今日Nature双发：聚焦肠菌代谢物和海洋微生物组 | 热心肠日报

今天是第2213期日报。

Nature：间歇性禁食促神经再生，菌群代谢物立大功

Nature[IF:49.962]

① 小鼠坐骨神经损伤模型中，间歇性禁食（IF）能促进神经再生和修复，伴随血清中吲哚-3-丙酸（IPA）等菌群代谢物升高；② 粪菌移植和万古霉素处理实验表明，肠道菌群中的革兰氏阳性菌介导了IF的促神经再生作用，且IPA参与其中；③ 定植产IPA的生孢梭菌或直接注射IPA，能增强模型小鼠的轴突再生、表皮神经支配和感觉功能恢复；④ RNA测序及中和抗体实验表明，IPA促进中性粒细胞趋化性，增加其向神经损伤处的招募，从而促进小鼠神经再生。

The gut metabolite indole-3 propionate promotes nerve regeneration and repair
06-22, doi: 10.1038/s41586-022-04884-x

【主编评语】哺乳动物的周围神经系统中，缓慢的轴突再生速度限制了神经元损伤后的再生能力。Nature最新发表的一项来自英国帝国理工学院的研究表明，间歇性禁食能促进模型小鼠的周围神经再生，这种作用是由肠道菌群中的革兰氏阳性菌及其色氨酸代谢物吲哚-3-丙酸（IPA）介导的。进一步研究发现，IPA通过免疫介导的机制，促进感觉神经轴突再生和功能恢复。这些发现为利用肠道菌群产物治疗神经损伤、促进神经恢复，提供了新依据。（@mildbreeze）

Nature：深挖海洋菌群的生物合成潜力

Nature[IF:49.962]

① 对全球1038个海水样本进行宏基因组测序，获得26293个宏基因组组装基因组（MAG），与已报道的830个MAGs、5969个单细胞扩增基因组和1707个参考基因组进行整合，建立海洋微生物组学数据库（OMD）；② 挖掘OMD，预测了39055个潜在的生物合成基因簇（BGC），大多属于未被表征的基因簇家族；③ 发现一个未知菌科（Ca. Eudoremicrobiaceae）具有很高的BGC多样性；④ 分析这类细菌编码的2个RiPP BGCs，揭示出独特的天然产物结构和酶。

Biosynthetic potential of the global ocean microbiome
06-22, doi: 10.1038/s41586-022-04862-3

【主编评语】Nature最新发表来自瑞士苏黎世联邦理工学院的研究，从世界各地1000多个海水样本中，通过宏基因组组装构建了大约2.6万个海洋微生物基因组。对这一资源的挖掘鉴定出近4万个生物合成基因簇，并发现了一个在生物合成上很有“天赋”的新菌科，以及新的酶和天然产物。该研究为深入挖掘海洋微生物组及其生物合成潜力，提供了重要资源。（@mildbreeze）

陈廷涛+李胜杰：用工程菌递送GLP-1，改善小鼠帕金森病

Bioengineering & Translational Medicine[IF:10.711]

① 将GLP-1基因整合到大肠杆菌Nissle1917（EcN）染色体中，构建工程菌EcN-GLP-1，在MPTP诱导的帕金森病（PD）小鼠模型中检验其神经保护作用；② 口服EcN-GLP-1改善了PD小鼠的运动障碍和神经病理症状（增加酪氨酸羟化酶阳性神经元，减少α-突触核蛋白积累，抑制小胶质细胞和星形细胞的激活），减少大脑炎症；③ EcN-GLP-1还改善了PD小鼠的结肠炎症和肠屏障功能障碍，恢复失调的肠道菌群，减少Akk菌属和颤螺菌属、增加普雷沃菌属的水平。

Neuroprotective effects of an engineered Escherichia coli Nissle 1917 on Parkinson's disease in mice by delivering GLP-1 and modulating gut microbiota
06-07, doi: 10.1002/btm2.10351

【主编评语】胰岛素抵抗与帕金森病（PD）密切相关，胰高血糖素样肽-1（GLP-1）等有降糖作用的分子或能在PD中发挥神经保护作用。南昌大学陈廷涛和李胜杰与团队，近期在Bioengineering & Translational Medicine发表研究，构建了能生成GLP-1的重组整合益生菌株，并在小鼠PD模型中证实了该菌株对PD的改善效果。（@mildbreeze）

帕金森病中，丁酸的降低与表观遗传变化相关

Movement Disorders[IF:10.338]

① 纳入帕金森病（PD）患者和对照个体各55人，分析肠道菌群和短链脂肪酸的变化与PD症状和表观遗传变化的关系；② PD患者的粪便丁酸水平降低、产丁酸菌（如罗斯氏菌属、Romboutsia）丰度降低，这些变化与PD的抑郁症状相关；③ 含丁酸相关甲基化位点的基因中包括一些PD风险基因，并与PD血液白细胞（主要是中性粒细胞）和大脑神经元中发生表观遗传变化的位点显著重叠；④ PD与胃肠道疾病、自身免疫疾病和精神疾病有重叠的丁酸相关DNA甲基化变化。

Bacterial Butyrate in Parkinson's Disease Is Linked to Epigenetic Changes and Depressive Symptoms
06-20, doi: 10.1002/mds.29128

【主编评语】肠道菌群及其代谢物可影响大脑健康，菌群产生的丁酸可影响宿主的表观遗传调控。Movement Disorders发表的这项研究，首次揭示了帕金森病（PD）患者的肠道菌群及其代谢产物丁酸与宿主免疫和神经细胞的表观遗传组变化的关联，提示肠道菌群的变化可能通过影响宿主的表观遗传修饰来参与PD等疾病的发生发展。（@mildbreeze）

间歇性禁食能否改善精神障碍？

Critical Reviews in Food Science and Nutrition[IF:11.176]

① 纳入8项随机临床试验和6项非随机临床试验，涉及562名受试者，综合分析间歇性禁食（IF）对普通人群精神障碍（抑郁、焦虑和情绪状态）的影响；② 组间分析表明，与对照组相比，IF对抑郁分数有显著的积极影响，标准化均数差（SMD）为0.41；③ 而组内分析表明，IF对焦虑或情绪状态无显著影响；④ 总之，IF对普通人群的精神障碍无负面影响，对改善抑郁症状可有适度的有益作用。

Does intermittent fasting impact mental disorders? A systematic review with meta-analysis
06-17, doi: 10.1080/10408398.2022.2088687

【主编评语】间歇性禁食（IF）有助于改善代谢健康，但其对精神障碍的潜在影响，目前所知甚少。Critical Reviews in Food Science and Nutrition发表的这项系统评价与荟萃分析，基于14项临床试验的数据，表明IF可能有助于改善抑郁症状。（@mildbreeze）

浙大团队：深海细菌可入侵肠道菌群，危害小鼠健康

Journal of Advanced Research[IF:10.479]

① 106份深海沉积物样品中，13份样品的分离菌能入侵小鼠肠道菌群，导致菌群发生显著变化；② 其中9份样品的分离菌可损害小鼠健康，引起糖代谢恶化、肝损伤和炎症症状；③ 比如，从深海沉积物中分离出的蜡样芽孢杆菌DP040能侵入小鼠肠道菌群，改变肠道微生物结构，导致小鼠出现炎症症状；④ 具有致病性的9个深海沉积物样本分布在印度洋、大西洋和太平洋的热液喷口、海洋盆地和深渊海沟中；⑤ 深海可能是潜在致病菌的重要来源。

Alien species invasion of deep-sea bacteria into mammal gut microbiota
06-09, doi: 10.1016/j.jare.2022.05.011

【主编评语】深海有许多细菌，它们在深海沉积物的生物量中占主导地位。一些深海细菌可能具有通过改变肠道菌群来损害哺乳动物健康的能力，是潜在的病原体。浙江大学章晓波与团队近期在Journal of Advanced Research发表研究，在全球范围内评估了深海细菌对小鼠肠道菌群的影响。研究结果表明，一些深海细菌可以入侵小鼠肠道菌群，对小鼠健康有不良影响，提示深海是潜在致病菌的重要来源。（@mildbreeze）

刘斌+赵超：木犀草素衍生物GLQ.Cr通过调节肠道菌群等途径改善糖尿病

Journal of Advanced Research[IF:10.479]

① 以木犀草素为先导化合物，利用自由基反应、C-N交叉偶联反应和配位反应合成6, 8 -胍基木犀草素醌-铬配合物（GLQ.Cr）；② GLQ.Cr通过改善肝脏和胰腺功能以及调节肠道微生物群缓解2型糖尿病小鼠的高血糖症状；③ GLQ.Cr主要通过影响肝脏过氧化物酶体增殖激活受体（PPAR）信号通路来调节异常的糖代谢；④ 通过粪菌移植技术发现，GLQ.Cr能通过调节肠道菌群结构，增加短链脂肪酸含量，改善2型糖尿病小鼠血糖水平、胰岛功能以及组织炎症反应。

Amelioration of type 2 diabetes by the novel 6, 8-guanidyl luteolin quinone-chromium coordination via biochemical mechanisms and gut microbiota interaction
06-11, doi: 10.1016/j.jare.2022.06.003

【主编评语】木犀草素是一种植物源类黄酮，具有广泛的药理活性。关于木犀草素的研究主要集中在其预防高脂血症的应用上，而其对高血糖的作用尚不清楚。近期福建农林大学食品科学学院刘斌和赵超作为共同通讯作者在Journal of Advanced Research发表的一项动物研究发现，木犀草素的衍生物6, 8 -胍基木犀草素醌-铬配合物（GLQ.Cr）可通过调控肝脏PPAR信号通路和调节肠道微生物组成改善2型糖尿病小鼠的血糖代谢。（@广西妇幼保健院营养科陈彬林）

中山大学：色氨酸及其菌群代谢物IPA，与冠心病患者死亡风险降低相关

American Journal of Clinical Nutrition[IF:7.045]

① 纳入1829例冠心病患者，中位随访9.2年，发现色氨酸及其菌群代谢物吲哚-3-丙酸（IPA）的血浆水平与患者的心血管死亡和全因死亡的风险降低相关；② 与色氨酸和IPA水平低的患者（Q1）相比，二者水平高的患者（Q4）的心血管死亡风险分别降低38%和29%，全因死亡风险降低33%和25%；③ 血浆色氨酸和IPA水平每增高1个标准差，心血管死亡风险降低16%和14%，全因死亡风险降低13%和14%；④ 血浆色氨酸和IPA水平与心血管和全因死亡率之间呈线性关联。

Associations between plasma tryptophan and indole-3-propionic acid levels and mortality in patients with coronary artery disease
06-21, doi: 10.1093/ajcn/nqac170

【主编评语】吲哚-3-丙酸（IPA）是菌群产生的一种色氨酸代谢物，在动物模型中具有心脏保护作用。然而，IPA与人类心血管风险的关系，目前尚不清楚。American Journal of Clinical Nutrition最新发表了中山大学凌文华团队的研究，通过分析我国的一个前瞻性队列，表明血浆色氨酸和IPA水平与冠心病患者的死亡风险降低相关。（@mildbreeze）

国内团队开发微生物网络分析和可视化R包—ggClusterNet

iMeta[IF:N/A]

① 开发了名为ggClusterNet的R包，用于更加容易的进行网络数据分析挖掘和可视化；② ggClusterNet包中设计了数十种网络布局算法，用于更好的展示微生物网络模块化信息；③ 作者进一步将这些功能封装整合成两个函数network.2() 和 corBionetwork()，分别用于微生物网络数据挖掘和跨域网络数据挖掘；④ ggClusterNet在github（https://github.com/taowenmicro/ggClusterNet/）和Gitee（https://gitee.com/wentaomicro/ggClusterNet）上开放使用。

ggClusterNet: An R package for microbiome network analysis and modularity-based multiple network layouts
06-13, doi: 10.1002/imt2.32

【主编评语】网络分析逐渐被生态学家们重视并持续应用于生态学领域，开发更为强大和方便的网络分析工具十分必要。该文章开发了名为ggClusterNet的R包，展示微生物网络模块化信息，用于微生物网络数据挖掘和跨域网络数据挖掘，可以帮助用户轻松完成网络分析和解释。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，DMG-Quasimodo，广西妇幼保健院营养科陈彬林，刘永鑫-中科院-宏基因组

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