肝肠相依：3文多角度揭示肝病中的肠肝轴 | 热心肠日报

今天是第2397期日报。

Nature子刊：多组学分析揭示丙肝中的肠肝轴代谢失调

Nature Microbiology[IF:30.964]

① 分析丙肝病毒感染（HCVi）患者清除病毒前后的肠肝轴代谢互作；② 脂肪酸（FA）是HCVi（尤其肝硬化）患者肝脏、门静脉和肠菌中主要扰动的代谢物，肝脏过氧化物酶体和线粒体的FA降解减少，伴随门静脉入肝的游离FA（FFA）增加；③ Anaerostipes hadrus介导的FA合成和普通拟杆菌介导的聚糖降解，影响门静脉FFA和聚糖产物，与HCVi加剧相关；④ 肝硬化患者在清除病毒后仍有肝代谢失调，史氏甲烷短杆菌可能具有有益作用并与肝病程度标记物相关。

Longitudinal multi-omics analyses of the gut–liver axis reveals metabolic dysregulation in hepatitis C infection and cirrhosis
12-15, doi: 10.1038/s41564-022-01273-y

【主编评语】丙型病毒性肝炎是一种因感染丙型肝炎病毒（HCV）而导致的以肝脏损害为主的传染病，属于乙类传染病。先前研究发现HCV与肠道菌群改变有关，然而，这些变化如何影响肠肝轴代谢，以及这种变化如何随疾病严重程度和时间而变化尚不清楚。近日，美国国立卫生研究院研究人员在Nature Microbiology发表最新研究，纳入29名HCV感染患者，在病毒清除前后收集门静脉和外周血、粪便和肝组织，利用多组学分析揭示了肠-肝轴代谢稳态失调，主要是脂肪酸 (FA) 代谢紊乱，Anaerostipes hadrus介导FA合成以及普通拟杆菌介导肠聚糖降解与疾病严重程度相关。总之，该研究拓展了我们对HCV和非HCV肝病病因的理解，为未来制定合理干预手段提供了新基础。（@九卿臣）

于君团队：片仔癀维持肠道菌群完整性，防治非酒精性脂肪肝病

Engineering[IF:12.834]

① 片仔癀（PTH）口服给药能够预防多种膳食诱导的脂肪性肝炎发病，并显著抑制肝脏损伤、肝脏甘油三酯和脂质过氧化；② 非酒精性脂肪肝发病过程中，PTH治疗显著改善蛋氨酸和胆碱缺乏（MCD）饮食诱导的小鼠脂肪变性和肝损伤；③ 宏基因组分析表明PTH能够恢复肠道菌群稳态，促进益生菌富集（如嗜酸乳杆菌、枯草芽孢杆菌等），其中口服嗜酸乳杆菌可预防MCD饮食诱导的NASH；④ PTH能够恢复NASH小鼠肠道屏障功能，并改变门静脉血胆汁酸代谢。

Pien Tze Huang Protects Against Non-Alcoholic Steatohepatitis by Modulating the Gut Microbiota and Metabolites in Mice
12-09, doi: 10.1016/j.eng.2022.10.010

【主编评语】香港中文大学于君团队近期在Engineering发表研究，采用多种饮食诱导的非酒精性脂肪肝炎（NASH）小鼠模型，包括高脂高胆固醇（HFHC）、缺乏胆碱的高脂（CD-HFD）和缺乏蛋氨酸和胆碱（MCD）饮食，阐述片仔癀（PTH）口服给药对该病的防治效果和肠道菌群介导的保护机制。（@好雨）

复旦大学：慢性乙肝中的肠道菌群和代谢组

Gut Microbes[IF:9.434]

① 纳入64例慢性乙型肝炎感染相关肝病（HBV-CLD）和17例健康对照；② HBV-CLD患者肠道菌群和代谢产物发生了显著变化，疾病进展和抗病毒治疗是导致这种变化的两个主要因素；③ 肝硬化患者中，Turicibacter与4-羟基维甲酸的协同降低与血清AST水平呈负相关；④ 患者的E. hallii耗竭、胆碱含量升高，5年抗病毒治疗可恢复；⑤ 非肝硬化患者的PBMC暴露于HBV-CLD来源的细菌，Th17的扩增增加，暴露于肝硬化患者来源的细菌则导致Th1减少。

Alterations in gut microbiome and metabolomics in chronic hepatitis B infection-associated liver disease and their impact on peripheral immune response
12-15, doi: 10.1080/19490976.2022.2155018

【主编评语】复旦大学的蒋炜和吴健团队合作在Gut Microbes发表文章，对慢性乙型肝炎感染相关肝病（HBV-CLD）患者的粪便菌群、粪便代谢组以及菌群变化对外周免疫的影响进行研究。结果显示，HBV-CLD患者微生物组和代谢组组成发生明显变化，疾病进展和抗病毒治疗是两个主要的因素，而外周免疫可能是慢性乙型肝炎发病机制中肠道微生物-宿主相互作用的中间环节。（@章台柳）

国内团队Lancet子刊：幽门螺杆菌根除治疗二线疗法的比较

Lancet Gastroenterology & Hepatology[IF:45.042]

① 纳入560例一线治疗后持续幽门螺杆菌感染的患者，1:1随机分为两组，EAML14组接受14天的左氧氟沙星四联疗法，BQ10组接受10天的铋四联疗法；② 按意向治疗分析或符合方案分析，治疗后第6周时，EAML14组和BQ10组的幽门螺杆菌根除率没有显著差别；③ 左氧氟沙星耐药时，BQ10疗效更好；④ 治疗后第2周时，两组的肠菌多样性出现扰动且抗生素抗性短暂增加，2个月和1年时恢复到治疗前的状态；⑤ 较EAML14组，BQ10组不良反应频率更高，患者依从性较差。

Second-line levofloxacin-based quadruple therapy versus bismuth-based quadruple therapy for Helicobacter pylori eradication and long-term changes to the gut microbiota and antibiotic resistome: a multicentre, open-label, randomised controlled trial
12-19, doi: 10.1016/S2468-1253(22)00384-3

【主编评语】全球每年约有60万人死于胃癌。幽门螺杆菌感染是导致胃癌的重要因素，根除治疗可部分减少胃癌的发生及死亡。克拉霉素是根除幽门螺杆菌治疗的一线药物，若治疗失败，通常采用左氧氟沙星或铋制剂为主的四联治疗作为二线方案。台湾大学及澳大利亚新南威尔士大学研究团队近日在Lancet Gastroenterology & Hepatology发表了一项随机对照试验结果，支持左氧氟沙星或铋制剂在幽门螺杆菌二线治疗中的应用，且任一治疗方案造成的肠菌扰动及抗生素耐药在一年内基本恢复支持了幽门螺杆菌根除治疗的长期安全性。（@芥末）

全球变暖对微生物与宿主共生及其进化平衡的影响（综述）

Trends in Ecology and Ecolution[IF:20.589]

① 共生关系中寄生者可以增加宿主对环境的适应，但同时又会对宿主造成损害；② 比如感染会直接或间接降低宿主的耐热极限超过2℃；③ 有益微生物或菌群可从代谢到基因表达等层面，通过各种机制增加宿主耐热性；④ 极端气候会影响宿主与寄生微生物的共生关系打破其进化平衡，如对寄生微生物毒力的选择；⑤ 全球变暖会影响物种持久性，一方面热应激加速微生物和宿主多样性下降；⑥ 一方面热带群体更加适应热应激，相关微生物或可帮助宿主适应气候变暖。

Symbiosis and host responses to heating
04-29, doi: 10.1016/j.tree.2022.03.011

【主编评语】Trends in Ecology and Ecolution近期发表的文章，在全球变暖的大背景下，提供了一个对微生物与宿主共生关系，共生进化进行评估和预测的框架。（@好雨）

宏微生物组为研究碳和营养循环提供可能 （综述）

Trends in Ecology and Ecolution[IF:20.589]

① 植物源物质被微生物和火分解，这种循环途径对全球变化高度敏感，而微生物与植物和动物的共生关系降低敏感性；② 解决代谢能力和稳态能力之间的基本平衡，使植物物质在不利于微生物组生存下继续循环利用；③ 多样代谢微生物组，植物和动物相关微生物组与自主生存微生物组相互补充，增强可变环境中生态系统循环稳态；④ 联系微生物生态学、群落生态学和生态系统生态学之间，构建综合框架，解释宿主介导的微生物组在植物物质循环中的重要作用。

The metamicrobiome: key determinant of the homeostasis of nutrient recycling
10-31, doi: 10.1016/j.tree.2022.10.003

【主编评语】微生物或火是分解植物质的两种重要方式，且对全球变化敏感。而微生物与植物、动物的互作会极大降低这种敏感性。本综述详述宏微生物组学（metamicrobiome ）在生态学范围内，强化微生物与植物、动物的不同相互作用，从而增强不同环境下的生态稳态。对生态系统内宏微生物组学结构和功能的研究是未来的工作重点。（@Bingbing）

国内团队：全球空气细菌群落与地球微生物组和人类活动间有何关联？

PNAS[IF:12.779]

① 纳入全球63个地点370份空气样本细菌群落，构建超2700万个高质量16S基因序列的空气细菌数据库，发现中纬度地区微生物多样性最大；② 空气细菌丰度比土壤、淡水和海洋等环境低1-3个数量级，但大气细菌数量（4.71-30.8亿）与水圈相当；③ 空气细菌群落有独特优势类群，陆地空气与人类和动物相关环境相似，近海空气与海洋关系更密切；④ 城市空气中细菌载量较低，但潜在病原体丰度显著较高，相比空气质量和气象条件，细菌源分布对群落影响最大。

Global airborne bacterial community—interactions with Earth’s microbiomes and anthropogenic activities
10-10, doi: 10.1073/pnas.2204465119

【主编评语】细菌是空气中气溶胶的关键部分，对微生物在地球表面大气、生物圈和人类圈中传播起至关重要的作用。环境微生物分布随环境变化而改变，目前对推动全球大气细菌群落动态变化的潜在机制尚不清晰。近日，香港理工大学李向东、密歇根州立大学James M. Tiedje及团队在PNAS上发表最新研究，通过探究来自全球63个地点的370个空气样本的细菌群落，以及地球微生物组计划中23个主要微生物栖息地的5166个环境样本，发现大气是一个自由流动的生态系统，但其细菌群落结构似乎与相邻的环境更密切。近一半空气细菌来源于周围环境，且空气细菌主要受当地气象和空气质量条件的影响。相比自然地区，城市空气中细菌载量较低，但潜在病原体丰度显著较高。总之，该研究揭示出空气细菌群落形成的机制，也为未来预测其在气候变化中的作用提供了参考。（@九卿臣）

Nature子刊：宿主与微生物组-合作进化还是自然选择？

Nature Communications[IF:17.694]

① 理论上由于宿主和微生物之间的互惠关系，宿主和微生物相互促进进化；② 然而每个世代的宿主对应多个世代的微生物，高多样性、高世代比例使微生物群落内长期竞争，导致宿主与微生物的合作进化难以持续；③ 宿主对整个微生物组的控制会限制微生物的逆进化，从而推动合作进化；④ 受宿主影响的微生物倾向于丢失鞭毛，保留产生丁酸盐的能力，宿主的TLR5表达会影响保留了鞭毛的细菌；⑤ 宿主控制包括免疫系统处于微生物组进化的中心。

Host control and the evolution of cooperation in host microbiomes
06-22, doi: 10.1038/s41467-022-30971-8

【主编评语】Nature Communications近期发表的文章，通过进化模型分析宿主与微生物组共同进化过程中的相互作用，揭示宿主的免疫系统是控制微生物组进化与逆进化的关键。（@好雨）

Nature子刊：细菌在哺乳动物肠道中如何长期进化？

Nature Communications[IF:17.694]

① 细菌入侵至健康宿主并定植后的进化模式尚不清楚；② 利用大肠杆菌克隆体中荧光蛋白和抗生素抗性标记，监测大肠杆菌入侵小鼠肠道后一年内进化模式（存活6000多代）；③ 大肠杆菌成功定植后以两种模式进化：通过产生一系列代谢突变改变其消耗营养的能力，通过噬菌体的作用从驻留菌株获得遗传物质；④ 这两种进化模式可以通过突变轨迹的统计量定量地加以区分，进化过程会反过来决定生态类型的稳定性、更替率和多样性。

Two modes of evolution shape bacterial strain diversity in the mammalian gut for thousands of generations
09-24, doi: 10.1038/s41467-022-33412-8

【主编评语】当细菌在健康的宿主上定居时，它们是如何进化的，以什么样的速度进化还不清楚。近日，葡萄牙研究人员在Nature Communications发表最新研究，通过探究一种入侵菌株（大肠杆菌）的进化，这种细菌在小鼠肠道中存活了6000多代。发现大肠杆菌成功定植后通过产生一系列代谢突变来改变它们消耗营养的能力，或通过噬菌体的作用从驻留菌株获得遗传物质。此外，作者还发现当细菌以一种稳定的方式整合来自病毒的遗传物质时，会更适合在肠道生存，如果病毒大量繁殖，它们最终会死亡。总之，该研究为探究细菌在肠道的进化模式提供了新观点，值得关注。（@九卿臣）

肠腔等空间扩展环境如何影响菌群进化力量的生成？

PNAS[IF:12.779]

① 引入一个群体遗传分析框架，用于预测肠腔等空间扩展环境的模型中如何出现随机性进化力量；② 在较长的时间尺度上，即使在物种水平组成存在大量空间变化的情况下，缺乏明确空间结构的良好混合模型通常也能捕捉到出现的进化动态；③ 将这些结果应用于人类结肠发现，仅靠连续的液体流动和简单的肠壁生长无法产生足够的细菌种群瓶颈效应，使突变频率在宿主内出现大幅波动；④ 与传统的平均增长率估值相比，有效生成时间可能比预期要短得多。

Emergent evolutionary forces in spatial models of luminal growth and their application to the human gut microbiota
07-05, doi: 10.1073/pnas.2114931119

【主编评语】微生物群落的空间结构可以影响其生态和进化动态，特别是对于肠道菌群。然而，人们对这些空间变化过程如何影响肠道微生物组的长期遗传变化知之甚少。PNAS近期发表的文章，开发了一个数学分析框架来预测随机进化力如何从简单的肠腔细菌生长模型中产生。（@好雨）

感谢本期日报的创作者：accepted，Zzz，章台柳，芥末，赵岩，Sunflower，九卿臣，香芋，芃，拍了花宝贝

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