肠道菌怎样为肝脏提供远程保护？
4 月 2 日的《热心肠日报》，我们解读了 9 篇文献，分别关注：肠肝轴，乳杆菌，野化鼠，菌群-免疫互作，新冠肺炎，精神分裂症，益生菌，砷，瘤胃菌群。
Cell子刊：肠道乳杆菌保护肝脏免受氧化性损伤
Cell Metabolism——[22.415]
① 对无菌和常规小鼠的肝脏进行代谢组和转录谱分析，发现肠道菌群能诱导肝脏的Nrf2抗氧化和异生物质反应；② 果蝇和小鼠中，肠道乳杆菌属成员可诱导肝脏Nrf2；③ 补充人共生菌鼠李糖乳杆菌GG（LGG）可增强果蝇和小鼠肝脏的Nrf2活性，进而保护肝脏免受乙酰氨基酚过量和急性乙醇中毒导致的氧化性损伤；④ LGG产生的5-甲氧基吲哚乙酸是Nrf2的小分子激活剂；⑤ 以上结果阐释了肠道微生物调节肝脏对氧化损伤敏感性的机制。
【主编评语】
发表在《Cell Metabolism》上的文章。研究利用小鼠和果蝇模型，发现肠内乳杆菌可以通过产生5-甲氧基吲哚乙酸，来激活肝脏Nrf2，进而实现对肝脏氧化应激的”远程调控“。这是，至少是一部分，肠道菌群调控肝脏氧化应激易感性的机制。（@兵兵）
【原文信息】
Gut-Resident Lactobacilli Activate Hepatic Nrf2 and Protect Against Oxidative Liver Injury
2020-03-25, doi: 10.1016/j.cmet.2020.03.006
Cell子刊：实验室小鼠“野生化”后的免疫应答变化与真菌定殖相关
Cell Host and Microbe——[15.753]
① 将实验室所用的近交系小鼠释放到自然环境使其“野生化”，可促进T细胞的分化及活化，并增加血液及淋巴结中的粒细胞数量；② “野生化”小鼠的淋巴结细胞对微生物抗原的应答增强，但其体内并未检测到免疫活化相关的病原体感染；③ “野生化”小鼠的肠道菌群组成发生变化，肠道中的真菌显著增加；④ 将白色念珠菌（模式真菌）或从“野生化”小鼠身上分离的真菌定殖于实验室小鼠体内，可增加循环粒细胞的数量。
【主编评语】
自然环境中的野生小鼠与人工饲养的实验室小鼠表现出更高的免疫激活能力，部分可归因于微生物的暴露。Cell Host and Microbe上发表的一项最新研究，发现将实验室小鼠释放至自然环境中“野生化”后，可增强T细胞活化并增加循环粒细胞数量，而“野生化”后的真菌定殖增加可能导致了相关的免疫系统变化。（@沈志勋）
【原文信息】
Altered Immunity of Laboratory Mice in the Natural Environment Is Associated with Fungal Colonization
2020-03-24, doi: 10.1016/j.chom.2020.02.015
Cell子刊：个体免疫应答中，环境和遗传因素各有什么影响？
Cell Host and Microbe——[15.753]
① 将携带IBD易感基因Nod2和Atg16l1突变的实验室小鼠暴露于室外环境，探索基因和环境因素对机体免疫反应的影响；② 血液免疫细胞群的个体差异主要受环境因素影响，而由微生物抗原诱导的细胞因子生成则受遗传变异的影响更大；③ 与野生型小鼠相比，Nod2敲除小鼠野生化后会产生更多的微生物抗原诱导的细胞因子；④ 淋巴结中T细胞相关的转录因子网络能预测不同环境的影响；⑤ 对产气荚膜梭菌、白色念珠菌和普通拟杆菌的免疫反应网络与环境变化相关。
【主编评语】
免疫反应在不同个体间可以存在很大差异，受到遗传和环境等多方面因素的影响，Cell Host and Microbe近期发表的一项研究，将携带炎症性肠病（IBD）易感基因的实验小鼠放到室外围栏，分析野生化后小鼠免疫指标的变化，并通过多组学的机器学习建模，鉴定出环境特异性和遗传特异性的影响。该研究发现，暴露于环境微生物能促进小鼠免疫细胞群的个体差异，而由微生物刺激引起的细胞因子应答，则在更大程度上受到遗传易感性的影响。这些发现对于进一步研究免疫的个体差异，很有参考价值。（@mildbreeze）
【原文信息】
Rewilding Nod2 and Atg16l1 Mutant Mice Uncovers Genetic and Environmental Contributions to Microbial Responses and Immune Cell Composition
2020-03-24, doi: 10.1016/j.chom.2020.03.001
国内团队：胃肠道症状对新冠肺炎患者的影响
Gastroenterology——[19.233]
① 纳入254名新冠肺炎患者（平均50.6岁，包含93名医疗人员、115名男性），在观察期结束后，46名患者出院，16名死亡，192名继续接受治疗；② 66名（26%）患者表现出胃肠道症状，胃肠道症状对并发症发生率、临床预后无显著影响；③ 在非医疗人员中，女性患者出现胃肠道症状的比例显著高于男性患者，具有胃肠道症状的患者中更加常见喉咙痛、头晕、疲劳等症状，并表现出血红蛋白的降低、C反应蛋白及谷丙转氨酶升高；④ 在医疗人员中无上述发现。
【主编评语】
来自华中科技大学同济医学院附属协和医院的Xiaogang Shu团队及华中科技大学同济医学院附属武汉中心医院的Bin Chen团队在Gastroenterology上发表的一项最新研究，报道了254名新冠肺炎患者临床特征，发现共有26%的患者表现出胃肠道症状。在非医疗人员患者中，胃肠道症状与喉咙痛、头晕、疲劳相关，并与部分实验室检查指标相关，但在医疗人员患者中无上述发现。（@沈志勋）
【原文信息】
Effect of gastrointestinal symptoms on patients infected with COVID-19
2020-03-18, doi: 10.1053/j.gastro.2020.03.020
马现仓+贾慧珏等：精神分裂症患者的肠道微生物组特征
Nature Communications——[11.878]
① 收集90例未经治疗的精神分裂症患者和81例对照的粪便样本，通过宏基因组关联分析鉴定出83个相对丰度有显著差异的OTU；② 患者菌群中，兼性厌氧菌和口腔菌增多，短链脂肪酸合成、色氨酸代谢、多种神经递质的合成/降解等功能潜力发生改变；③ 包含26个OTU的诊断模型可较准确的区分患者和对照（AUC=0.896），并在测试队列中得到确认（AUC=0.765）；④ 移植患者中富集的前庭链球菌，可诱导小鼠的精神分裂症样行为、改变外周神经递质水平。
【主编评语】
肠道菌群可作用于肠脑轴，与神经疾病的发生存在密切关联。Nature Communications最新发表了来自西安交大一附医院马现仓团队和华大基因贾慧珏团队等的合作研究，鉴定出精神分裂症相关的人肠道微生物组的组成和功能特征，为进一步研究其发病机制和治疗方法提供了新线索。有兴趣的读者不妨结合阅读一下他们团队去年发表的一篇相关论文（查看文章），会有更多收获。（@mildbreeze）
【原文信息】
Metagenome-wide association of gut microbiome features for schizophrenia
2020-03-31, doi: 10.1038/s41467-020-15457-9
张和平团队：干酪乳杆菌Zhang对人肠道菌群的调节具有个体性
Gut Microbes——[7.823]
① 纳入6个亚洲地区的106名健康成人，分析食用干酪乳杆菌Zhang（LCZ）对肠道菌群的影响，并计算肠道菌群变异指数（GMVI）进行量化对比；② LCZ对菌群的影响与受试者的基础肠道菌群组成密切相关，且存在地域差异，新疆受试者的GMVI最高、新加坡的最低；③ 食用LCZ增加了有益菌的相对丰度，抑制了有害菌的生长，且部分受试者肠型改变，使乳酸菌丰度上升；④ LCZ可增强菌群的磷酸盐代谢、氨基酸转运系统和异亮氨酸生物合成，降低脂多糖生物合成。
【主编评语】
内蒙古农业大学张和平团队研究成果。文章采用PacBio单分子实时测序技术，测定了食用干酪乳杆菌Zhang（LCZ）对6个不同亚洲地区健康成人的肠道菌群的影响。研究结果表明，LCZ对菌群的影响高度依赖个体本身的菌群组成，并揭示了LCZ对肠道菌群的组成和功能的潜在有益调节作用。这些发现对于益生菌的精准化应用具有重要参考意义。（@兵兵）
【原文信息】
Probiotic-directed modulation of gut microbiota is basal microbiome dependent
2020-03-21, doi: 10.1080/19490976.2020.1736974
一种潜在益生菌治疗代谢综合征的安全性及有效性
NPJ Biofilms and Microbiomes——[6.333]
① 24名代谢综合征患者分为3组，每日分别口服不同剂量的Anaerobutyricum soehngenii（10^7/天、10^9/天、10^11/天）；② 4周治疗后，A. soehngenii表现出很好的安全性，患者粪便中的A. soehngenii丰度与外周胰岛素敏感性的改善显著相关；③ 患者对A. soehngenii治疗的应答（定义为4周后的胰岛素敏感性改善）受到治疗前的菌群组成影响；④ 直肠真杆菌、毛螺菌科与患者对A. soehngenii的应答呈正相关，Prevotella copri与患者的应答呈负相关。
【主编评语】
Anaerobutyricum soehngenii是一种属于厚壁菌门的厌氧革兰氏阳性菌，具有调节宿主胆汁酸代谢及产生丁酸盐的能力。NPJ Biofilms and Microbiomes上发表的一项I/II期剂量探索试验，在代谢综合征患者中发现，口服A. soehngenii治疗连续4周后，粪便中可检测到的A. soehngenii丰度与外周胰岛素敏感性的改善呈正相关，而治疗前的菌群组成影响了患者对于A. soehngenii治疗的应答。（@沈志勋）
【原文信息】
Treatment with Anaerobutyricum soehngenii: a pilot study of safety and dose–response effects on glucose metabolism in human subjects with metabolic syndrome
2020-03-27, doi: 10.1038/s41522-020-0127-0
中科院大学：砷释放与暴露的体外菌群检测
Environmental Science & Technology——[7.149]
① 黄钾矾中砷（As）的释放主要发生在小肠，而针铁矿则发生在结肠；② 结肠中，人体肠道菌群对针铁矿中As（V）、Fe（III）的还原程度高于黄钾矾；③ 针铁矿孵育后，液相和固相中As（III）占总As的比例分别为43.2%、8.5%，而黄钾矾在结肠消化道中产生了几乎所有的As（III）；④ 人体胃肠道中砷的生物利用度主要来源于黄钾矾中Fe（III）的溶解，以及微生物对针铁矿中Fe（III）和As（V）的还原。
【主编评语】
中科院资源环境学院崔岩山团队研究成果。研究采用动态体外消化系统SHIME模型，探究针铁矿和黄铁矾与菌群共孵育条件下，其中砷的释放和转化。研究结果表明，针铁矿和黄铁矾中砷的释放发生在不同的肠道部位，且不同部位的肠道菌群对两者中砷的转化情况不同。铁元素影响过程中砷的释放和转化。（@兵兵）
【原文信息】
In Vitro Assessment of Arsenic Release and Transformation from As (V)-Sorbed Goethite and Jarosite: The Influence of Human Gut Microbiota
2020-03-16, doi: 10.1021/acs.est.9b07235
瘤胃菌群中的群体感应蛋白
Microbiome——[10.465]
① 对已发表的瘤胃菌群中的311个革兰氏阳性菌、136个革兰氏阴性菌和1个革兰氏可变菌基因组进行群体感应（QS）蛋白鉴定；② 基于AHL的QS只在柠檬酸杆菌检测到，而基于Lux蛋白的AI-2 QS在革兰氏阴性和阳性菌均有发现，占总基因组的38.2%；③ 瘤胃中最丰富的丁酸弧菌属、普氏菌属、瘤胃球菌属和假丁酸弧菌属拥有最多的基于lux的AI-2 QS基因；④ 宏转录组分析表明，只有部分细菌的luxS基因有表达，以普氏菌属表达量最高，表明其在QS中的重要作用。
【主编评语】
反刍家畜瘤胃适宜的环境(如恒定的温度、pH及充足的养分)为众多微生物的生长提供了良好条件，同时，这些瘤胃微生物在对营养物质进行降解时存在着复杂的共生、竞争关系。群体感应(Quorum sensing, QS)是大多数生物膜中细菌的交流方式，基于酰基高丝氨酸内酯(Acyl- homoserine lactone, AHL)的群体感应通常只存在于革兰氏阴性菌，而基于lux蛋白的自诱导物-2（AI-2）的群体感应常用于革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌间的交流。然而，对瘤胃中细菌细胞间的交流知之甚少。发表在Microbiome的研究对瘤胃菌群基因组进行了全面的群体感应（QS）蛋白鉴定，并结合瘤胃宏转录组分析，表明基于Lux蛋白系统的QS广泛存在于瘤胃菌群。该研究有助于更好地理解瘤胃中植物与微生物的相互作用。（@nana）
【原文信息】
Can rumen bacteria communicate to each other?
2020-02-21, doi: 10.1186/s40168-020-00796-y
感谢本期日报的创作者：爱的抉择，沈志勋，mildbreeze，爱吃番茄的Mona，徐笑
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