《自然·综述》聚焦：3篇必读综述多角度解析肠道菌群 | 热心肠日报

今天是第2338期日报。

Nature Reviews：肠道菌群和胆汁酸代谢如何影响人体健康（综述）

Nature Reviews Microbiology[IF:78.297]

① 肠道菌群参与初级胆汁酸（BA）向次级胆汁酸的转化和肠肝再循环，其组成、丰度和代谢活性受BA的影响；② 抗生素使用等因素引起的菌群失调、体育运动对胃肠蠕动的影响、饮食成分中的胆固醇和纤维等因素都会影响菌群对BA的代谢；③ 菌群BA代谢失调与艰难梭菌感染、炎症性肠病、代谢综合征及肥胖、肝肠肿瘤的发生发展有关；④ 通过粪菌移植或补充益生菌改善菌群组成、或使用次级BA调节菌群的BA代谢，可能有益于上述疾病的防治和维持人群健康。

Bile acids and the gut microbiota: metabolic interactions and impacts on disease
10-17, doi: 10.1038/s41579-022-00805-x

【主编评语】胆汁酸（BA）是两亲性类固醇分子，既在小肠内促进脂质的吸收或排泄，又能够作用于多个器官影响个体的代谢、免疫等功能。初级BA由肝细胞合成，而肠道菌群的代谢途径则可将初级BA转化成次级BA。近日，Nature Reviews Microbiology发表的综述文章，系统总结了宿主-肠道菌群的相互作用如何通过菌群影响BA库、BA反过来如何塑造菌群组成，并对菌群-胆汁酸网络失调引发的疾病及其潜在治疗手段进行了探讨。（@芥末）

Nature Reviews：抗生素如何影响糖尿病及胃肠道炎症疾病（综述）

Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology[IF:73.082]

① 抗生素的广泛使用与IBD、乳糜泻、嗜酸性食管炎、1型/2型糖尿病的增加相关；② 抗生素暴露诱导肠道菌群组成及功能发生显著变化，这种变化可被转移并可影响疾病进展；③ 抗生素暴露的水平、类型及时间（尤其是儿童时期）可解释疾病风险的差异；④ 越来越多的证据表明抗生素诱导的菌群失调与疾病发展相关，需要前瞻性流行病学研究、临床试验等进一步证实；⑤ 益生菌/元、合生制剂、粪菌移植等新兴疗法可恢复菌群，但最重要的是抗生素使用的管理。

Antibiotics in the pathogenesis of diabetes and inflammatory diseases of the gastrointestinal tract
10-18, doi: 10.1038/s41575-022-00685-9

【主编评语】Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology上发表的一篇综述文章，详细介绍了抗生素暴露与胃肠道炎症疾病（IBD、乳糜泻、嗜酸性食管炎）及糖尿病（包括1型及2型）的关联，并基于流行病学研究讨论了肠道菌群在上述疾病中的作用机制，同时基于临床试验数据总结了抗生素的影响。（@aluba）

Nature Reviews：一文读懂肠道菌群与心血管代谢疾病（综述）

Nature Reviews Cardiology[IF:49.421]

① 心血管代谢疾病的肠道表现包括菌群丰度和多样性下降、产丁酸菌等有益菌减少、潜在致病菌增加；② 肠道菌群或宿主-菌群共有代谢物，如短链脂肪酸、胆汁酸、氧化三甲胺等，沟通肠道与肠外器官，传递环境暴露、疾病风险等信号；③ 肠道菌群影响心血管药物生物利用和治疗效果，药物反过来影响菌群的生境、组成和活性；④ 补充益生元、合生制剂、后生元，通过生物工程菌株或肠道菌群编辑改善体内菌群结构，或是防治心血管代谢疾病的潜在手段。

The potential of tailoring the gut microbiome to prevent and treat cardiometabolic disease
10-14, doi: 10.1038/s41569-022-00771-0

【主编评语】肥胖、血脂异常、胰岛素抵抗等心血管代谢疾病往往先于心血管疾病发生，并与肠道菌群失调关系密切。近日，Nature Reviews Cardiology发表综述，系统总结了心血管代谢疾病发生发展过程中肠道菌群的变化，描述了肠道菌群及其代谢物影响宿主代谢和心血管药物疗效的机制，对精确靶向肠道菌群治疗心血管代谢疾病的潜在手段进行了归纳。（@芥末）

Nature子刊：肠道稳态维持不仅仅依赖酶促反应，还有普通化学反应

Nature Metabolism[IF:19.865]

① 体外实验、大肠杆菌培养实验、肠道菌群培养实验以及小鼠体内实验均证明H2S可通过非生物性化学反应实现偶氮类物质的偶氮还原；② H2S介导的偶氮还原对肠道化学环境调节发挥着重要的作用；③ H2S主要源于肠道菌群对半胱氨酸的代谢，因此基于半胱氨酸代谢的H2S生成是肠道菌群的核心生化输出；④ 给予异源偶氮物质可降低肠道中的H2S浓度，缓解H2S在肠道内的积累，二者协同调控肠道化学环境稳态；⑤ 这种化学物质互作是维持肠道化学稳态的重要机制。

Bacterial hydrogen sulfide drives cryptic redox chemistry in gut microbial communities
10-20, doi: 10.1038/s42255-022-00656-z

【主编评语】H2S是肠道中一种重要的还原性物质，主要来源有肠道菌群对含硫蛋白代谢产生、硫酸盐细菌产生，以及由宿主肠道上皮代谢产生。在机体内，H2S对结肠细胞具有毒性，但是另一方面H2S可以促进肠道黏液层的完整性，具有神经保护的作用，因此对于其对肠道的，特别是肠道化学环境的影响具有重要的作用。近期一篇发表在Nature Metabolism上的研究工作，发现H2S在肠道中可以介导非生物性的氧化还原反应，促进偶氮类物质偶氮键的断裂，从而消除偶氮类物质对机体的有害作用。这一研究揭示了肠道化学环境中的非生物性化学变化，提示这类化学变化对肠道化学环境的塑造具有重要的影响。（@Zhonghua）

Cell子刊：次级胆汁酸代谢紊乱是1型糖尿病前兆

Cell Reports Medicine[IF:16.988]

① 对23例产生单个抗胰岛抗体儿童（P1Ab)，13例产生多抗胰岛抗体儿童（P2Ab）和38例对照（CTR）的6个不同年龄期血清胆汁酸（BA）代谢、大便样本中肠道菌群组成进行了相关分析；② 年龄对于BA代谢和肠道菌群组成的影响最为显著；③ 肠道菌群和BA代谢改变与胰岛自身免疫活性密切相关；④ P2Ab组的次级BA代谢产物在胰岛抗体出现时显著降低，肠道菌群组成和丰度发生显著相关变化；⑤ 宿主-菌群间次级BA协同代谢失调早发于胰岛自身免疫和I型糖尿病。

Dysregulation of secondary bile acid metabolism precedes islet autoimmunity and type 1 diabetes
10-03, doi: 10.1016/j.xcrm.2022.100762

【主编评语】胆汁酸是由肝脏中胆固醇为底物合成的两亲性分子，是促进小肠中脂质吸收的重要因子。胆汁酸代谢在体内分为初级代谢和次级代谢，经胆管排入肠道后，大部分胆汁酸会经过二次吸收进入机体，在全身脂质代谢和葡萄糖代谢中发挥关键的调控作用。已有很多研究发现胆汁酸代谢异常与包括脂肪肝、心脏病、2型糖尿病在内的多种疾病相关。因此，肠道菌群-胆汁酸调控轴成为代谢疾病临床治疗潜在的靶点。有研究显示在胰岛自体免疫疾病以及1型糖尿病儿童早期伴随有胆汁酸代谢异常和肠道菌群紊乱的特征，但胆汁酸代谢异常和肠道菌群紊乱在疾病发生的关系尚不明确。近期一篇发表在Cell Reports Medicine的研究工作，对一组后期发展为胰岛自身免疫疾病和1型糖尿病的儿童进行了前瞻性的分析，结果显示胆汁酸代谢异常与疾病的早期特征有强相关性。（@Zhonghua）

毛胜勇团队：奶牛肠道菌群代谢胆汁酸的规律及高精料日粮的扰动效应

ISME Journal[IF:11.217]

① 采集18头奶牛的108个全肠道内容物样品测序，获得372个MAGs参与胆汁酸解聚、氧化和去羟化途径；② 奶牛十二指肠和空肠中胆汁酸以牛磺胆酸和甘胆酸等为主，后肠主要是脱氧胆酸等；③ 胆汁酸代谢物种主要来自Acutalibacteraceae和另枝菌属，携带胆汁盐水解酶（BSH）物种普遍会降解宿主粘液多糖；④ 439个BSH基因可聚为12个Clusters，Cluster1中BSH基因丰度增加与厚壁菌门菌株CAG-110有关，其丰度增加会促进胆酸浓度升高，与肠道炎症密切相关。

Genome-centric investigation of bile acid metabolizing microbiota of dairy cows and associated diet-induced functional implications
10-19, doi: 10.1038/s41396-022-01333-5

【主编评语】胆汁酸（BA）是介导动物肠道菌群与宿主互作的重要信号分子，尽管BA相关微生物菌株和酶对单胃动物的重要性已经得到认可，但有关反刍动物肠道内BA组成、BA代谢相关的微生物群落结构及其功能尚不清楚。近日，南京农业大学毛胜勇及团队在ISME Journal发表最新研究，通过对18头奶牛的108个全肠道内容物样品测序，获得了372个MAGs参与胆汁酸解聚、氧化和去羟化途径。发现奶牛肠道不同部位的胆汁酸组成分布呈区段化特点，高精料日粮干预试验，发现Cluster1（对胆汁盐水解酶相关基因聚类获得）中BSH基因丰度增加与厚壁菌门菌株CAG-110有关，其丰度增加会促进胆酸浓度升高，与肠道炎症密切相关。总之，该研究进一步明确了奶牛肠道菌群代谢胆汁酸的基本规律，也揭示了日粮结构对微生物代谢胆汁酸及肠黏膜免疫稳态的影响，值得关注。（@九卿臣）

赵勇团队：调节2型糖尿病小鼠的肠道菌群可提高精子质量

Microbiology spectrum[IF:9.043]

① 建立5周龄小鼠的2型糖尿病（T2D）模型，移植褐藻寡糖处理后小鼠的粪菌（A10-FMT）显著降低血糖；② T2D小鼠的精子浓度及精子运动能力显著降低至健康小鼠的10%-20%，A10-FMT恢复5-10倍；③ A10-FMT显著增加T2D小鼠小肠中的Allobaculum、小肠及粪便中的乳杆菌属、血液中的丁酸及其衍生物、二十碳五烯酸（EPA）、睾丸中的二十二碳六烯酸（DHA）、EPA、睾酮及其衍生物；④ A10-FMT改善肝功能及系统性抗氧化环境，并促进精子发生相关蛋白的表达。

Gut-Testis Axis: Microbiota Prime Metabolome To Increase Sperm Quality in Young Type 2 Diabetes
10-10, doi: 10.1128/spectrum.01423-22

【主编评语】中国农业科学院的赵勇团队在Microbiology spectrum上发表的一项最新研究，发现2型糖尿病小鼠的精子浓度及精子运动能力显著降低，而移植褐藻寡糖处理后小鼠的粪菌可改善肠道菌群，并增加血液和/或睾丸中的特定代谢产物（睾酮等），以促进精子发生，从而恢复精子的浓度及运动能力。（@aluba）

刘威团队：肠源性α-突触核蛋白启动和加重帕金森病的发病机理

Translational Neurodegeneration[IF:9.883]

① 在果蝇肠道内特异地表达人源α‑synuclein，表现帕金森病相关症状，如寿命缩短，运动受损和多巴胺神经元丢失；② 高表达人源α‑synuclein引起果蝇肠道损伤、异质性增生和基因表达谱异常；③ 肠源α‑synuclein导致肠道菌群紊乱，去除微生物组和抑制菌群紊乱有效地减缓帕金森病严重性；④ 肠道菌群紊乱激活DUOX–ROS–JNK信号通路；⑤ 肠源α‑synuclein与脑源性α‑synuclein协同作用，进一步加重帕金森病症。

Intestine-derived α-synuclein initiates and aggravates pathogenesis of Parkinson’s disease in Drosophila
10-17, doi: 10.1186/s40035-022-00318-w

【主编评语】帕金森病（PD）是发病率第二高的神经退行性疾病，Braak提出了著名假说，认为帕金森疾病起源于人的肠道。小鼠模型证实，肠源性α‑synuclein通过迷走神经诱发和加重帕金森病，但是目前对单纯的肠源性α‑synuclein是否具有致病性仍然未知。近日，安徽农业大学刘威与新加坡国立神经科学研究所Tan Eng-King等共同在Translational Neurodegeneration发表文章。该文巧妙地利用果蝇模型，特异地在肠道内表达人源α‑synuclein，研究单纯的肠道源α‑synuclein在帕金森致病过程中诱发性机理，并且发现肠源性α‑synuclein导致肠道菌群紊乱和肠组织异型增生，表明单纯肠源性α‑synuclein即可诱发帕金森病。与此同时，单纯肠源性α‑synuclein与脑源性α‑synuclein协同作用，进一步加重帕金森病症。因此，该研究提示公众，关注肠源性α‑synuclein在帕金森病的早期预防和病变过程中的作用。（@热心肠小伙伴们）

燕茹团队：黄酮对β葡萄糖醛酸酶抑制的结效评价

International Journal of Biological Macromolecules[IF:8.025]

① 评价了21种膳食黄酮对3种不同来源的Loop-1型GUS（β葡萄糖醛酸酶）的抑制作用，通过体外实验和代表性化合物分子对接初步建立了GUS抑制的构效关系；② 黄酮对大肠杆菌和巴士葡萄球菌GUS的抑制特性相似，其羟基以及B环上羟基数量与抑制能力高度正相关，分子对接结果显示通过A和/或C环能形成强相互作用；③ 黄酮对无乳链球菌GUS的抑制呈现不同特征，其GUS上α-螺旋空间位阻提供的与黄酮C环羰基接触的疏水表面是其被变构抑制所必须的。

Inhibition and structure-activity relationship of dietary flavones against three Loop 1-type human gut microbial β-glucuronidases
09-09, doi: 10.1016/j.ijbiomac.2022.09.018

【主编评语】哺乳动物肠道菌群中不同的菌属有不同的β葡萄糖醛酸酶（GUS），而GUS在宿主健康中发挥着重要的作用。如对糖苷标记的多种生物活性物质的去糖苷作用有有助于这些物质的再吸收利用。近来有研究发现，一些临床药物代谢过程也有GUS的参与，如结肠癌一线药物伊立替康在被糖苷化修饰经胆道排出后，会在肠道中被GUS去糖苷化而导致肠道毒性。因此在如结肠癌等疾病的治疗中，应用GUS抑制剂抑制其酶活性有助于降低临床的副作用。然而，由于肠道中GUS众多，结构和活性非常复杂，因此如何筛选出特异性的或者是广谱性的GUS抑制剂是该领域面临的巨大挑战。近期国内澳门大学燕茹团队在International Journal of Biological Macromolecules上报道了其在该领域的最新研究进展，基于食源性黄酮是GUS天然抑制剂的特征，他们评价了21种食源性黄酮对3种不同来源的GUS在催化对硝基苯-β-d-葡糖苷酸水解的抑制效应，并通过分子对接实验结果提出不同GUS结构和活性的相关性。这些研究结果提示，不同黄酮对来源不同的Loop-1型GUS有不同的抑制偏好性，强调在GUS抑制剂筛选中需要综合设计。（@Zhonghua）

燕茹团队：传统中药如何有益结肠炎治疗

Chinese Medicine[IF:4.546]

① 在大鼠中研究补益药人参、黄芪与解毒药黄芩、大黄的提取物对DSS诱导的结肠炎的治疗作用；② 比解毒药相比，补益药更有效地缓解结肠炎症状、结肠损伤和免疫失衡；③ 四种草药均改善了结肠炎大鼠的肠道菌群结构，但改善后的结构因不同草药而异，这与不同的活性成分、作用靶点相关；④ 草药引起的肠道菌群变化早于宿主尿液代谢谱变化，尿液代谢谱与差异菌属相关性随干预进程增加；⑤ 大黄和黄芩干预分别改变大鼠尿液葡萄糖醛酸和酰基甘氨酸水平。

Understanding the tonifying and the detoxifying properties of Chinese medicines from their impacts on gut microbiota and host metabolism: a case study with four medicinal herbs in experimental colitis rat model
10-04, doi: 10.1186/s13020-022-00673-w

【主编评语】近年来，全球范围内炎症性肠病（IBD）的发病率呈升高趋势。常用于缓解IBD的类固醇、免疫抑制剂等药物易发生不良反应和耐药，而传统中医药有望成为IBD的替代疗法。根据中医理论，补益药（如人参、黄芪）、解毒药（如黄芩、大黄）常作为缓解肠炎等胃肠疾病的复方制剂的主要成分。但这些药物治疗肠炎的具体机制尚不清楚。澳门大学中华医药研究院及中药质量研究国家重点实验室燕茹教授及其团队近日在Chinese Medicine发表研究文章，发现在大鼠中，上述四种中药均可通过改善肠道菌群和调节宿主代谢而治疗实验性结肠炎，促进了对传统中药补益药和解毒药的现代科学理解。（@芥末）

感谢本期日报的创作者：芥末，aluba，Sunflower，一只豆豆菌，Zzz，热心肠小伙伴们，XC YIN

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