医学微生物专栏 | 近期最值得看的研究成果盘点（20210423）

2021-04-24 微生态

我行我show！中国医院管理案例评选，医院卓越管理实践大秀场。点击查看

研究一览。

Nature Communications

科研| Nature Communications：紊乱的胃微生物组的非线性机器学习模式识别与细菌代谢物多层网络分析

本文由R. AUyghurii编译

德累斯顿工业大学物理系生物医学控制论小组Carlo Vittorio Cannistraci等人于2021年3月26日在Nature Communications发表题为《Nonlinear machine learning pattern recognition and bacteria-metabolite multilayer network analysis of perturbed gastric microbiome》的文章，在本中，作者专门分析16S rRNA扩增子数据集，拟解决以下模式识别问题：（1）医疗引起的干扰（perturbations induced by a medical treatment， PPI）是否会影响消化不良患者食管和胃组织微生物群的变化，而不考虑幽门螺杆菌最初的病理感染是什么？（2）PPI引起的变化是否占主导地位，从而通过无监督的维数减少而在映射的前两个维数上导致可辨别的模式？（3）线性技术是否足以显示复杂微生物数据中的模式？此外，使用差分网络分析，作者从系统的角度解决以下其他问题：（4）PPI如何影响消化不良患者胃部环境中的微生物群？（5）幽门螺杆菌感染对胃粘膜微生物区系有何影响？作者发现：当重新进行PPI药物治疗时，可以将未接受PPI药物治疗的患者的食道和胃组织微生物特征区分开来。这一发现证明了常规将非线性多维技术的应用整合到临床宏基因组学研究中的重要性，这是因为解决非线性问题可能会大大改变结果和结论。总的来说，本文展示了如何建立细菌-代谢物多层网络，从而加深我们对与微生物群落显着相关的代谢途径的了解。

摘要：胃中充满了各种微生物，并以动态平衡的形式共存。长期使用诸如质子泵抑制剂（PPI）之类的药物，或诸如幽门螺杆菌之类的细菌感染，会导致微生物的显著变化。然而，研究表明，由于胃环境的这些紊乱，共生细菌如何重新组织处于初步研究阶段，并且主要依靠线性技术进行多变量分析。在这里，我们揭示了用非线性方法补充线性降维技术的重要性，以揭示线性嵌入仍然看不见的隐藏的模型。然后，我们证明了利用差分网络分析完成多变量模式分析的优势，揭示了由医疗（PPI）或幽门螺杆菌感染状态引起的紊乱所引起的细菌网络重组的机制。最后，我们展示了如何建立细菌-代谢物多层网络，从而加深我们对与微生物群落显著相关的代谢途径的了解。

关键词：计算生物学和生物信息学；临床微生物学；胃肠病学；

原名：Nonlinear machine learning pattern recognition and bacteria-metabolite multilayer network analysis of perturbed gastric microbiome

译名：紊乱的胃微生物组的非线性机器学习模式识别与细菌代谢物多层网络分析

期刊：Nature Communications

IF：12.121

发表时间：2021.03.26

通讯作者：Carlo Vittorio Cannistraci

通讯作者单位：德累斯顿工业大学物理系生物医学控制论小组

DOI号：10.1038/2Fs41467-021-22135-x

原文链接：

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7997970/

Microbiome

综述| Microbiome: 肠道真菌参与人类的健康和疾病：临床诊治的新机遇

本文由王路路编译

中国华南农业大学动物科学学院任文凯等人于2021年3月14日在Microbiome发表题为《Intestinal mycobiota in health and diseases: from a disrupted equilibrium to clinical opportunities》的文章，众所周知，肠道菌群在调节肠道生理和病理中发挥着重要作用。最新研究发现，肠道真菌与人类的健康和疾病有密切关系。与肠道细菌类似，肠道真菌也具备代谢、免疫等多种生理功能，并与机体的其他器官相互作用。在饮食、环境、遗传等因素影响下，肠道真菌菌群失调引发机体肠道微生态失衡，进而导致多种疾病。本文分别从肠道真菌的定植和组成，肠道真菌组成的影响因素，肠道真菌与宿主免疫的相互作用，肠道真菌和肠道内外（肝、肾、肺、胰腺和脑）疾病的关系等4个方面阐述肠道真菌可影响人类的健康和疾病，且靶向肠道真菌可能成为临床诊治肠道或其他器官疾病的新策略。

摘要：细菌，病毒，原生动物和真菌在肠道中建立了一个复杂的生态系统。与其他微生物一样，肠道真菌在调节肠道生理作用中起着不可或缺的作用。值得注意的是，肠道真菌最显著的特征是其肠外功能。本文将从肠道真菌对肠道、肺、肝、肾，胰腺和脑功能调节作用方面进行全面阐述，并且作者提出肠道真菌在减缓/治疗人类疾病方面具有潜在的临床应用前景。

原名：Intestinal mycobiota in health and diseases: from a disrupted equilibrium to clinical opportunities

译名：肠道真菌参与人类的健康和疾病：临床诊治的新机遇

期刊：Microbiome

IF: 11.607

发表时间: 2021.3.14

通讯作者：Congrui Zhu &任文凯

通讯作者单位：美国堪萨斯州立大学兽医学院&中国华南农业大学动物科学学院

DOI号：10.1186/s40168-021-01024-x

原文链接：

https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-021-01024-x

微信视频预览查看

视频摘要

科研| Microbiome：一事无成？脱靶扩增可导致健康人和帕金森氏病个体细菌脑微生物组检测的假阳性

本文由R. AUyghurii编译

德国波恩大学医院神经科Ullrich Wüllner等人于2021年3月26日在Microbiome发表题为《Much ado about nothing? Off-target amplification can lead to false-positive bacterial brain microbiome detection in healthy and Parkinson’s disease individuals》的文章，在这项研究中里，作者使用16S rRNA基因测序来测试哺乳动物大脑中是否存在细菌，而这些细菌可以被视为健康个体的脑微生物组，也可以被视为PD患者脑部感染所致。考虑到PD传播病理学的假设，调查了来自不同大脑区域的样本，而这些样本通常受健康或PD个体的疾病病理影响。作者还评估了特定的无病原体和无细菌鼠脑作为种间对照。为了确保在“概念验证”研究中正确解释数据，本研究的方法论解决了许多挑战：预期的细菌生物量低，外源DNA污染以及存在大量宿主DNA。为了克服这些挑战，作者实施了严格的测序前和测序后技术，包括附加的互补DNA定量（16S rRNA基因qPCR），阳性和阴性测序对照以及去除污染的程序。作者最终并没有发现支持PD大脑中存在脑微生物组或细菌感染的假设的证据。

摘要：最近的研究表明人脑中存在（多）微生物感染。而这些被描述为与帕金森氏病（PD）和阿尔茨海默氏病（AD）中所见的神经炎性变化相关的推定病原体，或在健康患者的大脑样本中被描述为“脑微生物组”。本研究中，我们使用16S rRNA基因测序，检验了存在细菌性脑微生物组的假设。我们评估了健康人类受试者和患有PD个体以及鼠类大脑的大脑样本（嗅球和前额叶皮层）。根据最新建议，我们在分析中包括了几个阴性和阳性对照，并通过16S rRNA基因qPCR估算了细菌总生物量。扩增子测序的确能检测到人类和鼠类样品中的细菌信号，但估计所有样品中的细菌生物量都非常低。严格的重新分析隐含的细菌信号是可由外源性DNA污染（54.8％）和宿主DNA的假阳性扩增（34.2％，脱靶扩增子）的组合所解释。仔细检查后，我们的数据集中发现了一些看似富含大脑的微生物，而它们是假阳性信号。我们确定脱靶扩增是低细菌/高宿主DNA情况下的主要混杂因素。这些所扩增的人或小鼠DNA序列在大多数测试的扩增子测序流程中被聚类并错误地分配给细菌类群。脱靶扩增子似乎与组织的无菌性有关，也可以在独立的大脑16S rRNA基因序列中找到。我们的结论是：必须严密检查通过16S rRNA基因测序从（极低）生物量样品中获得的生物分类信号，以排除脱靶扩增的可能性，这些扩增子只能出现在生物样品中，但有时被分配给细菌类群。序列必须要与大量存在的任何可能的背景基因组（即宿主基因组）明确匹配。在我们的方法中，通过仔细检查，我们没有发现支持PD大脑中存在脑微生物组或细菌感染的假设的证据。

原名：Much ado about nothing? Off-target amplification can lead to false-positive bacterial brain microbiome detection in healthy and Parkinson’s disease individuals

译名：一事无成？脱靶扩增可导致健康人和帕金森氏病个体细菌脑微生物组检测的假阳性

期刊：Microbiome

IF：11.607

发表时间：2021.03.26

通讯作者：Ullrich Wüllner

通讯作者单位：德国波恩大学医院神经科

DOI号：10.1186/s40168-021-01012-1

原文链接：

https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-021-01012-1#auth-Ullrich-W_llner

微信视频预览查看

视频摘要

PNAS

科研| PNAS：肺炎球菌结合疫苗在中国对抑制抗生素耐药性的健康和经济上的影响

本文由Ben编译

美国北卡罗莱纳大学教堂山分校Sachiko Ozawa等人近日在Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America发表题为《Health and economic impact of the pneumococcal conjugate vaccine in hindering antimicrobial resistance in China》的文章，该研究提供了一个全面且科学的定量模型，来预测肺炎球菌结合疫苗接种在减缓中国抗生素耐药性发展方面产生的广泛经济价值。中国抗生素使用率高而肺炎球菌结合疫苗覆盖率低的现状，使其成为一个评估解决抗生素耐药的重要国家。基于目前已经发表的证据，本研究中的模型结果表明，在中国的国家免疫规划中引入肺炎球菌结合疫苗有可能挽救更多生命，并且通过减少抗生素的使用和抗生素耐药性导致的治疗失败，从而带来更广泛的社会效益。

摘要：抗生素耐药性（Antimicrobial resistance, AMR）严重威胁了全球公共卫生。然而，接种疫苗作为一种抑制耐药性蔓延的方法，其作用一直被严重低估。本研究探讨了在中国通过提高肺炎球菌结合疫苗（pneumococcal conjugate vaccine, PCV）覆盖率对抗生素耐药性产生的影响。中国是世界上抗生素使用率最高的国家之一，而PCV覆盖率却很低。我们开发了一种基于动因（agent-based）的耐药性经济学动态表征模型（Dynamic Representation of the Economics of AMR, DREAMR），来预测缓解常见抗生素耐药性所产生的健康和经济学效益。我们模拟了PCV覆盖率、肺炎球菌感染、抗生物使用和AMR的累积。通过四种治疗肺炎球菌疾病的抗生素[青霉素（penicillin）、阿莫西林（amoxicillin）、第三代头孢菌素（third-generation cephalosporins）和美罗培南（meropenem）]，来模拟抗生素的使用，同时药代动力学和药效动力学也作为影响因素来预测AMR的累积。在超过5年的模拟中，引入了三种不同PCV覆盖率场景：1）维持现状，不改变覆盖率；2）5年内按比例将覆盖率增加至99%；3）2年将覆盖率加速增加至85%，并在随后3年增加至99%。研究结果显示，相比于维持现状不改变PCV覆盖率的场景，青霉素、阿莫西林和第三代头孢菌素的耐药性在按比例增加覆盖率场景下分别显著下降了6.6%、10.9%和9.8%，而在加速增加覆盖率场景下分别下降了10.5%、17.0%和15.4%。抗生素耐药性造成的累积成本，包括患者和护理人员的直接和间接成本，在按比例增加覆盖率场景下降低了3.71亿美元，在加速增加覆盖率场景下降低了5.86亿美元。本研究结果表明，疫苗缓解抗生素耐药性的效果对于量化投资至关重要，有利于推动适当的投资。

关键词：抗生素耐药性、疫苗、免疫、肺炎、中国

原名：Health and economic impact of the pneumococcal conjugate vaccine in hindering antimicrobial resistance in China

译名：肺炎球菌结合疫苗在中国对抑制抗生素耐药性的健康和经济上的影响

期刊：Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

IF：9.412

发表时间：2021.3.23

通讯作者：Sachiko Ozawa

通讯作者单位：北卡罗莱纳大学教堂山分校

DOI号：10.1073/pnas.2004933118

原文链接：

https://www.pnas.org/content/118/13/e2004933118

Gut Microbes

综述| Gut Microbes：肠道细菌代谢产物参与人体非传染性疾病免疫信号通路

本文由光影编译

荷兰莱顿大学系统生物医学系T. Hankemeier等人于2021年2月16日在Gut Microbes发表题为《The contribution of gut bacterial metabolites in the human immune signaling pathway of noncommunicable diseases》的综述文章，概述了非传染性疾病中肠道细菌代谢物对主要免疫功能的生理影响。人类肠道是一个多样化的生态位，它承载着数百种共生细菌、原生动物和真菌。肠道微生物对宿主各项生理过程产生广泛的影响。肠道微生物代谢产物与局部和肠外器官的免疫受体的结合传导广泛的信号，对环境、营养、健康和免疫状况的变化做出反应。尽管大量宏基因组数据表明肠道微生物群稳态失调在非传染性疾病发展中发挥重要作用，但细菌代谢产物影响宿主免疫系统的机制并未被充分揭示。深入理解宿主和肠道微生物群代谢产物的相互作用有助于揭示代谢产物引发疾病的基本机制，并可能据此发展利用代谢产物治疗NCDs疾病的临床方法。预测单个微生物产生某些代谢物诱导免疫反应的机制模型可以有助于揭示微生物-代谢物-受体的关系，并提高我们对特定微生物群落代谢产物影响免疫信号的理解。

摘要：肠道微生物组和宿主互作紊乱导致发生非传染性疾病（non-communicable diseases，NCDs），包括代谢综合征、神经退行性疾病和自身免疫病等。肠道微生物群代谢产物与宿主免疫系互作发生改变，诱导轻度慢性炎症发生，进而发展成为各种非传染疾病。在这篇综述中，我们讨论了细菌代谢产物影响与非传染性疾病有关的免疫信号通路。接着，我们回顾了有助于合理设计微生物疗法的最新进展。利用基于代谢组学系统的生物学平台，更加深入地了解宿主和肠道微生物群代谢产物之间互作，帮助揭示微生物代谢产物诱导疾病发展的基本机制，并为利用微生物治疗NCDs和预防NCDs提供了新的途径。

关键词：细菌代谢物、免疫信号通路、非传染病、肠道微生物群、代谢组学、系统生物学

缩写：NCD：非传染性疾病，IBD：炎症性肠病，IL：白细胞介素，T2D：2型糖尿病，SCFAs：短链脂肪酸，HDAC：组蛋白去乙酰化酶，GPCR：G蛋白偶联受体，5-HT：5-羟色胺受体信号，DC：树突状细胞，IEC：肠上皮细胞，T-reg：调节T细胞，NF-κB：核因子κB，TNF-α：肿瘤坏死因子α，Th：T辅助细胞，CNS：中枢神经系统，ECs：肠嗜铬细胞，NSAIDs：非甾体抗炎药物，Ahr：芳基烃受体，IDO：吲哚胺2，3-双加氧酶，QUIN：喹啉酸，PC：磷脂酰胆碱，TMA：三甲胺，TMAO：三氧化三甲胺，CVD：心血管疾病，NASH：非酒精性胆性肝炎，BAs：胆汁酸，FXR：苯类X受体，CDCA：鹅去氧胆酸，DCA：脱氧胆酸，LCA：石胆酸，UDCA：尿脱氧胆酸，CB：大麻素受体，COBRA：基于约束的重建和分析

原名：The contribution of gut bacterial metabolites in the human immune signaling pathway of noncommunicable diseases

译名：肠道细菌代谢产物参与人体非传染性疾病免疫信号通路

期刊：Gut Microbes

IF：7.74

发表时间：2021-2-16

通讯作者：T. Hankemeier

通讯作者单位：莱顿大学系统生物医学系

DOI号：10.1080/19490976.2021.1882927

原文链接：

https://doi.org/10.1080/19490976.2021.1882927

科研| Gut Microbes: 新生儿6周内肠道微生物群落和双歧杆菌群落的发育及其从母体的遗传性

本文由如风编译

爱尔兰Teagasc食品研究中心、江南大学食品科学技术学院Catherine Stanton、Wei Chen等人于2021年4月13日在Gut Microbes发表题为《Development of gut microbiota and bifidobacterial communities of neonates in the first 6 weeks and their inheritance from mother》的文章，本研究采用16S rDNA和双歧杆菌groEL基因高通量测序方法，对19对母婴配对粪便样品的细菌总数和双歧杆菌群落进行分析，发现了婴儿肠道菌群的双歧杆菌丰度较母亲样本明显更高，且在第7天、42天，部分菌种的母婴对比有明显差异，并且可能存在菌群从母体到婴儿肠道的转移。该研究对婴儿出生后早期肠道菌群的发育演化提出了见解，并且对母婴肠道菌群干预等研究方向具有很强的指导意义。

摘要：微生物群，特别是双歧杆菌在调节和维持婴儿肠道内的稳态平衡方面发挥着重要作用。本研究旨在阐明母婴肠道微生物群之间的关系，并确定婴儿出生后42天内可能由母亲转移到婴儿体内的双歧杆菌种类。我们采集了19对母婴配对粪便样品，通过16S rDNA和双歧杆菌groEL基因高通量测序，分析了总细菌和双歧杆菌群落的多样性和组成。结果显示，与母亲相比，婴儿肠道中双歧杆菌的相对丰度明显较高，而7天和42天的婴儿粪便样品中，副拟杆菌Parabacteroides、布氏杆菌Blautia、粪球菌Coprococcus、毛螺菌Lachnospira和粪杆菌Faecalibacterium的相对丰度均低于母体样品。母体肠道内有较多的B. pseudocatenulatum。在婴儿组中，7天至42天时，B. breve和B. dentium的相对丰度增加，而B. animalis sub sp. lactis亚种乳酸菌则减少。此外，从FGZ16和FGZ35中分离出的B. longum亚种可能已经从母体转移到婴儿身上，并在婴儿肠道中定植。本研究的结果对婴儿肠道微生物群在出生后前42天的组成和结构提出了见解，可能有助于指导母婴双歧杆菌的补充策略。

关键词：肠道菌群；双歧杆菌群落；多样性；传播；婴儿

原名：Development of gut microbiota and bifidobacterial communities of neonates in the first 6 weeks and their inheritance from mother

译名：新生儿6周内肠道微生物群落和双歧杆菌群落的发育及其从母体的遗传性

期刊：Gut Microbes

IF：7.74

发表时间：2021.4.13

通讯作者：Catherine Stanton, Wei Chen

通讯作者单位：爱尔兰Teagasc食品研究中心，江南大学食品科学技术学院

DOI号：10.1080/19490976.2021.1908100

原文链接：

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19490976.2021.1908100

Critical Reviews in Microbiology

综述 | Critical Reviews in Microbiology：下一代益生菌：设计个性化药物的一种有前景的方法

本文由Dr.何力宏编译

印度拉贾帕特拉伊兽医和动物科学大学Tejinder Pal Singha等人于2021年4月6日在Critical Reviews in Microbiology发表题为《Next-generation probiotics: a promising approach towards designing personalized medicine》的文章，本综述剖析了当前肠道微生物组研究的复杂性、重要性和不足之处，通过阐述下一代益生菌（next-generation probiotics, NGPs）的概念及其与传统益生菌的异同、NGPs作为开发个性化药物的潜在价值、NGPs开发的技术挑战及监管准则等，系统描述了NGPs及相关肠道微生物组的发展现状和前景，并提出了开发基于NGPs的产品的路线图。

摘要：肠道微生物组因其可变性和在决定宿主健康方面的作用，常被称作“第二大脑、被遗忘的器官、个体身份证和宿主指纹”等。同时，对宿主健康-肠道微生物关系的深入理解可能开发一种新策略，即：通过干预肠道微生物的组成来控制宿主的健康。益生菌 (probiotics) 、益生元 (prebiotics) 、合生元 (synbiotics) 、粪便微生物移植 (faecal microbiota transplantation, FMT) 等方法已被尝试用以减轻由菌群失调引起的不良影响。但这些方法的效果是笼统的和非特定的。这就需要设计个性化的药物，重点是针对特定疾病的治疗，并考虑到个体特定的肠道微生物组。塑造健康的共生菌群有望成功设计成个性化药物，这些共生菌被称作为下一代益生菌（next-generation probiotics, NGPs），其独特性、未知性和特殊的生长要求给研究人员、工业开发和监管机构带来了困难。从这个角度出发，本综述讨论了NGPs的概念、作为设计个性化药物工具的NGPs候选物、作为NGPs的设计益生菌、所需的监管框架，并提出了开发基于NGPs的产品的路线图。

关键词：下一代益生菌、个性化医疗、设计益生菌、肠道微生物组

原名：Next-generation probiotics: a promising approach towards designing personalized medicine

译名：下一代益生菌：设计个性化药物的一种有前景的方法

期刊：Critical Reviews in Microbiology

IF：7.349

发表时间：2021.04.06

通讯作者：Tejinder Pal Singha

通讯作者单位：印度拉贾帕特拉伊兽医和动物科学大学乳制品科学与技术学院

DOI号：10.1080/1040841X.2021.1902940

原文链接：

https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/1040841X.2021.1902940?journalCode=imby20

npj Biofilms and Microbiomes

科研| npj Biofilms and Microbiomes：肠道微生物群决定了小鼠的社会行为，并诱导其脂肪组织的代谢和炎症变化

本文由茗溪编译

美国加州大学伯克利分校综合生物系/物理系的Oskar Hallatschek等人于2021年3月19日在npj Biofilms and Microbiomes发表题为《Gut microbiota determines the social behavior of mice and induces metabolic and inflammatory changes in their adipose tissue》的文章，该研究采用了已建立的支配性（dominance，Dom）或顺从性（submissiveness，Sub）的社会行为小鼠模型，通过全面分析2种小鼠（Dom和Sub）的16S rRNA基因序列，发现2种行为模式的肠道菌群组成明显不同，主要体现在多样性和类群组成上，证明了肠道微生物群在决定优势和顺从方面的关键作用，并暗示了肠道微生物群、eWAT代谢和炎症特征以及社会行为模式之间的联系，为深入研究肠道微生物群和社会行为之间的关系打下基础。

摘要：肠道微生物群和社会行为之间的联系已经被证实，但是特定微生物群组成对稳定行为模式的转化影响还有待阐明。在这里，我们采用了一个已建立的支配性（dominance，Dom）或顺从性（submissiveness，Sub）的社会行为小鼠模型。通过对Dom和Sub小鼠的16S rRNA基因序列的全面分析，发现2种行为模式的肠道菌群组成明显不同。Sub小鼠肠道菌群的多样性明显低于Dom小鼠，其类群组成仅包括软壁菌门Tenericutes的 Anaeroplasma和支原体属Mycoplasma，以及理研菌科Rikenellaceae和梭菌科Clostridiaceae。相反，Dom小鼠的肠道菌群包括Bacteriodetes门的普雷沃菌属Prevotella，Sub小鼠的肠道菌群明显较少。此外，Sub小鼠从2周龄开始体重下降，并贯穿其一生，伴有较低的附睾白色脂肪组织（epididymis white adipose tissue，eWAT）质量和较小的脂肪细胞（adipocytes ），同时炎症和代谢相关的eWAT脂肪因子的表达显著升高。最后，无菌小鼠的粪菌移植（ fecal microbiota transplantation，FMT）表明，Sub移植小鼠获得了Sub微生物群，并采用了它们的行为和生理特征，包括类似抑郁的症状（depressive-like ）和反社会行为（anti-social behaviors），同时减少了eWAT质量，更小的脂肪细胞和Sub小鼠类似eWAT脂肪因子。总之，我们的研究结果证明了肠道微生物群在决定优势和顺从方面的关键作用，并暗示了肠道微生物群、eWAT代谢和炎症特征以及社会行为模式之间的联系。

原名：Mutability of demographic noise in microbial range expansions

译名：肠道微生物群决定了小鼠的社会行为，并诱导其脂肪组织的代谢和炎症变化

期刊：npj Biofilms and Microbiomes

IF：7.067

发表时间：2021.3.19

通讯作者：Albert Pinhasov&Shiri Navon-Venezia

通讯作者单位：以色列阿里尔大学自然科学系分子生物系，The Dr. Miriam和Sheldon G. Adelson医学院

DOI号：10.1038/s41522-021-00193-9

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41522-021-00193-9

科研| npj Biofilms and Microbiomes：一项多组学方法鉴定与糖尿病性足部感染相关的宿主-微生物变化的初步研究

本文由子梅编译

澳大利亚西悉尼大学医学院传染病和微生物学学院Michael Radzieta和Matthew Malone等人于2021年3月22日在npj Biofilms and Microbiomes (npj: Nature Partner Journals) 发表题为《A multiomics approach to identify host-microbe alterations associated with infection severity in diabetic foot infections: a pilot study》的文章，研究通过鸟枪法基因组测序分析（Metagenome）和双RNA序列转录组学分析（Metatranscriptome）对36例糖尿病性足部感染（DFIs）患者的足部伤口穿刺组织进行多组学研究，以探索DFIs中微生物群的多样性、群落组成和功能潜力，确定DFIs中微生物群的相对活性并鉴定DFIs中存在差异表达的宿主微生物基因。

摘要：糖尿病性足部感染（DFIs）是糖尿病患者住院的一项重要原因，可能导致下肢截肢。因此了解其发病机制并进行有效管理至关重要。该项初步研究使用多组学方法来探索DFIs中宿主-微生物的复杂关系。研究观察到不同PEDIS分级的足部感染患者间整体微生物组构成差异很小。但是大多数轻中度DFIs中富含高度活跃的金黄色酿脓葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和链球菌属（Streptococcus），且研究进一步鉴定出与感染致病性相关的若干种毒性因子的显著富集，而这些感染致病性因子均属于金黄色酿脓葡萄球菌和链球菌属。严重DFIs患者表现出更高的微生物多样性，其差异基因表达分析也显示出多个物种毒性基因的富集，说明DFIs是一种包含多种微生物感染的复杂疾病。轻中度和重度DFIs患者的宿主反应也存在显著差异，这是由于与炎症、急性期反应、细胞应激和广泛免疫相关应答的宿主基因富集而与伤口愈合和肌生成相关的宿主基因显著减少。本研究对与糖尿病性足部感染相关的宿主-微生物变化进行了探索鉴定，对目前国际指南提出的针对主要病原体的抗菌方案提供了多组学视角的研究支持。

原名：A multiomics approach to identify host-microbe alterations associated with infection severity in diabetic foot infections: a pilot study

译名：一项多组学方法鉴定与糖尿病性足部感染相关的宿主-微生物变化的初步研究

期刊：npj Biofilms and Microbiomes

IF：7.067

发表时间：2021.03.22

通讯作者：Michael Radzieta & Matthew Malone

通讯作者单位：澳大利亚西悉尼大学医学院传染病和微生物学学院

DOI号：10.1038/s41522-021-00202-x

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41522-021-00202-x

mSystems

科研| mSystems：真菌和细菌载量：临床应用的非侵袭性炎症性肠病生物标志物

本文由李雅楠编译

西班牙巴塞罗那瓦尔德·希伯伦研究所消化内科C.Manichanh等人于2021年3月23日在mSystems发表题为《Fungal and Bacterial Loads: Noninvasive Inflammatory Bowel Disease Biomarkers for the Clinical Setting》的文章，本研究利用实时PCR扩增ITS2区和16S rRNA基因分析了粪便样本中的真菌和细菌载量。将微生物数据与人口统计学和标准实验室数据相结合来诊断回肠或回肠结肠CD和UC，并使用随机森林算法预测疾病复发。通过本项研究，希望将粪便中真菌和细菌载量作为一种非入侵性的手段，可以让医生来区分疾病亚型或在临床环境中预测疾病发作。

摘要：微生物组序列数据已被用来确诊克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC）。基于这些数据的分析，我们已经在生物属的水平上通过微生物标志物准确预测CD和CD复发。然而，微生物载量作为炎症性肠病（IBD）潜在生物标志物的研究还不够深入。在这项研究中，我们想让真菌和细菌载量作为生物标志物来检测CD和UC以及CD和UC复发。我们分别用实时PCR扩增ITS2区和16S rRNA基因分析了206名参与者的294份粪便样本中的真菌和细菌载量。我们将微生物数据与人口统计学和标准实验室数据相结合来诊断回肠或回肠结肠CD和UC，并使用随机森林算法预测疾病复发。IBD患者与无亲缘关系的健康人作为对照，CD患者与UC患者的内镜缓解期、UC复发患者与非UC患者之间的真菌和细菌载量差异均有显著性（P<0.05）。微生物载量数据与人口统计学和标准实验室数据相结合，将随机森林模型的性能提高了18%，使受试者工作特征曲线下的平均面积达到了0.842（95%可信区间，0.65~0.98），对IBD的诊断、CD和UC鉴别以及CD和UC复发的预测能力有所提高。本项研究结果表明，粪便中真菌和细菌载量作为一种非入侵性的手段可以让医生来区分疾病亚型或在临床环境中预测疾病发作。