国内团队43分Cell子刊聚焦孕期肠道菌群+Akk菌小专题 | 热心肠日报

今天是第2443期日报。

龚神海Cell子刊：妊娠期脓毒症——肠道菌群如何推波助澜？

Immunity[IF:43.474]

① 妊娠期小鼠及女性中，肠道粪副拟杆菌及其代谢产物刺芒柄花素（FMN）减少；② 脓毒症小鼠中，妊娠诱导的肠道菌群失调促进巨噬细胞焦亡，使病原体无法被充分清除，以加速宿主死亡；③ 机制上，FMN通过抑制巨噬细胞内的异质核糖核蛋白UL2（hnRNPUL2）向细胞核的易位及其与Nllrp3基因启动子区域的结合，从而抑制巨噬细胞焦亡；④ 敲低hnRNPUL2保护脓毒症小鼠的多器官衰竭并提高生存率；⑤ 脓毒症患者的粪便粪副拟杆菌及FMN含量与疾病进展呈负相关。

Pregnancy-induced changes to the gut microbiota drive macrophage pyroptosis and exacerbate septic inflammation
02-14, doi: 10.1016/j.immuni.2023.01.015

【主编评语】在妊娠期女性中，脓毒症是患者入院产科ICU的主要病因，常常导致新生儿发育畸形、早产、以及流产等严重后果。南方医科大学龚神海、姜勇、肖炜与团队在Immunity上发表的一项最新研究，发现妊娠可诱导小鼠及女性的肠道菌群失调，表现为粪副拟杆菌（Parabacteroides merdae）的丰度降低，及其代谢产物刺芒柄花素的减少，并促进巨噬细胞焦亡，从而恶化脓毒症结局。机制上，刺芒柄花素可通过与异质核糖核蛋白UL2互作，从而抑制巨噬细胞焦亡。该研究揭示了孕产妇体内的菌群-免疫互作在脓毒症期间的重要生物学意义，为开发妊娠期脓毒症所致的免疫紊乱的精准治疗方案提供了新的策略。（@aluba）

Cell子刊：母婴肠道病毒组发育纵向研究

Cell Host and Microbe[IF:31.316]

① 纳入53名从出生到3岁的婴儿（807亿条读数）及其母亲（98亿条读数），进行粪便病毒宏基因组分析；② 人类宿主病毒，尤其是小核糖核酸病毒，在婴儿病毒组中普遍存在；③ 在母体而非婴儿病毒组中检测到序列不同的脊椎动物病毒；④ 随着婴儿年龄的增长，噬菌体成分进化为类似于母体病毒组，但到3岁时，其病毒组成和多样性与母体病毒组仍然不同；⑤ 早期生命病毒组的发育主要由饮食、感染和环境因素决定，而不是直接从母体获得。

Longitudinal comparison of the developing gut virome in infants and their mothers
02-08, doi: 10.1016/j.chom.2023.01.003

【主编评语】目前针对人类肠道病毒组及其早期生命发育的研究很少，尤其是婴儿病毒组的进化。近日，发表在Cell Host and Microbe上的这篇文章，利用宏基因组病毒测序研究了生命早期婴儿病毒组的纵向进展并对母婴对病毒组进行了纵向比较。（@圆圈儿）

Nature子刊：gutSMASH助力评估肠道菌群特定代谢潜力的新工具

Nature Biotechnology[IF:68.164]

① 开发了一种用于识别肠菌代谢潜力的工具gutSMASH，在4240个高质量基因组中鉴定到近2万个代谢基因簇（MGC）；② 梭状芽胞杆菌属呈现显著的代谢多功能性（含43种不同MGC），其次是肠杆菌科（含22-25种不同MGC）；③ gutSMASH揭示了SCFAs生产的分类学差异，且拟杆菌属、埃希氏菌属和梭菌属3种主要菌属的能量捕获机制也存在显著差异；④ 对含1135名个体的人群队列分析，发现血浆和粪便菌群的代谢物水平与相应代谢基因的宏基因组丰度相关性很弱。

gutSMASH predicts specialized primary metabolic pathways from the human gut microbiota
02-13, doi: 10.1038/s41587-023-01675-1

【主编评语】肠道菌群可产生数百个小分子，其中许多参与调节宿主生理机能，虽然目前已经努力鉴定代谢产物的生物合成基因，但肠道菌群的化学输出主要由初级代谢产物组成。近日，荷兰瓦赫宁根大学、美国斯坦福大学研究人员在Nature Biotechnology发表最新研究，开发了一种新工具gutSMASH（https://github.com/victoriapascal/gutsmash），通过预测肠道微生物组中已知的和新的代谢基因簇（MGC），系统地评估肠道菌群的代谢潜力，在4240个高质量基因组中共鉴定到近2万个代谢基因簇（MGC），gutSMASH还识别到不同菌属的能量捕获机制也存在显著的差异。此外，通过人群大队列验证，发现血液/粪便的菌群衍生代谢物水平与相应代谢基因的宏基因组丰度相关性很弱。总之，该工具不仅可以预测已知功能的MGC，还可以预测可能代表进一步实验表征的良好候选者的新型 MGC，值得测试。（@九卿臣）

国内团队Gut：Akk菌或可用于改善大肠癌

Gut[IF:31.793]

① 将Akk菌和纯化Amuc_2172的分泌细胞外囊泡用于不同肿瘤发生模型，评估Amuc_2172诱导的CD8+细胞毒T淋巴细胞（CTLs）免疫活性；② Amuc_2172是Akk菌的乙酰转移酶，可通过巨胞作用进入结直肠细胞，作为组蛋白H14上Lys14的乙酰转移酶起作用；③ Hspa1a位点H14K1ac升高促进癌细胞中热休克蛋白70（HSP70）转录和分泌，高水平HSP70可促进CTLs的免疫活性；④ 生物工程纳米颗粒为同种异体移植小鼠模型中的CRC治疗提供了可靠的Amuc_2172药物递送策略。

Acetyltransferase from Akkermansia muciniphila blunts colorectal tumourigenesis by reprogramming tumour microenvironment
02-08, doi: 10.1136/gutjnl-2022-327853

【主编评语】多项研究已经报道Akk菌作为下一代益生菌已被广泛研究，在小鼠模型中报道可减弱结肠炎相关的肿瘤发生，但对于Akk菌是否参与结直肠癌的蛋白质翻译后修饰仍知之甚少。近日，上海交通大学张明明、复旦大学周倩及团队在Gut发表最新研究，通过体内和体外实验，发现来自Akk菌的乙酰转移酶通过重编程肿瘤微环境可以有效减弱结直肠肿瘤的发生。总之，该研究为进一步扩展Akk菌通过介导细菌与肿瘤免疫间的互作进而缓解CRC提供了新的理论和见解，值得关注。（@九卿臣）

Nature子刊：微生物和宿主特征的遗传图谱揭示Akk菌免疫调控新机制

Nature Microbiology[IF:30.964]

① 对多样性远交 (DO) 小鼠进行粪便宏基因组、肠道转录组和盲肠脂质组分析，并通过数量性状位点 (QTL) 分析确定与这些性状相关的宿主遗传位点；② QTL分析发现Akk菌的丰度与盲肠中鸟氨酸脂质（OL）的水平有重叠；③ 体内外实验表明Akk菌是肠道中OL的主要来源；④ QTL整合分析确定与性状相关的候选基因ATF3、TIFA、JMJD8以及GCG；⑤ 其中，Akk菌产生的OL主要通过调控转录因子Atf3的表达，从而负调节LPS诱导的炎症。

Genetic mapping of microbial and host traits reveals production of immunomodulatory lipids by Akkermansia muciniphila in the murine gut
02-09, doi: 10.1038/s41564-023-01326-w

【主编评语】环境暴露和宿主遗传变异影响肠道菌群，然而宿主遗传变异影响肠道菌群的分子机制未知。近日，发表在Nature Microbiology上的这篇文章，利用遗传多样性的小鼠种群和系统遗传学方法探究肠道菌群及其编码功能、盲肠脂质和宿主肠道基因表达之间的相互作用，并揭示Akk菌在小鼠肠道中产生脂质并在调节宿主代谢和免疫中起着至关重要的作用。（@圆圈儿）

李后开团队：移植年轻菌群或可调节Akk菌及其代谢物，改善衰老相关疾病

Pharmacological Research[IF:10.334]

① 通过粪菌移植将8周龄年轻小鼠的粪便菌群移植给24月龄以上的自然衰老小鼠，发现肠道菌群年轻化重塑可显著改善衰老相关的系统性生理紊乱（如葡萄糖敏感性、肝脾肿大、炎症及肝损伤等）；② FMT显著增加了衰老小鼠肠道中Akk菌丰度，额外补充Akk也可对老年小鼠产生与FMT相似的作用；③ 代谢组学检测显示，衰老小鼠的乙酸水平在FMT及额外补充Akk后被一致性地逆转；④ 乙酸干预可显著延长秀丽线虫的寿命，并对自然衰老小鼠产生系统性的保护作用。

Gut microbiota remodeling improves natural aging-related disorders through Akkermansia muciniphila and its derived acetic acid
02-04, doi: 10.1016/j.phrs.2023.106687

【主编评语】大量研究表明，衰老是多数慢性疾病（肿瘤、高血压、冠心病、慢性支气管炎、前列腺肥大与糖尿病等）的最大危险因素，并且在衰老的过程中，人体肠道菌群的组成与功能也在时刻发生变化。但是，目前关于衰老过程中肠道菌群的变化特征及其与宿主生理病理变化间的关系仍不清楚。近日，上海中医药大学李后开、陈红专及团队在Pharmacological Research发表最新研究，通过粪菌移植将8周龄年轻小鼠的粪便菌群移植给24月龄以上的自然衰老小鼠，发现年轻化菌群通过增加Akk菌丰度及其衍生的乙酸可改善衰老相关的系统性生理紊乱。总之，该研究为靶向肠道菌群及其代谢物改善衰老相关疾病的治疗提供了新理论依据，值得关注。（@九卿臣）

国内团队：肠道Akk菌为何能够抑制肺癌

Gut Microbes[IF:9.434]

① Lewis肺癌小鼠模型中，高丰度的肠道内源Akk菌或灌胃外源Akk菌可抑制肿瘤生长；② 16s rRNA测序表明，灌胃来源的Akk菌改变肠道菌群结构，并易位进入血液循环，在肺癌组织定植，重塑瘤内菌群结构；③ 空间分辨代谢组学表明，肠道Akk菌通过影响代谢酶活性和代谢物丰度参与肿瘤代谢网络调控，抑制肿瘤组织中糖、谷氨酰胺、嘌呤和嘧啶代谢，形成不利于肿瘤生长的代谢微环境；④ 受肠道Akk菌调节的肿瘤代谢网络与被重塑的瘤内菌群存在高度相关性。

Microbiome and spatially resolved metabolomics analysis reveal the anticancer role of gut Akkermansia muciniphila by crosstalk with intratumoral microbiota and reprogramming tumoral metabolism in mice
02-05, doi: 10.1080/19490976.2023.2166700

【主编评语】肠道菌群可以影响肿瘤的发生与生长，也调节抗肿瘤药物的疗效。近年来的研究也表明，肿瘤组织中也含有瘤内菌群，是肿瘤微环境的重要组成部分。人们对肠道菌群与瘤内菌群之间的相互作用还缺乏足够了解。同济大学医学院张子强、浙江省人民医院临床研究所莫寅元团队近日在Gut Microbes发表研究文章，揭示了肠道Akk菌（Akkermansia muciniphila）通过调节肿瘤菌群和重编程肿瘤代谢网络而抑制肺癌生长的机制，为理解肠道菌群与肿瘤内菌群相互作用提供了新的视角。（@芥末）

翟齐啸团队：特异性多酚通过尿苷调控Akk菌

Food Chemistry[IF:9.231]

① 口服咖啡酸（CA）、原花青素（PA）、葛根素（Pue）和白藜芦醇（Res）四种多酚均不会导致健康小鼠代谢紊乱；② 口服CA、PA和Pue可显著提高Akk菌和瘤胃菌UCG-014的丰度，而Res主要促进乳酸菌和拟杆菌的生长；③ CA、PA和Pue通过尿苷促进Akk菌的生长，而Res对菌群的调节或依赖于岩芹酸水平降低；④ 四种多酚对另枝菌属和真杆菌属具有调控作用，且与4-甲基苯酚和2,2'-亚甲基二(4-甲基-6-叔丁基苯酚)有关。

The regulatory effects of specific polyphenols on Akkermansia are dependent on uridine
2022-12-30, doi: 10.1016/j.foodchem.2022.135367

【主编评语】大量研究发现多酚影响肠道菌群，然而具有各种结构的多酚对菌群的影响及其作用机制仍不清楚。近日，江南大学翟齐啸团队在Food Chemistry上发表文章，探索四种不同结构的多酚对健康小鼠菌群和代谢物的不同调节作用。本研究突出探索外源性代谢物的重要性，并揭示多酚对菌群和代谢物影响的相似性。（@圆圈儿）

付云贺+胡晓宇：次级胆汁酸缓解金黄色葡萄球菌诱导的乳腺炎

NPJ Biofilms and Microbiomes[IF:8.462]

① 与健康奶牛相比，患有亚急性瘤胃酸中毒奶牛的胆酸和脱氧胆酸（DCA）水平降低；② DCA通过cAMP-PKA途径参与TGR5介导的NF-κB和NLRP3抑制，限制小鼠炎症反应和改善血乳屏障破坏，减轻金黄色葡萄球菌（金葡菌）诱导的乳腺炎；③ 万古霉素引起的肠道紊乱小鼠乳腺中TGR5激活降低，导致对金葡菌诱导的乳腺炎易感性增加，产芽孢细菌处理后，恢复了TGR5激活并缓解了乳腺炎；④ 补充产次级胆汁酸的梭状芽胞杆菌，小鼠TGR5激活并缓解乳腺炎。

Gut microbiota-mediated secondary bile acid alleviates Staphylococcus aureus-induced mastitis through the TGR5-cAMP-PKA-NF-κB/NLRP3 pathways in mice
02-08, doi: 10.1038/s41522-023-00374-8

【主编评语】肠道菌群介导的代谢物是宿主-菌群相互作用的最常见机制之一，并参与病原体入侵的发病机制。然而，对肠道菌群介导的代谢物是否以及如何影响远端器官的病原体感染知之甚少。近日，来自吉林大学的付云贺和胡晓宇与团队在NPJ Biofilms and Microbiomes上发表最新研究，发现肠道紊乱导致的继发性胆汁酸（脱氧胆酸）产生受损，促进了金黄色葡萄球菌诱导的乳腺炎，并提出了通过调节肠道菌群代谢来干预远端感染的潜在策略。（@RZN）

国内团队：菌群移植可改善糖尿病患者的胰岛素抵抗

Frontiers in cellular and infection microbiology[IF:6.073]

① 纳入29名成人2型糖尿病（T2DM）患者，随机分3组，分别为肠道菌群移植（FMT）联合二甲双胍组、单独FMT组、单独二甲双胍组，进行为期4周随访；② 所有患者在接受治疗后，其血糖、HBA1c、HOMA-HBCI均得到改善，其中FMT治疗组以及FMT联合二甲双胍治疗组患者的HOMA-IR以及BMI也显著降；③ 对患者肠道菌群进行测序分析表明，供体菌群在T2D患者中可有效定植，单独FMT组的定植率高于FMT加二甲双胍组，特定菌种与HOMA-IR呈显著负相关。

Fecal microbiota transplantation reverses insulin resistance in type 2 diabetes: A randomized, controlled, prospective study
01-04, doi: 10.3389/fcimb.2022.1089991

【主编评语】近期研究表明，粪菌移植（FMT）可改善2型糖尿病（T2DM）患者的代谢情况，然而在逆转患者胰岛素抵抗和增加二甲双胍敏感性方面的效果尚不清楚。汕头大学医学院第一附属医院侯凯健、陈永松与团队近期在Frontiers in cellular and infection microbiology发表临床研究，表明FMT单独干预或联合二甲双胍治疗，可通过定植供体菌群，明显改善T2DM患者的胰岛素抵抗和体重指数及肠道菌群组成。（@mildbreeze）

感谢本期日报的创作者：aluba，拍了花宝贝，九卿臣，圆圈儿，orchid，芥末，XLyasby，RZN，mildbreeze

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