赵立平等:菌群研究走向因果,回归培养必不可少(Nature Reviews年度回顾)

Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology [IF:29.848]
① 回顾今年3项使用细菌纯培养来阐释潜在的致病或保护性肠道细菌的作用机制的研究;② 分离自人结直肠癌(CRC)组织的产基因毒素大肠杆菌菌株,能诱导与其长期共培养的人肠道类器官发生类似CRC患者的基因突变特征;③ 小鼠的F. BP1菌株及其对应的人肠道菌H. biformis,通过产生丁酸,在CRC小鼠模型中发挥抗肿瘤作用;④ 通过对细菌和无菌小鼠进行遗传操作,证明了LPS-TLR4的互作是源自肥胖患者的阴沟肠杆菌B29引发肥胖相关表型的关键上游事件。
【主编推荐语】科赫法则是证明病原体引发疾病的金标准。其中关键的一环是,将分离出的病原体在培养基上养成纯培养,用其感染健康个体后能引发相同的疾病。在菌群研究走向因果和机制的当下,也需要用相同的思路来证实特定的肠道菌群成员与健康或疾病表型的因果关系。Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology最新发表了由美国罗格斯大学、上海交通大学的赵立平主笔的年度回顾文章,重点介绍了今年发表的3项研究(查看文章)(查看文章)(查看文章),这些研究都使用了细菌纯培养来阐释特定肠道细菌对宿主的致病或保护性作用及其生物学机制;并指出,通过对宿主和细菌中的关键基因进行遗传操作以阐明细菌-宿主互作中的分子机制,是菌群因果性研究的重要思路。(@mildbreeze)
Demonstration of causality: back to cultures
2020-12-21, doi:10.1038/s41575-020-00400-6

特定母乳寡糖或与肠道菌群互作,影响早产儿NEC

Gut [IF:19.819]
① 纳入33名NEC患儿及37名对照,NEC患儿摄入的HMO中的DSLNT浓度显著降低;② 将DSLNT的浓度阈值设置为241nmol/mL,可以90%的敏感度及90%的特异性区分NEC患儿与对照;③ 在48名婴儿(14名NEC患儿)中,对不同时间点的共644份粪便样本进行菌群分析;④ NEC发病前的粪便菌群中,长双歧杆菌的相对丰度较低,阴沟肠杆菌的相对丰度较高;⑤ 较低的DSLNT浓度与较慢的菌群成熟相关;⑥ 结合HMO及菌群数据,可在发病前以87.5%的准确率区分NEC患儿与对照。
【主编推荐语】母乳寡糖(HMO)可能通过与婴儿肠道菌群的互作,在坏死性小肠结肠炎(NEC)中发挥保护性作用。来自Gut上发表的一项队列研究结果,发现NEC患儿摄入的母乳中,一种特定的HMO——disialyllacto N-tetraose(DSLNT)的浓度显著低于对照。另外,NEC患儿发病前的肠道菌群组成也不同于对照,而较迟缓的菌群发育与较低的HMO DSLNT浓度相关。结合DSLNT浓度及菌群,可在NEC发病前较准确地区分患儿与对照。(@szx)
Human milk oligosaccharide DSLNT and gut microbiome in preterm infants predicts necrotising enterocolitis
2020-12-16, doi:10.1136/gutjnl-2020-322771

脆弱拟杆菌的“套期保值”策略,帮助其逃离宿主防御提高竞争优势

Nucleic Acids Research [IF:11.501]
① 人肠道中的脆弱拟杆菌存在一种不同类型的相变系统,即I型限制修饰系统(R-M);② 在R-M基因座内可逆的DNA倒位会导致八种不同识别位点的特异性蛋白质产生,并且每个突变只能产生一种特异性蛋白,发现了四种识别位点;③ 这些差异的识别位点导致了种群中广泛的甲基化多样性;④ 转录组分析显示,无论是在体外生长还是从哺乳动物肠道分离的突变体,均具有独特的转录谱;⑤ 这种R-M防御系统在拟杆菌门中的普遍存在揭示了其潜在的生存竞争优势。
【主编推荐语】I型R-M是一种普遍存在的可与外源入侵DNA对抗的防御系统,同时微生物也进化出一套抵抗I-R-M的逃逸机制,革兰氏阴性菌有很多特性,比如在其整个基因组中大量反转倒位DNA的功能,然而这些倒位是否能帮助菌群逃逸噬菌体的追捕,及其背后的作用机制仍不清楚。Nucleic Acids Research报道了一项研究,发现了脆弱拟杆菌在单个R-M基因座中四个不同反向重复序列处的可逆DNA倒位,产生了八个不同的特异性基因,所有这些基因均存在于细菌种群的表达基因座中,从而导致种群中广泛的甲基化多样性,不仅能帮助其避开宿主防御,同时增加其种群的菌株多样性,进一步增强其存活优势。(@Vera)
Analysis of a phase-variable restriction modification system of the human gut symbiont Bacteroides fragilis
2020-10-12, doi:10.1093/nar/gkaa824

肠道菌群影响甲氨蝶呤对RA患者的疗效

Arthritis and Rheumatology [IF:9.586]
① 纳入26名新发RA患者,16名对甲氨蝶呤治疗不应答;② 应答患者与不应答患者的粪便菌群多样性、组成及功能存在差异;③ 不应答患者的菌群多样性更高,厚壁菌门/拟杆菌门比值增加,广古菌门丰度升高,MAPK信号、DNA复制、脂肪酸降解、嘌呤代谢等相关通路显著富集;④ 在另外21名新发RA患者中,基于菌群的模型可较准确地预测对甲氨蝶呤治疗的应答(AUC=0.84);⑤ 体外共培养患者的粪便菌群与甲氨蝶呤,培养后的甲氨蝶呤水平与患者应答显著相关。
【主编推荐语】约50%的类风湿关节炎(RA)患者对甲氨蝶呤治疗不产生充分的应答,但缺乏可预测患者应答的预后标志物。Arthritis and Rheumatology上发表的一项最新研究,对比分析了对甲氨蝶呤治疗应答及不应答的RA患者在治疗前的肠道菌群差异,发现基于菌群建立的模型可较准确地预测患者对甲氨蝶呤治疗的应答。另外,体外共培养肠道菌群与甲氨蝶呤的结果表明,肠道菌群对甲氨蝶呤的代谢或清除可能抑制甲氨蝶呤的治疗效果。(@szx)
The Pre‐treatment Gut Microbiome is Associated with Lack of Response to Methotrexate in New Onset Rheumatoid Arthritis
2020-12-13, doi:10.1002/art.41622

河北医科大学第二医院:降脂药调节菌群以缓解中风小鼠的神经炎症

Free Radical Biology and Medicine [IF:6.17]
① 阿托伐他汀显著改善永久性大脑中动脉结扎(pMCAO)小鼠的感觉运动行为缺陷,减少梗死体积;② 阿托伐他汀抑制pMCAO小鼠的梗塞灶周围皮层的小神经胶质细胞的促炎极化,以抑制神经炎症;③ 阿托伐他汀降低pMCAO小鼠的血清内毒素水平,增加粪便丁酸盐水平,减少支链氨基酸水平;④ 阿托伐他汀可逆转pMCAO小鼠的肠道菌群组成变化,抑制结肠炎症因子表达,并恢复肠道屏障功能;⑤ 将阿托伐他汀处理的小鼠肠道菌群移植给pMCAO小鼠,可缓解神经炎症。
【主编推荐语】先前研究发现,阿托伐他汀在缺血性中风中具有抗炎症作用。河北医科大学第二医院的张祥建团队在Free Radical Biology and Medicine上发表的一项最新研究,在缺血性中风小鼠模型中发现,阿托伐他汀可通过恢复肠道菌群组成,改善肠道屏障功能,并调节肠道免疫应答,从而缓解神经炎症。(@szx)
Atorvastatin alleviates microglia-mediated neuroinflammation via modulating the microbial composition and the intestinal barrier function in ischemic stroke mice
2020-12-03, doi:10.1016/j.freeradbiomed.2020.11.032
如何加强新冠与微生物组研究?国际专家发出4大倡议
本期话题:新冠病毒,肠道感染,真菌-细菌互作,耐药基因,定植抗性,菌群-宿主互作,表冠遗传调控
2020-12-23
年度回顾:肠屏障与IBD的4大研究
本期话题:肠道屏障,IBD,糖基化,CD4+ T细胞,甘露糖,益生菌,钙卫蛋白,生发中心
2020-12-22
不速之客!金橙橙等纵论不同癌症里的微生物
本期话题:肿瘤微环境,胆管癌,肿瘤免疫,预后预测,慢性炎症,单细胞测序,食管鳞癌,生物材料,LINE-1
2020-12-21
Nature Outlook小专题:4文聚焦可持续营养
本期话题:可持续营养,精神健康,细胞培养肉,心血管,青少年,鸡蛋,运动锻炼,牛油果
2020-12-20
9篇17分重磅综述:聚焦菌群产学研!
本期话题:健康肠道菌群,IBD,代谢,肿瘤,慢性肝病,功能性胃肠病,儿童发育,衰老,益生菌
2020-12-19
中国团队Cell子刊突破:猪为何不得糖尿病
本期话题:胆汁酸,2型糖尿病,药物研发,非酒精性脂肪肝,菌群疗法,肠道激素,胰岛素,升压素,热平衡
2020-12-18
年度回顾:肠道与行为互作的3大发现
本期话题:肠脑轴,内源性大麻素,酒精滥用,肠神经系统,单细胞测序,交感神经,菌群培养,口腔菌群
2020-12-17
NEJM+BMJ不约而同:说透“胃食管反流”
本期话题:胃食管反流,电针灸,便秘,运动员,短链脂肪酸,儿童肥胖,共进化,肠道致病菌,益生菌
2020-12-16
魔高一尺:3文聚焦肠道致病菌如何攻破宿主免疫防线
本期话题:肠道致病菌,亚硝酸盐,营养免疫,食物过敏,自身免疫疾病,IBD,自噬,定殖抗性,菌群-免疫互作
2020-12-15
从益生菌到3D打印,7文一览中国消化道肿瘤新研究
本期话题:3D打印,肠道真菌,视黄酸,乳杆菌,益生菌,聚合物胶束,大肠癌EMT,外泌体,回肠免疫张力,大肠癌筛查
2020-12-14