第2401期：31分Cell子刊：促心血管疾病的肠菌新途径
本期话题：心血管，菌群代谢物，丁酸，GVHD，生殖，1型糖尿病，寄生虫，线粒体，大肠癌，食用菌
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2022年12月28日

Cell子刊：两种不同的肠菌途径，促进心血管疾病

Cell Host and Microbe [IF:31.316]
① 确定苯乙酸（PAA）形成的2种不同的肠道微生物途径：一种由多形拟杆菌的苯丙酮酸:铁氧还蛋白氧化还原酶（PPFOR）催化，另一种由奇异变形杆菌的苯丙酮酸脱羧酶（PPDC）催化；② PPFOR和PPDC途径分别通过氧化和非氧化苯丙酮酸脱羧作用在肠道细菌PAA生产中发挥关键作用，且促进宿主体内苯乙酰谷氨酰胺的生成；③ 宏基因组分析表明，与对照组相比，动脉粥样硬化性心血管疾病患者肠道菌群中这两种途径的丰度显著更高。
【主编推荐语】肠道菌群将膳食苯丙氨酸代谢成苯乙酸（PAA），对于苯乙酰谷氨酰胺（PAGln）的产生至关重要，PAGln是一种与动脉粥样硬化性心血管疾病相关的代谢物。因此，了解参与这种转化的微生物酶具有重要意义。近日，美国克利夫兰医学中心Stanley Hazen团队在Cell Host and Microbe发表研究论文，发现两种不同的肠道微生物途径参与了PAA生成，进而促进PAGln产生。该发现将有助于研发靶向PAGln体内合成的治疗手段。（@圆圈儿）
Two distinct gut microbial pathways contribute to meta-organismal production of phenylacetylglutamine with links to cardiovascular disease
2022-12-21, doi:10.1016/j.chom.2022.11.015
延伸阅读： 【Cell Host and Microbe】 【肠道菌群与代谢】
心血管 细菌代谢途径 肠道菌群代谢产物 苯乙酰谷氨酰胺 动脉粥样硬化 Stanley L Hazen Yijun Zhu Mohammed Dwidar
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调控肠道菌群产生的苯乙酰谷氨酰胺或可改善心衰

Circulation. Heart failure [IF:10.447]
① 纳入美国和欧洲的临床队列，研究接受冠状动脉造影的临床组受试者的血浆苯乙酰谷氨酰胺（PAGln）水平和心力衰竭（HF）、 左心室射血分数和N端亲B型利钠肽（BNP）之间的联系；② PAGln水平与HF及其严重程度指数（心室射血分数降低、N端B型利钠肽原）呈剂量依赖性相关，与传统风险因素和肾功能无关；③ PAGln可促进HF相关的心血管表型，包括体外心肌细胞收缩减少；④ 同时，PAGln在体内外可增加BNP表达，BNP是心力衰竭严重程度的标志。
【主编推荐语】依赖于肠道菌群的代谢物苯乙酰谷氨酰胺（PAGln）与人类动脉粥样硬化性心脏病有关。动物研究表明，该代谢物或通过调节肾上腺素能受体信号传导，促进心血管疾病发病。近日，发表在Circulation: Heart Failure上的研究文章，发现PAGIn在临床和机制上与心力衰竭（HF）及其严重程度有关。因此，调节肠道菌群，尤其是PAGIn的产生或可作为HF的潜在治疗靶点。（@圆圈儿）
Gut Microbiota-Generated Phenylacetylglutamine and Heart Failure
2022-12-16, doi:10.1161/CIRCHEARTFAILURE.122.009972
心血管 肠道菌群代谢产物 苯乙酰谷氨酰胺 心衰 Kymberleigh A Romano Stanley L Hazen
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Nature子刊：肠道内释放的丁酸盐或可治疗花生过敏和结肠炎

Nature Biomedical Engineering [IF:29.234]
① 利用共聚物将丁酸盐配制成可溶于水的胶束，向结肠炎和花生过敏的小鼠胃内递送中性和负电荷聚合胶束的丁酸盐；② 丁酸盐胶束在下消化道释放丁酸盐，修复肠道屏障功能，改善花生过敏小鼠的过敏反应；③ 丁酸盐胶束改变粪便菌群，增加梭菌属XIVa菌群的丰度，促进抗生素暴露后该分类群的恢复，降低T细胞转移诱导的结肠炎程度；④ 通过恢复菌群和粘膜的平衡，丁酸盐释放胶束可在抗原未知的情况下作为治疗过敏性和炎症性疾病的方法。
【主编推荐语】现代饮食因素和抗生素的过度使用导致了食物过敏、炎症性肠病和其他非传染性慢性疾病的发病率上升，这些疾病与有益菌群（例如产丁酸的梭菌）的耗竭有关。Nature Biomedical Engineering近期发表的文章，利用共聚物将丁酸盐配制成可溶于水的胶束，丁酸盐释放胶束通过恢复菌群和粘膜的平衡，可在抗原未知的情况下作为治疗过敏性和炎症性疾病的方法。（@章台柳）
Treatment of peanut allergy and colitis in mice via the intestinal release of butyrate from polymeric micelles
2022-12-22, doi:10.1038/s41551-022-00972-5
延伸阅读： 【Nature Biomedical Engineering】
药物递送 花生过敏 结肠炎 丁酸盐 Ruyi Wang Shijie Cao Mohamed Elfatih H Bashir Jeffrey A Hubbell Cathryn R Nagler
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Science子刊：人β-防御素2或可缓解急性移植物抗宿主病

Science Translational Medicine [IF:19.319]
① 相比于溃疡性结肠炎患者，aGVHD患者的结肠hBD-2表达显著降低；② 相比于结肠炎小鼠，aGVHD小鼠的结肠β-防御素（mBD-4）表达显著降低；③ hBD-2治疗可显著缓解aGVHD小鼠的疾病严重程度，并提高生存率；④ hBD-2可改变aGVHD小鼠的肠道菌群组成，并减少回肠的中性粒细胞浸润，同时可抑制自身反应性T细胞的增殖及促炎细胞因子产生；⑤ hBD-2可通过抑制TCR信号，通过CCR2及CCR6非依赖性方式抑制自身反应性T细胞的增殖、活化及代谢。
【主编推荐语】人β-防御素2（hBD-2）是一种上皮细胞产生的内源性宿主防御肽，除了抗菌功能之外，还可在髓系细胞的CCR2及CCR6的介导下发挥免疫调节功能。Science Translational Medicine上发表的一项最新研究，在急性移植物抗宿主病（aGVHD）患者及aGVHD小鼠中，可观察到肠道β-防御素的表达分别低于溃疡性结肠炎患者及结肠炎小鼠。在aGVHD小鼠中，hBD-2可缓解疾病严重程度，提高生存率，并调节肠道菌群组成，减少回肠中性粒细胞浸润，并通过抑制TCR信号以减少自身反应性T细胞的增殖及活化。（@aluba）
Human β-defensin 2 ameliorates acute GVHD by limiting ileal neutrophil infiltration and restraining T cell receptor signaling
2022-12-21, doi:10.1126/scitranslmed.abp9675
人β-防御素-2 急性移植物抗宿主病 中性粒细胞 TCR信号 研究论文 基础研究 啮齿动物（小鼠） Tamina Rückert Natalie Köhler
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国内团队：肠道菌群介导的霉菌毒素生殖-免疫系统损伤

Microbiome [IF:16.837]
① 采用不同生长阶段的猪，研究玉米赤霉烯酮（ZEN）诱导的生殖和免疫毒性及相关肠道菌群代谢变化；② 发现ZEN诱导一、二阶段猪生殖器官如子宫变大并诱导免疫系统炎症损伤；③ 此外，ZEN诱导肠道菌群失调，菌群衍生代谢物特别是丁酸产量下降；④ 进一步造成肠道屏障损伤且呈GPR109A依赖性方式，激发炎症、血液脂多糖增加，进而损伤生殖-免疫系统；⑤ ZEN降解酶表达工程菌可减轻ZEN诱导的肠道菌群代谢紊乱和炎症，防止肠道屏障损伤。
【主编推荐语】肠道是抵御有害霉菌毒素的第一道防线。但霉菌毒素，如玉米赤霉烯酮（ZEN）是否通过肠道菌群损害机体生殖和免疫系统尚不清楚。重庆医科大学Shujin Wang和李希、中科院亚热带农业生态所吴信、国家粮食和物资储备局标准质量中心孙长坡及团队在Microbiome上发表文章，对此进行了详细的阐述。（@好雨）
Zearalenone disturbs the reproductive-immune axis in pigs: the role of gut microbial metabolites
2022-12-19, doi:10.1186/s40168-022-01397-7
肠道-生殖-免疫轴 霉菌毒素 研究论文 Shujin Wang Wei Fu Xin Wu Xi Li Changpo Sun
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肠道细菌和病毒改变或与T1D发病有关？

Microbiome [IF:16.837]
① 纳入40名一级亲属患1型糖尿病（T1D）的儿童，含20名出现持续性胰岛素特异性自身抗体病例与20名对照，收集胰岛自身免疫前和发生时的粪便；② 病例和对照组菌群α多样性无显著差异，但年龄与微生物和宏蛋白质组多样性正相关，与宿主抗体数量和丰度负相关；③ 哺乳动物腺病毒属与T1D风险降低相关，与宏蛋白质组变化（如ABC型转运蛋白）显著相关，且该病毒伴随肠道菌群功能性重塑；④ 粪杆菌属中与碳水化合物转运相关蛋白质和胰岛自身免疫相关。
【主编推荐语】1型糖尿病（T1D）临床发病前是持续的胰岛自身免疫期，通过胰岛特异性自身抗体 (IAb) 的存在可检测到。在IAb出现和临床发病间的这段时间，环境驱动因素（如肠道细菌/病毒感染）也可能会加速疾病进展，但仍需进一步探究。近日，澳大利亚昆士兰大学研究人员在Microbiome发表最新研究，纳入40名一级亲属患1型糖尿病（T1D）的儿童，通过多组学技术评估T1D易患儿童肠道细菌、病毒和粪便代谢蛋白组间的关联，识别到一种以前未被认识到的哺乳动物腺病毒感染与肠道菌群功能存在关联，可能在疾病风险中发挥作用；此外，粪杆菌属功能的转换可能与胰岛自身免疫的发生有关。总之，该研究为探究肠道细菌、病毒群参与T1D发病机制提供了新证据，值得关注。（@九卿臣）
Multi-omic interactions in the gut of children at the onset of islet autoimmunity
2022-12-16, doi:10.1186/s40168-022-01425-6
1型糖尿病 胰岛自身免疫 研究论文 基础研究 肠道菌群 肠道病毒群 多组学关联 人群样本 糖尿病 Patrick G Gavin Emma E Hamilton-Williams
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寄生虫对马来西亚土著居民肠菌的影响高度依赖于环境？

Microbiome [IF:16.837]
① 纳入56名来自吉隆坡的城市居民和351名来自5个村庄的土著居民（奥朗阿斯利人，OA），OA组进行驱蠕虫处理并收集粪便；② 马来西亚人核心菌群中厚壁菌门丰度最高，OA组含有更多未知基因序列；③ 菌群多样性和组成与村庄分布及蠕虫感染状况有关，蠕虫感染及流行率高的物种丰富度高；④ 阿苯达唑驱虫治疗会改变感染及未感染蠕虫个体肠菌组成，且药物处理对菌群影响大于蠕虫感染；⑤ OA组L-色氨酸合成途径富集，驱虫处理后L-谷氨酸降解通路富集。
【主编推荐语】多项研究已经发现工业化社会中的微生物群落具有较典型的特征，但传统生活方式下的土著居民的微生物群落更类似于古人菌群。然而，目前关于这些人群肠道样本的宏基因组数据仍然缺乏，且与土壤传播的蠕虫感染间的关联尚不清楚。近日，马来西亚研究人员在Microbiome发表最新研究，纳入56名来自吉隆坡的城市居民和351名来自5个村庄的土著居民，发现寄生虫对马来西亚土著居民肠道菌群的影响高度依赖于环境，阿苯达唑对菌群的影响可能是解释驱虫研究的混淆因素。此外，土著居民的肠道菌群仍存在大量的未注释序列，未来可进一步开发探索。（@九卿臣）
Gut microbiome of helminth-infected indigenous Malaysians is context dependent
2022-12-07, doi:10.1186/s40168-022-01385-x
寄生虫感染 土著居民 研究论文 基础研究 肠道菌群 药物影响 人群样本 Mian Zi Tee Yi Xian Er Yvonne Ai Lian Lim P'ng Loke Soo Ching Lee
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段丽萍团队：菌群-线粒体互作，在肠道疾病的发病和治疗中的有什么作用？（综述）

Pharmacological Research [IF:10.334]
① 肠道微生物群可通过其代谢产物SCFAs或其膜结构LPS，影响IECs线粒体的氧化磷酸化（OXPHOS）和氧化应激。② 线粒体可以通过其代谢副产物（如氧、乳酸和ROS）调节肠道微生物群的群落结构；③ 哺乳动物的肠腔含氧量低，形成以专性厌氧菌为主的肠道微生物群落，专性厌氧菌的代谢产物可以多种方式促进IECs线粒体的OXPHOS；④ 改变线粒体的条件可能导致肠上皮的炎症和缺氧，这两种情况都会推动兼性厌氧菌的扩张，加剧线粒体-微生物群互作的不平衡。
【主编推荐语】线粒体和肠道菌群之间的互动在肠道生理平衡中起着关键作用。Pharmacological Research近期发表的来自北京大学第三医院段丽萍团队的综述文章，总结了IECs线粒体和肠道菌群在胃肠道生理平衡和疾病中的相互作用的最新研究进展，以及针对胃肠道疾病中线粒体-微生物群串联的潜在治疗干预策略。（@NL）
The role of microbiota-mitochondria crosstalk in pathogenesis and therapy of intestinal diseases
2022-10-29, doi:10.1016/j.phrs.2022.106530
线粒体 胃肠道疾病 Yiming Zhang Jindong Zhang Liping Duan
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佘军军+于君：阑尾切除改变肠道菌群组成，增加大肠癌风险

Oncogene [IF:8.756]
① 纳入43976名阑尾切除术病例和85179名年龄及性别相匹配的未接受手术的对照，随访20年；② 相比对照组，阑尾切除术后组发生结直肠癌（CRC）的风险增加73%；③ 另招募157名阑尾切除术病例和157例正常对照，进行粪便菌群宏基因组测序；④ 阑尾切除术组的肠道菌群显著失调，脆弱拟杆菌等7种促进CRC的细菌富集，产气柯林斯菌5等种有益共生菌减少；⑤ 切除小鼠阑尾损害肠屏障功能，促进AOM/DSS诱导的CRC发生发展，但广谱抗生素清除肠菌可消除该影响。
【主编推荐语】肠道菌群失调促进是结直肠癌（CRC）发生发展的重要因素。近年来的研究表明阑尾为肠道共生菌提供生态位，参与肠菌稳态的维持。阑尾缺失可能通过肠道菌群影响CRC的发生，但阑尾切除与CRC风险的流行病学证据存在争议。近日，西安交通大学第一附属医院佘军军团队和香港中文大学于君团队在Oncogene发表研究文章，在对近13万人的纵向研究中发现阑尾切除术显著增加CRC风险，并通过粪菌测序和小鼠模型证明了阑尾切除术导致肠菌失调而增加CRC风险的机制。根据本研究结果，作者建议临床上更加谨慎地考虑阑尾切除术的必要性，以减少后续CRC的发生。（@芥末）
Altered gut microbiome composition by appendectomy contributes to colorectal cancer
2022-12-20, doi:10.1038/s41388-022-02569-3
结直肠癌 研究论文 阑尾切除术 肠道菌群 Feiyu Shi Gaixia Liu Yufeng Lin Cosmos liutao Guo Jun Yu Junjun She
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魏勇军+邹根：合成生物学助推食用菌产业升级

Trends in Biotechnology [IF:21.942]
① 传统食用菌栽培具有底物利用低，生长速率慢和能耗高的问题，合成生物学可改善这些问题，并将其转变为尖端生物技术综合应用产业；② 合成生物学在蘑菇栽培应用包括精确育种、挖掘生物合成基因簇、开发基于蘑菇的合成生物学底盘及建造高附加值产品细胞工厂等；③ 基于蘑菇的合成生物学需建立生物合成基因簇和天然产物酶、木质素分解酶及转录调控基因等生物元件，挑战在于定制特定生物合成蘑菇底盘；④ 合成生物学在蘑菇栽培领域应用前景巨大。
【主编推荐语】合成生物学旨在根据已知的生物学原理创建或改造生物元件或系统，达到有效生物利用的目的。合成生物学已经广泛应用在农、林、医等多个领域。食用菌栽培是绿色农业的重要组成部分。这是因为食用菌等大型真菌在整个物质循环中除了扮演“分解者”的角色外，还是利用农林废弃物、变废为宝的重要 “生产者”。然而，传统食用菌栽培存在底物利用率低、生长速度慢、能耗高等问题，制约了其广泛推广。近期，郑州大学魏勇军和上海市农业科学院邹根等在Cell子刊Trends in Biotechnology发表了关于合成生物学在食用菌产业升级领域应用的综述性论文，总结了近年来食用菌传统产业及新型应用的现状和问题，并提出利用合成生物学理念和技术助推食用菌产业升级的策略。（@Zhonghua）
Harnessing synthetic biology for mushroom farming
2022-10-25, doi:10.1016/j.tibtech.2022.10.001
延伸阅读： 【上海市农业科学院科研管理处】
合成生物学 蘑菇栽培 产业升级 蘑菇底盘 综述 其他 生物技术 蘑菇的合成生物学 Gen Zou Yongjun Wei
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