床上相关的几个抗菌素耐药性基因的出现也受到影响。本研究为今后研究肠道微生物组组成对胃肠道疾病进展的影响提供了重要的基础信息。（@NL）

喷雾干燥预混噬菌体饲料改善仔猪沙门氏菌定植

Microbiology spectrum[IF:7.171]

① 将噬菌体置于不同辅料中进行喷雾干燥，最终以粉末形式添加到饲料中，并探究含两种噬菌体混合物的饲料是否能减少沙门氏菌在仔猪中的定植；② 虽然喷雾干燥后噬菌体含量从3x108下降至2.4x106 PFU/g，但该滴度是足够的；③ 噬菌体可进一步经受商业饲料加工工艺包括混合、制粒，并在4°C或谷仓条件下储存6个月后，效价不下降；④ 预防性饲喂喷雾干燥噬菌体饲料可显著降低沙门氏菌在仔猪不同肠段的定植率，对共生微生物群落没有负面影响。

Prophylactic Delivery of a Bacteriophage Cocktail in Feed Significantly Reduces Salmonella Colonization in Pigs
05-14, doi: 10.1128/spectrum.00422-22

【主编评语】非伤寒沙门氏菌属是人类食物中毒的主要原因，可通过食用受污染的猪肉传播。Microbiology spectrum近期发表的文章探索了在饲料中添加双噬菌体混合物对仔猪中沙门氏菌定植的影响，以及噬菌体饲料添加处理工艺。（@solo）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，aluba，一只赵崽儿呀，九卿臣，Dale King，周梦情，NL

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