今日Cell：Gordon团队用肠菌从食品废料中“挖宝” | 热心肠日报

今天是第2218期日报。

Cell：食品加工废料也有宝可挖？且看肠菌大显身手

Cell[IF:41.582]

① 使用人源化悉生小鼠模型结合体外实验，发现人肠道菌群可将橙子纤维（生产果汁的副产物）中含有的N-甲基-5-羟色胺（N-Me-5HT）释放出来；② 在吃西式饮食的无菌小鼠中，补充N-Me-5HT可减少肥胖、增加肝糖原生成、加速肠道转运、改变肝肠生物钟基因表达；③ 肠菌“开采”N-Me-5HT的能力具有菌种和菌株特异性，卵形拟杆菌菌株可通过表达果胶聚糖的降解酶来释放纤维中的N-Me-5HT；④ 人体试验中，橙子纤维零食以剂量依赖的方式，特异性地增加粪便N-Me-5HT含量，且该含量与菌群消化果胶聚糖的酶的基因水平相关。

Microbial liberation of N-methylserotonin from orange fiber in gnotobiotic mice and humans
06-27, doi: 10.1016/j.cell.2022.06.004

【主编评语】食品生产和加工过程中，不可避免地会产生很多“废料”，比如果皮中的植物纤维。这些纤维中除了含有能被肠道菌群发酵的膳食多糖，还可能含有很多具有生物活性的天然产物，包括一些有潜在健康益处的物质。这些物质可能被隐藏或困在膳食纤维中，难以通过常规方法提取，而经过微生物酶分解纤维成分后，这些物质或许能被更有效地从纤维中释放出来。基于这一思路，Jeffrey Gordon团队在Cell发表的最新研究中，建立了一种利用肠菌"开采"被植物纤维"困住"的天然产物的方法。通过这种方法，他们从食品加工产生的废料橙子纤维中，鉴定出一种未被充分研究的天然产物N-甲基-5-羟色胺（N-Me-5HT），分析了该物质对小鼠生理的影响，以及特定肠菌从纤维中“开采”N-Me-5HT的可能机制，并在人体试验中初步探索了相关发现的转化潜力。研究者基于这些发现，提出了一个新的概念“celobiotic”，用于描述这种通过微生物酶的作用释放出来的隐藏在纤维中的生物活性物质。该研究不仅为从食物废料中"挖宝"提供了一套可行的研究方法，也为解析膳食纤维对宿主生理的影响机制，以及肠道菌群在其中的介导作用，提供了新视角。（@mildbreeze）

徐健团队开发幽门螺杆菌单细胞精准诊疗技术

Clinical Chemistry[IF:8.327]

① 建立了幽门螺杆菌的临床抗菌药敏试验结合拉曼图谱分析检测方法CAST-R-HP，并对其进行临床样品的验证；② 该方法能够对抗性表型的病原体细胞进行快速鉴定和基于代谢抑制的抗菌药敏试验以及高质量的全基因组测序；③ 在CAST-R-HP中，单细胞拉曼光谱（SCRS）的自动采集和机器学习能够直接从活检样本中区分单个幽门螺杆菌细胞；④ 培养独立性、更短的周转时间、高分辨率和全面的信息输出表明CAST-R-HP 是诊断和治疗幽门螺杆菌感染的强大工具。

Single-Cell Identification, Drug Susceptibility Test, and Whole-genome Sequencing of Helicobacter pylori Directly from Gastric Biopsy by Clinical Antimicrobial Susceptibility Test Ramanometry
06-18, doi: 10.1093/clinchem/hvac082

【主编评语】幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）是人类最常见的慢性感染细菌，它生长缓慢且培养条件苛刻，因此临床合理用药和精准溯源均面临挑战。青岛能源所与中国疾病预防控制中心传染病预防控制所（中国疾控中心传染病所）、青岛市立医院、青岛星赛生物等医产学研联合团队，依托原创的临床单细胞拉曼药敏快检系统（CAST-R），建立了单个细菌细胞精度、“鉴定-药敏-溯源”全流程一体化的H. pylori诊疗技术CAST-R-HP，具有快速病原鉴定、精确药敏表型检测、基于单细胞全基因组支撑耐药机制研究与精准溯源等优势。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

王前、周宏伟等：肠道发育不良影响早期菌群建立，驱动小鼠自闭症

Brain Behavior and Immunity[IF:7.217]

① 使用丙戊酸（VPA）诱导建立孤独症谱系障碍（ASD）小鼠模型，发现VPA暴露小鼠肠道先天发育不良，伴有显著氧化应激和炎症；② VPA组小鼠出生第0天的肠道菌群与对照组无显著差异，但在第7天和21天有显著差异，乳酸杆菌属丰度显著降低；③ 补充超氧化物歧化酶（SOD）可缓解生命早期肠道氧化应激和炎症，修复ASD相关肠道菌群，从而改善自闭症行为；④ 先天发育不全的肠道是通过增强氧化应激来塑造自闭症相关肠道菌群和宿主神经发育的早期驱动力。

Congenitally underdeveloped intestine drives autism-related gut microbiota and behavior
06-14, doi: 10.1016/j.bbi.2022.06.006

【主编评语】孤独症谱系障碍（ASD）是一种广泛性的神经发育障碍，其主要病症包括异常的行为如社交障碍、刻板和狭隘兴趣，其中孤独症（又称自病症）为最严重的一种。多项研究表明肠道菌群可通过肠脑轴调节胃肠道生理、免疫功能，甚至行为。近日，南方医科大学珠江医院王前、周宏伟、李壮和Muxuan Chen及团队在Brain Behavior and Immunity上发表最新研究，使用丙戊酸（VPA）诱导建立ASD小鼠模型，发现VPA暴露会导致小鼠肠道先天发育不全，其特点是过度的氧化应激和炎症，会影响早期的菌群定植。在生命早期补充超氧化物歧化酶（SOD）可修复自闭症小鼠肠道菌群，改善ASD相关行为。总之，该研究为未来干预和治疗ASD提供了新策略。（@九卿臣）

付云贺+胡晓宇：补充膳食色氨酸可缓解小鼠子宫内膜炎

Microbiology spectrum[IF:7.171]

① 激活AhR可通过修复屏障功能并抑制免疫应答，从而缓解大肠杆菌诱导的小鼠子宫内膜炎，而抑制AhR可恶化；② 肠道菌群失调导致AhR配体产生菌（如乳杆菌属）丰度降低，从而抑制AhR激活；③ 补充膳食色氨酸可通过菌群依赖性方式缓解子宫内膜炎，并与AhR配体的产生相关；④ AhR配体（吲哚或吲哚乙醛，而非吲哚-3-丙酸）可恢复色氨酸对菌群失调小鼠的子宫内膜炎的保护作用；⑤ 补充罗伊氏乳杆菌（可产生AhR配体）可通过AhR依赖性方式缓解子宫内膜炎。

Dietary Tryptophan-Mediated Aryl Hydrocarbon Receptor Activation by the Gut Microbiota Alleviates Escherichia coli-Induced Endometritis in Mice
06-21, doi: 10.1128/spectrum.00811-22

【主编评语】肠道菌群介导的芳香烃受体（AhR）活化在宿主-菌群互作中发挥重要作用。吉林大学的付云贺、胡晓宇与团队在Microbiology spectrum上发表的一项最新研究结果，发现在大肠杆菌诱导的子宫内膜炎小鼠模型中，激活AhR可缓解炎症，而抑制AhR可恶化疾病。肠道菌群失调导致的AhR配体产生菌减少可抑制AhR激活，而补充膳食色氨酸可被AhR配体产生菌（如罗伊氏乳杆菌）代谢后生成AhR配体（吲哚等）以激活AhR，从而缓解大肠杆菌诱导的小鼠子宫内膜炎。（@aluba）

谢黎炜团队：益生菌组合缓解小鼠结肠炎

Microbiology spectrum[IF:7.171]

① 从健康中国人的粪便中分离出多种益生菌菌株：罗伊氏乳杆菌PLBK1及PLBK2、加氏乳杆菌PLBK3、嗜酸乳杆菌PLBK4和乳双歧杆菌PLBK5；② 益生菌组合可缓解DSS诱导的小鼠结肠炎，并恢复肠道菌群的组成及结构，且效果优于单菌株益生菌；③ 益生菌组合发酵后的代谢产物可缓解结肠炎小鼠的肠道炎症，但对于多种表型（体重、疾病活动度、组织学评分等）的改善作用不如益生菌组合，且代谢产物仅调节小肠（而非结肠）的菌群组成。

Probiotic Consortia and Their Metabolites Ameliorate the Symptoms of Inflammatory Bowel Diseases in a Colitis Mouse Model
06-22, doi: 10.1128/spectrum.00657-22

【主编评语】广东省科学院微生物研究所的谢黎炜团队在Microbiology spectrum上发表的一项最新研究结果，由实验室自主分离的本土益生菌菌株组成的益生菌组合可缓解DSS诱导的小鼠结肠炎，且效果优于单菌株益生菌。（@aluba）

感染对肝硬化患者肠道噬菌体-细菌互作的影响

Hepatology[IF:17.425]

① 纳入231名未感染和30名自发性细菌性腹膜炎（SBP）、尿路感染的肝硬化患者进行粪菌和噬菌体宏基因组检测；② 发现感染的患者肠杆菌科成员、肠球菌和链球菌属和大肠杆菌噬菌体变化较大；③ 相关性网络分析显示，感染患者的细菌-噬菌体连接更复杂，并以大肠杆菌和粪肠球菌为中心；④ SBP患者中肠球菌和大肠杆菌高于腹水患者；⑤ 大肠杆菌相关性网络分析在腹水患者中较SBP预防复杂，粪肠球菌则相反；⑥ 且粪肠球菌与裂解噬菌体及抗生素耐药性相关。

Impact of Bacterial Infections and SBP Prophylaxis on Phage-Bacterial Dynamics in Cirrhosis
05-13, doi: 10.1002/hep.32571

【主编评语】包括细菌和噬菌体在内的肠道微生物群在肝硬化中发生了改变，但它们在感染和自发性细菌性腹膜炎（SBP）中的作用尚不清楚。Hepatology近期发表的文章，采用宏基因组分析感染、未感染以及SBP预防肝硬化患者肠道细菌、噬菌体及其与革兰氏阴性和阳性病原体的互作。（@好雨）

一类肠道单细胞寄生虫或影响认知功能

ISME Journal[IF:10.302]

① 在包含114名受试者的发现队列中，芽囊原虫属的不同亚型与执行功能缺陷及肠道细菌组成变化有着不同的关联；② 芽囊原虫属的不同亚型与嘧啶代谢、一碳代谢及芳香族氨基酸代谢相关的肠道细菌功能相关；③ 在包含942名受试者的验证队列中也可观察到上述关联；④ 芽囊原虫属相关的肠道细菌功能变化可影响循环代谢组；⑤ 将健康志愿者的粪菌移植给小鼠，供体的不同芽囊原虫属亚型可差异化地改变受体小鼠的认知功能及前额叶基因表达。

Presence of Blastocystis in gut microbiota is associated with cognitive traits and decreased executive function
06-21, doi: 10.1038/s41396-022-01262-3

【主编评语】ISME Journal上发表的一项队列研究结果，在发现队列（包含114名受试者）及验证队列（包含942名受试者）中，肠道菌群中芽囊原虫属的存在与认知功能及执行功能的降低相关。粪菌移植实验也发现，移植含有芽囊原虫属的粪菌可影响小鼠的认知功能。（@aluba）

一文读懂：肠道真菌-细菌互作（综述）

Clinical Microbiology Reviews[IF:26.132]

① 白色念珠菌（CA）和乳酸菌共存于人体胃肠道，受CA影响最主要的LAB是乳杆菌属和肠球菌属；② 乳酸杆菌主要通过产生胞外多糖、短链脂肪酸、表面活性剂、水解酶等拮抗CA；③ 乳酸杆菌主要通过粘液结合菌毛、脂磷壁酸、细菌素、胞外囊泡等方式拮抗粪肠球菌；④ 粪肠球菌和CA均为机会性致病菌，在肠道中互惠互利：如粪肠球菌可促进转录因子WOR1表达、诱导CA白-灰形态转换，也可释放细菌素EntV、抑制CA菌丝生长和生物膜形成。

Interplay between Candida albicans and Lactic Acid Bacteria in the Gastrointestinal Tract: Impact on Colonization Resistance, Microbial Carriage, Opportunistic Infection, and Host Immunity
2021-07-14, doi: 10.1128/CMR.00323-20

【主编评语】白色念珠菌对于维持肠道细菌菌群以及肠道稳态至关重要，与其相关的菌群失调可引起乳酸菌的水平显著改变。Clinical Microbiology Reviews发表的这篇综述中，介绍了白色念珠菌、乳酸杆菌以及粪肠球菌这三种微生物的背景知识，并讨论了它们相互调节其生长和毒力的机制。这三种微生物在胃肠道中的相互作用，可为现有抗菌疗法功效的提高提供新的见解。（@圆圈儿）

饮食干预及减肥手术对超重/肥胖患者的免疫调节作用

Clinical Nutrition[IF:7.324]

① 79名超重/肥胖患者随机均分为3组，20名摄入极低热量生酮饮食（VLCKD），20名摄入低热量饮食，39位患者接受减肥手术，并纳入32名正常体重者；② 干预后，患者的炎症因子和氧化应激标志物得到改善，VLCKD组更为明显，且主要发生在营养性酮症期间，而减肥手术组在前三个月处于急性代谢应激状态；③ VLCKD组的IL-11、IL-12、IL-2、INF-γ、INF-β、穿透素-3及MMP1发生变化，减肥手术组的APRIL、TWEAK、骨钙素和IL-28A升高。

Immunomodulatory effect of a very-low-calorie ketogenic diet compared with bariatric surgery and a low-calorie diet in patients with excessive body weight
05-18, doi: 10.1016/j.clnu.2022.05.007

【主编评语】Clinical Nutrition上发表的一项最新研究，在79名超重/肥胖患者中对比了极低热量生酮饮食、低热量饮食及减肥手术干预后，患者的炎症及氧化应激标志物的变化。（@aluba）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，刘永鑫-中科院-宏基因组，白蓝木，aluba，一只赵崽儿呀，菌菌君，Rustypotatis

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