今日Science：检测游离DNA的工程菌，或可用于癌症筛查 | 热心肠日报
今天是第2617期日报。
Science：新方法！用工程菌检测肿瘤DNA
Science[IF:56.9]
① 以贝氏不动杆菌为底盘，基于其天然感受态特性，结合CRISPR-Cas系统，构建能检测靶标游离DNA的工程菌，该方法命名为CATCH（靶向的、CRISPR区分的水平基因转移细胞检测法）；② 以结直肠癌（CRC）致癌突变KRASG12D为靶标构建工程菌，使其在摄取含该突变基因（而非野生型基因）的游离DNA时，通过DNA同源重组获得卡那霉素抗性，进而可被检测；③ 在体外（细胞和类器官与工程菌共培养）和体内（经直肠灌肠将工程菌输送到小鼠CRC模型中）验证了该方法的可行性。
Engineered bacteria detect tumor DNA
08-10, doi: 10.1126/science.adf3974
【主编评语】工程细菌可被设计为细胞生物传感器，主要通过对特定代谢物或病原体做出反应来检测疾病。Science最新发表的这项研究报告了一种新方法，基于贝氏不动杆菌具有天然感受态（可通过水平基因转移摄取外界DNA）的特性，构建用于检测人类DNA特定突变的工程细菌，并以大肠癌中常见的致癌突变为例进行了概念验证，表明用该方法构建的工程菌可以在大肠癌小鼠肠道中检测游离肿瘤DNA。（@mildbreeze）
Cell：感觉神经如何影响肠道
Cell[IF:64.5]
① 相比普通人群，Piezo2缺陷个体会出现一系列胃肠道功能障碍（如肿块和水样便），但其中6名参与者报告未感觉到肠道的运动；② 动物模型发现移除感觉神经元的Piezo2后会加速小鼠胃排空和肠转运时间，且粪便中含水量也更高；③ 利用遗传和病毒工具来选择性地关闭两条神经通路中的Piezo2，发现背根神经节中的神经元会专门负责控制机体肠道的运动；④ 通过荧光成像技术，发现Piezo2能控制发生在整个胃肠道中的肠道运动，从尾部到小肠再到结肠。
PIEZO2 in somatosensory neurons controls gastrointestinal transit
08-03, doi: 10.1016/j.cell.2023.07.006
【主编评语】先前多项研究已经发现大脑与肠道间会通过肠-脑轴的神经机制进行沟通，中枢神经系统的信号会通过迷走神经传递至肠道，调节肠道蠕动、微生物组及肠道免疫。反过来，肠道微环境变化后也可以影响大脑的功能。近日，Dorris神经科学中心研究人员在Cell发表最新研究，利用人类临床数据和动物模型的组合揭示了调节机体肠腔内容物转运的机械感知机制，这对于确保机体的适当消化、营养吸收和废弃物移除过程至关重要，值得关注。（@九卿臣）
Cell：多种感觉传入神经让大脑感知结肠
Cell[IF:64.5]
① 支配结肠的背根神经节（DRG）传入神经根据基因标志物可分为5个亚型（TrkB+, TH+, Sstr2+, Adra2a+, Bmpr1b+），在结肠中的末端形态各异；② 其中4个亚型具有机械敏感性，对结肠扩张具有不同的反应阈值和生理特性，共同覆盖扩张力度阈值空间；③ Bmpr1b+的Aδ-HTMR亚型的阈值最高，对结肠高度扩张引发的行为反应是必要且充分的，一定程度由机械感觉离子通道Piezo2介导；④ 在IBD模型中，该亚型介导了由炎症引起的对结肠扩张的过度行为反应。
DRG afferents that mediate physiologic and pathologic mechanosensation from the distal colon
08-03, doi: 10.1016/j.cell.2023.07.007
【主编评语】结肠的机械感觉对水分吸收、胃肠道运动、排便以及病理性扩张下的疼痛感知至关重要。支配远端结肠并介导这些反应的肠外感觉神经，是背根神经节（DRG）传入神经。Cell发表的这项研究鉴定出支配结肠的多个DRG传入神经亚型，并揭示了其形态和功能的特征和差异，发现其中一个亚型可能介导了肠道炎症相关的对结肠扩张的过度敏感，为治疗腹痛提供了新的潜在靶点。（@mildbreeze）
陈鹏+周宏伟+姜勇+段屹：Akk新功能？！代谢物新型三肽RKH可预防致命性败血症
Gut[IF:24.5]
① 与非脓毒症对照相比，脓毒症患者肠道菌群中Akk相对丰度显著降低；② 脓毒症模型中，补充Akk活菌及其培养物上清液可显著降低脓毒症引起的死亡率；③ Akk活菌生成新型三肽Arg-Lys-His（RKH），对脓毒症引起的死亡和器官损伤发挥保护作用，并显著减少脓毒症诱导的炎症细胞活化和促炎因子过度产生；④ 机制上，RKH直接与TLR4受体结合并阻断TLR4介导的信号转导；⑤ 仔猪模型中，RKH可预防脓毒症诱导的全身炎症和器官损伤。
Novel tripeptide RKH derived from Akkermansia muciniphila protects against lethal sepsis
08-08, doi: 10.1136/gutjnl-2023-329996
【主编评语】脓毒症引起的全身促炎症阶段是器官衰竭和随后死亡的关键驱动因素之一，其发病机制复杂，Akk是一种功能性益生菌，对许多疾病的进展发挥有益作用，然而Akk是否参与脓毒症发病机制尚不清楚。近日，南方医科大学陈鹏、周宏伟、姜勇联合中国科学技术大学段屹在Gut上发表文章，评估了Akk对致命性脓毒症发展的潜在贡献，并发现Akk代谢物新型三肽RKH可预防致命性败血症。（@圆圈儿）
低聚糖混合物+双歧杆菌有助于抗生素暴露后小鼠的菌群恢复
Microbiome[IF:15.5]
① 克林霉素暴露破坏肠道菌群，日粮中添加4%的短链低聚半乳糖（scGOS）/长链低聚果糖（lcFOS）/2’-岩藻糖基乳糖（2′- FL）可提高双歧杆菌的定殖效率，但3周后肠道菌群未见恢复，而短双歧杆菌NRBB01联合scGOS/lcFOS/2′-FL的合生元组出现部分恢复；② 克林霉素暴露14天后，小鼠仍有轻度水肿和绒毛/结肠隐窝不规则，而给予合生元可改善此现象；③ 合生元组IL-10和IFNγ增加，提示T细胞的招募，可能是诱导产生调节性T细胞。
A synbiotic mixture of selected oligosaccharides and bifidobacteria assists murine gut microbiota restoration following antibiotic challenge
08-02, doi: 10.1186/s40168-023-01595-x
【主编评语】研究早期胃肠道微生物群受损的动物模型通常采用无菌动物或用抗生素混合物暴露的小鼠，但是这类研究旨在模拟剖腹产和/或接受抗生素治疗的婴儿的情况，而这些研究中使用的抗生素很少开给婴儿使用。Microbiome近期发表的文章，使用克林霉素破坏小鼠胃肠道菌群构建早期胃肠道菌群受损模型，发现短链低聚半乳糖（scGOS）/长链低聚果糖（lcFOS）/2’-岩藻糖基乳糖（2′- FL）+婴儿型双歧杆菌菌株混合物，能够部分恢复抗生素破坏的胃肠道微生物群。（@章台柳）
国内团队：精准递送BTX-A到胃肌层，有效控制体重和改善代谢
Advanced Science[IF:15.1]
① 层特异性胃溶解微针（LGP-MN）的载药尖端可快速释放并实现肉毒杆菌神经毒素A（BTX-A）在指定胃壁层内的均匀分布；② 肥胖大鼠模型中，LGP-MNs不仅比传统注射更安全，而且肌肉层输送的治疗效果也更好，包括16.23%的体重减轻（比传统注射提高3.06倍）、55.20%的胃排空率减慢、肝脏脂肪变性改善、血脂降低和肠道微生物群更健康；③ 由于肌层靶向LGP-MN治疗，胃来源的胰高血糖素样肽-1的产生增加，或是糖耐量改善作用的重要因素。
Layer-Specific BTX-A Delivery to the Gastric Muscularis Achieves Effective Weight Control and Metabolic Improvement
08-08, doi: 10.1002/advs.202300822
【主编评语】肥胖发病率不断上升，需要更有效的治疗方法。胃壁注射肉毒杆菌神经毒素A（BTX-A）作为一种新的治疗方式，前景广阔，但疗效不一。中日友好医院的孟化、彭亮和北京化工大学的庄俭合作在Advanced Science发表文章，利用溶解微针来进行胃壁指定层内的特异性递送BTX-A，结果表明胃肌层是BTX-A最有利于减肥和改善代谢的工作场所，且层特异性胃溶解微针（LGP-MNs）可以作为治疗肥胖和代谢综合征的一种新的临床方法。（@章台柳）
国内团队：褪黑素或可改善围产期动物肠道健康
Redox Biology[IF:11.4]
① 对粪菌移植（FMT）和寄养（FC）后的大鼠肠道菌群进行监测；② FMT和FC均可增加围产期大鼠的肠绒毛高度/隐窝深度；③ 机制上，褪黑素通过重塑肠道菌群，抑制肠道氧化应激，从而降低肠道自噬和炎症；④ FMT和FC还能促进更多有益肠道细菌（如异杆菌、双歧杆菌和粪杆菌）的生长，这些细菌会产生更多的短链脂肪酸（SCFA），从而增强肠道抗氧化能力。⑤ 褪黑素处理的肠道菌群通过增加SCFA的产生，从而通过减少氧化应激、自噬和炎症以改善肠道健康。
Melatonin promotes gut anti-oxidative status in perinatal rat by remodeling the gut microbiome
07-30, doi: 10.1016/j.redox.2023.102829
【主编评语】肠道健康对于围产期和早期断奶哺乳动物的营养吸收、繁殖和哺乳非常重要，褪黑激素具有维持昼夜节律、预防肥胖、神经退行性疾病和病毒感染的功能，但其对肠道菌群的影响及其通过肠道菌群调节肠道健康的功能尚不清楚。近日，西北农林科技大学庞卫军、杨公社及邓露团队在Redox Biology上发表文章，发现褪黑素通过重塑肠道菌群促进围产期大鼠肠道抗氧化状态，因此，褪黑素处理的肠道菌群移植可能是改善围产期和断奶哺乳动物肠道健康的一种新型有效方法。（@圆圈儿）
国内团队：微塑料通过外泌体miRNA破坏肠道屏障功能
Environmental Pollution[IF:8.9]
① 将大鼠暴露于纳米级（PS-NPs）和微米级（PS-MPs）聚苯乙烯塑料各4周，各组间体重、饮水、饮食量和脏器指标均无差异，然而部分血清指标出现显着差异；② 高浓度PS-NPs和PS-MPs降低肠道粘蛋白分泌，破坏肠道屏障功能，同时改变肠道菌群组成；③ PS-NPs和PS-MPs下调外泌体miR-126a-3p并上调miR-27a-5p；④ PS-NPs和PS-MPs通过miR-126a-3p抑制PI3K-Akt通路，促进NCM460细胞凋亡；⑤ 微塑料通过调节肠道PIK3R2的表达产生氧化损伤。
Nano- and micro-polystyrene plastics interfered the gut barrier function mediated by exosomal miRNAs in rats
07-31, doi: 10.1016/j.envpol.2023.122275
【主编评语】聚苯乙烯微塑料广泛分布在全球环境中，以多种方式进入生物体内并积累，对人类健康构成威胁。聚苯乙烯微塑料会损伤肠道，然而其引起大鼠肠道损伤的机制尚不清楚。浙江工业大学靳远祥教授及团队在Environmental Pollution发表最新工作，将纳米级和微米级聚苯乙烯塑料给予大鼠干预各4周后，破坏了肠道屏障功能并改变了肠道和血清中外泌体miRNA的组成。（@RZN）
国内团队：脱硫弧菌加剧动脉粥样硬化
Genes and Diseases[IF:6.8]
① 动脉粥样硬化小鼠中，肠道菌群组成发生变化，脱硫弧菌的丰度明显增加；② 灌胃活脱硫弧菌降低高脂饮食的Apoe-/-小鼠肠道中紧密连接蛋白表达和粘蛋白层厚度，增加肠道通透性，加剧动脉粥样硬化；③ 脱硫弧菌导致的肠道通透性增加会使脂多糖从肠道向血液转运增加，进一步激活TLR4/NF-κB信号通路促进炎症，加剧动脉粥样硬化；④ 使用TLR4特异性抑制剂能阻断脂多糖对TLR4/NF-κB信号通路的激活，改善脱硫弧菌加剧的动脉粥样硬化。
Desulfovibrio desulfuricans aggravates atherosclerosis by enhancing intestinal permeability and endothelial TLR4/NF-κB pathway in Apoe−/− mice
2021-10-16, doi: 10.1016/j.gendis.2021.09.007
【主编评语】近年来肠道菌群在动脉粥样硬化中的重要角色逐步被揭示，重庆大学王贵学教授、邱菊辉研究员及团队在Genes and Diseases发表研究成果，表明脱硫弧菌通过增加肠道通透性和宿主炎症反应来促进动脉粥样硬化的发展。这项工作揭示了肠道菌群、肠道屏障功能、炎症和血管系统之间的关联，增进对心血管疾病进展的理解。（@RZN）
宁康+卢群伟等：运动员的肠道微生物群是运动项目特有的
mSystems[IF:6.4]
① 研究非运动员队列和专业运动员队列的肠道菌群和炎症模式，专业运动员队列包括117名女性和199名男性有氧运动员、53名男性摔跤运动员和174名女性赛艇运动员；② 10个肠道菌群亚组都与不同类型运动员的炎症、饮食和无氧表现指标之间存在明显的关联；③ 不同运动员的特征肠道菌群可能导致特殊的炎症模式，大多数炎症指标与普雷沃氏菌驱动的亚组7有关；④ 运动强度影响肠道菌群，但性别也是肠道菌群变化和潜在炎症风险的主要因素之一。
Gut microbiota and inflammation patterns for specialized athletes: a multi-cohort study across different types of sports
07-27, doi: 10.1128/msystems.00259-23
【主编评语】经常的高强度运动会导致运动员肠道微生物群的变化，这些变化的程度和性质可能会受到运动员运动模式的影响。华中科技大学的宁康、卢群伟和武汉体育学院的Song Wang与团队在mSystems发表文章，首次对有氧运动、摔跤和赛艇在内的一系列运动项目的运动员进行多队列调查，同时对比非专业运动员，调查运动员的肠道微生物群是如何被不同类型的运动所影响的，以及它与炎症、饮食、人体测量和无氧测量的关系。（@章台柳）
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