菌群研究怎么搞？Nature子刊：相关→因果，5步走！| 热心肠日报
今天是第2045期日报。
Nature子刊：研究菌群与疾病，从相关性到因果分子机制的5个层级（综述）
Nature Chemical Biology[IF:15.04]
① 评估菌群与人类疾病关联的证据，包含从相关性到因果分子机制的5个层级；② 第1层是微生物与疾病表型的相关性研究，第2~5层可揭示因果性，分别是无菌动物以及抗生素治疗的人/动物呈现的表型变化（第2层），粪菌移植（FMT）转移宿主表型（第3层），鉴定产生表型的菌株（第4层）和微生物分子（第5层）；③ 以代谢疾病和高血压、感染、神经系统疾病为例，探讨了不同层级的证据和研究；④ FMT和基于菌群代谢产物等的疗法有望用于疾病治疗。
Chains of evidence from correlations to causal molecules in microbiome-linked diseases
09-22, doi: 10.1038/s41589-021-00861-z
【主编评语】大量研究探索了微生物组与人类疾病之间的关系，但不同的研究提供的证据角度和深度是有差异的。Nature Chemical Biology发表的这篇综述提出，可以从5个层级（从观察相关性到挖掘因果分子机制）对研究证据进行评估，并在这一框架下回顾了多种人类疾病的菌群研究进展，探讨了相关发现的临床转化潜力，值得专业人士参考。（@mildbreeze）
Nature子刊：揭秘爱吃红肉如何增加心血管疾病风险
Nature Microbiology[IF:17.745]
① 肠道细菌参与膳食I-肉碱 → γ-丁基甜菜碱（γBB）→ 三甲胺（TMA）代谢过程；② 空腹血浆中较高的γBB水平与心血管疾病的不良结局有关，补充γBB可增加血栓形成；③ 补充肠道细菌Emergencia timonensis可促进素食者粪便中γBB→TMA的厌氧转化，提高TMAO水平和血栓形成；④ γBB利用基因簇（gbu）在反应中表达上调，克隆gbu基因可在大肠杆菌中实现γBB→TMA；⑤ 随机饮食干预的临床样本分析发现粪便中gbuA丰度与血浆中TMAO和红肉饮食有关。
The microbial gbu gene cluster links cardiovascular disease risk associated with red meat consumption to microbiota L-carnitine catabolism
12-23, doi: 10.1038/s41564-021-01010-x
【主编评语】杂食动物中，心血管疾病（CVD）风险升高被认为部分与肠道菌群依赖性将l-肉碱转化成三甲胺-N-氧化物（TMAO）有关，l-肉碱是红肉中富含的营养素。肠道菌群通过中间产物γ-丁基甜菜碱（γBB）将l-肉碱转化为三甲胺（TMA），三甲胺是TMAO的前体。然而，γ-BB、红肉摄入和CVD风险之间的相互关系以及负责γ-BB转化为TMA的肠道菌群基因都不清楚。Nature Microbiology近期发表的文章，发现肠道菌群中存在γBB利用基因簇（gbu），可完成γBB→TMA的厌氧转化，增强血栓形成。同时，红肉摄入量高的饮食策略，与粪便中gbuA丰度较高、血浆TMAO水平升高具有相关性，CVD风险增加。（@章台柳）
菊粉或可改善酒精使用障碍患者的肠道菌群和社交行为
Gut Microbes[IF:10.245]
① 纳入50位酒精使用障碍（AUD）患者进行一项随机双盲对照实验，每日摄入菊粉或麦芽糖糊精，为期17天，AUD病人对菊粉耐受良好；② 菊粉显著减少粪菌的丰富度和均匀度，诱导8个菌属的变化，比如双歧杆菌、类杆菌；③ 与安慰剂相比，益生元对胃肠道症状和营养摄入的影响较小；④ 戒酒期间，所有患者的抑郁、焦虑和酒精渴求得分都有所改善，但只有使用菊糖治疗的患者社交能力得分显著提高，血清脑源性神经营养因子水平升高。
Restoring an adequate dietary fiber intake by inulin supplementation: a pilot study showing an impact on gut microbiota and sociability in alcohol use disorder patients
12-20, doi: 10.1080/19490976.2021.2007042
【主编评语】Gut Microbes近期发表的文章，纳入50位酒精使用障碍（AUD）患者进行菊粉或麦芽糖糊精干预。与安慰剂相比，研究表明菊粉具有良好的耐受性，可调节AUD患者的肠道菌群和社会行为，但没有进一步改善其他心理和生物学参数。（@章台柳）
微生物共现使肠菌与疾病和环境因素的关系变得复杂
Genome Biology[IF:13.583]
① 分析2640名西班牙/拉美裔美国人，移居美国与肥胖相关，也与菌群ɑ多样性和纤维降解功能降低、特定细菌分类单元的变化及西式饮食相关；② 但多数菌属呈现与移居美国和肥胖相矛盾的相关性，即随纤维摄入而增加、随移居美国而减少，同时随肥胖而增加；③ 这种矛盾相关性与宿主特点和肠道菌种变化无关，而可能与菌群的共现性有关；④ 相互协调校正后，罗氏菌与普氏菌和肥胖不再正相关，说明这种正相关可能是因其与肥胖相关菌属的共现而产生的。
Microbial co-occurrence complicates associations of gut microbiome with US immigration, dietary intake and obesity
12-10, doi: 10.1186/s13059-021-02559-w
【主编评语】肥胖及相关并发症在美国移民人群中特别普遍。越来越多的证据表明，该现象与肠道菌群有关。本文以美国西班牙/拉丁裔人群队列为基础，评估了肠道菌群特征及其与移民美国、饮食摄入和肥胖的关系。有意思的是，该研究发现大多数菌属与肥胖和移民美国呈现不一致甚至矛盾的关系，微生物共现（Microbial co-occurrence）可能是这一现象背后的重要因素，值得未来进一步探讨。（@Bingbing）
Science子刊：抗生素治疗后的皮肤菌群变化
Science Translational Medicine[IF:17.956]
① 14名健康志愿者随机分组，分别接受低剂量多西环素、高剂量多西环素、头孢氨苄、甲氧苄氨嘧啶/磺胺甲恶唑（TMP/SMX）治疗；② 分析治疗前、治疗期间、治疗后的皮肤、口腔及粪便菌群；③ 接受高剂量多西环素或TMP/SMX治疗的受试者的皮肤菌群群落表现出最大的变化；④ 接受高剂量多西环素的受试者的皮肤菌群中出现多西环素耐药性葡萄球菌，而接受TMP/SMX治疗的受试者的皮肤菌群中出现TMP耐药性葡萄球菌；⑤ 抗生素导致基因转移相关基因显著增加。
Alterations of human skin microbiome and expansion of antimicrobial resistance after systemic antibiotics
12-22, doi: 10.1126/scitranslmed.abd8077
【主编评语】Science Translational Medicine上发表的一项最新研究结果，对14名健康志愿者接受系统性抗生素治疗前、治疗期间及治疗后的皮肤、口腔及粪便菌群进行对比分析，发现抗生素可对皮肤菌群的组成造成显著及持续的影响，且可能导致抗生素耐药菌在皮肤菌群中的扩增。（@aluba）
航天微生物学亟待发展（评论）
Nature Microbiology[IF:17.745]
① 航天极端条件（失重、辐射、气压等）可揭示微生物有别于地球培养条件下的不同表型和机制；② 航天微生物组研究利于航天员健康及飞行器持续性；③ 已经发现存在沙门氏菌及铜绿假单胞菌感染，以及飞行器生物膜腐蚀；④ 航天微生物组研究可揭示多代、纵向的群落微生物组演替、互作、进化，促进合成生物学和代谢工程发展；⑤ 航天微生物组研究急需工程学家及生物学家合作，推进实现可重复、跨学科、成本低、自动化、多功能、操作简单的科研装置。
A vision for spaceflight microbiology to enable human health and habitat sustainability
12-13, doi: 10.1038/s41564-021-01015-6
【主编评语】微生物是地球上最大类群的生物，与人类的健康和疾病息息相关。但随着人类不断的开展太空探索，这些微生物也随着宇宙飞船与人类一起进入了外太空。例如在“和平”号空间站，人们已经检测到234种微生物。空间站的这些微生物群落与宇航员的健康和生存的环境稳态有着密切的关系，因此人类如何通过调控空间站的微生物从而实现对于外太空生存环境的管理是未来外太空探索的一项重要的任务。近期一篇发表在Nature子刊Nature Microbiology上的评论对于空间站微生物群落的研究进行了简单的总结，并对未来的方向提出了新的看法。（@Zhonghua）
武汉协和医院：粪便链球菌属影响胃癌的发生及肝转移
mBio[IF:7.867]
① 对49名胃癌患者及49名健康人的粪便菌群进行对比分析；② 胃癌患者的粪便菌群丰富度及多样性显著高于健康人，且粪便菌群组成存在显著差异；③ 链球菌属在胃癌患者的粪便菌群中富集，并与无进展生存期相关；④ 对比肝转移患者和非肝转移患者，链球菌属在肝转移患者的粪便菌群中富集；⑤ KEGG分析表明，D-半乳糖醛酸降解途径II在胃癌的发生和发展过程中起到了最重要的作用。
Fecal Streptococcus Alteration Is Associated with Gastric Cancer Occurrence and Liver Metastasis
12-07, doi: 10.1128/mBio.02994-21
【主编评语】来自华中科技大学同济医学院附属协和医院的刘红利团队及张涛团队在mBio上发表的一项最新研究，对比了胃癌患者与健康人的粪便菌群多样性、组成及功能，发现链球菌属在胃癌患者中富集，且与预后相关，同时链球菌属也在胃癌肝转移患者中富集。（@aluba）
肠道HIF-2α诱导GLP-1分泌
CMGH Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology[IF:9.225]
① 肠道HIF信号通过GLP改善小鼠葡萄糖稳态；② 脂质感知器GPR40在L细胞富集，肠道HIF通过GPR40增强GLP-1分泌；③ 肠道HIF-2α上调L细胞的GPR40，增强脂质感知，并GPR40-ERK信号增强脂肪酸诱导的GLP-1分泌；④ 在小肠特异性过表达HIF-2α足以提高GLP-1水平，减轻饮食引起的代谢紊乱，如内脏肥胖、葡萄糖不耐受和肝脂肪变性；⑤ 肠道HIF-2α信号是餐后脂质介导的GLP-1分泌的关键启动机制，破坏肠道HIF-2α减少GLP-1分泌，导致葡萄糖不耐受。
Intestinal HIF-2α regulates GLP-1 secretion via lipid sensing in L-cells
12-11, doi: 10.1016/j.jcmgh.2021.12.004
【主编评语】研究显示，胰高血糖素样肽-1（GLP-1）可通过增加胰岛素分泌，从而恢复2型糖尿病患者的正常血糖。L-细胞是循环GLP-1的主要来源，但如何靶向调节L细胞还有待研究。CMGH Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology近期发表的文章，发现肠道HIF信号，特别是HIF-2α的激活可提高GLP-1水平，减轻饮食引起的代谢紊乱，如内脏肥胖、葡萄糖不耐受和肝脂肪变性。提示我们HIF-2α或是诱导内源性GLP-1分泌的潜在靶点。（@章台柳）
重温肠道跨上皮通道概念
Cellular and Molecular Life Sciences[IF:9.261]
① 通过尤斯灌流室离体测量与非肥胖糖尿病（NOD）小鼠模型，采用分子量由小到大的标记物FSS、FD-4以及HRP研究肠上皮通道（IP）；② 离体测量NOD小鼠肠道IP发现FSS减少，但FD4和HRP不变，表明细胞旁通道减少、跨细胞通道不变；③ 和对照组相比，口服标记物后严重糖尿病的NOD小鼠血液总体FD4变化增加，小肠更长且二者呈正相关；④ NOD小鼠的糖尿病程度不影响其肠周长、绒毛和隐窝大小结构，以及炎症因子浓度。
Revisiting definition and assessment of intestinal trans-epithelial passage
11-03, doi: 10.1007/s00018-021-04000-8
【主编评语】Cellular and Molecular Life Sciences最近发表的文章，旨在重新审视和评估肠道通道概念和测量的复杂性。并通过尤斯灌流室离体测量结合非肥胖糖尿病小鼠模型进行阐述。（@solo）
感谢本期日报的创作者：圆滑的铁勺，DMG-Quasimodo，章台柳，阿当，aluba，Johnson，十年雪落，徐硕
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