今日Cell：肠菌也“挑食”？新方法深入解析 | 热心肠日报

今天是第2284期日报。

Cell：肠菌喜欢吃什么？

Cell[IF:66.85]

① 结合同位素示踪、代谢组学和蛋白质组学方法，对小鼠肠菌的营养偏好进行体内定量分析；② 菌群的营养主要来自宿主难以消化吸收的膳食纤维（生成SCFA等）和膳食蛋白质（生成支链脂肪酸和芳香族代谢物等），宿主分泌蛋白（如粘蛋白）以及宿主血液中的乳酸、3-羟基丁酸和尿素，菌群可利用纤维和尿素合成氨基酸；③ 通过测量菌属特异性多肽揭示出不同肠菌的营养偏好差异，例如厚壁菌门成员偏好膳食纤维和膳食蛋白质，拟杆菌门成员偏好膳食纤维和宿主分泌蛋白，Akk菌属偏好宿主乳酸；④ 饮食变化对肠道菌群组成的影响可反映肠菌的营养偏好。

Gut bacterial nutrient preferences quantified in vivo
09-01, doi: 10.1016/j.cell.2022.07.020

【主编评语】正如不同的人喜好不同的口味，肠道细菌对营养物质的偏好也各有脾性。Cell最新发表的一项研究，通过基于同位素示踪的方法，对小鼠肠道菌群以及菌群中不同成员（细化到菌属水平）的营养偏好，开展了大规模的体内定量分析，并结合小鼠饮食干预实验进行了检验。该研究系统性地回答了“哪类营养喂养了肠道菌群，产生了哪些菌群代谢物”以及“哪些肠菌偏好哪些营养物质”等重要问题，为进一步理解饮食-菌群-宿主的相互作用，提供了新的方法和资源。（@mildbreeze）

周宏伟+何肖龙Cell子刊：肠道菌群产生的一种酶或能缓解克罗恩病

Cell Host and Microbe[IF:31.316]

① 肠道菌群中，源自厚壁菌的DL-内肽酶（一种肽聚糖水解酶），能升高肠道的NOD2配体水平；② 分析全球4个国家的IBD队列（n=857）表明，菌群DL-内肽酶基因丰度在克罗恩病患者降低，并与结肠炎呈负相关；③ 移植DL-内肽酶活性低的CD患者粪便菌群，可增加小鼠的结肠炎易感性；④ 基于DL-内肽酶的干预方法（如将其递送至肠道，补充分泌该酶的唾液乳杆菌，补充肽聚糖碎片胞壁酰二肽类似物米伐木肽），通过活化NOD2保护小鼠抵抗结肠炎。

Gut microbial DL-endopeptidase alleviates Crohn’s disease via the NOD2 pathway
08-31, doi: 10.1016/j.chom.2022.08.002

【主编评语】肽聚糖是细菌细胞壁的主要结构成分，其特定碎片能通过激活模式识别受体NOD2，对宿主的多种生理过程产生影响。NOD2在克罗恩病（CD）病理机制中有重要作用，其功能缺失突变是CD最大的风险因素。然而，另一方面，源自菌群的NOD2配体（肽聚糖碎片）的变化是否在CD发病中发挥作用，目前尚不清楚。南方医科大学珠江医院周宏伟和何肖龙团队在Cell Host and Microbe发表一项最新研究，对这一问题进行了深入探索。他们发现，肠道菌群表达的一种肽聚糖水解酶——DL-endopeptidase（DL-内肽酶），能够促进肠道中的NOD2配体生成，从而活化宿主NOD2信号。这种细菌酶的耗竭在CD病理中有关键作用，旨在补充DL-内肽酶的干预方法，或是治疗CD的新思路。（@mildbreeze）

郑浩+张翀：用微流控单细胞技术，解析肠道菌群的菌株多样性

Microbiome[IF:16.837]

① 微流控液滴实现蜜蜂肠道细菌单细胞包埋和培养；② 微液滴培养物在不同营养条件下菌群组成不同，一些稀有菌种（株）得到了富集；③ 对微液滴样品进行从头组装和分箱，共获得了63个宏基因组组装基因组（MAGs），属于变形菌门和厚壁菌门；④ MAGs中的4个双歧杆菌菌株是未能通过传统培养方式获得的菌株，属于一个新的分类簇；⑤ Lactobacillus panisapium多糖降解基因对西方蜜蜂（Apis mellifera）的宿主特异性适应具有重要意义。

Strain-level profiling with picodroplet microfluidic cultivation reveals host-specific adaption of honeybee gut symbionts
07-26, doi: 10.1186/s40168-022-01333-9

【主编评语】菌群分析的单细胞技术能在菌株层面拓展我们对于肠菌的认知。蜜蜂肠道菌群中包含的细菌种类有限，某些菌株拥有独特的基因组潜力和功能，这为菌株水平分析提供了一个很好的模型。中国农业大学郑浩团队与清华大学张翀团队合作在Microbiome发表的最新研究中，建立了一个基于微液滴的微流控平台，将蜜蜂的单个肠菌用微液滴包裹住并进行培养，这样能排除肠菌间的竞争，在培养后富集一些稀有菌株。而后通过宏基因组测序和组装得到细菌基因组，对这些基因组的分析揭示出了蜜蜂肠道菌群中潜在的新菌种，也为肠菌适应宿主的机制提供了新见解。该方法未来有望拓展为高通量培养组学技术，以及分析其他复杂菌群的多样性和功能，值得专业人士参考。（@mildbreeze）

多组学尺度研究克罗恩病的位置特异性特征

Microbiome[IF:16.837]

① 利用200多名IBD患者及健康人粪便的多组学特征集，区分克罗恩病（CD）：回肠CD（ICD）和结肠CD（CCD）亚型；② 单独的宏基因组或宿主遗传学不能区分CD亚型，而代谢组、宏蛋白组或多组学特征集可区分，而且不同CD亚型具有显著差异；③ CCD疾病严重程度与普通拟杆菌相关，且与溃疡性结肠炎的特征相似，如中性粒细胞相关蛋白富集，；④ ICD中初级和次级胆汁酸水平增加，并伴随着菌群如Faecalibacterium prausnitzii等的改变。

Location-specific signatures of Crohn’s disease at a multi-omics scale
08-24, doi: 10.1186/s40168-022-01331-x

【主编评语】克罗恩病（CD）可在单独的疾病部位（如回肠或结肠），也可在多个部位（回结肠），目前单独的CD亚型如何影响CD的分子谱至今未知。近日发表在Microbiome的文章，利用宏蛋白质组学、鸟枪宏基因组学、16S rRNA 测序、代谢组学和宿主遗传学等多组学方法并配和临床内镜评估，以区分CD亚型。研究表明不同CD亚型具有显著差异且存在不同的位置特异性的病理特征，利用多组学方法有助于IBD生物标志物的发现。（@圆圈儿）

早产儿补充益生菌，或可减少肠道菌群抗生素耐药性

Microbiome[IF:16.837]

① 采用靶向捕获法评估住院期间补充/未补充益生菌的早产儿肠道中抗生素耐药基因（ARG）流行率和持久性，并预测其潜在的细菌宿主；② 相比足月或补充益生菌的早产儿，未补充益生菌的早产儿具有更多独特的ARGs，主要与抗生素失活机制有关；③ 致病菌中常见的与氨基糖苷和β内酰胺等相关的耐药基因，在未补充益生菌的早产儿肠道中保留长达5个月；④ 早产儿住院期间补充益生菌有助于降低肠道中ARGs多样性，防止其在肠道菌群中持续存在。

Capturing the antibiotic resistome of preterm infants reveals new benefits of probiotic supplementation
08-26, doi: 10.1186/s40168-022-01327-7

【主编评语】先前多项研究报道，早产儿补充益生菌可减轻抗生素治疗的影响，降低相关疾病的发病率。但使用益生菌是否会影响早产儿肠道中抗生素耐药基因（ARGs）的流行率和持久性仍需探究。近日，麦克马斯特大学研究人员在Microbiome发表最新研究，发现相比未补充益生菌的早产儿，在住院期间给予复合益生菌可减少早产儿肠道菌群中ARGs的多样性，并有效阻止这些耐药性基因的长期停留，值得关注。（@九卿臣）

国内团队：益生菌可能预防急性上呼吸道感染（综述）

Cochrane Database of Systematic Reviews[IF:12.008]

① 本综述纳入12项比较益生菌和安慰剂预防急性上呼吸道感染（URTIs）的随机对照试验，共包含3720名参与者；② 相比安慰剂，益生菌减少急性URTI发作的人数约47%，减少急性URTI发作的持续时间约1.89天；③ 益生菌可以稍微减少抗生素的使用和感冒相关的缺课；④ 益生菌的副作用较小，胃肠道症状最常见；⑤ 但益生菌预防急性URTI的证据质量较低或非常低，主要是由于试验设计不够好，此外一些试验得到了益生菌制造商的支持，或者一些试验的样本量太小。

Probiotics for preventing acute upper respiratory tract infections
08-24, doi: 10.1002/14651858.CD006895.pub4

【主编评语】益生菌可以通过调节免疫功能来改善人的健康。一些试验表明，益生菌可以预防呼吸道感染。近期四川大学华西医院董碧蓉作为通讯作者发表于Cochrane Database of Systematic Reviews的一项综述表明，在减少急性上呼吸道感染（URTIs）发作的参与者数量、急性URTI发作的平均持续时间、抗生素使用和感冒相关的缺课方面，益生菌比安慰剂更有效。这表明益生菌可能比安慰剂更有利于预防急性URTIs。然而，相关试验的证据质量较低或很低。（@注册营养师陈彬林）

新冠感染、肠道血清素水平和腹泻，三者如何关联？

Gut[IF:31.793]

① EC细胞（肠嗜铬细胞）产生的5-HT（血清素）在COVID-19患者体内增加，与疾病严重程度和腹泻等胃肠道症状相关；② 单细胞基因分析显示SARS-CoV-2的受体ACE2等、参与病毒运输分解的TMPRSS2等和与病毒保护的LY6E等均在肠细胞中有表达；③ 受体ACE2和Bsg在所有肠细胞中表达，受体Nrp1和合成5-HT的限速酶在EC高表达，表明EC可能是感染和发病途径；④ EC表达SARS-CoV-2所有受体，并高表达Nrp1，将SARS-CoV-2感染与肠道血清素和腹泻联系了起来。

Single-cell gene expression links SARS-CoV-2 infection and gut serotonin
08-23, doi: 10.1136/gutjnl-2022-328262

【主编评语】Gut近期发表的文章，通过单细胞测序的方法，发现EC细胞（肠嗜铬细胞）产生5-HT，同时表达SARS-CoV-2所有受体，并高表达新鉴定的受体Nrp1，将SARS-CoV-2感染、肠道血清素和腹泻进行联系。（@章台柳）

南昌大学：新冠病毒感染威胁肠道健康的潜在机制和治疗策略（综述）

Critical Reviews in Food Science and Nutrition[IF:11.208]

① 新冠病毒能以飞沫为介质通过呼吸道传播，经消化道进入胃肠道，并与肠上皮细胞（IEC）表达的受体ACE2结合，侵染IEC；② 新冠病毒与ACE2结合不仅破坏IEC（诱导产生ROS）损害肠屏障，还扰乱肠道菌群，进而促进肠道免疫失调导致肠道细胞因子风暴，这些因素的互作可造成多器官衰竭；③ 肠道和肺部菌群之间存在互作，新冠肺炎与肠-肺轴有关（微生物及其有害代谢物通过体循环影响肺部，肺部感染产生的炎症细胞因子也可作用于肠道）；④ 补充益生菌、益生元、后生元、营养元素等或能改善新冠患者的肠道功能障碍。

SARS-CoV-2 infection threatening intestinal health: A review of potential mechanisms and treatment strategies
07-27, doi: 10.1080/10408398.2022.2103090

【主编评语】新冠病毒（SARS-CoV-2）已席卷全球，目前还缺乏有效的防治措施。SARS-CoV-2主要传播途径之一是以飞沫为介质通过呼吸道传播，经消化道进入胃肠道。肠道是人体的主要消化和免疫器官，在抵抗外源性物质的入侵中起到重要防护作用。肠道可作为守护人体健康的“大门”，与多个器官有着直接或间接的联系。如果肠道健康受到威胁，意味着包括胃肠道在内的多个器官都会受到不利影响。越来越来越多的临床病例报告了新冠患者的胃肠道症状，包括腹泻、恶心、呕吐、厌食、肌痛、消化道出血等症状，这证实了SARS-CoV-2感染严重威胁人类肠道健康。南昌大学许恒毅及团队近期在Critical Reviews in Food Science and Nutrition发表综述，总结了新冠病毒感染威胁肠道健康的潜在机制，并结合其机制提出了补充益生菌、益生元、后生元、营养元素的饮食调节策略，为应对大流行期间新冠患者的不良胃肠道症状提供了新的见解。（@mildbreeze）

iMeta：中国农大揭示有机农业长期定位试验番茄菌群结构

iMeta[IF:N/A]

① 种植模式对番茄内生细菌群落变化的影响有限，器官生态位是内生细菌群落变化的主要驱动力；② 有机温室中番茄内生细菌比常规温室番茄内生细菌具有更复杂的共现性网络，根部细菌比茎部细菌具有更复杂的共现网络；③ 茎中菌群的氨基酸代谢显著高于根，而信号转导、能量代谢、辅助因子和维生素代谢均低于根；④ 分离培养发现：变形菌门和厚壁菌门是番茄内生菌中的优势门，芽孢杆菌在有机耕作模式中更为丰富。

Tomato microbiome under long-term organic and conventional farming
08-19, doi: 10.1002/imt2.48

【主编评语】在长期定位试验条件下环境因素对番茄菌群结构的影响尚不明晰。本研究在长期定位试验的基础上，通过16S 扩增子测序和分离培养技术比较了不同种植模式下番茄内生细菌的群落结构。本文综合分析了器官生态位和种植模式对番茄内生菌群的相对贡献。本研究将有助于全面了解温室农业生态系统中番茄内生菌群结构，并为有益菌群服务于农业生产提供指导意义。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，香芋，Mona，Zzz，注册营养师陈彬林，MD，刘永鑫-中科院-宏基因组

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