菌群-宿主互作

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一种慢性炎症性肺病，是全球第四大死因，包括两种主要的炎症内型（嗜中性粒细胞炎症和嗜酸性细胞炎症）。呼吸道菌群与COPD的表型和内型存在关联，且菌群失调可促进呼吸道炎症的发生，然而呼吸道菌群在COPD疾病发生发展中的作用机制，目前仍所知甚少。Nature Microbiology最新发表了来自华南师范大学生命科学学院王璋研究员、深圳市呼吸疾病研究所陈荣昌教授和南方医科大学周宏伟教授团队的研究成果，填补了这方面的空白。研究者对我国广东省两个临床中心的COPD患者和健康人群进行了呼吸道微生物组与宿主多组学分析，绘制了呼吸道“微生物-代谢-宿主”互作的全景图谱，并发现在嗜中性粒细胞炎症COPD内型中，呼吸道菌群产生的代谢物吲哚-3-乙酸，可能通过调控IL-22介导的巨噬-上皮细胞互作，来发挥对COPD的保护性作用，为靶向呼吸道微生物-宿主互作的COPD治疗策略提供了理论依据。

呼吸道菌群慢性阻塞性肺疾病呼吸系统疾病菌群代谢产物吲哚-3-乙酸

肠上皮

肠道菌群驱动肠上皮细胞的反应

菌群失调是引起炎症性肠病 (IBD) 的原因之一，但菌群失调对肠上皮细胞的影响未知。近日发表在 Gut Microbes的文章利用类器官衍生的Transwell模型，将UC患者/健康人肠上皮细胞和肠道菌群交叉培养，证明影响肠上皮细胞反应的是菌群而非细胞来源。因此，维持肠道菌群稳定对于肠上皮细胞功能至关重要。

肠上皮肠道菌群体外模型类器官炎症性肠病

线虫肠道菌

Cell子刊：肠道菌群通过肠-脑轴影响线虫生长

Current Biology近期发表研究，以一种杂食性土壤线虫为模型，揭示了一种肠道细菌Lysinibacillus xylanilyticus与宿主的互作机制。该研究表明，用L. xylanilyticus和大肠杆菌一起喂养线虫，能通过神经内分泌机制促进线虫的生长发育和繁殖力，并揭示了DAF-7/TGF-β信号在其中的关键作用。

线虫肠道菌菌群-宿主互作肠-脑轴

肠道干细胞

Cell子刊：微生物如何通过免疫通路调控肠干细胞分化？

肠干细胞（ISC）可分化为具有吸收功能的肠细胞（EC）和具有分泌功能的肠内分泌细胞（EE）。Cell Reports近期发表的一项果蝇研究表明，共生菌群和病原体可对ISC的分化命运造成不同影响，进而影响肠上皮细胞的组成，并揭示了两个免疫通路在其中的介导作用。

肠道干细胞菌群-宿主互作干细胞分化果蝇

益生菌

益生菌能使我们的肌肉更强壮吗？（综述）

骨骼肌占人类总重量的40%，参与各种基本功能，如运动、体温调节和葡萄糖/氨基酸代谢的维持。有证据表明，肠道菌群的组成和多样性可能是骨骼肌代谢和功能的决定因素。发表在Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle上的一项综述总结了肠道菌群和益生菌对于肌肉量和功能的影响，强调了肠-肌肉轴的重要作用。

益生菌肠-肌肉轴菌群-宿主互作 Ageing Athlete

结直肠癌

王良静等：肠菌调控宿主表观遗传促大肠癌转移的机制

结直肠癌是常见恶性肿瘤之一，是全世界发病人数第三、死亡人数第二的恶性肿瘤。结直肠癌在我国同样不容乐观。尽管结直肠癌的治疗手段不断发展，但晚期转移性结直肠癌患者的预后生存仍然不理想。近年来，随着宏基因组测序等研究手段的不断进展，人们发现肠道菌群能广泛影响宿主细胞的生理和病理功能，并揭示了多种微环境细菌能够参与结直肠癌的发生发展。但菌群微环境的紊乱是如何系统性地影响宿主肠癌细胞的进展转移的，目前尚不十分清楚。浙江大学医学院卓巍、许志宏、王良静、周天华团队合作，在Nature Communications上发表的一项研究首次揭示了人肠道特殊菌群的紊乱可能改变人宿主肠癌上皮细胞的表观转录组修饰，从而系统性地影响肠癌上皮细胞的基因表达，促进结直肠癌转移。研究揭示的YAP/FOXD3/METTL3/KIF26B通路介导的肿瘤-菌群互作在促进肠癌细胞转移中发挥重要作用。

结直肠癌表观遗传菌群-宿主互作具核梭杆菌癌症转移

肠道菌群

Nature子刊：肠道菌群影响变温脊椎动物的耐热性

鉴于当前全球气候变化的威胁，确定影响变温动物对温度变化的生理反应的因素非常重要。宿主相关的微生物群落影响动物生理学，并已被证明影响无脊椎动物系统中宿主的耐热性。然而，共生微生物群在变温脊椎动物耐热性中的作用尚不清楚。发表在Nature Ecology & Evolution上的一项研究表明，变温脊椎动物的微生物群与宿主的耐热性、运动能力和适应性之间存在着密切的联系。因此，当预测物种对气候变化的反应时，考虑宿主相关微生物群落可能是非常重要的。

肠道菌群 Lithobates clamitans 菌群-宿主互作耐热性

类器官

用类器官技术研究菌群-宿主互作（综述）

Trends in Molecular Medicine近期发表综述，讨论了类器官技术在研究菌群-宿主互作方面（特别是后生元和菌群产物）的应用，推荐专业人士关注。

类器官肠道菌群菌群-宿主互作微流控后生元

肠道菌群

GUT重磅综述：肠道菌群代谢物和分子如何影响宿主健康

Gut近期发表综述文章，介绍了肠道菌群对健康的作用机制，重点关注了菌群代谢产物和分子对宿主代谢健康的影响，包括一些近年来新发现的菌群分子，干货不少，值得专业人士参考。

肠道菌群菌群代谢物与衍生物菌群-宿主互作

菌群-宿主互作

Cell子刊：人和猩猩的菌群如何影响肠上皮细胞基因表达

不同的人科动物的肠道菌群存在很大的差异。这些菌群差异是否影响不同物种的宿主生理和基因表达？Cell Reports发表的这项研究，揭示了人结肠上皮细胞对不同人科动物肠道菌群的转录应答，发现只响应特定人科物种肠道菌群的宿主基因与胃肠道疾病有关。

菌群-宿主互作灵长类动物肠道菌群基因调控

胞外囊泡

有益菌的膜囊泡可介导对宿主的系统性影响

胞外囊泡（EV）是由细胞、细菌等释放的膜结合纳米颗粒（细菌释放的EV又被称为膜囊泡），是细胞间交流以及细菌-宿主间互作的重要介质。Gut Microbes近期发表研究，表明口服活细菌会迅速引起其膜囊泡进入宿主血液，这些膜囊泡中带有细菌成分及其噬菌体DNA，可以一定程度上介导细菌对宿主的系统性影响。这些发现为阐释有益菌调控宿主生理的机制提供了新见解。

胞外囊泡菌群-宿主互作益生菌鼠李糖乳杆菌JB-1 免疫调节

菌群-宿主互作

菌群胞外囊泡：菌群与宿主对话的“信使”（综述）

肠道细菌产生的胞外囊泡，在细菌间互作以及与宿主间的互作中发挥重要作用。Journal of Extracellular Vesicles近期发表的综述对相关研究进展进行了详细回顾，值得专业人士关注。

菌群-宿主互作胞外囊泡

共生总基因组

Nature Reviews：用全基因组学解析宿主与菌群的互作（综述）

全基因组学（Hologenomics，或称“共生总基因组学”）研究旨在通过对宿主基因组和微生物群宏基因组的综合分析，进一步解析宿主-微生物群的相互作用。Nature Reviews Genetics发表的这篇长综述，讨论了设计全基因组学研究的关键考虑因素，并概述了这些研究可以解决的重要生物学问题。

共生总基因组菌群-宿主互作综述基因组学宏基因组学

细菌外膜囊泡

肠菌通过外膜囊泡向肠道和肠外的宿主细胞“发快递”

肠道菌群对宿主的影响不仅限于肠道内，也涉及肝脏和大脑等远端器官。细菌释放的细胞外囊泡（EV）或外膜囊泡（OMV）可作为生物穿梭系统，实现细菌与宿主的相互作用。然而，通过OMV将功能性生物分子从肠道菌群转移到单个宿主细胞的体内生理学相关证据还很少。Journal of Extracellular Vesicles近期发表的研究利用Cre-LoxP系统，为细菌通过OMV向宿主肠道和肠外细胞传递生物大分子的过程提供了新证据。

细菌外膜囊泡菌群-宿主互作肠道菌群

菌群-宿主互作

Cell子刊：多重功能宏基因组学分析，挖掘菌群影响宿主的效应物

肠道菌群产生的效应分子（如蛋白质和小分子），是其与宿主相互作用的一个主要方式。Cell Reports近期发表的一项研究，建立了一个由14个婴儿粪便菌群构建的宏基因组文库，并对其进行大规模筛选以寻找可能影响宿主细胞免疫、自噬和氧化还原电位的效应物。这一研究方法和相关发现，扩展了人们对调节宿主途径的菌群效应物的认知，有助于深入研究共生微生物影响宿主的分子机制。

菌群-宿主互作效应物婴儿肠道微生物组宏基因组学

菌群-宿主互作

Cell子刊：量化细菌在小鼠肠道内的快速演化和传播

Cell Host and Microbe发表的一项研究，在菌株水平上，量化分析了细菌在小鼠肠道内的定植动态以及选择和传播规律，并估算出每天约有10%的肠道细菌在小鼠间发生转移。这些发现强调了在肠道菌群的演化过程中，环境传播与菌株选择之间的相互作用。

菌群-宿主互作菌群传播菌群演化肠道菌群小鼠

菌群-宿主互作

Nature子刊：微生物组扩展了宿主的进化潜力（观点）

微生物组是决定宿主表型的一个关键因素。Nature Communications发表的这篇观点文章，提出应将微生物组整合到数量遗传学模型中，以研究微生物组对宿主进化潜力的影响，并讨论了具体例子和研究方法。

菌群-宿主互作进化

菌群-宿主互作

从微生物的角度看微生物-宿主关联的演化（观点）

微生物群与宿主的关联在自然界中无处不在，人们常常用以宿主为中心的视角来研究这些共生关系。Trends in Microbiology发表的这篇观点文章则提出，应从微生物的角度来微生物-宿主关联，微生物在宿主和环境间切换的双相生命周期很可能塑造了微生物-宿主关联的起源，微生物在其整个生命周期中的综合适性可能是驱动共生的一个关键。

菌群-宿主互作共生

非编码RNA

菌群-宿主互作中，非编码RNA起什么作用？（综述）

近期研究显示，微小RNA（miRNA）和环状RNA（circRNA）等非编码RNA（ncRNA），可能在菌群-宿主互作中扮演重要角色。Trends in Microbiology近期发表的综述，介绍了ncRNA及其在菌群-宿主双向互作和菌群相关疾病中的介导性作用，推荐专业人士学习。

非编码RNA 菌群-宿主互作环状RNA 微小RNA

肠道黏液

Science：重新认识结肠黏液层及其对菌群的调控

肠上皮会分泌由黏蛋白组成的黏液，将肠道菌群与肠粘膜分隔开来。此前的模型认为，结肠中的黏液主要是由远端结肠产生并紧密黏附在肠上皮外，形成一道连续的屏障，为菌群提供生态位的同时也保护肠上皮。然而，Science最新发表的来自美国俄克拉荷马医学研究基金会Lijun Xia团队的研究，提出了一个不同的模型。该研究发现，结肠内的菌群和粪便物质会被近端和远端结肠分泌的黏液依次包裹住，形成一个个封闭的粪团。其中，近端结肠分泌的富含O-聚糖的黏液，不仅直接接触菌群为其提供生态位、调节菌群的结构和代谢功能，还是限制菌群与肠粘膜接触的主要屏障，在维持宿主-菌群的健康互作中起到关键作用。

肠道黏液黏蛋白-2 结肠菌群-宿主互作黏蛋白型O-聚糖

菌群-宿主互作

功能基因组学结合微流控，高效挖掘微生态功能基因

高效的功能基因组方法，有助于阐释肠道微生物利用肠粘膜多糖的机制。本研究建立了一种高效的微生态功能基因组研究方法，通过建立长片段fosmid文库、微液滴筛选大肠杆菌表达株，可利用常规流式细胞分选仪进行高通量功能基因组筛选，适用于各种基于宏基因组的功能筛选。利用该方法，本研究鉴定了细菌中与IBD相关的粘蛋白聚糖分解酶，有望从菌种特异的功能基因角度阐释IBD患者肠道菌群特点。

菌群-宿主互作 functional metagenomics Droplet microfluidics Human gut microbiota Human glycans

NLRP3炎性小体

南昌大学第一附属医院：肠道菌群与NLRP3炎性小体互作调控急性胰腺炎

肠道菌群失调与急性胰腺炎（AP）的严重程度相关，但背后的机制尚未明确。来自南昌大学第一附属医院的Yin Zhu团队在《Gut Microbes》上发表的一项最新研究，发现在诱导的AP小鼠模型中，AP可导致肠道菌群失调、肠道屏障受损、菌群向胰腺易位增加及肠道NLRP3炎性小体活化增强，而去除菌群（抗生素处理或使用无菌小鼠）或敲除NLRP3，均可缓解AP，并抑制AP诱导的上述表型变化。该研究结果提示，肠道菌群与NLRP3炎性小体的互作在AP的进展中起到重要调控作用。

NLRP3炎性小体急性胰腺炎 NLRP3炎性小体动物实验菌群-宿主互作

虫媒病毒

程功团队：共生微生物如何影响虫媒对病毒的易感性（综述）

蚊子、蜱虫等节肢动物媒介，是虫媒病毒的携带和传播者，人类被其叮咬后可能会引起感染甚至死亡。近年研究表明，虫媒中的共生微生物能影响其宿主与虫媒病毒的相互作用，影响虫媒对病毒感染的易感性。清华大学程功团队在《Trends in Parasitology》发表的一篇最新综述对相关研究的进展进行了回顾，总结了其中的生物学机制，对用微生物作为虫媒病毒的防控手段以及该领域面临的研究挑战进行了展望和讨论。推荐专业人士参考学习。

虫媒病毒 symbiotic microorganisms arbovirus microbe–arbovirus interactions vector competence

微生物疗法

微生物疗法的机遇与挑战（观点）

人体的肠道中存在着大量的共生微生物，这一微生物生态系统影响着人体生理学的多个方面。肠道菌群失调可能与多种疾病相关，包括炎症性肠病（IBD）、自闭症、糖尿病、心血管疾病、肥胖症等。基于肠道菌群中特定有益细菌的微生物疗法可以用来治疗例如艰难梭菌（Clostridium difficile）感染等可能致命的严重感染，也可以用来调控肠道的免疫反应，治疗诸如克罗恩病、溃疡性结肠炎等IBD。但要将这些微生物疗法成功地推广到广大患者群体中，仍然存在着重大的药物输送挑战。发表在Journal of Experimental Medicine上的一项观点文章，讨论了微生物疗法面临的的重大挑战以及基于微生物疗法的巨大潜力。

微生物疗法药物递送活性药物成分肠道菌群菌群-宿主互作

潘氏细胞

潘氏细胞响应菌群信号，促进血管生成

潘氏细胞是肠上皮中的一种细胞，能分泌抗菌肽，调控肠道菌群稳态。Journal of Hepatology发表的一项研究发现，潘氏细胞除了分泌抗菌肽，还能在菌群的刺激下分泌促血管生成的信号分子，进而影响门静脉高压。

潘氏细胞血管生成 Intestinal microflora bacterial-derived products Antimicrobial peptides

表观遗传学

Nature子刊：肠道菌群可影响RNA表观遗传修饰

肠道菌群调节宿主基因表达的机制尚未完全明确。mRNA的m6A修饰对于免疫细胞分化、神经发生、应激反应、生理节律等十分重要。Nature Communications上发表的一项最新研究，发现肠道菌群可调节盲肠及肝脏中的mRNA m6A修饰，以影响代谢及免疫相关通路。机制上，菌群的缺失可下调甲基转移酶Mettl16的表达，使编码S-腺苷甲硫氨酸合成酶——Mat2a的mRNA的甲基化水平降低，从而减少Mat2a的表达。

表观遗传学 bacteria Microbiome 菌群-宿主互作 m6A

Netherton综合征

Cell子刊：Netherton综合征患者中的皮肤菌群-宿主互作

Netherton综合征是一种单基因遗传性皮肤疾病，SPINK5基因突变导致蛋白酶抑制剂LEKTI-11的功能缺失，从而增加了表皮丝氨酸蛋白酶的活性，以引起皮肤屏障损伤及皮肤炎症。Cell Reports上发表的一项最新研究，发现Netherton综合征的皮肤菌群中，金黄色葡萄球菌及表皮葡萄球菌占据了主要部分。在缺失SPINK5的角质细胞中，金黄色葡萄球菌可增加角质细胞的蛋白酶活性，同时，金黄色葡萄球菌半胱氨酸蛋白酶Staphopain A及Staphopain B，以及表皮葡萄球菌的半胱氨酸蛋白酶EcpA可促进小鼠的皮肤炎症。该研究结果提示，葡萄球菌蛋白酶可能与与宿主蛋白酶协同作用，共同促进Netherton综合征患者的皮肤屏障破坏与皮肤炎症。

Netherton综合征 Netherton syndrome S. aureus S. epidermidis proteases

肠神经系统

Nature：肠道菌群如何作用于结肠神经，调控肠道蠕动？

肠道蠕动对消化健康和抵御肠道致病菌入侵有重要意义，肠腔内环境（比如饮食和菌群因素）可作用于肠神经，从而调控肠道蠕动，比如清除菌群的小鼠呈现肠神经元兴奋性降低、肠道运输时间变长等表型，但背后的分子机制尚不明晰。Nature上线的一项最新研究表明，肠神经回路中的芳香烃受体（AHR）信号，是连接菌群等肠腔环境因素与肠神经功能的枢纽，在肠道运动调控上有重要作用。用药物或饮食干预来调节控制肠道蠕动的肠神经元的AHR活性，或能改善肠道蠕动障碍相关的胃肠疾病。

肠神经系统 Enteric nervous system Neurophysiology 菌群-宿主互作肠道菌群

非酒精性脂肪性肝病

赵立平团队等：过度生长的产内毒素肠菌，可诱导脂肪肝

肠道菌群和非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）之间存在关联，比如无菌小鼠不会患NAFLD等代谢综合征；然而，具体什么微生物会诱发NAFLD，以及致病过程中这些微生物与宿主的分子互作机制仍不明晰。mBio最新发表的上海交通大学赵立平团队参与主导的研究，从肥胖脂肪肝患者肠道菌群中分离出了过度生长的内毒素产生菌，证实这些无毒性的致病共生菌可诱导小鼠的炎症和脂肪肝，并揭示出内毒素与宿主Toll样受体4的互作是其中的关键性分子事件。这些发现为NAFLD的诊断和治疗带来启示。

非酒精性脂肪性肝病肠-肝轴肠道菌群产内毒素细菌致病共生菌

菌群-宿主互作

Nature子刊：菌群通过改变DNA甲基化以调控肠道稳态及炎症

Nature Microbiology上发表的一项最新研究，对比分析了正常小鼠及无菌小鼠的肠道上皮细胞中的基因表达及DNA甲基化谱，鉴定出了因暴露于肠道菌群而发生表达变化或DNA甲基化变化的基因，并发现菌群的存在促进了一些维持肠道稳态的“哨兵炎症基因”（sentinel inflammatory genes）的去甲基化以增强其表达，提示菌群可通过调节表观遗传组以维持肠道稳态。

菌群-宿主互作菌群-免疫互作 DNA甲基化菌群-宿主互作