肠菌如何防护呼吸道病毒感染？孟广勋/赵立平/张晨虹等Nature子刊揭示新机制 | 热心肠日报
今天是第2437期日报。
孟广勋+赵立平+张晨虹Nature子刊：肠菌帮助抵抗呼吸道病毒感染的新机制
Nature Communications[IF:17.694]
① Nlrp3−/−小鼠肠道富含的假长双歧杆菌NjM1，可增强野生鼠而非Nlrp3−/−小鼠对甲流病毒（IAV）的抵御能力；② 这依赖于NjM1产生的乙酸，补充乙酸可促进巨噬细胞生成1型干扰素（IFN-I）进而发挥保护作用；③ 机制上，NLRP3与乙酸受体GPR43互作以促进线粒体抗病毒信号蛋白MAVS的聚集和信号传递，而乙酸在GPR43接合时增强MAVS聚集，激活下游TBK1/IRF3，促进IFN-I生成；④ 乙酸−GPR43−NLRP3−MAVS−IFN-I轴是对抗呼吸道病毒感染的潜在靶点。
Microbiota-derived acetate enhances host antiviral response via NLRP3
02-06, doi: 10.1038/s41467-023-36323-4
【主编评语】病毒感染是对人类健康的重大挑战，肠道菌群及其代谢物通过肠-肺轴与宿主对呼吸道病毒的免疫反应密切相关。宿主对甲型流感病毒（IAV）的防御涉及NLRP3炎症小体的激活，但NLRP3保护功能背后的机制尚不完全清楚。中国科学院上海巴斯德研究所孟广勋、上海交通大学赵立平和张晨虹与团队，在Nature Communications发表的最新研究发现，肠菌产生的代谢物乙酸，能通过增强NLRP3介导的I型干扰素生成，帮助小鼠抵抗流感病毒感染。这些发现为对抗呼吸道病毒感染提供了新的防治思路。（@mildbreeze）
陈裕明+郑钜圣Nature子刊：从代谢组推断肠菌与心血管代谢疾病关联时，需谨慎
Nature Communications[IF:17.694]
① 基于1007名中老年人队列中的粪便宏基因组（149种物种和214条途径）和配对的粪便及血液靶向代谢组学数据（132种代谢物），评估肠道菌群与代谢组间的关联；② 在使用粪便或血液代谢物时，分类组成和微生物途径存在不同的关联；③ 粪便（而非血液）中的丁酸与肠道菌群和流行的2型糖尿病（T2D）显著负相关，且粪便（而非血液）中的丁酸氢化肉桂酸和2-苯基丙酸与T2D也显著负相关；④ 这些发现在涉及103名成年人的独立验证队列中得到验证。
Comparison of fecal and blood metabolome reveals inconsistent associations of the gut microbiota with cardiometabolic diseases
02-02, doi: 10.1038/s41467-023-36256-y
【主编评语】代谢组学是继基因组学、蛋白质组学、转录组学后出现的新兴“组学”，随着相关仪器和技术的开发，多种广靶、非靶以及靶向代谢组学技术已经用于人类研究，以探索肠道菌群衍生的代谢物与心血管代谢疾病的关系。近日，中山大学陈裕明、西湖大学郑钜圣及团队在Nature Communications发表最新研究，基于1007名中老年人队列中的粪便宏基因组（149种物种和214条途径）和配对的粪便和血液靶向代谢组学数据（132种代谢物）关联分析，发现从血液或粪便代谢组数据推断微生物组与心脏代谢性疾病相关性时应谨慎，存在较多的不一致。（@九卿臣）
中国农大：睡眠不足伤神经，褪黑素通过肠道菌群来保护
Microbiome[IF:16.837]
① 粪菌移植显示，肠道菌群介导褪黑素对睡眠剥夺（SD）引起的神经炎症和记忆障碍的神经保护作用；② 粪菌移植重塑受体小鼠的肠道菌群结构与结肠代谢谱，其中维氏气单胞菌丰度与海马细菌脂多糖水平显著正相关；③ 褪黑素可改善维氏气单胞菌定植与内毒素诱导的神经炎症及记忆障碍；④ 丁酸盐介导褪黑素对SD诱导的认知障碍的改善作用，缓解神经炎症和细胞凋亡；⑤ 丁酸盐的改善作用被MCT1抑制剂和HDAC3激动剂阻断，但被TLR4和p-P65拮抗剂模拟。
Gut microbiota-derived metabolites mediate the neuroprotective effect of melatonin in cognitive impairment induced by sleep deprivation
01-31, doi: 10.1186/s40168-022-01452-3
【主编评语】睡眠不足是一个严重的全球健康问题，会导致记忆缺陷、胃肠功能障碍等。之前的研究表明，褪黑素可以有效改善睡眠剥夺（SD）导致的认知障碍和肠道微生物群紊乱。中国农业大学的陈耀星团队在Microbiome发表文章，发现肠道菌群及其代谢产物介导褪黑素对SD所致认知障碍的改善作用。褪黑激素降低了结肠中维氏气单胞菌和组成型LPS的水平，并上调了结肠中Lachnospiracae_NK4A136和丁酸盐的水平。这些变化通过TLR4/NF-κB和MCT1/HDAC3信号通路之间的相互作用，减轻海马的炎症反应和神经元凋亡。（@章台柳）
华中科大：双歧杆菌四联活菌片可改善腹泻型IBS
American Journal of Gastroenterology[IF:12.045]
① 纳入290名腹泻型肠易激综合征（IBS-D）患者，1:1随机分配至双歧杆菌四联活菌片组或安慰剂组，每次3片，每天3次持续4周，之后随访2周；② 活菌片对IBS-D的短期有效率显著优于安慰剂（67.59% vs. 36.55%），患者腹泻、腹痛、腹胀及排便频率显著改善；③ 活菌片组中，较高的基线腹痛评分与较高的缓解率显著相关；④ 两组不良事件发生率无显著差异；⑤ 活菌片对患者肠菌多样性没有显著影响，但提高了产短链脂肪酸（SCFA）细菌丰度和粪便SCFA浓度。
The Short-Term Efficacy of Bifidobacterium Quadruple Viable Tablet in Patients With Diarrhea-Predominant Irritable Bowel Syndrome: Potentially Mediated by Metabolism Rather Than Diversity Regulation
01-30, doi: 10.14309/ajg.0000000000002147
【主编评语】肠道菌群紊乱与肠易激综合征有关。有研究表明，腹泻型肠易激综合征（IBS-D）患者肠道中双歧杆菌等有益菌减少，大肠杆菌增加。益生菌被认为对IBS患者有益，但随不同种类和剂量的益生菌表现出显著异质性，具体的作用方式也不明确。双歧杆菌四联活菌片包含婴儿双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、粪肠球菌和蜡样芽孢杆菌，能够重建肠道菌群。华中科技大学同济医学院附属协和医院侯晓华团队近日在American Journal of Gastroenterology发表的一项临床试验结果，证实双歧杆菌四联活菌片对腹泻型肠易激综合征患者有显著的短期疗效，并进一步发现其可能调节肠道菌群代谢物短链脂肪酸水平而发挥作用，为IBS-D的治疗提供了新的思路。（@芥末）
哈尔滨医科大学：痔疮或可降低憩室病及IBS风险
Gut[IF:31.793]
① GWAS分析表明，痔疮患者的憩室病及IBS发病率较高；② 医疗记录、诊断和药物治疗数据也支持痔疮与憩室病及IBS的正相关性；③ 利用逆方差加权法进行孟德尔随机化分析，基于遗传因素预测的痔疮可降低憩室病和IBS的发病率；④ 孟德尔随机化分析与GWAS分析及流行病学研究的结果存在差异的可能原因：患者可能会将任何肛门直肠症状归咎于痔疮，并使用非处方药进行自我治疗，但滥用药物可能导致憩室病和IBS。
Haemorrhoidal disease reduces the risk of diverticular disease and irritable bowel syndrome: a Mendelian randomisation study
01-24, doi: 10.1136/gutjnl-2022-329307
【主编评语】哈尔滨医科大学的程亮团队在Gut上发表一项最新研究，利用孟德尔随机化分析发现，痔疮可降低憩室病及肠易激综合征（IBS）的风险，与GWAS分析及流行病学研究观察到的结果相反。（@aluba）
快速结肠转运对IBS患者粪便菌群和短链脂肪酸的影响
Gut[IF:31.793]
① 纳入181名腹泻为主的肠易激综合征（IBS-D）患者，63人表现快速结肠转运（CT）；② 粪便丙酸盐浓度与快速CT有关，并与CT独立相关；③ 与没有CT的患者相比，快速CT患者的边缘性α多样性较低，基于β多样性的组成谱系边缘不同；④ IBS-D中粪便微生物组的改变主要与胆汁酸代谢改变有关，而不是与快速CT相关；⑤ 胆汁酸（BAs）和微生物群之间存在双向关系：BAs具有抗菌特性，而微生物群影响BAs的平衡、脱糖和脱羟作用。
Effect of rapid colonic transit on stool microbiome and short-chain fatty acids in diarrhoea-predominant irritable bowel syndrome
01-19, doi: 10.1136/gutjnl-2022-329359
【主编评语】Gut近期发表的研究，在先前研究(https://www.mr-gut.cn/papers/read/1060834547)的基础上，进一步比较了有和没有快速结肠转运（CT）的同一队列IBS-D患者（共181人）在调整胆汁酸代谢改变前后的微生物组组成和SCFA。结果表明，在IBS-D患者中，微生物群的改变与胆汁酸代谢的改变有关，而不是与快速CT或SCFA的改变有关。（@NL）
李英+代敏等：母体及环境菌群如何影响大熊猫幼崽肠道菌群发育？
Molecular Ecology[IF:6.622]
① 纳入7对大熊猫母子，采集了母体多部位以及幼崽（4-16个月）的粪便、饮食、土壤和饮用水样本并测序；② 母体阴道、乳汁和粪便微生物群是幼崽肠道菌群的主要来源，土壤是次要来源，来自母体粪便中的细菌种类在幼崽肠道中存活时间最长；③ 饮食（竹子、竹笋及胡萝卜等）和饮用水中的微生物群对幼崽肠道菌群的影响较小；④ 不同生长阶段熊猫幼崽肠道菌群的代谢途径不同，利于满足幼崽在发育阶段特定饮食中不断变化的营养需求。
Microbial species from multiple maternal body sites shape the developing giant panda (Ailuropoda melanoleuca) cub gut microbiome
02-01, doi: 10.1111/mec.16869
【主编评语】大熊猫的肠道菌群在其从竹子中获取营养物质方面起至关重要的作用，母体微生物群传播被认为是婴儿肠道菌群的播种源，但目前关于大熊猫中这种传播的细节仍不清楚。近日，佛山科学技术学院李英、成都医学院代敏、Wei Guo及团队在Molecular Ecology发表最新研究，通过采集母体多部位及环境菌群，探究大熊猫母婴间菌群传递现象，发现母体阴道、乳汁和粪便微生物群是幼崽肠道菌群的主要来源，土壤是次要来源，而饮食和饮用水对其影响较少。此外，不同阶段幼崽肠道菌群及其代谢途径的动态变化也更有利于及时获取饮食中营养。（@九卿臣）
Nature子刊：利用肠道微生物进行聚糖检测和定量
Nature Communications[IF:17.694]
① 研究结果显示，拟杆菌多糖利用位点（PUL）感应器促进剂量易拉性的靶向聚糖的转录反应；② 基于此，本文建立了拟杆菌-优化的生物发光的转录报告器（reporter），并工程化聚糖-响应的PUL报告器；③ 基于一项果糖-响应报告器深入揭示多形类杆菌（Bacteroides thetaiotaomicron）果聚糖的利用；④ 基于特定物种的报告器反应可以区分不同多聚糖组成；⑤ PUL报告器呈现线性剂量依赖反应，并利用SGBPs促进靶向聚糖分离。
Harnessing gut microbes for glycan detection and quantification
01-17, doi: 10.1038/s41467-022-35626-2
【主编评语】聚糖（Glycans）助力多种关键生物学功能，并调控肠道菌群组成。因此，如果能鉴定滋养特定微生物群体的特定聚糖，进而利用特定微生物群或其代谢检测或治疗疾病将具有重大意义。但是，因为微生物群体的个体化差异，检测结构复杂多样的异质性聚糖混合物非常困难。但是，肠道微生物可以编码特定感性蛋白，以识别特定聚糖结构，并激活预测、特异和动态的转录反应。本文利用自己研发的转录报告器（reporter），基于肠道微生物的上述特性预测组成相似但结构独特的聚糖，为相关研究开辟先河。（@Bingbing）
Cell子刊：宏转录组整合的基因尺度代谢建模
Cell Reports Medicine[IF:16.988]
① 基于基因组尺度代谢建模（GEM），开发了整合宏转录组的条件特异性GEM（CoCo-GEM，Coco），用以研究特定条件下微生物活动和互作；② 与GEM相比，CoCo代谢表型据其所属物种呈现更多变量，从而改善了群落尺度的代谢预测，并实现了代谢生态位变化探测；③ 利用CoCo方法探究了氢驱动的厌氧消化菌群落的代谢行为和克罗恩病患者肠道菌群失调情况，分别确定了古细菌对条件依赖性氨基酸的需求特征以及短链脂肪酸交换网络减少与疾病发生的关系。
Metatranscriptomics-guided genome-scale metabolic modeling of microbial communities
01-06, doi: 10.1016/j.crmeth.2022.100383
【主编评语】微生物通常都是以群落形式在影响着其生存环境，因此对于微生物所形成的微生态的研究有赖于对整个微生态的所有菌群及其代谢变化的深入的认识，特别是在特定条件下代谢变化的了解。然而，由于微生态中大多数微生物是不可以培养的，因此，目前该领域的研究最新的研究方法是基于宏基因组学的基因组尺度的代谢建模（GEM）。然而，该方法仅仅能揭示微生态中微生物组成和可能的代谢影响，由于基因表达调控受多方面的影响，因此不能实时反应微生态的代谢情况。近期一篇发表在Cell子刊，Cell Reports Mehods上的研究，建立了一种整合宏转录组学的基因组尺度的代谢建模的方法（CoCo-GEM，CoCo）。该方法将转录组的数据整合进入模型的建立，以期充分探究特定条件下微生态的代谢的变化，从而反应特定的生物学过程。研究人员进而对该方法进行了实际的验证，结果显示，建立的模型有效预测和模拟了实际的微生态的代谢变化。这一方法的建立进一步推进了不依赖培养的微生态系统建模研究，为进一步整合多组学进行GEM提供了范例。（@Zhonghua）
群落生态方法分析组学数据
Microbiome[IF:16.837]
① 结合元条形码、宏基因组、元转录组、代谢组和宏蛋白质组技术测量未知特征生物分子，产生的多元数据集，进而开展分子生态学(MME)分析是未来微生物群落研究的重要方向；② 但数据获得的相关技术偏差和数据噪音会严重影响MME的多样性评估，特别是对α和β多样性分析；③ MME数据受到抽样规模、物种定义、数量、丰度、分布等多种因素的影响；④ 根据实际情况，借助最新的统计学方法，改进MME数据的解释和集成方法将有助于降低这些影响。
The community ecology perspective of omics data
2022-12-13, doi: 10.1186/s40168-022-01423-8
【主编评语】随着多组学技术的不断发展，人们可以通过元条形码研究、宏基因组学、元转录组学、元代谢组学以及宏蛋白组学等多种技术对待检测样本的分子池进行测量，生成海量的多元数据集，进而对这些数据集进行分析，从而找到规律，解决科学问题。很显然，对于这些海量的数据集的分析，传统的单分子的分析方法已经不再适用。因此，对于这些数据集的分析，人们借鉴了传统群落生态学的分析方法，即找出这些分子的ɑ和β多样性，从而评估分子特征对样本特征的影响。然而，待检测样本和数据采集的方法和过程均会产生偏差和数据噪音，这些偏差和噪音会严重影响对分子多样性的评估，进而影响结论的准确度。近期一篇发表在Microbiome的评论文章对实验技术产生的偏差和数据噪音对分子多样性的影响进行了探讨，讨论了在何种条件下这些偏差会显著影响对数据集的ɑ和β多样性的分析，进而强调如何采用群落生态学中常用的新方法来改进多元分子数据的解释和集成。（@Zhonghua）
感谢本期日报的创作者：WK红叶，阿当，XC YIN，岳晨博，NL，Sunflower，Bingbing，Zzz
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