第2522期：今日Science：温“古”知新！挖掘古人类的新型细菌天然产物
本期话题：古人类，天然产物，胆汁酸，母婴菌群，食欲调控，二甲双胍，肠道糖异生，甲状腺
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05月05日

Science：从古人牙结石中重建细菌基因组，挖掘天然产物

Science [IF:63.714]
① 分析12个尼安德特人和52个古代及现代人（时间跨度为10万年前至今）的牙结石样本，从中重建了459个细菌的宏基因组组装基因组（MAGs），包含135个来自古样本的MAGs；② 从旧石器时代的7个样本中重建了多个绿菌属的细菌基因组，并分析了其系统发生；③ 从这些绿菌属MAGs中鉴定出遗传结构高度相似的丁内酯生物合成基因簇，并通过异源表达获得了一类以前未知的代谢物，命名为古呋喃类（paleofurans）。
【主编推荐语】Science最新发表的一项研究，从远至旧石器时代的古人类牙结石样本中，成功重建了上百个细菌的宏基因组组装基因组，并通过分析研究这些细菌基因组中的生物合成基因簇，发现了一类新的天然产物。这些发现表明从古样本中研究微生物的生物合成机制具有可行性，为探索天然产物扩展了新的方向。（@mildbreeze）
Natural products from reconstructed bacterial genomes of the Middle and Upper Paleolithic
2023-05-04, doi:10.1126/science.adf5300
延伸阅读： 【生辉SynBio】 【再创丨Regenesis】 【学术经纬】
细菌天然产物 古人类 牙结石菌群 生物合成基因簇 Martin Klapper Alexander Hübner Anan Ibrahim Christina Warinner Pierre Stallforth
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智发朝团队：母鼠西式饮食促进脱氧胆酸产生，从而促进后代小鼠的结肠炎

Microbiome [IF:16.837]
① TNBS诱导喂食西式饮食（W-N组）或正常饮食（N-N组）的母鼠的后代小鼠的结肠炎；② 相比于N-N组，W-N组后代小鼠表现出更严重的肠道炎症，生存率、体重及结肠长度降低；③ W-N组后代小鼠肠道菌群中的拟杆菌门增加，且脱氧胆酸累积；④ 机制上，脱氧胆酸可通过促进Gasdermin D介导的细胞焦亡及巨噬细胞的IL-1β产生，从而恶化TNBS诱导的小鼠结肠炎；⑤ 敲除Gasdermin D可抑制脱氧胆酸对TNBS诱导结肠炎的恶化作用。
【主编推荐语】南方医科大学南方医院的智发朝团队在Microbiome上发表的一项最新研究结果，在西式饮食喂食的母鼠中，后代小鼠的肠道菌群组成发生变化且脱氧胆酸水平增加，从而恶化TNBS诱导的后代小鼠结肠炎。机制上，脱氧胆酸可促进Gasdermin D介导的细胞焦亡及巨噬细胞产生IL-1β。（@aluba）
Maternal Western diet mediates susceptibility of offspring to Crohn’s-like colitis by deoxycholate generation
2023-05-02, doi:10.1186/s40168-023-01546-6
延伸阅读： 【iMedicines】
西式饮食 母婴 研究论文 基础研究 啮齿动物（小鼠） 克罗恩病 脱氧胆酸 Chongyang Huang Huishi Tan Mengyao Song Ke Liu Fachao Zhi
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阴道播种对剖腹产新生儿的母体菌群定植的影响

mBio [IF:7.786]
① 纳入20名剖腹产出生的婴儿，10名婴儿进行阴道播种，即出生后立即用母体阴道中停留过的纱布擦拭，10名婴儿作为对照组进行常规护理；② 分析母亲的阴道菌群和粪便菌群，以及出生后1天和1月的剖腹产婴儿的口腔、皮肤和粪便菌群；③ 阴道播种显著降低1日龄婴儿的皮肤菌群和粪便菌群的α多样性，且粪便菌群的差异持续至第30天；④ 阴道播种显著增加1日龄婴儿皮肤中的母体阴道菌群比例，两组婴儿的皮肤菌群和粪便菌群的β多样性有显著差异。
【主编推荐语】mBio上发表的一项随机对照试验结果，在20名剖腹产新生儿中进行阴道播种或常规护理，发现阴道播种可降低婴儿的皮肤菌群及粪便菌群的α-多样性，并改变皮肤菌群及粪便菌群的组成，增加皮肤菌群中的母体阴道菌群比例。（@aluba）
Maternal Bacterial Engraftment in Multiple Body Sites of Cesarean Section Born Neonates after Vaginal Seeding—a Randomized Controlled Trial
2023-04-19, doi:10.1128/mbio.00491-23
阴道播种 研究论文 医学研究 随机对照试验 母体菌群 剖腹产 Noel T Mueller Maria Gloria Dominguez Bello Suchitra K Hourigan
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生命早期产毒素的艰难梭菌的定植情况（队列研究）

Gut Microbes [IF:9.434]
① 共收集817名2岁以下儿童的粪便样本2608份；② 产毒素的艰难梭菌定植流行率很高，在12月龄时达到40%的峰值；③ 接受母乳喂养的婴儿成为携带者的可能性较小；④ 在任何时间点，携带产毒素的艰难梭菌未引起菌群alpha或 beta多样性的显着差异；⑤ 尽管处于高携带状态，但无论喂养方法和其他临床因素如何，均未记录到临床艰难梭菌感染；⑥ 产毒素的艰难梭菌携带状态很可能是婴儿动态微生物组的一个短暂组成部分。
【主编推荐语】艰难梭菌感染率增加对医疗保健系统造成了重大的经济影响。尽管产毒素的艰难梭菌定植在婴儿期就已被发现，但关于其纵向趋势、相关的流行病学、局部危险因素和肠道微生物组特征的数据报道仍然有限。Gut Microbes最新纵向队列研究，调查2岁以下儿童中产毒素的艰难梭菌的定植流行率，并总结相关的流行病学和肠道微生物组特征。（@RZN）
Epidemiological and microbiome associations of Clostridioides difficile carriage in infancy and early childhood
2023-04-25, doi:10.1080/19490976.2023.2203969
艰难梭菌携带率 生命早期 其他 Jyoti Mani Suchitra K Hourigan
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Science子刊：新型可食用“电剂”胶囊，或可激发食欲？

Science Robotics [IF:27.541]
① 模仿有排汗皮肤的带刺蜥蜴，开发出一种创新的可食用“电剂”（FLASH）胶囊，可快速吸干液体并局部刺激粘膜组织，从而有效调节促食欲的胃肠道激素；② 胶囊内的电池、PCB和电极线的电气连接用典型非铅基焊丝连接，囊体和内部电子元件用紫外线环氧树脂密封；③ 实验猪口服FLASH的20分钟后，血液中胃饥饿素水平显著升高，但电刺激不会导致任何明显的炎症或其他不良反应；④ 胃电刺激只会在迷走神经无损情况下，才会引起血浆胃饥饿素水平增加。
【主编推荐语】胃分泌的激素在刺激食欲方面起着关键作用，这些激素由肠神经系统的内分泌细胞产生可有效控制饥饿感、恶心感和饱腹感。近日，麻省理工学院研究人员在Science Robotics发表最新研究，开发出一种创新的可食用“电剂”（FLASH）胶囊，可快速吸干液体并局部刺激粘膜组织，从而有效调节促食欲的胃肠道激素。通过猪模型测试，可迅速提高血液中胃饥饿素水平，但不会导致任何明显的炎症或其他不良反应。总之，该研究为进一步使用电子药物作为临床干预手段提供了新的途径，值得关注。（@九卿臣）
Bioinspired, ingestible electroceutical capsules for hunger-regulating hormone modulation
2023-04-26, doi:10.1126/scirobotics.ade9676
延伸阅读： 【NewScientist】 【Medical Xpress】 【柔性电子漫谈】 【神经生物学】
可吞咽设备 食欲 研究论文 基础研究 电子胶囊 胃肠道激素 胃饥饿素水平 胃电刺激 动物实验 Khalil B Ramadi James C McRae Giovanni Traverso
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Cell子刊：大脑会如何抉择性、食物和水？

Cell Metabolism [IF:31.373]
① 对可自由活动小鼠使用钙成像、光遗传学和化学遗传学等实验证实瘦素不仅会影响食欲，还会影响对异性的追求；② 纳入三组老鼠其中一组饮食充足，可无限获取食物，一组适度饥饿，一夜没有进食，第三组长期饥饿，五天没有进食；③ 在瘦素刺激下，发现适度饥饿小鼠接近食物的速度变慢，吃得更少，而是选择花更多时间与潜在异性伴侣交往；④ 即使在饥饿状态下，表达神经降压素的外侧下丘脑神经元也会优先编码对喝水的需求，同时还会降低社会需求。
【主编推荐语】先前研究发现根据状态和机会，动物会不断地在饥饿、口渴与竞争需求（例如社交和交配）之间进行权衡。近日，德国科隆大学的研究人员在Cell Metabolism发表最新研究，基于钙成像、光遗传学和化学遗传学等实验，发现外侧下丘脑中存在许多携带瘦素受体和产生降压素的神经元，瘦素和降压素会调控小鼠对饥饿和口渴的变化。即使已经有些饥饿的小鼠也会选择去和异性互动，而不是选择去觅食，值得关注。（@九卿臣）
Complementary lateral hypothalamic populations resist hunger pressure to balance nutritional and social needs
2023-02-23, doi:10.1016/j.cmet.2023.02.008
延伸阅读： 【生物世界】 【BioArt】 【格物至明】
进食调控 下丘脑 研究论文 基础研究 性行为 水 神经降压素 动物实验 Anne Petzold Tatiana Korotkova
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Cell子刊：多巴胺信号-过度摄食行为背后的神经机制

Cell Reports [IF:9.995]
① 多巴胺受体Drd1在下丘脑弓状核中的刺鼠相关肽/神经肽Y（AgRP/NPY）神经元中的表达是机体对高脂饮食产生适当反应的前提；② 刺激Drd1和AgRP/NPY共同表达的弓状核神经元足以诱发贪婪进食；③ 剥夺食物后再引入高脂饮食，急性诱导弓状核中的多巴胺释放；④ 弓状核AgRP/NPY神经元中Drd1表达缺乏，动物对高脂饮食的觅食和再进食减少；⑤ 多巴胺输入弓状核导致对食物的急性反应；⑥ AgRP/NPY神经元中的Drd1信号是享乐型和平衡型神经元摄食回路的整合器。
【主编推荐语】Cell Reports最新发表的文章阐述了多巴胺在下丘脑弓状核中的释放受代谢状态调节，并影响摄入食物在机体的能量密度。（@好雨）
Food-induced dopamine signaling in AgRP neurons promotes feeding
2022-11-29, doi:10.1016/j.celrep.2022.111718
AgRP 神经元 食物诱导的多巴胺信号 研究论文 Qi Zhang Ali D Güler
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Cell子刊：二甲双胍为何能减肥？肾脏是关键

Cell Metabolism [IF:31.373]
① 二甲双胍诱导肾脏中GDF15的表达以增加血浆GDF15水平，并激活大脑极后区中的GFRAL，降低高脂肪喂养大鼠的食物摄入量和体重增加；② 肾脏特异性GDF15表达下调以及大脑极后区特异性GFRAL表达下调，抵消了二甲双胍降低食物摄入和降低体重的能力；③ 分析人类肾脏活检中GDF15水平，发现肾脏GDF15水平与其在血浆中水平呈正相关；④ 抑制大鼠小肠分泌GDF15时，二甲双胍可以诱导血液中GDF15水平的显著上升以及食物摄入和体重下降。
【主编推荐语】二甲双胍是治疗2型糖尿病的一线药物，除了能够降血糖外，还有减肥功效。但到目前为止，二甲双胍究竟是如何调节减肥的还不十分清楚。多伦多综合医院研究所在Cell Metabolism上发表最新研究，发现肾脏才是二甲双胍对抗肥胖的关键。二甲双胍通过上调肾脏中GDF15蛋白的合成，增加血液中GDF15水平，GDF15作用于大脑极后区的GFRAL，从而降低食物摄入量，实现减肥效果。（@RZN）
Metformin triggers a kidney GDF15-dependent area postrema axis to regulate food intake and body weight
2023-04-14, doi:10.1016/j.cmet.2023.03.014
延伸阅读： 【奇点网】 【丁香学术】 【生物世界】 【iNature】 【转化医学网】
二甲双胍 肾 研究论文 基础研究 GDF15 GFRAL 大脑极后区 Song-Yang Zhang Tony K T Lam
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Nature Reviews：肠道糖异生-老功能、新意义（观点）

Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology [IF:73.082]
① 肠道糖异生（IGN）由互补机制激活，在不同营养状况下，如富含蛋白质或纤维的膳食及胃旁路术后的患者中，控制机体代谢；② 在这些情况下，IGN具有管理体重、血糖控制、预防非酒精性脂肪肝和焦虑相关行为等代谢和行为益处；③ 营养物质激活IGN可促进全身糖异生，可作为信号介导大脑对先前摄入食物及血糖的调控；④ 在禁食或进食状态下，IGN可作为介于食物相关短期信号（激素）和能量储存相关长期信号（瘦素）之间的中期信号，来维持血糖稳态。
【主编推荐语】除了肝脏和肾脏，肠道糖异生（IGN）是维持血糖的重要代谢功能，存在于所有脊椎动物中，但其存在意义尚不明确。Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology发表的观点文章对此进行了探讨，并指出IGN或可成为代谢紊乱调节的新靶点。（@好雨）
Intestinal gluconeogenesis: metabolic benefits make sense in the light of evolution
2022-12-05, doi:10.1038/s41575-022-00707-6
肠道糖异生 能量代谢 综述 Amandine Gautier-Stein Gilles Mithieux
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摄食-胃肠激素-甲状腺形态发生

Current Biology [IF:10.9]
① 食物摄取对非洲爪蟾蝌蚪甲状腺滤泡初期形成很重要，且甲状腺发展可能与身体生长无直接关系；② 喂食促进多腔甲状腺细胞的出现，细胞增殖出现短暂失活；③ 进食诱导胃肠道激素葡萄糖促胰岛素多肽Gip表达，其受体在甲状腺中表达；④ 肠促胰岛素药理水平增加会改变非洲爪蟾的正常甲状腺形态发生，且与糖利用有关；⑤ 肠促胰岛素作为中间体介导依赖性摄食甲状腺滤泡的形成；⑥ 小鼠胎儿正常甲状腺形态需要GIP受体参与，但出生后则不明显。
【主编推荐语】发育中的动物通过胎盘或从摄入的食物中吸收营养；然而，胚胎利用外部营养物质进行个体器官形态发生的机制仍有待阐明。Current Biology近期发表的文章，发现非洲爪蟾蝌蚪摄取食物后，上调胃肠激素，进而调控甲状腺滤泡的形成，同时这种胃肠激素依赖性的甲状腺形态发生在小鼠中也存在，在哺乳动物中具有保守性。（@章台柳）
Nutritional control of thyroid morphogenesis through gastrointestinal hormones
2022-02-22, doi:10.1016/j.cub.2022.01.075
发育 甲状腺 胃肠激素 Asako Shindo Maki Takagishi
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