第1724期：代谢疾病恶化新冠肺炎？21分综述全面解析
本期话题：新冠肺炎，糖尿病，肥胖，卫生假说，生物钟，肠道感染，肠道免疫，定植抗性，小檗碱，合成微生物组，细菌粘附
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02月03日

Cell子刊：代谢疾病与新冠肺炎相关性的序幕已拉开（综述）

Cell Metabolism [IF:21.567]
① 糖尿病与肥胖人群对新冠病毒的易感性并未升高，但这类人群的住院率更高、病情更严重，2型糖尿病与不良预后相关；② 年轻人群的BMI和新冠肺炎严重程度正相关 ，但该关系并非都是线性的，受成人心脏代谢问题的影响较大；③ 针对新冠病毒的免疫反应、病毒清除、RNA疫苗有效性上，无明确证据表明糖尿病、肥胖人群与普通人群有异；④ 新冠肺炎住院患者中，高血糖症状与激素药物使用相关；⑤ 虽不排除可能性，新冠病毒直接感染胰岛β细胞的概率极小。
【主编推荐语】新冠肺炎全球蔓延至今，住院患者的肥胖、糖尿病和心血管风险因素成为科研和医学转化的关注点。Cell Metabolism近期发表综述，回顾了2020年初至今对于肥胖/糖尿病与新冠肺炎的相关性研究，指出代谢风险因素与新冠肺炎发生、发展与预后的研究仍然有许多空缺，强调了需要关注新冠肺炎对于代谢疾病的长期影响。该综述对于系统性了解代谢疾病与新冠肺炎的关联、合理制定对症治疗手段具有参考价值。（@周旸）
Diabetes, obesity, metabolism and SARS-CoV-2 infection: The end of the beginning
2021-01-21, doi:10.1016/j.cmet.2021.01.016
免疫 代谢紊乱 新冠肺炎 综述 糖尿病 肥胖 Daniel J Drucker
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新冠大流行对人类共生微生物的影响（观点）

PNAS [IF:9.412]
① 近几十年来卫生消毒的加强、抗生素的使用和城市化进程导致人类共生菌多样性下降和种群消失（卫生假说），这与新冠大流行一起对人类共生菌群产生广泛，不均衡和长远的影响；② 新冠病毒感染对肠道菌群影响显著，菌群也通过免疫影响新冠重症率和致死率；③ 新冠的防控手段，以及新冠流行对人类饮食和社交习惯的改变对共生菌群具有巨大的影响，引出很多新的科学问题和研究机遇，值得探究；④ 人类需要在新冠防控和保护菌群多样性间达到平衡。
【主编推荐语】新冠病毒的全球大流行为人类的生活方式带来了极大的改变。这些生活方式的改变和认知将在很大程度上对人类共生微生物发生长期的、巨大的影响，从而对人类健康带来巨大的影响。近期一篇发表在PNAS的展望，从新冠肺炎本身以及对于人类生活方式的影响等多个角度和层面讨论了新冠病毒流行对于人类共生菌，特别是肠道菌群的影响，以期未来当人类面对新的流行疫情时，充分考虑多个角度的影响，选择更加适合的防控策略和手段。（@Zhonghua）
The hygiene hypothesis, the COVID pandemic, and consequences for the human microbiome
2021-01-20, doi:10.1073/pnas.2010217118
新冠疫情 卫生假说 共生菌群 其他 展望 医学研究 B Brett Finlay Tamara Giles-Vernick
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Nature Reviews：一文读懂消化系统中的生物钟（综述）

Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology [IF:29.848]
① 节律系统控制消化道的消化、吸收、运动、激素、肠屏障功能和肠道菌群的昼夜节律，调节糖稳态、脂质和胆汁酸代谢；② 多种激素（褪黑素、糖皮质激素和胃肠激素等）、进食时间、食物组成和微生物代谢物等，可影响中央时钟与消化系统外周时钟之间的双向互作；③ 进食时间是同步外周生物钟的首要因素，主要由胰岛素和IGF1等胃肠激素介导；④ 限时进食、定时锻炼、定时服药和调节昼夜节律系统的时相药，或能预防和治疗生物钟紊乱及其相关疾病。
【主编推荐语】生物钟是影响机体健康的重要因素，越来越多的证据显示生物钟紊乱可促进肥胖等疾病的发生。Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology发表的最新综述，详细介绍了关于消化系统生物钟的研究进展，推荐专业人士学习。（@mildbreeze）
Circadian clocks in the digestive system
2021-02-02, doi:10.1038/s41575-020-00401-5
生物钟 消化系统 胃肠激素 Inge Depoortere Anneleen Segers
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长链非编码RNA调节肠上皮的抗寄生虫能力

PLoS Pathogens [IF:6.218]
① 隐孢子虫感染的肠上皮细胞，引起I型干扰素（I型IFN）表达及其下游信号通路激活；② I型IFN信号通路激活可引起小鼠细胞中NR_033736的表达上调；③ NR_033736可装配到ISGF3复合物中，影响STAT2募集，并通过抑制启动子区转录活性组蛋白修饰（H3K4me3）来抑制I型IFN控制基因的转录；④ NR_033736可增强上皮细胞对隐孢子虫的防御作用；⑤ 人细胞中的NR_033736同源物——NR_146489.1，有可能与NR_033736具有相似的抗寄生虫感染功能。
【主编推荐语】肠道上皮细胞对于病原体的天然免疫依赖I型干扰素免疫通路。PLoS Pathogens近期发表研究，发现隐孢子虫感染的肠上皮细胞后，I型干扰素可以上调长链非编码RNA NR_033736的表达，进而增强上皮细胞对隐孢子虫的防御作用；NR_033736参与了对I型干扰素信号通路的负反馈调节。该结果对于阐释长链非编码RNA在肠上皮天然免疫中的作用有参考价值。（@周旸）
A host cell long noncoding RNA NR_033736 regulates type I interferon-mediated gene transcription and modulates intestinal epithelial anti-Cryptosporidium defense
2021-01-22, doi:10.1371/journal.ppat.1009241
肠道免疫 长链非编码RNA 研究论文 基础研究 动物 细胞 寄生虫感染 隐孢子虫病 Xian-Ming Chen Juan Li
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设计可激活肠道免疫应答的菌群以对抗感染及炎症

PLoS Pathogens [IF:6.218]
① 构建包含35个菌种（来自人体肠道菌群的4个主要菌门）的共生菌组合，评估其在无菌小鼠体内对巨噬细胞的刺激作用；② 厚壁菌门及拟杆菌门诱导初级免疫应答（TNF），拟杆菌门诱导次级免疫应答（IL-6）；③ 梭菌纲（厚壁菌门）通过TLR2和TLR4激活免疫应答，拟杆菌纲（拟杆菌门）的作用仅通过TLR4介导；④ 典型的NF-κB作为“变阻器”，将TLR接收的菌群信号转化为免疫刺激；⑤ 基于上述结果设计跨门共生菌组合，可抵抗肠道感染并强化黏膜屏障功能。
【主编推荐语】PLoS Pathogens上发表的一项最新研究，通过评估35个共生菌种（来自人体肠道菌群的4个主要菌门）对小鼠巨噬细胞的刺激作用，发现不同菌门的细菌可通过激活不同TLR受体，在NF-κB的介导下，引起不同的免疫应答。基于上述发现，构建了含有4个菌种（来自不同的菌门）的共生菌群，在小鼠体内可发挥抗致病菌定殖及增强肠道屏障功能的作用。（@szx）
Immunological design of commensal communities to treat intestinal infection and inflammation
2021-01-19, doi:10.1371/journal.ppat.1009191
菌群-免疫互作 研究论文 基础研究 啮齿动物（小鼠） 合成菌群 Thomas Brian Clarke Rebecca Louise Brown
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从沙门氏菌入侵解读肠道微生态稳态维持（综述）

Microbiology and Molecular Biology Reviews [IF:12.568]
① 栖息环境因素和物种间相互竞争调控了肠道微生态的形成，维持体内稳态，维持菌群定植抗性和恢复力；② 共生微生物可通过产生短链脂肪酸修饰生态位、内源性肠杆菌抢占生态位、基石物种限制关键营养资源等方式抵抗沙门氏菌；③ 沙门氏菌则利用毒力因子引发炎症状态，改变肠道内的物质、氧化还原条件，创造新的营养生态位以便于入侵；④ 肠道微生态稳态和紊乱状态的调节机制相似，源于不同模式的微生物竞争以及环境因素筛选压力。
【主编推荐语】栖息环境因素和物种间相互竞争调控了肠道微生态的形成，维持体内稳态，维持菌群定植抗性和恢复力。Microbiology and Molecular Biology Reviews近期发表综述，从肠道微生态形成、定植抗性、生态位变化角度解读肠道微生态对于入侵病原的防御机制，以及病原化解定植抗性的方法。本文对于系统性了解肠道微生态形成、稳态维持、紊乱发生有指导作用，（@周旸）
Salmonella versus the Microbiome
2020-12-23, doi:10.1128/MMBR.00027-19
定植抗性 沙门氏菌感染 综述 Andreas J Bäumler Andrew W L Rogers
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段丽萍团队：小檗碱或能调节菌群，改善绝经后焦虑

Pharmacological Research [IF:5.893]
① 建立去卵巢大鼠（OVX）的实验性焦虑模型，用小檗碱（BBR）干预4周；② BBR可显著改善OVX大鼠的焦虑样行为；③ BBR降低了肠道菌群丰富度和多样性，但使拟杆菌、双歧杆菌、乳杆菌和阿克曼氏菌等有益菌属丰度升高，增加菌群代谢产物雌马酚（有潜在的类雌激素作用）的生成；④ BBR对OVX无菌大鼠没有显著的抗焦虑作用，而无菌大鼠在粪菌移植后重现了供体的焦虑症状和BBR的治疗效果；⑤ 肠道菌群在BBR治疗卵巢激素缺乏所致焦虑中有重要作用。
【主编推荐语】小檗碱可调节肠道菌群从而发挥多种改善健康的作用，但其对绝经后情绪障碍的影响尚不清楚。北京大学第三医院段丽萍团队近期在Pharmacological Research发表研究，在大鼠模型中，首次发现小檗碱可通过调节肠道菌群，促进菌群代谢产生雌马酚，改善由雌激素缺乏引发的焦虑样行为，为治疗绝经后情绪障碍提供了新思路。（@mildbreeze）
Berberine ameliorates ovariectomy-induced anxiety-like behaviors by enrichment in equol generating gut microbiota
2021-01-22, doi:10.1016/j.phrs.2021.105439
小檗碱 肠道菌群 雌马酚 焦虑 绝经后 Liping Duan Yuan Fang
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Nature子刊：合成微生物群落的自动化设计

Nature Communications [IF:12.121]
① 新开发的微生物群落自动化设计软件，将菌株数量、细菌素类型、群体感应系统作为输入数据；② 所用菌株需对同一营养物质有依赖，所用群体感应系统需能调控所有细菌素的表达，通过ABC SMC方法来选择在人造环境中稳定存在的最优微生态系统模型；③ 在计算机上模拟了包含2种和3种菌株的合成微生态系统，发现最稳定系统中细菌素自限性调控是主导的调控方式；④ 该方法可用于发现重要的互作模式，还可指导基因模块的选择，协助对菌群结构的微调。
【主编推荐语】建立稳定的人造多菌株微生态具有重要的实用价值。Nature Communications近期发表研究，开发了一种可用于构建稳定微生态群落的自动化设计软件，该软件有助于发现构建稳定微生态群落所需的关键指标和条件，对实际构建具有重要指导意义，值得参考。（@周旸）
Automated design of synthetic microbial communities
2021-01-28, doi:10.1038/s41467-020-20756-2
合成生态学 研究论文 计算生物学 Chris P Barnes Behzad D Karkaria
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Nature子刊：细观肠道细菌的粘附机制

Nature Communications [IF:12.121]
① 用单分子力谱技术、单分子荧光共振能量转换和分子动力学模拟，揭示了Ruminococcus champanellensis细菌结合Dockerin-Cohesin 蛋白复合物（DC）超稳定结构结合纤维素的机制；② DC有2种结合模式，各模式具有显著不同的力学性能，可在不同的外界切力压力下发生断裂；③ DC的3种反应通路会发生切换，在高剪切力压力下，邻近功能域发生变构，抑制弱结合力通路，引发扣栓键形成，导致结合力增强；④ 该机制得到模拟实验与湿实验双验证。
【主编推荐语】肠道菌群需要粘附在底物表面抵抗流体动力学拉力和剪切力，才能稳定降解营养物质。Nature Communications近期发表研究，从分子力学角度解读了Ruminococcus champanellensis细菌的Dockerin-Cohesin 蛋白复合物，在不同外界剪切力压力下结合纤维素的机制， 发现该蛋白复合体可以通过构象变化、结合模式转化来应对压力变化，达到稳定附着。该结果有助于进一步阐释肠道菌群定植、物质利用机制，值得参考。（@周旸）
High force catch bond mechanism of bacterial adhesion in the human gut
2020-08-28, doi:10.1038/s41467-020-18063-x
细菌粘附 研究论文 分子力学 粘附蛋白 Ruminococcus champanellensis Michael A Nash Zhaowei Liu
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