于君团队新成果：菊粉“护肝”？一种肠菌和代谢物很关键 | 热心肠日报

今天是第2575期日报。

于君团队Nature子刊：菊粉改善小鼠脂肪肝炎，关键有益菌和代谢物被锁定

Nature Microbiology[IF:30.964]

① 小鼠模型中，菊粉比纤维素能更有效地抑制非酒精性脂肪肝炎（NASH）进展；② 用稳定同位素探测法（13C标记的菊粉）结合宏基因组测序和代谢组分析，发现菊粉可改变肠道菌群（富集潜在有益菌、抑制潜在致病菌）并可被特定肠菌吸收，其中被菊粉富集的狄氏副拟杆菌（Pd）可活跃地利用菊粉生成脂肪酸十五烷酸；③ 菊粉、Pd或十五烷酸可恢复NASH小鼠模型的肠道屏障功能，从而减少血清脂多糖和肝脏促炎细胞因子表达，对NASH发挥保护作用。

Parabacteroides distasonis uses dietary inulin to suppress NASH via its metabolite pentadecanoic acid
06-29, doi: 10.1038/s41564-023-01418-7

【主编评语】非酒精性脂肪性肝炎（NASH）是非酒精性脂肪肝的严重形式，以肝脏炎症和脂肪堆积为特征。在动物模型中，膳食纤维等饮食干预可以通过作用于肠道菌群缓解这种代谢紊乱，但具体机制仍待深入探索。Nature Microbiology最新发表了香港中文大学于君团队的研究成果，在不同的小鼠模型中证实了可溶性膳食纤维菊粉可以抑制NASH进展。该研究特别采用了同位素标记法，对能够直接利用菊粉的潜在有益肠菌及相关代谢物进行了鉴定，发现菊粉可促进狄氏副拟杆菌生长，该菌利用菊粉生成十五烷酸，从而通过改善肠屏障功能，发挥对NASH模型小鼠的保护作用。（@mildbreeze）

肠道微生物如何通过必需氨基酸与宿主互作？（综述）

Annual Review of Microbiology[IF:16.232]

① 支链氨基酸（BCAA，包括缬、亮、异亮氨酸）和色氨酸（Trp）属于必需氨基酸，需从食物或微生物中获取；② BCAA及其发酵产物支链脂肪酸（主要包括异丁酸、异戊酸）均能影响代谢，其中高水平BCAA参与胰岛素抵抗、肥胖、多囊卵巢综合征等疾病发生发展；③ Trp通过犬尿氨酸途径、5-羟色胺途径和吲哚相关途径代谢，代谢产物通过调节免疫，作为神经递质、受体配体等参与宿主-微生物互作，调节自身或宿主表型。

Essential Amino Acid Metabolites as Chemical Mediators of Host-Microbe Interaction in the Gut
06-20, doi: 10.1146/annurev-micro-032421-111819

【主编评语】近日发表在Annual Review of Microbiology上的综述总结了支链氨基酸（缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸）和色氨酸在宿主与肠道菌群间的互作方式，他们主要总结了微生物生产者从葡萄糖代谢产生三种支链氨基酸的具体途径，比较了目前支链氨基酸生产菌和消耗菌对宿主疾病发生发展的影响，包括胰岛素抵抗、肥胖、多囊卵巢综合征等，总结了色氨酸参与的犬尿氨酸途径、5-羟色胺途径和吲哚相关途径代谢通路，以及其如何串联宿主与肠道微生物。（@Johnson）

菌群发酵产生的氢气如何影响产丁酸菌？

Microbiome[IF:16.837]

① 高浓度氢气或氢化酶抑制剂CO促进有氢化酶活性的产丁酸盐菌(R. intestinalis和E. rectale)丁酸、乳酸和甲酸盐产物增加，乙酸盐、氢气产物降低；② 对含9种人源肠菌的组合菌群中加入产甲烷菌能降低氢气浓度，抑制丁酸、乳酸和甲酸盐的产生，使有氢化酶活性的产丁酸盐菌E. rectale竞争优势提高，而无此酶活性的F. prausnitzii竞争优势降低；③ 人类补充抗性淀粉（增加氢气产生）后，肠道产甲烷菌活性增加，肠内丁酸盐、呼出氢气水平降低。

H2 generated by fermentation in the human gut microbiome influences metabolism and competitive fitness of gut butyrate producers
06-15, doi: 10.1186/s40168-023-01565-3

【主编评语】这是发表在Microbiome上的一份工作，作者通过氢化酶有无的三株丁酸盐产生细菌，在添加氢气或者氢化酶抑制剂一氧化碳的条件下观察其发酵产物。他们发现氢气或一氧化碳会抑制有氢化酶活性丁酸盐生产者的乙酸盐和氢气发酵途径，同时促进丁酸盐、乳酸盐和甲酸盐发酵途径，而无氢化酶活性的丁酸盐生产者则无此表型。通过向人工菌群里引入甲烷生产者，发现了顶空氢气浓度与丁酸盐产物浓度的关系，同时也影响了丁酸盐生产者的适应性。他们同时在补充抗性淀粉的人群阵列数据中验证了这一结论。（@Johnson）

Nature子刊：全球草食性真菌生物群落的模式和决定因素

Nature Communications[IF:17.694]

① 分析了来自6大洲、9个科、34种哺乳动物的661个粪便样本的扩增子数据集，共识别到56个新属，扩展了厌氧肠道真菌的多样性；② 群落结构分析表明，形成群落的主导因素是宿主的系统发育关系，而不是驯化状态和生物地理学；③ 真菌与宿主结合在后肠中发酵比在前肠中更强、更特异；④ 对来自14个属52个菌株进行转录组学系统发育和分子钟分析表明，发现大多数对后肠宿主有偏好的属（44-58Mya）比对前肠宿主有喜好的属（22-32Mya）进化得更早。

Patterns and determinants of the global herbivorous mycobiome
06-26, doi: 10.1038/s41467-023-39508-z

【主编评语】厌氧肠道真菌（AGF）在宿主营养中发挥着重要作用，但目前对食草动物肠道微生物组AGF特征的了解仍然很少。近日，美国俄克拉荷马州立大学研究人员在Nature Communications发表最新研究，为研究AGF多样性的全球模式和决定因素，分析了来自6大洲的34种哺乳动物的661个粪便样本的扩增子数据集，共识别到56个新属，极大地扩展了厌氧肠道真菌的多样性，并提供了一个基于生态学和进化的模型来解释在现存动物宿主中观察到的AGF多样性模式，值得关注。（@九卿臣）

Nature子刊：人类肠道菌群的全尺度分支图谱

Nature Communications[IF:17.694]

① 通过分区、伪时间和排序方法分析了3.5万个样本，对人类肠道微生物组的生命周期和人群进行了分层；② 人类肠道微生物组的分区代表了其局部生态状态，这些分区在全球梯度中的动态连接又称为分支；③ 富含拟杆菌的分支的稳定性与粪杆菌/拟杆菌的比例有关；④ 宿主因子（年龄、BMI、排便频率）、抗生素病史和出生地区在模型中的权重最高，而饮食因素的贡献较小；⑤ 该横断面和纵向数据生态框架对基于肠道微生物组的精准营养和治疗提供了新思路。

Global branches and local states of the human gut microbiome define associations with environmental and intrinsic factors
06-20, doi: 10.1038/s41467-023-38558-7

【主编评语】肠道菌群与人类健康有这密切的关系，然而不同人群，不同年龄，不同饮食均表现为肠道菌群的复杂的多样化。从宿主角度和环境因素可以解释的肠道菌群差异不足20%，提示有更为复杂的生态因素参与肠道菌群复杂多样性和差异。分区在生态学中可以有效揭示群落多样性的内在和外在因素，因此分区可能是有效回答肠道菌群多样性决定因素的重要方法。但是，目前分区在肠道菌群的研究的应用中，通常只关注到特定群体，特定年龄范围的肠道菌群特征，而缺乏更大宏观尺度和时间尺度的分析。为了深入探讨肠道菌群多样性的决定因素，近期一篇发表在Nature子刊，Nature Communications上的研究针对3.5万个样本进行了分区、伪时间的分析，绘制了人类肠道菌群的全尺度图谱。这些结果为全尺度分析肠道菌群多样性特征和决定因素提供了重要的科学方法和依据。（@Zhonghua）

Nature Reviews：非洲微生物组的重要性

Nature Reviews Microbiology[IF:78.297]

① 微生物组的研究多数集中在北美和欧洲，而非洲微生物组的研究明显存在不足；② 非洲微生物组具有独特性，对人类健康、生物多样性、农业生产等具有重要影响；③ 加强非洲微生物组研究的三大措施包括：优化非洲大陆的研究网络、 制定科学计划和政策文件、建立区域基础设施中心；④ 研究非洲微生物组与其环境之间的复杂相互作用有助于非洲大陆的可持续发展。

African microbiomes matter
06-16, doi: 10.1038/s41579-023-00925-y

【主编评语】Nature Reviews Microbiology上发表的一篇评论文章，强调了非洲微生物组研究的缺失及其重要性，并提出了加强非洲微生物组研究的几个措施。（@aluba）

曹海龙等：新冠感染者的肠道微生态（综述）

Gut Microbes[IF:9.434]

① 新冠患者肠道中普拉梭菌、直肠真杆菌等抗炎细菌减少，有益肠菌代谢物短链脂肪酸、L-异亮氨酸、次级胆汁酸、去氨酪氨酸等合成受损；② 新冠患者康复后，肠道中病毒RNA或抗原可保留超过7个月，菌群失调可持续长达14个月，且肠道菌群较口腔菌群恢复更慢；③ 肠道菌群失调参与新冠发生及进展的机制包括：调控ACE2受体表达、破坏肠道屏障和激活宿主免疫等；④ 地中海饮食、熊去氧胆酸、中药及粪菌移植等方法或可调节肠道微生态防治新冠。

Gut microbiota in COVID-19: new insights from inside
04-20, doi: 10.1080/19490976.2023.2201157

【主编评语】天津医大总医院消化科曹海龙与团队近期在Gut Microbes发表综述，总结了关于新冠病毒（COVID-19）感染期间和之后的肠道菌群及其代谢物改变的最新证据，并重点介绍了靶向肠道菌群的潜在治疗策略，为未来的COVID-19管理提供新见解。（@mildbreeze）

浙江大学：新冠患者呼吸道和肠道抗生素耐药组的动态变化

Gut Microbes[IF:9.434]

① 纳入66例新冠患者（20例ICU、46例非ICU），对143份痰液、97份粪便及血标本测序；② 与非ICU患者比，ICU患者呼吸道及肠道抗生素抗性基因（ARG）丰度增加（多药、万古霉素、氨基糖苷等），且进展期丰度比入院时或恢复期更高；③ 某些ARG与临床指标（WBC、PCT、IL-6、IFN-γ）显著相关，与呼吸道及肠道微生物正相关，还与外周血单核细胞中免疫相关途径相关；④ 联合肠-呼吸道ARG建模能较好区分ICU和非ICU患者（AUC: 0.969），可用于预测预后。

Dynamic associations between the respiratory tract and gut antibiotic resistome of patients with COVID-19 and its prediction power for disease severity
06-12, doi: 10.1080/19490976.2023.2223340

【主编评语】抗生素抗性组是个体中存在的所有抗生素抗性基因（ARGs）的集合。浙江大学的陈瑜团队在Gut Microbes发表文章，对COVID-19不同进展时期的呼吸道、肠道的抗生素耐药基因进行分析，首次揭示了呼吸道和肠道抗生素耐药性在新冠肺炎进展和疾病严重程度中的动态变化，有助于更好地了解这种疾病如何影响不同的患者群体，有助于更好的诊断和治疗方案。（@章台柳）

膳食纤维干预人群16S rRNA扩增子数据集整合

Scientific data[IF:8.501]

① 本文从11项膳食纤维干预研究中获得了16S rRNA测序数据及其相应的元数据，共涉及488名受试者的2368个样本，提供经过整理和预处理的遗传数据和通用元数据，以便在不同的研究中进行比较；② 本文展示了经过预处理和质量分数检查的下一代16S rRNA扩增子测序数据，和其对应且已协调可比的元数据，以及包含每个分类单元在每个样本中的读取数的操作分类单元(OTU)表；③ 测序数据主要由Illumina平台产生，但也包括454和Ion Torrent平台数据。

Curated and harmonized gut microbiome 16S rRNA amplicon data from dietary fiber intervention studies in humans
06-02, doi: 10.1038/s41597-023-02254-4

【主编评语】这是发表在Scientific data上的一份工作，主要收集了11箱膳食干预人群阵列的2368个16S rRNA测序数据和对应的Meta数据，并实现了重新预处理和质检，同时整合协调Meta数据以跨数据集可比，产出了整合后数据集的OTU表格。（@Johnson）

调节口腔菌群的新方法

Journal of Dental Research[IF:8.924]

① 相较于未处理对照组，冷冻处理一个循环可显著降低生物膜总活菌负荷，且循环数增加，下降增多；② 冷冻处理再孵育24h的生物膜载菌量可恢复至与对照组生物膜的载菌数无显著差异，但共聚焦激光扫描显微镜检测到生物膜结构改变；③ 扫描电镜和定量聚合酶链反应发现冷冻治疗后生物膜组分改变，且与未处理的生物膜相比，其致病菌数量较少；④ 冷冻疗法可针对口腔致病菌并保留共生菌，并改变口腔生物膜的生态。

Oral Biofilm Cryotherapy as a Novel Ecological Modulation Approach
06-06, doi: 10.1177/00220345231172688

【主编评语】口腔冷冻疗法是牙科中一种安全简单且低成本的治疗多种口腔病变的方法，且因其愈合能力而闻名，然而其对口腔生物膜的影响尚不清楚。近日，发表在Journal of Dental Research上的这篇文章，评估冷冻疗法对体外口腔生物膜的影响，发现冷冻疗法可针对口腔致病菌并保留共生菌，并改变口腔生物膜的生态，是一种新型口腔生态调节方法。（@圆圈儿）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，WK红叶，阿童木，Leo，Zzz，YANG WEI