医学周报 | 微生物重要期刊最新研究进展（20210824）

Nature子刊

科研| Nature Communications：棕色脂肪组织是微生物菌群缺失小鼠清除葡萄糖的关键贮藏体

本文由番茄加牛腩同学编译

文章摘要：肠道微生物群缺失的小鼠表现出葡萄糖清除加速（即更好的血糖调控能力）。然而，负责葡萄糖摄取的组织器官都是哪些仍然没有得到定论。不同的研究表明白色脂肪组织的棕色化或肝脏糖异生的调节可能与肠道微生物群缺失时葡萄糖清除率增加有关。基于此，本研究探究了 3 种不同小鼠模型中 22 种不同组织的葡萄糖摄取情况。研究人员发现抗生素混合物 (antibiotic mixture, ABX) 处理消耗肠道微生物群时可促进棕色脂肪组织和盲肠中的葡萄糖摄取，适应性产热和UCP1的表达对于增加的葡萄糖摄取和清除是可有可无的，这一过程不依赖于适应性产热，而白色脂肪组织（white adipose tissue，WAT）和肝脏组织在这一过程中并没有发挥显著的作用。目前大多认为BAT对血糖的吸收和调控是通过激活适应性产热通路完成的，该研究发现了在清除肠道菌群的条件下BAT中葡萄糖代谢途径可以与产热途径分离。

关键词：棕色脂肪组织、无菌小鼠、UCP1、适应性产热、葡萄糖摄取

论文ID

原名：Brown adipose tissue is the key depot for glucose clearance in microbiota depleted mice

译名：棕色脂肪组织是微生物菌群缺失小鼠清除葡萄糖的关键贮藏体

期刊：Nature Communications

IF：14.919

发表时间：2021.08.05

通讯作者：John R. Speakman

通讯作者单位：中国科学院遗传与发育生物学研究所

DOI号：10.1038/s41467-021-24659-8

原文链接：

http://doi.org/10.1038/s41467-021-24659-8

Science

科研| Science：高脂饮食诱导的结肠细胞功能障碍促进菌群产生三甲胺

本文由番茄加牛腩同学编译 

文章摘要：西方饮食模式具有高脂的特点。此前的研究已经表明，该饮食模式会促进胆碱的生成，而胆碱会进一步被肠道菌群代谢成三甲胺（trimethylamine，TMA），再在肝脏中转化成氧化三甲胺（trimethylamine N-oxide, TMAO），从而增加心血管疾病的患病风险。此外，西方饮食模式中富含的饱和脂肪酸，会通过诱导线粒体产生过氧化氢，影响线粒体的生物能学（bioenergetics），并进一步对肠道的生理状况产生负面影响。然而，饮食引起的肠道生理变化是否会改变微生物群的代谢能力仍然未知。运用饮食诱导肥胖的小鼠模型，研究人员发现长期暴露于高脂饮食会通过改变肠上皮生理学来升级大肠杆菌Escherichia coli 胆碱分解代谢。高脂饮食会损害结肠上皮中线粒体的生物能学，从而增加氧气和硝酸盐的腔内生物利用度，进而加强大肠杆菌依赖呼吸的胆碱分解代谢。而反过来，大肠杆菌胆碱分解代谢又增加了循环氧化三甲胺（一种由肠道菌群产生的潜在有害代谢物）的水平。

关键词：氧化三甲胺、大肠杆菌、线粒体活性、胆碱、结肠上皮细胞

论文ID

原名：High-fat diet–induced colonocyte dysfunction escalates microbiota-derived trimethylamine N-oxide

译名：高脂饮食诱导的结肠细胞功能障碍促进菌群产生三甲胺

期刊：Science

IF：47.728

发表时间：2021.08.13

通讯作者：Andreas J. Bäumler、Mariana X. Byndloss

通讯作者单位：美国加利福尼亚大学戴维斯分校、美国范德堡医学大学中心

DOI号：10.1126/science.aba3683

原文链接：

http://science.sciencemag.org/content/373/6556/813

Gut

科研| Gut：人胃微生物群移植在无菌小鼠中重现癌前病变

本文由蔚蓝编译

摘要：目的：胃癌（Gastric cancer，GC）是癌症相关死亡的主要原因。尽管除幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）以外的其他微生物也可能导致胃癌发生，但尚无可用于研究人胃微生物群在这一过程中作用的野生型无菌（germ-free，GF）小鼠模型。我们旨在评估移植了来自不同胃疾病状态患者胃微生物的GF小鼠胃组织病理学特征及其与微生物群的关系。

设计：分析来自12名胃黏膜不典型增生或GC患者胃体及胃窦部组织和胃液的微生物群谱。随后，将来自慢性浅表性胃炎、肠上皮化生或GC患者的胃体和胃窦部活检组织（n=15）及胃液 (n=12) 移植到42只GF C57BL/6小鼠中。使用扩增子测序（amplicon sequencing）分析胃微生物群。在移植1月后对小鼠胃组织病理学特征进行免疫组织化学分析。在移植1年后对另一组独立的15只GF小鼠进行分析。

结果：不典型增生或GC患者胃体和胃窦的微生物群落结构相似。而来自肠上皮化生或GC患者的胃微生物群选择性定植于小鼠胃中并诱导癌前病变：壁细胞减少，炎症病灶、F4/80和Ki-67表达以及CD44v9/GSII 凝集素表达增加。在移植1年后观察到显著的异型增生改变。

结论：在移植了肠上皮化生或GC患者胃微生物群的GF小鼠中，癌前病变的主要组织病理学特征是可重现的。我们的研究结果表明GF小鼠可用于分析人类胃微生物组研究中报告的关联的因果关系。

论文ID

原名：Human gastric microbiota transplantation recapitulates premalignant lesions in germ-free mice

译名：人胃微生物群移植在无菌小鼠中重现癌前病变

期刊：Gut

IF：23.059

发表时间：2021.08.13

通讯作者：Jihyun F Kim & Ki Taek Nam & Yong Chan Lee

通讯作者单位：延世大学系统生物学系和生命科学部；延世大学医学院Severance生物医学研究所；延世大学医学院Severance医院内科

DOI号：10.1136/gutjnl-2021-324489

原文链接：

https://gut.bmj.com/content/early/2021/08/18/gutjnl-2021-324489.long

Gastroenterology

综述 | Gastroenterology：乳糜泻的辅助因子、微生物和免疫遗传学，以指导诊断和治疗的新方法

本文由艾奥里亚编译

摘要：乳糜泻 (CeD) 作为一种常见的免疫介导疾病，不仅影响小肠，还能够对许多肠外部位造成影响。麸质蛋白（gluten proteins）的作用可被视为是一种饮食触发因素，HLADQ2或DQ8作为主要的遗传倾向，而组织转谷氨酰胺酶 (TG2) 作为机制上涉及的自身抗原，这些是CeD的独特特征。最近的研究表明，包括肠道菌群及其代谢产物、非麸质饮食触发因素、肠道屏障缺陷、新型免疫细胞表型以及介质和细胞因子在内的许多辅因子能够与这些关键触发因素协同作用。此外，除了HLA-DQ2和-DQ8，多重复杂的易感性遗传因素及其之间的相互作用已被研究，其中大多数与其他易感染性想重叠，而这些又通常是自身免疫性的，与CeD相关的疾病。由此产生的对CeD发病机制及其多种表现的更好理解已经为新型治疗方法铺平了道路，新型的治疗方法摆脱了终身严格的无麸质饮食（一种给患者带来负担，往往不会导致粘膜完全愈合的方法）。因此，在改进的CeD小鼠模型和体外类器官培养的支持下，一些靶向治疗正处于2-3期临床研究中，这些资料方式包括高效谷蛋白降解口服酶、抑制TG2、细胞因子治疗、诱导对谷蛋白摄入的耐受性，同样也包括使用益生菌和微量营养素的辅助和预防方法。这些标志物可能用作伴随诊断，允许对患者进行易于操作和可靠的监测，最终支持CeD的个性化治疗。

关键词：乳糜泻、肠道屏障、麸质敏感性、疗法、临床研究、肠道菌群、自身免疫、益生菌、遗传学、全基因组关联研究（GWAS）

论文ID

原名：Co-factors, microbes and immunogenetics in celiac disease to guide novel approaches for diagnosis and treatment

译名：乳糜泻的辅助因子、微生物和免疫遗传学，以指导诊断和治疗的新方法

期刊：Gastroenterology

IF：22.682

发表时间：2021年8月17日在线发表

通讯作者：Detlef Schuppan

通讯作者单位：德国美因茨约翰内斯古滕贝格大学（Johannes Gutenberg University）

DOI号：10.1053/j.gastro.2021.08.016

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016508521033837#!

Cell Host & Microbe

科研| Cell Host & Microbe：肠道微生物组ADP-核糖转移酶是广泛存在的噬菌体编码的适应症因子

本文由维迪编译

摘要：细菌ADP-核糖转移酶（ADP-ribosyltransferases，ADPRTs）被认为是一种通过修饰宿主蛋白参与发病机制的毒素。在本文中，我们报道ADPRTs不是病原体限制的，但广泛存在于人类肠道微生物群中，并经常与噬菌体元件相关。我们在一个大型临床分离物收集中验证了它们的生化活性，并进一步检测了Bxa，一种在拟杆菌Bacteroides 中高度丰富的ADPRT。Bxa在拟杆菌中表达、分泌并具有酶活性，能ADP-核糖化非肌球蛋白II蛋白。在上皮细胞中加入Bxa可以重塑肌动蛋白细胞骨架并诱导肌苷的分泌。编码Bxa 的B. stercoris 可以利用肌苷作为碳源，在无菌和改变的ASF（altered Schaedler flora) 小鼠体内，其肠道定植数量明显高于Bxa缺失菌株。定植与粪便和组织中肌苷浓度的增加相关。综上所述，我们的结果表明ADPRT作为细菌适应症因子，并在微生物组中丰度较高。

关键词：微生物群、噬菌体、ADP-核糖基转移酶、ADP核糖基化、拟杆菌、肠道定植、肌酐、细胞骨架、生物膜、适应症因子

论文ID

原名：Gut microbiome ADP-ribosyltransferases are widespread phage-encoded fitness factors

译名：肠道微生物组ADP-核糖转移酶是广泛存在的噬菌体编码的适应症因子

期刊：Cell Host & Microbe

IF：21.023

发表时间：2021.8.16

通讯作者：Ramnik J. Xavier

通讯作者单位：哈佛大学医学院麻省总医院分子生物学部，计算与综合生物学中心

DOI号：10.1016/j.chom.2021.07.011

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1931312821003449

图文摘要

Gut Microbes

科研| Gut Microbes：一项包含377名受试者的双盲随机研究确定瘤胃球菌、粪球菌、克里斯滕森菌和柯林斯菌是低聚半乳糖调节乳糖不耐症患者肠道微生物长期潜在的关键因素

本文由流浪过的梦编译

摘要：随着年龄的增长，人类肠道乳糖酶-根皮苷水解酶（乳糖酶）的表达会自然下降。虽然大多数人无法大量消化乳糖，摄入少量乳糖后出现特定症状（腹泻、胃胀气、腹胀等）的个体被认为是乳糖不耐症。最近的研究表明，30天的纯低聚半乳糖 (GOS) 给药显著减轻了乳糖不耐症患者的症状并改变了粪便微生物组成。在本研究中，我们对377名LI患者的粪便微生物组成进行了深入分析，这些患者被随机分配到两种GOS剂量之一（低剂量：10-15 g/d或高剂量：15-20 g/d）进行一项平行、双盲试验。在0周、4周、9周、16周和22周对GOS组或安慰剂组进行16S rRNA扩增子测序。接受治疗和随后乳制品使用影响的微生物群包括双歧杆菌（Bifidobacterium）、乳酸杆菌（Lactobacillus）、乳球菌（Lactococcus）和链球菌（Streptococcus）的乳糖发酵种。增加的二次发酵微生物包括粪球菌（Coprococcus）、瘤胃球菌（Ruminococcus species）、Blautia producta和甲烷短杆菌（Methanobrevibacterium）。利用乙酸生成丁酸的三级发酵菌数量也有所增加，包括普氏粪杆菌（Faecalibacterium prausnitzii）、粪便罗斯拜瑞氏菌（Roseburia faecis）和粪肠球菌（C. eutactus）。

结论：调节可能与疾病相关的肠道微生物群落失衡是微生物组研究的主要目标之一。这项研究证实并扩展了GOS对临床诊断为乳糖不耐受个体中有益菌和共生菌的调节，从而提出了可以调整肠道微生物比例以提高生活质量的观点。除了传统、潜在的益生菌（双歧杆菌、乳酸杆菌、粪杆菌属）之外，我们还鉴定了新的细菌分类群（瘤胃球菌、粪球菌、克里斯滕森菌(Christensenella)、柯林斯菌(Collinsella)）这可能是治疗增强的有益肠道的一部分，其潜在后果是长期增加的糖化潜能，从而提高了食用奶制品的能力。需要进一步的研究来预测治疗反应，从而推进个性化疾病管理。

关键词：益生元、微生物组、乳糖不耐症、人乳糖酶、双歧杆菌、短链脂肪酸、低聚半乳糖、GOS

论文ID

原名：A double-blind, 377-subject randomized study identifies Ruminococcus, Coprococcus, Christensenella,  and Collinsella as long-term potential key players in the modulation of the gut microbiome of lactose intolerant individuals by galacto-oligosaccharides

译名：一项包含377名受试者的双盲随机研究确定瘤胃球菌、粪球菌、克里斯滕森菌和柯林斯菌是低聚半乳糖调节乳糖不耐症患者肠道微生物长期潜在的关键因素

期刊：Gut Microbes

IF：10.245

发表时间：2021年8月7日

通讯作者：M. A. Azcarate-Peril

通讯作者单位：美国北卡罗来纳大学医学院消化与肝脏科医学系&胃肠道生物学与疾病中心微生物组

DOI号：10.1080/19490976.2021.1957536

原文链接：

https://doi.org/10.1080/19490976.2021.1957536

Journal of Genetics and Genomics

科研| Journal of Genetics and Genomics：卡拉胶寡糖和相关的卡拉胶降解细菌诱导无菌小鼠肠道炎症（国人佳作）

本文由蓝胖儿编译

摘要：卡拉胶（CGN）广泛应用于食品和药品中，但其安全性仍存在争议。为了研究人类结肠中CGN和CGN降解菌的作用，我们筛选了人类粪便微生物群研究其对CGN的降解，以及无菌小鼠对CGN和/或CGN降解菌的炎症反应。薄层色谱分析表明高分子量（MW）CGNs（≥100 kDa）在存在人类粪便微生物群的情况下仍然未降解，而当低分子量CGNsκ即κ-卡拉胶寡糖（KCO，~4.5 kDa）暴露于八份人类粪便样本中时，可在其中的七份中降解，尽管硫酸盐基团在降解过程中未被去除。从粪便样品中分离出的解木聚糖拟杆菌（Bacteroides xylanisolvens）和大肠杆菌（Escherichia coli）可协同降解KCO，解木聚糖拟杆菌是主要降解菌。与KCO或单独使用KCO降解细菌相比，KCO与KCO降解细菌联合处理在无菌小鼠的结肠和直肠产生的促炎作用更强。同样，联合处理组小鼠的p-p38-、CD3-和CD79a-阳性免疫细胞比单一处理组小鼠更丰富。我们的研究表明，KCO降解菌和KCO的低分子量产物可促进小鼠的促炎作用，这也是评估食品或药物中CGN安全性的两个关键指标。

关键词：卡拉胶、卡拉胶寡糖、低聚糖降解菌、肠道炎症、无菌小鼠

论文ID

原名：Carrageenan oligosaccharides and associated carrageenan-degrading bacteria induce intestinal inflammation in germ-free mice

译名：卡拉胶寡糖和相关的卡拉胶降解细菌诱导无菌小鼠肠道炎症

期刊：Journal of Genetics and Genomics

IF：4.275

发表时间：2021.8.13

通讯作者：魏泓、于广利&王欣

通讯作者单位：第三军医大学基础医学院、中国海洋大学山东省糖科学与糖工程重点实验室&浙江省农业科学院食品科学研究所

DOI号：10.1016/j.jgg.2021.08.001

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1673852721002459

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