第2073期：黄秀娟团队再发GUT：肠道菌群影响新冠后遗症？
本期话题：新冠，后遗症，饮食-菌群互作，工程菌，细菌胞壁肽，艰难梭菌，细菌酶，肠隐窝，大肠癌
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2022年01月27日

黄秀娟团队：肠道菌群与新冠长期后遗症的关系

Gut [IF:31.793]
① 纳入106名新冠患者从入院随访6个月，分析多时间点的肠道菌群和新冠长期后遗症（PACS）；② 6个月时，76%的患者有PACS，常见症状是疲劳、记性差和脱发；③ 入院时的肠道菌群组成与PACS相关；④ 6个月时，无PACS者的菌群组成恢复良好，而PACS者的肠道菌群中活泼瘤胃球菌和普通拟杆菌水平较高、普氏粪杆菌水平较低；⑤ 鉴定出与不同后遗症症状（如呼吸道症状以及神经精神症状和疲劳）相关的肠道菌群特征；⑥ 6个月时，产丁酸菌与PACS的负相关性最大。
【主编推荐语】新冠的长期后遗症很常见，目前尚不清楚其背后的原因。香港中文大学黄秀娟团队在Gut发表最新研究，研究了肠道菌群组成与急性期后COVID-19综合征（PACS，即新冠病毒转阴后4周时仍有至少一种持续症状）的关系，表明患者的肠道菌群组成可能影响对PACS的易感性，或能预测新冠后遗症的风险。调节肠道菌群能否帮助改善患者的后遗症，值得进一步探索。（@mildbreeze）
Gut microbiota dynamics in a prospective cohort of patients with post-acute COVID-19 syndrome
2022-01-26, doi:10.1136/gutjnl-2021-325989
延伸阅读： 【Medical Xpress】 【中国生物技术网】 【丁香学术】 【微生态】
新冠 肠道菌群 Qin Liu Joyce Wing Yan Mak Qi Su Siew C Ng
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复旦大学：肠道菌群失调和肠屏障功能障碍，与新冠患者的免疫状况相关

BMC Medicine [IF:11.15]
① 纳入63名新冠肺炎患者和8名健康对照者，发现患者肠道菌群组成发生改变，共生物种减少，条件致病菌增加；② 新冠重症与4个物种、6种微生物途径和10种毒力基因的丰度较高相关，且这些微生物特征与宿主免疫反应进一步相关；③ 从血液和粪便样本中鉴定出人类来源的蛋白质，表明新冠患者存在肠道屏障功能障碍；④ 新冠重症患者的血液脂多糖结合蛋白水平升高，与血液炎症标志物和免疫细胞相关，且患者血液中可检测到与疾病相关的细菌蛋白。
【主编推荐语】新冠不仅影响肺部，也可能累及患者胃肠道，BMC Medicine发表了复旦大学郑琰和Yan-Mei Chen作为共同通讯作者的研究，通过多组学方法，对新冠患者的肠道菌群、肠屏障功能和免疫反应进行了分析，表明肠道菌群失调和肠屏障功能障碍可能通过影响宿主免疫平衡，在COVID-19的病理生理学中发挥作用。（@mildbreeze）
Gut microbiome alterations and gut barrier dysfunction are associated with host immune homeostasis in COVID-19 patients
2022-01-20, doi:10.1186/s12916-021-02212-0
新冠 肠道菌群 肠屏障 免疫 Zhonghan Sun Zhigang Song Chenglin Liu Shishang Tan Yan Zheng Yan-Mei Chen
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天津大学：新型工程细菌实现定时定点释放药物

ACS Nano [IF:18.027]
① 通过涡旋纳米共聚物和微生物制造一种仿生休眠体；② 该休眠体的休眠舱既保证微生物在极端条件下（如胃液）存活率高，还抑制微生物代谢，减少微生物或药物提前裂解而损伤上消化道；③ pH敏感涂层在消化道内解体，肠定时唤醒微生物，减少微生物对黏膜的吸附、定殖；④ 该仿生休眠体在肠道的利用度比未修饰的微生物高且持续时间长；⑤ 定时产生神经递质的休眠体 Lp@L30D-55 对帕金森病小鼠有显著治疗效果，同时改善肠道菌群、增加益生菌的丰度。
【主编推荐语】天津大学的郑斌团队在ACS Nano发表文章，报道了一种具有既定编程命运的定时仿生休眠体，利用休眠舱可防止微生物在体内受到复杂生物环境的破坏，同时其pH敏感涂层在消化道内解体，可用于预测微生物在体内的代谢时间和位置，从而提高仿生休眠体及其编码药物的利用率。这种仿生休眠体或可为治疗各种疾病的先进微生物疗法提供有效技术。（@章台柳）
Bionic Dormant Body of Timed Wake-Up for Bacteriotherapy
2022-01-13, doi:10.1021/acsnano.1c08377
工程细菌 定时 休眠体 帕金森病（(PD)） Bin Zheng Mingming Guo Chunrui Yang
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Cell子刊：饮食如何影响肠菌的演化？

Cell Host and Microbe [IF:31.316]
① 研究多形拟杆菌（Bt）在小鼠肠道定植后在不同饮食下（标准饲料、西式饮食、二者交替）的演化情况；② Bt快速演化以适应不同饮食，西式饮食选择了促进降解粘蛋白O-聚糖的基因突变；③ 周期性的饮食交替引起了这种突变频率的波动，与肠道代谢环境的变化相关（特别是不同饮食下的SCFA和简单糖含量差异），且与恒定饮食相比提高了Bt的种内遗传多样性；④ 饮食变化会在Bt中留下遗传标记/特征，Bt的遗传多样性可作为个体饮食差异的生物标志物。
【主编推荐语】饮食可以影响菌群的组成和功能，但饮食对肠道细菌演化的影响尚待揭示。Cell Host and Microbe发表的一项最新研究，以肠道菌群中常见的纤维降解细菌——多形拟杆菌为研究对象，发现饮食塑造了这种细菌在小鼠肠道内的演化，细菌中留下的遗传特征（特定基因突变、遗传多样性）反映了宿主过去的饮食。饮食的变化增加了多形拟杆菌的种内遗传多样性，而西式饮食选择的细菌基因突变促进其消耗宿主的肠道粘液层。（@mildbreeze）
Diet leaves a genetic signature in a keystone member of the gut microbiota
2022-01-26, doi:10.1016/j.chom.2022.01.002
延伸阅读： 【Medical Xpress】 【Cell Host and Microbe】 【微生态】
饮食-菌群互作 多形拟杆菌 肠道菌群演化 多组学分析 肠道代谢组学 Karina Bivar Xavier Tanja Dapa
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Nature子刊：鸟氨酸代谢与非炎症性艰难梭菌定植

Nature Metabolism [IF:19.865]
① 采用多组学，利用人源化小鼠模型研究艰难梭菌（Cd）在无病征情况下的宿主定植和分子作用机制；② 菌群宏转录组分析表明，相较感染个体，抗炎抗Cd的小鼠精氨酸、鸟氨酸代谢通路全员上调；③ 采用野生型和等基因毒素缺乏突变体Cd感染悉生小鼠，发现在非炎症环境中Cd代谢中的L-鸟氨酸氧化降解位点差异表达；④ 编码氧化鸟氨酸降解的单个操纵子在非炎症性Cd菌株中始终上调，饮食和宿主来源的鸟氨酸均为其提供竞争优势，且与iNOS相关。
【主编推荐语】艰难梭菌（Cd）感染每年在美国造成超过20万个住院病例和13000例死亡。Cd可在无症状携带者肠道定植，造成自身感染或感染他人。Nature metabolism发表letter，对相关分子机制进行了阐述。（@好雨）
Oxidative ornithine metabolism supports non-inflammatory C. difficile colonization
2022-01-06, doi:10.1038/s42255-021-00506-4
延伸阅读： 【Nature Metabolism】
非炎症性艰难梭菌定植 鸟氨酸代谢 其他 Kali M Pruss Justin L Sonnenburg
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Cell子刊：细菌胞壁肽促进肠道细胞线粒体稳态

Developmental Cell [IF:13.417]
① 细菌肽聚糖片段胞壁肽调节秀丽隐杆线虫（C. elegans）线粒体稳态、发育和进食行为；② 细菌肽聚糖胞壁肽借由含有短AA链的二糖胞壁肽效应分子进入C. elegans肠道细胞；③ 细菌肽聚糖胞壁肽与ATP合成酶结合，作为激动剂促进其活性；④ ATP合成酶上调，抑制线粒体氧化应激，从而促进C. elegans稳态；⑤ 鉴于ATP合成酶的高度保守性，该发现对于动物生理和细菌细胞代谢的互作理解具有重大影响。
【主编推荐语】Developmental Cell发表的文章，报道了细菌细胞壁衍生的肽聚糖胞壁肽在促进秀丽隐杆线虫的发育和觅食行为中的作用。并指出二糖胞壁肽是效应分子，宿主ATP合成酶是靶标。（@好雨）
Bacterial peptidoglycan muropeptides benefit mitochondrial homeostasis and animal physiology by acting as ATP synthase agonists
2022-01-18, doi:10.1016/j.devcel.2021.12.016
ATP合成酶 胞壁肽 研究论文 Min Han Dong Tian
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姜卫红团队Nature子刊：新型黄酮还原酶的发现及生理功能

Nature Communications [IF:17.694]
① 从肠道细菌Flavonifractor plautii ATCC49531中发现了一种特异性催化黄酮/黄酮醇C2=C3键加氢反应的黄酮还原酶（FLR）；② FLR及其与多种底物的晶体结构揭示了FLR独特催化性能的分子基础，并鉴定了影响酶活性的关键位点；③ FLR及同源蛋白的广泛分布代表了一类新型不依赖NAD(P)H的烯还原酶；④ 缺失FLR的梭菌C.ljungdahlii无法有效利用食物和药物源黄酮类化合物；⑤ FLR可赋予宿主菌在面临黄酮胁迫时的生长优势；⑥ flr基因人肠道细菌中广泛存在。
【主编推荐语】黄酮类化合物是植物合成的主要的多酚类天然产物，它们不仅在人类的日常饮食中广泛存在，而且是许多临床药物的来源，具有抗氧化、抗心血管疾病和抗肿瘤等功效。人体肠道菌群可代谢黄酮类化合物，形成功能各异的活性物质，亦可发生转化而影响其生物利用度，因而解析代谢途径是认识这些过程的基础。然而，黄酮类化合物在肠道微生物中的代谢机制目前并不清晰。其中，主要的两类化合物——黄酮和黄酮醇代谢途径中负责起始反应的关键酶尚未被发现和鉴定。来自中国科学院分子植物科学卓越创新中心的姜卫红研究组发表在Nature Communications上的一项研究发现了来源于肠道微生物的一种新型烯还原酶——黄酮还原酶，并揭示其在代谢黄酮和黄酮醇这两类药/食来源化合物过程中的关键作用以及对肠道菌群微生态的影响。（@EADGBE）
Discovery of an ene-reductase for initiating flavone and flavonol catabolism in gut bacteria
2021-02-04, doi:10.1038/s41467-021-20974-2
延伸阅读： 【中国科学院】
黄铜还原酶 肠道细菌代谢酶 代谢途径 Gaohua Yang Sen Hong Pengjie Yang Weihong Jiang Yang Gu
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Nature子刊：小肠隐窝的形态发育机制

Nature Cell Biology [IF:28.213]
① 通过对小肠类器官中隐窝形态发育过程中的活体成像和物理学模型分析，发现隐窝的形成伴随类器官腔内空间的剧烈减小；② 绒毛组织基底膜和隐窝组织顶膜高表达的肌球蛋白使小肠类器官发生组织自发性弯曲，促进隐窝形成；③ 小肠类器官腔内空间的减少是隐窝形成的必要条件；④ 一旦隐窝形成，即使增加腔体体积也不会消除已经形成的隐窝结构；⑤ 小肠上皮细胞高表达的钠-葡萄糖协同转运蛋白SGLT1通过调节细胞渗透压，吸收腔内液体进而缩小腔体体积。
【主编推荐语】作为体外培养系统，类器官比起哺乳动物模型更易于在单细胞及分子层面上进行基于成像的大规模表型分析。在类器官里小肠隐窝的发育始于潘氏细胞（Paneth Cell）的出现。潘氏细胞分泌Wnt等干细胞诱导因子，促进干细胞的生成。干细胞和潘氏细胞聚集形成隐窝组织，隆起并逐渐发育为成熟的芽状结构。该结构对于隐窝维持小肠干细胞库至关重要，但由于小肠活体研究的难操作性，此形态发生的发育过程和机制长期缺乏足够的研究。发表Nature Cell Biology上的一项研究利用小肠类器官对肠道隐窝的形态发育机制进行了突破性的研究，揭示在哺乳动物器官发育过程中，不仅仅是非肌细胞肌球蛋白产生的细胞膜上的机械力调控组织的形态发生，而且液体相关的力诸如渗透压也参与推动该过程，并且不同种类的力相互协调，且与细胞分化和不同细胞类型的生理学功能环环相扣，最终多重保证组织形态适时适地地形成，体现了生物在发育上进化出的精巧的设计。（@EADGBE）
Cell fate coordinates mechano-osmotic forces in intestinal crypt formation
2021-06-21, doi:10.1038/s41556-021-00700-2
延伸阅读： 【Medical Xpress】 【Nature Cell Biology】
肠隐窝 类器官 组织自发性弯曲 细胞成像 器官形态发育 Qiutan Yang Shi-Lei Xue Edouard Hannezo Prisca Liberali
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白乳酪及含糖乳制品或可增加结直肠癌风险

International Journal of Cancer [IF:7.316]
① 纳入101,279名受试者，中位随访5.9年期间，共发展出2503例癌症（包含783例乳腺癌、323例前列腺癌及182例结直肠癌）；② 总乳制品摄入与总体癌症风险无显著关联；③ 摄入白乳酪（fromage blanc）与总体癌症风险（HR=1.11）及结直肠癌风险（HR=1.39）增加显著相关；④ 含糖乳制品摄入与结直肠癌风险增加显著相关（HR=1.58）；⑤ 乳制品摄入与前列腺癌及乳腺癌风险无显著关联。
【主编推荐语】International Journal of Cancer上发表的一项前瞻性队列研究结果，对超过10万名受试者进行多年随访后发现，总乳制品摄入与总体癌症风险无显著关联，但白乳酪及含糖乳制品的摄入与结直肠癌风险增加相关，而白乳酪摄入与总体癌症风险增加也相关。（@aluba）
Dairy product consumption and risk of cancer: a short report from the NutriNet-Santé prospective cohort study
2022-01-18, doi:10.1002/ijc.33935
乳制品 研究论文 前瞻性队列研究 癌症 Mélanie Deschasaux-Tanguy Laura Barrubés Piñol Nancy Elvira Babio Sánchez Jordi Salas Salvadó Mathilde Touvier
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