05月31日的《热心肠日报》，我们解读了 10 篇文献，关注：体重管理，呼吸道菌群，感染，母婴，双歧杆菌，宿主特异性，高脂饮食，植物菌群，胞外囊泡。
(相关资料图)
Nature Reviews Microbiology——[78.297]
① 饮食、运动、药物和手术会影响肠道菌群的结构和功能，而肠道菌群的变化又会影响干预效果；② 肠道菌群对体重管理的贡献以微生物导向疗法为目标，包括为支持有益微生物的移植或生长而设计的食品、减重后的自体粪便菌群移植和下一代益生菌的研发；③ 肠道菌群主要通过早期影响塑造代谢和免疫生理学，对宿主能量代谢和平衡的维持做出贡献；④ 未来要解决肠道菌群的生态敏感性、个体间的变异性、发育可塑性和肠道菌群对人类生理多态性的影响。
【主编评语】
目前，通过饮食、运动、药物和手术等传统方法已经显示出对肥胖不同程度的治疗效果，但持续的作用有限，迫切需要具有长期疗效的新方法。近年来由于测序、生物信息学和生物实验的革命性进展，人们对微生物与能量代谢关系进行了深入研究，该领域也体现出了持续体重管理的机遇，是微生物组靶向医学治疗中的一个大有前途的新前沿。Nature Reviews Microbiology上发表的一篇综述文章，概述了肠道菌群在能量代谢中的作用，回顾了肠道菌群和现有的体重管理方法之间的双向影响，并评估了在开发针对能量平衡的以肠道菌群为导向的治疗方法中所面临的机遇和挑战，为患者的体重管理提供了全新的选择。（@RZN）
【原文信息】
Roles of the gut microbiome in weight management
2023-05-03, doi: 10.1038/s41579-023-00888-0
Cell Host and Microbe——[31.316]
① 基于三个慢肺阻人群队列分析发现，呼吸道生态失调、机会致病菌增加与第一秒用力呼气容积（FEV1）指标快速下降和慢阻肺进展显著相关；② 多组学分析揭示多条呼吸道菌群与宿主互作加速下降FEV1的调控通路，其中金葡菌-同型半胱氨酸协同可能是主要通路；③ 呼吸道定植的金葡菌主要通过同型半胱氨酸-宿主AKT1-S100A8/9轴，诱导中性粒细胞凋亡，项NETosis转移，导致慢肺阻患者肺功能下降；④ 噬菌体去除金葡菌可恢复肺气肿小鼠模型肺功能。
【主编评语】
慢性阻塞性肺病（COPD）是全球导致死亡的三大原因之一，其典型特征之一是肺功能的进行性下降。COPD患者常常发现有气管菌群的改变，且与其疾病的严重程度相关。但气管菌群失调在COPD进展中的作用以及潜在机制并不明确。近期华南师范大学王璋团队与广州医科大学钟南山团队联合在Cell子刊Cell Host and Microbe上发表了其对COPD的最新研究成果，发现气管菌群失调促进COPD的肺功能下降，其潜在机制可能是菌群通过与宿主病理生理过程的代谢相作而导致的。气管菌群可作为临床诊断的辅助指标，而靶向气管微生物及其与宿主的相作是COPD进展的潜在治疗方案。（@Zhonghua）
【原文信息】
Airway dysbiosis accelerates lung function decline in chronic obstructive pulmonary disease
2023-05-18, doi: 10.1016/j.chom.2023.04.018
Cell Host and Microbe——[31.316]
① 未感染情况下，无菌小鼠的多形拟杆菌相对稳定；② 引入肠病原体啮齿柠檬酸杆菌促进多形拟杆菌在肠道中的定植，诱导肠道快速选择适应性增加的单核苷酸变异，该突变改变蛋白质(IctA)的序列增强对氧化应激的抵抗力；③ 感染期内，多门类的共生菌通过代谢物增加肠道内维生素B6的水平，调节种群动态；④ 口服维生素B6显著减少感染小鼠的变异扩增；⑤ 自限性肠道感染可在感染期间增加适应性的共生种群中留下稳定标记，促进肠道共生菌的快速遗传适应。
【主编评语】
胃肠道感染严重影响肠道环境。Cell Host and Microbe近期发表的文章，发现肠道共生菌可以通过突变和选择对短暂感染做出反应。感染诱导的选择在很大程度上用适应炎症的变种取代了现有的共生种群，且来自其他共生物种的代谢物（维生素B6）可以调节这个变化过程。（@章台柳）
【原文信息】
Infection leaves a genetic and functional mark on the gut population of a commensal bacterium
2023-04-28, doi: 10.1016/j.chom.2023.04.005
Nature Microbiology——[30.964]
① 纳入英国5家医院70名婴儿（4名CPA-NEC）粪便样本中的272株产气荚膜梭菌分离株，进行基因组分析（毒力分析、菌株追踪和质粒分析）并通过实验描述31株菌株的致病特征；② 与典型的穿孔溶素O（pfoA）编码强毒谱系相比，pfoA及某些定植因子编码基因在人源性弱毒力谱系中缺失；③ 体外，婴儿相关的pfoA+菌株造成的细胞损伤明显多于pfoA-菌株；④ 体内，产气荚膜梭菌灌胃感染C57BL/6小鼠模型进一步证实了上述毒力特征。
【主编评语】
产气荚膜梭菌是一种与肠道疾病相关的厌氧产毒细菌，尤其是在新生儿中，产气荚膜梭菌过多可造成产气荚膜梭菌相关的坏死性小肠结肠炎(CPA-NEC)。近日，发表在Nature Microbiology上的这篇文章，对非CPA-NEC(95%)和CPA-NEC患者 (5%) 的产气荚膜梭菌临床分离株进行了全基因组研究，并发现早产儿来源的毒性产气荚膜梭菌与特定的基因组和毒力特征相关，为产气荚膜梭菌感染提供了潜在的干预和治疗策略。（@圆圈儿）
【原文信息】
Particular genomic and virulence traits associated with preterm infant-derived toxigenic Clostridium perfringens strains
2023-05-25, doi: 10.1038/s41564-023-01385-z
Nature Communications——[17.694]
① 纳入135名母婴（婴儿72，母亲63）二元组，采用高分辨率宏基因组测序和直接培养分离相结合的方法研究双歧杆菌母婴传递现象；② 对超过449种双歧杆菌菌株的分离和基因组测序验证并扩充基于宏基因组学的证据，并揭示近50%的双歧杆菌菌株的传递现象；③ 影响母婴传递的因素包括阴道分娩、羊膜自发破裂和避免分娩时使用抗生素。④ 基于互补培养的方法揭示存在低于仅通过宏基因组学检测的阈值水平的菌株，强调需要采用双重方法研究母婴传递过程。
【主编评语】
婴儿肠道菌群很大一部分是在出生期间及出生后从母亲获得的，然而目前尚不清楚母体因素（如饮食和健康）是否会影响婴儿菌群的发育。近日，发表在Nature Communications上的这篇文章，采用高分辨率宏基因组测序和直接培养分离相结合的方法详细绘制双歧杆菌母婴传递图谱。（@圆圈儿）
【原文信息】
Detailed mapping of Bifidobacterium strain transmission from mother to infant via a dual culture-based and metagenomic approach
2023-05-25, doi: 10.1038/s41467-023-38694-0
Nature Metabolism——[19.865]
① 绘制SPF和无菌雄性小鼠肠道的纵向代谢组图，并发现从小肠中的氨基酸及其衍生物到大肠中有机酸、维生素和核苷酸的普遍转变；② SPF小鼠的代谢物浓度高于无菌小鼠，碳源和核苷酸化合物以及氨基酸代谢在无菌小鼠中更丰富；③ 筛选得到20种代谢物与91种微生物丰度相关，代谢物和特定微生物在大肠和小肠的肠腔和粘液中存在空间共现性；④ 确定了35种肠道化合物作为微生物衍生的代谢物，肠道是一个非常多变的环境，无法仅使用粪便样本来近似。
【主编评语】
哺乳动物肠道的不同生态位由不同菌群组成，但目前尚不清楚其空间变化对肠道代谢的影响。近日，发表在Nature Metabolism上的这篇文章，绘制了无特定病原体（SPF）和无菌小鼠肠道代谢和菌群组成特征并确定代谢物-菌群关联，为将生物活性化合物的空间存在与宿主或微生物代谢联系起来提供了基础。（@圆圈儿）
【原文信息】
Metabolic landscape of the male mouse gut identifies different niches determined by microbial activities
2023-05-22, doi: 10.1038/s42255-023-00802-1
Science Advances——[14.957]
① 野生家鼠和其他非家养小鼠维持了与其宿主系统发育历史相关的宿主物种特异性肠道菌群；② 这些天然和非天然的混合菌群，在无菌野生型和免疫基因Rag1敲除家鼠中可定植；③ 与非天然肠道菌群相比，天然肠道菌群在宿主中具有竞争优势，且该优势不依赖于宿主的适应性免疫系统；④ 同样，天然菌群也比小鼠的土著菌群具有竞争优势，但土著菌群的选择性优势由宿主的适应性免疫系统介导；⑤ 自然选择有利于宿主物种特异性哺乳动物肠道菌群的演化。
【主编评语】
肠道菌群在不同的物种中均发挥着重要的作用，但是同一物种或相近物种肠道菌群具有显著的相似性，这种天然肠道菌群的构成和定植究竟是如何形成的尚没有明确的答案。近期一篇发表在Science子刊，Science Advances的研究结果显示，与非天然的肠道菌相比，宿主的天然肠道菌群在宿主肠道中经自然选择时，具有更为广泛的适应性，在定植竞争中具有显著的主场优势，且这种优势与宿主的适应性免疫无关。（@Zhonghua）
【原文信息】
Home-site advantage for host species–specific gut microbiota
2023-05-12, doi: 10.1126/sciadv.adf5499
Science China Life Sciences——[10.372]
① 通过比较高脂和普通饮食饲养小鼠，发现HFD会即刻改变肠菌组成，损伤其肠屏障完整性，且肠腔中紊乱菌群会产生更多的活性氧；② 相比定植正常菌群小鼠，定植高脂紊乱菌群小鼠具有更高的肠道氧化应激水平，且肠道紧密连接蛋白表达水平降低；③ 将可产生不同超氧阴离子水平的肠球菌定植于GF小鼠，会损伤肠屏障完整性，诱导线粒体功能障碍和肠上皮细胞凋亡，进而加重脂肪肝；④ 给予超氧化物歧化酶可明显降低氧化应激水平，改善小鼠脂肪肝表型。
【主编评语】
高脂饲养在前期研究中被证明能导致氧化还原失衡，破坏肠道屏障，然而其内在机制仍众说纷纭。近日，南方医科大学珠江医院周宏伟、李壮、中山大学附属第一医院魏泓及团队在Science China Life Sciences发表最新研究，系统地揭示了高脂饲养诱导肠道菌群的动态变化过程，发现肠菌产生的超氧阴离子通过损伤肠上皮细胞诱导肠屏障损伤，加剧下游脂肪肝表型。总之，本研究为深入理解肠道菌群功能的紊乱对宿主健康影响的深层机制奠定了基础，值得关注。（@九卿臣）
【原文信息】
High-fat diet impairs gut barrier through intestinal microbiota-derived reactive oxygen species
2023-05-11, doi: 10.1007/s11427-022-2283-4
Science——[63.714]
① 生活在植物表面及周围各种微生物群落（包括菌根真菌），可增强植物对环境压力的耐受性；② 沿温度和降水梯度，从美国北部12个地点采集受胁迫土壤微生物群落，接种至树苗生长土壤中，测试树苗对不同环境的耐受力；③ 从更严峻的环境中移植微生物群可增强树木对气候变化的耐受性，菌群介导的耐旱性与丛枝菌根真菌多样性增加有关，而耐寒性与较低真菌丰度有关；④ 接种的微生物（如有益菌根真菌），在自然环境下种植3年后的树根中仍可检测到。
【主编评语】
全球性气候变化给物种带来了前所未有的挑战，也推动着物种迁移或进化出相应的耐受性以避免灭绝。微生物的大量多样性和悠久的进化历史提供了生物创新的源泉，有可能减轻胁迫和增加生态系统的恢复力。近日，美国威斯康星大学研究人员在Science发表最新研究，发现微生物群落的变化可以增强树木对气候变化的耐受性，值得关注。（@九卿臣）
【原文信息】
Shifting microbial communities can enhance tree tolerance to changing climates
2023-05-25, doi: 10.1126/science.adf2027
iMeta——[N/A]
① 细胞外囊泡（EVs），活细胞分泌的天然纳米颗粒，运输蛋白质、核酸、脂质和代谢物等多种生物活性分子，是微生物-宿主通信的关键介质；② BEVs携带蛋白质、核酸、脂质和代谢物等多种生物活性物质，是微生物-宿主通讯的关键媒介；③ BEVs广泛参与机体诸多病理生理过程，并发挥关键调控作用；④ 致病菌来源BEVs与多种人类疾病的发生发展密切相关；⑤ 基于BEVs的临床平台具有广阔的应用前景，包括诊断分析、疫苗研制和新疗法开发等。
【主编评语】
本文综述了细菌来源的细胞外囊泡（BEVs）的生物发生、结构组成、生物学功能及其参与疾病发生的最新进展。此外，还简要概述了当前BEVs在诊断分析、疫苗开发和新疗法研发方面的临床应用。（@刘永鑫-农科院-宏基因组）
【原文信息】
Interactions between extracellular vesicles and microbiome in human diseases: New therapeutic opportunities
2023-02-06, doi: 10.1002/imt2.86
感谢本期日报的创作者：DM，阿当，圆圈儿，DMG-Quasimodo，Jack Chen，九卿臣，Leo，刘永鑫-农科院-宏基因组
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