今日Science：为适应特定细菌，抗菌肽如何“变身”？ | 热心肠日报
今天是第2596期日报。
Science：细菌如何驱动果蝇的抗菌肽演化？
Science[IF:56.9]
① 筛选一系列双翅菌肽（Dpt）家族基因DptA和DptB的突变体果蝇，发现二者分别对病原体雷氏普罗威登斯菌（Pr）和肠道共生菌醋杆菌属具有特异性防御作用；② Dpt家族基因的快速演化反映了果蝇生态环境中特定细菌的存在情况：食果和食菇果蝇的生活环境中分别富含和缺乏醋杆菌，伴随DptB基因的存在或丢失，而寄生植物的果蝇同时丢失DptA和B，与环境中同时缺乏Pr和醋杆菌有关；③ DptA和DptB样序列可预测不同果蝇物种对Pr和醋杆菌感染的抵抗力。
Ecology-relevant bacteria drive the evolution of host antimicrobial peptides in Drosophila
07-20, doi: 10.1126/science.adg5725
【主编评语】抗菌肽是宿主编码的免疫效应物，可对抗病原体并塑造动植物的菌群。然而，人们对宿主抗菌肽库如何适应其菌群知之甚少。Science最新发表的这项研究，以果蝇为模型，探究了Dpt抗菌肽家族（包含DptA和DptB两个基因）的特异性抗菌功能，并揭示了抗菌肽如何为了适应果蝇所处生态中相关微生物而快速演化。研究者认为，这些发现支持这样一种假说，即宿主是根据环境微生物而调整其免疫系统（如特定抗菌肽的存在或丢失），而不是宿主和微生物共同进化。（@mildbreeze）
华中科技大学：岩藻糖调节AKK菌相关的丙酸代谢，促进肠上皮发育
Gut Microbes[IF:12.2]
① 给4周龄小鼠施用岩藻糖4周，发现其处理会增加肠道干细胞分化细胞、Lgr5+肠道干细胞及Olfm4标记细胞的数量；② 对小鼠回肠分离隐窝进行体外类器官培养，岩藻糖处理可加速小鼠肠干细胞（ISC）增殖和分化，而抗生素则消除了这些影响；③ 岩藻糖处理会改变肠菌组成和功能，阿克曼菌属和丙酸代谢显著增加；④ 岩藻糖处理小鼠回肠内容物以GPR41/GPR43依赖性方式促进类器官发育；⑤ 岩藻糖给药可激活ISC中Wnt信号通路，而Wnt抑制剂可抑制岩藻糖作用。
Fucose promotes intestinal stem cell-mediated intestinal epithelial development through promoting Akkermansia-related propanoate metabolism
07-10, doi: 10.1080/19490976.2023.2233149
【主编评语】肠干细胞（ISC）对于肠上皮的发育和快速更新至关重要，但肠道菌群及其代谢物对ISC干性的调节作用仍不明确。岩藻糖已被证明可介导肠道内宿主与微生物的相互作用，然而，岩藻糖、肠道细菌和ISC干性间的关联仍不清楚。近日，华中科技大学同济医学院协和医院侯晓华、韩超群及团队在Gut Microbes发表最新研究，通过动物实验和类器官培养发现岩藻糖可通过调节阿克曼菌属衍生的丙酸代谢有效促进肠干细胞介导的肠上皮发育，值得关注。（@九卿臣）
Akk菌新功能：预防李斯特菌感染
Gut Microbes[IF:12.2]
① 口服Akk菌可增加高脂饮食小鼠对口腔和系统性李斯特菌感染的抵抗力；② Akk菌可减少高脂饮食小鼠因李斯特菌感染导致的肠道和肝脏炎症，并将回肠中炎症细胞浸润减少到与低脂饮食小鼠相似水平；③ Akk菌不影响肠道菌群及其代谢物，且不影响单个分类群及拟杆菌门与厚壁菌门的比率；④ Akk菌通过嗜粘杆菌与宿主肠道之间的特异性相互作用，调节免疫/生理效应，从而增加高脂饮食小鼠对李斯特氏菌感染的抵抗力。
Akkermansia muciniphila reduces susceptibility to Listeria monocytogenes infection in mice fed a high-fat diet
07-10, doi: 10.1080/19490976.2023.2229948
【主编评语】高脂 (HF) 饮食会导致李斯特氏菌的易感性，而Akk菌可改善与高频饮食和肥胖相关的代谢紊乱。近日，发表在Gut Microbes上的这篇文章，研究了HF饮食中Akk菌对李斯特菌感染的影响，首次报道了Akk菌对食源性病原体的影响，为微生物干预措施预防食源性传染病提供了理论依据。（@圆圈儿）
国内团队：具核梭杆菌诱发牙周炎，Akk菌可抑制
NPJ Biofilms and Microbiomes[IF:9.2]
① Akk菌（嗜黏蛋白阿克曼菌）与Fn菌（具核梭杆菌）共培养时，可抑制Fn菌生长、生物膜形成以及毒力基因的表达；② 转录组结合ELISA发现，Akk菌可抑制Fn菌诱导的人胃上皮细胞TLR/MyD88/NF-κB途径激活和炎症因子分泌；③ 通过BALB/c小鼠口腔接种Akk菌、Fn菌以及Akk+Fn菌，验证了Akk菌缓解Fn菌诱导的小鼠牙周炎；④ Akk菌通过改善口腔菌群多样性、抑制包括Fn菌在内的病原菌口腔定植、口腔炎症反应、骨质流失来抑制牙周炎发生。
Akkermansia muciniphila inhibited the periodontitis caused by Fusobacterium nucleatum
07-17, doi: 10.1038/s41522-023-00417-0
【主编评语】这是发表在npj Biofilms and Microbiomes上的一份工作，有四川大学华西口腔医学院的任彪、程磊及其团队完成。他们检查了体外Akk菌（嗜黏蛋白阿克曼菌）对口腔病原菌Fn菌（具核梭杆菌）的抑制表型，发现Fn菌的生长、生物膜形成、毒力基因表达以及诱导宿主验证反应都会被Akk菌抑制。通过小鼠口腔模型，在体内验证了这一表型。他们推测Akk菌也有可能通过抑制Fn菌来介导对多物种生物膜中其他病原体的抑制作用。（@Johnson）
母乳寡糖在过敏性疾病中的作用（综述）
Trends in Immunology[IF:16.8]
① 婴儿队列研究、动物研究及体外研究表明，HMO具有过敏保护作用；② HMO的组成差异较大，HMO对过敏保护作用取决于多种因素的相互作用，包括母乳分泌状态、婴儿风险、地理区域、过敏表型；③ HMO通过多种结构特异性机制调节过敏风险，包括对肠道菌群、肠道屏障成熟、免疫、炎症相关基因表达的调控；④ HMO通过介导抗原呈递细胞活化和辅助T细胞平衡，从而影响生命早期的免疫编程，并对肠道菌群有益生作用。
Human milk oligosaccharides: potential therapeutic aids for allergic diseases
07-11, doi: 10.1016/j.it.2023.06.003
【主编评语】Trends in Immunology上发表的一篇综述，介绍了母乳寡糖（HMO）调控过敏性疾病的机制，并讨论了如何将体外及动物研究转化为临床研究。（@aluba）
母乳IgA的抗菌功能，在不同母亲间存在差异
Journal of Experimental Medicine[IF:15.3]
① 利用流式细胞术分析母乳来源的IgA（BrmIgA）对婴儿菌群中常见细菌的反应性，发现抗菌反应在供体之间存在显著异质性，但与早产或足月分娩无关；② BrmIgA对密切相关的细菌分离株的反应存在供体内变异性；③ 但BrmIgA抗菌反应性随着时间的推移相对稳定，即使在连续两次分娩之间其抗菌活性也有一定稳定性，表明乳腺IgA反应的持久性；④ 巴氏灭菌可降低BrmIgA的数量和抗菌结合能力；⑤ BrmIgA抗菌反应性具有个体间异质性和个体内稳定性。
Stability and heterogeneity in the antimicrobiota reactivity of human milk-derived immunoglobulin A
07-18, doi: 10.1084/jem.20220839
【主编评语】免疫球蛋白A分泌到母乳中，对预防肠道病原体和塑造婴儿肠道菌群至关重要，母乳来源的母体IgA（BrmIgA）的功效取决于其特异性，然而目前BrmIgA与婴儿菌群结合能力的异质性尚不清楚。近日，发表在Journal of Experimental Medicine上的这篇文章，发现BrmIgA抗菌反应性表现出个体间异质性和个体内稳定性，本研究对于母乳如何影响早产儿菌群发育并预防坏死性小肠结肠炎具有重要意义。（@圆圈儿）
母乳中的肌醇或可促进神经元连接
PNAS[IF:11.1]
① 通过分析墨西哥市、上海和辛辛那提收集的母乳样本，确定环糖醇肌醇是婴儿大脑神经连接迅速形成的早期哺乳期最显著的成分，且其含量最丰富；② 肌醇可促进人类兴奋性神经元和大鼠神经元中突触的丰度，并以剂量依赖关系起作用；③ 机制上，肌醇增强了神经元对诱导突触形成的跨突触相互作用的响应能力；④ 小鼠实验发现膳食补充肌醇可增大成熟皮层中的兴奋性突触后位点，环糖醇处理的器官切片的突触后特化的数量和大小及兴奋性突触密度增加。
The human milk component myo-inositol promotes neuronal connectivity
07-11, doi: 10.1073/pnas.2221413120
【主编评语】微量营养素对大脑连通性的影响尚不完全清楚。近日，耶鲁医学院研究人员在PNAS上发表最新研究，通过收集墨西哥市、上海和辛辛那提收集的母乳样本，发现环糖醇肌醇是婴儿大脑神经连接迅速形成的早期哺乳期最显著的成分且含量较高，进一步的动物实验确定母乳中肌醇可促进神经元连接，值得关注。（@九卿臣）
任志刚+刘心昱等：解析婴儿的肠道代谢组
Gut Microbes[IF:12.2]
① 纳入152名足月中国婴儿，从出生起进行为期1年的粪便分析，并将其与瑞典队列进行对比；② 菌群α多样性随婴儿年龄增长而增加；③ 年龄和地理位置影响生命第一年肠道菌群组成，拟杆菌属相对丰度在瑞典队列中较高，链球菌属在中国队列中较高；④ 中国婴儿出生第一年肠道中主要的代谢途径是脂质代谢，尤其是酰基肉碱和胆汁酸；⑤ 与剖腹产相比，阴道分娩的婴儿含丰富的中链和长链酰基肉碱；⑥ 分娩方式和喂养方式引起婴儿肠道代谢组的差异。⑦ ；
Maturation of the gut metabolome during the first year of life in humans
07-10, doi: 10.1080/19490976.2023.2231596
【主编评语】肠道菌群参与多种维持宿主健康的多种代谢物的生成过程。肠道菌群在出生后会逐步受到多种因素的影响，其组成是高度动态的。肠道代谢组可以反映宿主、饮食和肠道菌群之间的相互作用，然而人们对生命早期肠道代谢组发展的了解仍然知之甚少。郑州大学第一附属医院任志刚、中国科学院大学刘心昱与德国维尔茨堡大学共同合作于Gut Microbes发表最新文章，基于来自中国和瑞典的两个独立队列，表明年龄和地理位置对人出生第一年肠道微生物组的动态变化有重要影响，并且揭示中国人群生命早期肠道菌群与代谢组之间的关联。微生物组和代谢组学数据的整合为更好地理解婴儿生长发育过程中菌群及其代谢物之间的联系提供了新的视角。（@RZN）
国内团队：用病毒宏基因组学研究腹泻儿童肠道病毒组
Gut Microbes[IF:12.2]
① 纳入116份（上海76、台州40）腹泻粪便样本和46份（上海27、台州19）健康粪便样本，研究其肠道病毒组组成；② 与健康对照相比，腹泻儿童病毒组的α多样性没有显著差异，而β多样性存在显著差异；③ 腹泻儿童病毒组主要以腺病毒科、星状病毒科、杯状病毒科和小核糖核酸病毒科为主；④ 健康对照病毒组也含有噬菌体，包括微病毒科和有尾病毒目；⑤ 所有样本中多种肠道病毒丰度很高，而腹泻组中微病毒科和有尾病毒目的丰度较低。
Viral metagenomics of the gut virome of diarrheal children with Rotavirus A infection
07-13, doi: 10.1080/19490976.2023.2234653
【主编评语】腹泻是全世界儿童发病和死亡的主要原因，其中轮状病毒被公认为全球主要的腹泻病原体。近日，南京医科大学周成林、江苏大学张文联合盐城市第三人民医院熊英在Gut Microbes上发表文章，收集了轮状病毒A感染儿童和健康对照的粪便样本，利用病毒宏基因组分析研究腹泻儿童和健康对照者肠道病毒组的组成和差异，为有效治疗和预防儿童病毒感染性腹泻提供了参考。（@圆圈儿）
浙江大学：铁过载会导致肠道损伤和肠道菌群失调
Science China Life Sciences[IF:10.372]
① 血浆中非转铁蛋白结合的铁（NTBI）会损害肠道形态，诱发氧化应激损伤和活性氧的积累，导致肠道上皮细胞凋亡；② 盲肠中某些细菌的丰度也受到NTBI影响，Ileibacterium等增加以及Faecalibaculum等减少，Ileibacterium可能是血浆NTBI的潜在标志物；③ 通过在Caco-2细胞基底添加柠檬酸铁铵（生理形式为NTBI），细胞内铁蛋白水平和顶端铁浓度显著增加；④ 血浆NTBI可能由ZIP14介导从基底外侧进入小肠，从而导致肠道损伤和肠道菌群生态失调。
Plasma non-transferrin-bound iron uptake by the small intestine leads to intestinal injury and intestinal flora dysbiosis in an iron overload mouse model and Caco-2 cells
07-11, doi: 10.1007/s11427-022-2347-0
【主编评语】铁过载通常发生在输血和补铁过程中，导致宿主血浆中存在非转铁蛋白结合铁（NTBI），并对多个器官造成损伤，但对肠道的影响很少报道。浙江大学的冯杰在Science China Life Sciences发表文章，通过腹膜内注射右旋糖酐铁建立血浆NTBI铁过载小鼠模型，研究NTBI对肠道的影响。（@章台柳）
感谢本期日报的创作者：mildbreeze，九卿臣，圆圈儿，Johnson，Rustypotatis，Sunflower，DM，RZN，湖人总冠军