Cell子刊两文聚焦：肠菌代谢物如何影响宿主健康？ | 热心肠日报

今天是第2192期日报。

Cell子刊：菌群代谢物促进老年认知功能衰退的新机制

Cell Host and Microbe[IF:21.023]

① 瘤胃球菌科产生的小分子代谢物异戊胺（IAA）在老年小鼠和老年人中富集，这与瘤胃球菌科的噬菌体（如肌尾噬菌体科）减少有关；② IAA可通过诱导S100A8表达来促进小胶质细胞死亡，引起小鼠认知功能衰退；③ 机制上，IAA与S100A8启动子的特定基序结合，使启动子中的发夹结构打开，暴露出转录因子p53的结合位点，这促进了p53的招募，进而增强S100A8的表达；④ 补充特定的寡核苷酸或靶向瘤胃球菌科的噬菌体以阻断或减少IAA，可改善小鼠认知功能。

Gut bacterial isoamylamine promotes age-related cognitive dysfunction by promoting microglial cell death
06-01, doi: 10.1016/j.chom.2022.05.005

【主编评语】肠道菌群可以产生大量的小分子代谢物，其中一些可能在肠脑轴调控中发挥重要作用。Cell Host and Microbe最新发表的这项研究，揭示了肠道菌群代谢物调控大脑的一种新的分子机制，表明菌群的小分子代谢产物可以直接结合宿主基因组DNA，进而调控基因转录。该研究发现，衰老相关的肠道菌群变化使得菌群生成的异戊胺增多，而异戊胺可直接结合至S100A8基因的启动子，作为转录共调节因子来增强S100A8的表达，从而驱动小胶质细胞死亡，引起认知功能障碍。这些发现为肠道菌群在老年认知功能衰退和神经退行性疾病中的潜在因果性作用，提供了新证据。（@mildbreeze）

Cell子刊：细菌鞘脂调节宿主肠-肝轴

Cell Host and Microbe[IF:21.023]

① 通过生物正交标记脂质可以追踪肠道共生菌-多形拟杆菌中鞘脂的合成及转移；② 多形拟杆菌可以合成一组含高丝氨酸的鞘脂，并从肠道菌群转移到小鼠的结肠和肝脏；③ 细菌高丝氨酸鞘脂可改善肝细胞中的氧化呼吸和脂肪堆积；④ 与对照组相比，肠道中定植活跃合成鞘脂的多形拟杆菌可以改变小鼠脂肪酸代谢；⑤ 定植活跃合成鞘脂的多形拟杆菌可改善无脂饮食诱导的小鼠肝脏脂肪变性及脂质积累过多，并伴随细菌鞘脂由肠道转移到肝脏。

Host hepatic metabolism is modulated by gut microbiota-derived sphingolipids
05-26, doi: 10.1016/j.chom.2022.05.002

【主编评语】肠道菌群衍生的代谢产物是影响宿主生理的重要因素，特别是像肝脏这样的代谢器官表型。然而，目前关于从特定微生物到宿主组织的具有已知生物活性的代谢产物研究相对较少。Cell Host and Microbe最新发表的文章基于肠-肝轴，挖掘了细菌鞘脂对宿主生理的分子调节机制。（@solo）

郑钜圣+陈裕明+周宏伟：失眠促心血管疾病，菌群-胆汁酸轴可能起介导作用

Nature Communications[IF:14.919]

① 分析1809人的前瞻性队列发现，慢性失眠与肠道菌群的组成和结构及特定的胆汁酸相关；② 在慢性失眠中下调的2个瘤胃球菌科菌属（UCG-002和UCG-003）与心血管代谢疾病（CMD）也呈负相关；③ 慢性失眠相关的胆汁酸（正相关的MCA和NorCA，负相关的IsoLCA）可能介导了肠菌UCG-002和UCG-003与CMD的关联；④ 喝茶与肠菌UCG-002和胆汁酸NorCA也相关，但方向与慢性失眠相反；⑤ 在6122人的横断面队列中验证了肠道菌群与慢性失眠、CMD及喝茶之间的关联。

The gut microbiota-bile acid axis links the positive association between chronic insomnia and cardiometabolic diseases
05-30, doi: 10.1038/s41467-022-30712-x

【主编评语】人群队列研究表明，慢性失眠与心血管代谢疾病风险增高相关，但肠道菌群是否在其中起作用尚不清楚。Nature Communications最新发表了西湖大学郑钜圣、中山大学陈裕明和南方医科大学周宏伟与团队的研究，通过分析广州居民营养与健康队列（GNHS）和广东微生物组计划队列（GGMP）的纵向和横断面数据，首次发现肠道菌群-胆汁酸轴可能介导了慢性失眠与心血管代谢疾病的正向关联，以及习惯性喝茶在其中的潜在调节作用，为减少失眠对心血管代谢的不良影响提供了新的干预靶点。（@mildbreeze）

陈裕明+郑钜圣：肥胖、肠道菌群和胰岛素抵抗之间的时间关系

BMC Medicine[IF:8.775]

① 对426名中国人随访3年，获得重复测量的肠道宏基因组和人体测量数据；② 未发现基线肠道微生物与之后的BMI间的关联，但鉴定出基线BMI与之后的10种肠道微生物水平相关，其中4种在另一独立列队中被验证；③ 其中，毛螺科菌3 1 57FAA CT1可能有潜在有益作用，该菌与胰岛素抵抗（HOMA-IR）和空腹胰岛素呈负相关，并介导了超重/肥胖与HOMA-IR的关系；④ 毛螺科菌3 1 57FAA CT1还与丁酸生成途径PWY-5022呈正相关。

Temporal relationship among adiposity, gut microbiota, and insulin resistance in a longitudinal human cohort
05-19, doi: 10.1186/s12916-022-02376-3

【主编评语】中山大学陈裕明和西湖大学郑钜圣与团队，近期在BMC Medicine发表研究，在一项纵向人类队列研究中揭示了肥胖和肠道菌群之间的时间关系，并鉴定出一种肠菌可能介导了肥胖与胰岛素抵抗间的关联，或能作为减轻肥胖对胰岛素抵抗的不良影响的潜在干预靶点。（@mildbreeze）

印遇龙院士、尹佳等：猪奶中的潜在益生菌

Microbiome[IF:14.65]

① 部分母乳微生物可以在母乳喂养期间从母体垂直传递给后代；② 用培养组学大规模分离和鉴定猪奶细菌，共筛选出1240株分离菌，可归为271个非冗余细菌类群；③ 通过体外拮抗病原菌试验和果蝇百草枯模型抗氧化测试，筛选出一株戊糖片球菌SMM914；④ 给哺乳仔猪灌服SMM914，于断奶7天后采样，发现SMM914使结肠中的有益菌乳杆菌属/科的相对丰度显著增加，并激活仔猪肝脏中Nrf2-Keap1抗氧化信号通路，以及改善血浆中的氨基酸代谢和脂质代谢通路。

Antioxidant potential of Pediococcus pentosaceus strains from the sow milk bacterial collection in weaned piglets
06-01, doi: 10.1186/s40168-022-01278-z

【主编评语】母乳菌群可能是后代肠道菌群的一个重要来源。Microbiome最新发表了中科院亚热带生态所印遇龙院士和湖南师范大学尹佳与团队的研究，王乐莅博士为第一作者。该研究通过培养组学方法以及体外和果蝇模型筛选，从猪奶菌群中鉴定出一株有抗致病菌和抗氧化作用的潜在益生菌——戊糖片球菌SMM914，并在仔猪模型中对其有益功效进行了验证。该成果具有转化应用前景。（@mildbreeze）

戴磊团队：解析膳食纤维干预下肠道微生物组的生态应答

ISME Journal[IF:10.302]

① 通过给不同菌群组成的同种小鼠饲喂膳食纤维，解析其干预下肠道菌群应答的生态学机制；② 菊粉会引起肠道菌群快速改变，然后逐渐稳定，该动力学依赖基线菌群组成；③ 通过构建生态模型，发现某些细菌在菊粉作用下显著增加，其基线丰度和种间竞争解释了微生物群落密度和组成动态的基线依赖性；④ 粪便中SCFAs水平与菊粉应答细菌相关，但个体差异阻碍机器学习模型对SCFAs的预测；⑤ 饲喂淀粉发现类似结果，人体肠道菌群同样对膳食纤维呈动态反应。

Ecological dynamics of the gut microbiome in response to dietary fiber
05-21, doi: 10.1038/s41396-022-01253-4

【主编评语】膳食纤维对人体健康有着深远的影响，摄入较高水平的膳食纤维可降低肥胖、炎症性肠病、结直肠癌等多种疾病的风险。多项研究发现，膳食纤维对肠道菌群组成和代谢功能的影响存在个体差异。每个人对膳食纤维的反应取决于他们的基线肠道菌群，但在纤维摄入过程中驱动微生物群重塑的生态学仍不清楚。近日，中国科学院深圳先进技术研究院合成微生物组学研究中心戴磊团队在ISME Journal上发表最新研究，通过广义Lotka-Volterra（gLV）模型为框架，解析膳食纤维干预下肠道菌群应答的生态学机制，发现某些细菌在菊粉作用下显著增加，其基线丰度和种间竞争解释了微生物群落密度和组成动态的基线依赖性，并揭示了微生物生态网络对于理解与预测肠道菌群应答的重要性。总之，该研究为未来系统理解肠道菌群的生态学规律以及开发相应的精准营养调控手段奠定了重要基础。（@九卿臣）

魏辅文院士团队：脊椎动物肠道微生物组多样性和抗生素抗性研究

Science of the Total Environment[IF:7.963]

① 在野生脊椎动物中，饮食与肠道微生物组α多样性有最显著的关联，而宿主系统发育和饮食与β多样性显著关联；② 宿主受威胁的状态和栖息地环境因素影响肠道菌群的β多样性；③ 生态逻辑模型显示，自由奔跑的脊椎动物的随机组合过程与肠道细菌多样性模式之间有很强的关联；④ 分析62种圈养脊椎动物和同域人类的肠道微生物组，其多样性和抗性组谱相似，圈养削弱了对肠道微生物组多样性和抗性的全球影响。

Global landscape of gut microbiome diversity and antibiotic resistomes across vertebrates
05-27, doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.156178

【主编评语】多种因素影响脊椎动物宿主的肠道微生物组多样性。先前的大多数研究只调查了特定的因素和某些宿主物种或分类群，然而，在更广泛的进化背景下，仍然缺乏关于单个因素对肠道微生物多样性的相对贡献的全面评估。Science of the Total Environment发表的来自魏辅文团队的研究，对从七大类452个宿主物种中收集的2202个肠道细菌群落进行16S rRNA基因测序，以研究具有不同饮食、受威胁状态、圈养、栖息地环境因素对脊椎动物肠道微生物组的影响。结果显示，圈养减少了宿主系统发育、饮食和受威胁状态对脊椎动物肠道细菌群落多样性的影响。同时，抗生素抗性基因（ARGs）在圈养动物和人类之间的存在潜在横向转移，从而共同威胁着公共卫生和脊椎动物保护。本研究提或有助于指导合理操纵微生物多样性和减少抗生素使用来保护脊椎动物。（@NL）

周扬+张滕：糖尿病前期损害雄性生育力的肠-睾丸轴机制

BMC Biology[IF:7.431]

① 高精料日粮可诱导绵羊糖尿病前期症状，并损害精子发生，其特征是圆形精细胞发育受阻、睾丸凋亡细胞数量增加；② 糖尿病前期绵羊肠道微生物组和代谢组发生明显改变，尤其是鞘氨醇代谢的变化，血液和睾丸中也发现鞘氨醇升高；③ 补充褪黑素可减轻绵羊的糖尿病前期的症状和精子发生的损伤，同时恢复高精料诱导的肠道菌群和鞘氨醇代谢改变；④ 移植糖尿病前期绵羊的粪便菌群，可使受体小鼠的鞘氨醇水平升高，并损害精子发生。

Elevated testicular apoptosis is associated with elevated sphingosine driven by gut microbiota in prediabetic sheep
05-24, doi: 10.1186/s12915-022-01326-y

【主编评语】糖尿病前期可能影响男性精子质量，损害生育能力。内蒙古大学的周扬、张滕与团队近期在BMC Biology发表研究，通过分析饮食诱导的糖尿病前期绵羊模型以及小鼠粪菌移植模型发现，糖尿病前期相关的肠道菌群失调可引起鞘氨醇代谢异常，从而损害精子发生、促进睾丸细胞凋亡，而补充褪黑素则可能有改善作用。（@mildbreeze）

刘双江团队建成首个非人灵长类肠道菌群资源库

mLife[IF:N/A]

① 该团队通过培养组学技术构建了猴子肠道菌群资源库MfGMB，公开了97个物种的250株菌株的信息及其基因组数据；② 作者将 MfGMB的物种与来自人类、小鼠和猪的可培养肠道微生物物种进行比较，发现 MfGMB 具有53个独特的物种，因此扩展了哺乳动物肠道菌群资源库；③ MfGMB的可培养菌株资源可以很好地覆盖食蟹猴肠道菌群；④ MfGMB 中的细菌种类不仅在非人灵长类肠道菌群中普遍存在，而且在人类肠道菌群中也普遍存在。

The monkey microbial biobank brings previously uncultivated bioresources for nonhuman primate and human gut microbiomes
05-24, doi: 10.1002/mlf2.12017

【主编评语】mLife发表了中国科学院微生物研究所刘双江研究员团队和中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心/神经科学研究所孙强研究员团队的合作研究，基于前期建立的肠道微生物培养技术、构建模式动物小鼠和健康人肠道菌群资源库的经验，构建了首个食蟹猴肠道菌群资源库（MfGMB）。作者采用高通量测序等手段评估MfGMB，结果表明其对于食蟹猴肠道菌群具有很好的代表性。本研究促进了宿主-微生物相互作用机制的研究，为开发肠道微生物生态菌剂提供了菌株资源，促进了人们对非人灵长类肠道微生物多样性的认识。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，圆圈儿，Rustypotatis，一只赵崽儿呀，NL，刘永鑫-中科院-宏基因组

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