第1803期：今日 Science：让肠道菌群“返祖”一定有益健康吗？
本期话题：工业化，因果推理，IBS，帕金森病，多发性硬化，肠脑轴，膳食蛋白质，建模，tRNA
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2021年04月30日

Science：让肠道菌群“返祖”一定有益健康吗？（观点）

Science [IF:63.714]
① 有假说认为让肠道菌群“返祖”有助于减少慢性疾病，但该观点存在一些问题；② 如：怎样确定祖先的菌群长啥样，祖先的菌群是否真的更有益健康，而且操纵菌群必须考虑个体化差异；③ 从进化的角度来看，工业化迫使菌群发生适应性变化，可能使得人-菌群-环境的三角关系建立了新的平衡状态，让菌群“返祖”可能会改变这一三角关系，从而带来新的健康风险；④ 修复人-菌群-环境之间的不匹配，需要的是精细调节，而不是简单粗暴的让菌群“返祖”。
【主编推荐语】工业化对人类的影响是深远的，肠道菌群的改变就是其中很重要的一个方面。很多研究显示，工业化带来的肠道菌群变化（如丧失了特定的微生物物种或功能），可能导致菌群与宿主之间的“不匹配”，从而促进了很多现代慢性疾病的发生发展。因此有观点认为，逆转工业化引起的菌群变化（让现代人的菌群恢复到祖先的状态）可能有益人类健康。但Science最新发表的一篇观点文章，从进化的角度对这一假设提出了不同看法，有兴趣的读者不妨仔细读读。（@mildbreeze）
Gut microbiota through an evolutionary lens
2021-04-30, doi:10.1126/science.abf0590
工业化 肠道菌群 进化 Rachel N Carmody Aspen T Reese
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华中农业大学：发展微生物组医学，如何进行因果推理？（综述）

Trends in Microbiology [IF:18.23]
① 用实验方法来推理菌群-疾病因果关系存在一定局限性，但可通过计算方法来建立；② 孟德尔随机化分析可有效揭示菌群群与疾病的直接因果关系，这种因果关系可通过干预主义框架进行评估；③ 中介分析和结构方程模型通过分析各种因素的中介作用，可以揭示菌群与疾病的直接和间接的因果关系；④ 研究菌群与疾病的因果关系和菌群相关基因变异，有助于实施个性化饮食干预；⑤ 了解饮食、菌群、宿主和疾病之间的因果关系对未来的微生物组医学至关重要。
【主编推荐语】以菌群为靶点进行疾病的治疗和预防，其前提是要建立菌群与疾病之间的因果关系。华中农业大学张红雨团队近期在Trends in Microbiology发表综述文章，详细介绍了基于计算和建模的菌群-疾病因果关系推理和评估的方法，并探讨了其在靶向菌群的个性化营养干预中的应用前景。推荐专业人士参阅。（@mildbreeze）
Causal Inference in Microbiome Medicine: Principles and Applications
2021-04-21, doi:10.1016/j.tim.2021.03.015
因果推理 causal inference microbiome medicine Mendelian randomization analysis mediation analysis structural equation model dietary intervention 微生物组医学 Hongyu Zhang Bo-Min Lv
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计算菌群动力学模型：为菌群时空研究提供可能

PNAS [IF:12.779]
① 计算微生物群动力学模型（CODY）由描述物种水平的细菌动力学，高阶微生物相互作用和结肠生理三个多尺度建模组件构建；② 将每日膳食输入CODY，可以量化跨特定结肠区域和粪便中物种水平丰度分布的微生物变化的时空分辨率；③ 通过两项涉及饮食干预的宏基因组学研究的横断面数据验证CODY的有效性；④ CODY能够预测体内肠道菌群的时空动态变化，粪便中的体外菌群组成和相关代谢产物变化；⑤ CODY模拟提供了肠腔、粘液和粪便之间的生物地理异质性。
【主编推荐语】不同肠道部位的菌群差异显著，对肠道菌群的空间研究和预测成为亟待解决的问题。发表在PNAS上的本文建立了一种计算微生物群动力学模型（CODY），其可以量化测定不同区域菌群变化，并且有效性得到初步证实。CODY为肠道菌群的时空研究提供了可能。（@Bingbing）
CODY enables quantitatively spatiotemporal predictions on in vivo gut microbial variability induced by diet intervention
2021-03-22, doi:10.1073/pnas.2019336118
延伸阅读： 【Medical Xpress】 【微生态】
计算微生物群动力学模型（CODY） 肠道菌群的空间研究 Jens Nielsen Jun Geng
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英国胃肠病学会发布最新IBS管理指南

Gut [IF:31.793]
① 建立医生与患者的有效联系及共识是IBS管理的关键，医生应基于症状确诊；② 患者应进行日常锻炼，认知行为疗法、肠道定向催眠、心理疗法等也可能缓解全身症状；③ 饮食建议应作为一线治疗方案，可溶性纤维及低FODMAP饮食可能缓解全身症状及腹痛，不建议摄入不可溶纤维及无谷蛋白饮食；④ 益生菌可能缓解全身症状及腹痛，难以推荐特定菌种或菌株；⑤ 洛派丁胺可能治疗腹泻，薄荷油及某些抗痉挛药可能缓解全身症状及腹痛，聚乙二醇可能治疗便秘。
【主编推荐语】英国胃肠病学会在Gut上发布了最新的IBS管理指南，在医生-患者交流、诊断/调查/教育、一线治疗（包括饮食干预、药物治疗、益生菌等）、二线治疗、心理治疗等方面给出了建议。（@aluba）
British Society of Gastroenterology guidelines on the management of irritable bowel syndrome
2021-04-26, doi:10.1136/gutjnl-2021-324598
IBS 其他 Dipesh H Vasant Peter A Paine Alexander C Ford
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肠道菌群在帕金森病中的作用（综述）

Brain [IF:15.255]
① PD患者的肠道菌群发生独特改变且与临床症状相关，可作为潜在的生物标志物或治疗靶点；② 肠道菌群及其代谢产物（短链脂肪酸、胆汁酸、LPS等）可调节肠道炎症、粘膜屏障完整性及α-突触核蛋白累积，肠道中产生的神经毒素通过迷走神经并穿过血脑屏障进入大脑；③ 肠道菌群还可调控神经递质释放以影响疾病；④ 饮食、益生菌/元、粪菌移植可调节患者的肠道菌群，具有抗炎、保护屏障系统、调节胃肠功能、预防神经变性、减轻神经炎症的作用。
【主编推荐语】帕金森病（PD）是一种常见的神经退行性疾病，PD患者的胃肠道症状可能发生在运动症状之前。Brain上发表的一篇综述文章，详细介绍了PD患者的肠道菌群变化特征及其与临床症状的关联，并概述了肠道菌群及其代谢产物通过菌群-肠-脑轴影响神经炎症的机制，最后讨论了通过调节菌群治疗PD的潜在可能。（@aluba）
The role of gut dysbiosis in Parkinson's disease: mechanistic insights andtherapeutic options
2021-04-15, doi:10.1093/brain/awab156
帕金森病 综述 肠-脑轴 Qing Wang Yuqi Luo Eng-King Tan Sven Pettersson
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共轭亚油酸或可缓解多发性硬化

Brain [IF:15.255]
① 补充共轭亚油酸可缓解视神经脑脊髓炎小鼠模型的CNS自身免疫，并减少肠道炎症，且其作用不依赖于肠道菌群；② 在体外，共轭亚油酸可诱导小鼠脾脏髓系细胞的抗炎及免疫抑制表型，表现为IL-10分泌的增加及对T细胞增殖的抑制；③ 在分离自RRMS患者的CD14+ 单核细胞中，共轭亚油酸也可发挥抗炎作用；④ 在15名RRMS患者中，补充共轭亚油酸6个月可显著降低CD14+ 单核细胞的炎症因子分泌能力，并下调其线粒体呼吸活性。
【主编推荐语】来自Brain上发表的一项最新研究，发现补充共轭亚油酸可缓解多发性硬化小鼠模型的中枢神经系统（CNS）自身免疫。另外，15名复发缓解型多发性硬化（RRMS）患者补充6个月的共轭亚油酸后，循环髓系细胞的抗炎表性显著增强。（@aluba）
Dietary conjugated linoleic acid links reduced intestinal inflammation to amelioration of CNS autoimmunity
2021-04-26, doi:10.1093/brain/awab040
饮食-免疫互作 研究论文 基础研究 共轭亚油酸 中枢神经系统自身免疫疾病 啮齿动物（小鼠） 肠-脑轴 多发性硬化 以人为对象的临床试验 Ann-Katrin Fleck
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中南林业科技大学：高蛋白与肠道菌群互作影响人体健康 （综述）

Critical Reviews in Food Science and Nutrition [IF:11.208]
① 长期高蛋白质饮食（HPD）可产生胺、H2S和氨等有毒代谢产物，增加肠道疾病、2型糖尿病、肥胖、中枢神经系统疾病和心血管疾病风险；② 短期HPD对65岁以下健康人的代谢影响很小，但可改善老年人的肌肉功能；③ 老年人摄入过多的蛋白质会降低肠道菌群多样性，并产生有毒代谢产物；④ HPD可改善运动员的肌肉功能且不会增加疾病风险，这可能归因于定期锻炼；⑤ 体育锻炼和摄入天然物质（多糖和多酚）、益生元、益生菌可改善肠道失调并降低疾病风险。
【主编推荐语】中南林业科技大学梁盈团队发表在Critical Reviews in Food Science and Nutrition上的综述性文章。文章聚焦蛋白质与肠道菌群相互作用对人体健康的影响。研究结果显示，过多的蛋白摄入可以产生有毒代谢物，不利于机体健康。但高蛋白膳食可能有益于运动员健康，可能跟其锻炼有关。（@Bingbing）
High animal protein diet and gut microbiota in human health
2021-03-16, doi:10.1080/10408398.2021.1898336
高蛋白膳食 肠道菌群 综述 Ying Liang Jie Cai
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安徽医科大学团队：温度应激影响小鼠肠-脑轴

Science of the Total Environment [IF:10.753]
① 将小鼠置于低温（LT），室温（RT），高温（HT）和温度变化（TV）条件下，持续7天；② HT和LT显著增加了肠道菌群的Alpha多样性，与RT相比，LT中拟杆菌含量最高，而HT和TV组中放线菌含量最高；③ LT增加乙酸盐和丙酸盐的表达，降低中枢神经NLRP3炎性小体的表达；④ HT降低丁酸的表达，增加NLRP3炎性小体、IL-1β、IL-6和TNF-α的表达；⑤ TV降低丙酸的表达，而NLRP3炎性小体和TNF-α的表达增加；⑥ 四个组别中微生物组的分布可解释组间NLRP3的差异。
【主编推荐语】温度应激会影响肠-脑轴，包括肠道微生物群和神经炎症，但相关的分子标志物尚不清楚。安徽医科大学的苏虹团队在Science of the Total Environment上发表文章，发现不同温度条件下，小鼠肠道微生物组成具有显著差异，且肠道菌群的差异与短链脂肪酸具有显著的相关性，而与中枢神经的NLRP3炎症小体、细胞因子也具有相关性，但方向相反。（@章台柳）
Effect of temperature stress on gut-brain axis in mice: Regulation of intestinal microbiome and central NLRP3 inflammasomes
2021-01-26, doi:10.1016/j.scitotenv.2020.144568
温度胁迫 肠道微生物 NLRP3炎症小体 Hong Su Weizhuo Yi
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菌群如何影响宿主tRNA

Genome Research [IF:9.438]
① 通过比较无菌和有菌（SPF）小鼠的4种组织类型（肠道、脑、肝脏和肾脏）的转运RNA（tRNA）特征，研究宿主-微生物组互作；② 宿主胞质和线粒体的tRNA表达和修饰程序，具有组织特异性和菌群依赖性；③ 与肝脏和肾脏相比，菌群对肠道和大脑的tRNA表达的影响更明显；④ 在有菌情况下，胞质tRNA修饰在肝脏和肾脏中的变化更明显；⑤ 该研究揭示了哺乳动物宿主中，菌群、tRNA丰度和表观转录组之间的关系。
【主编推荐语】tRNA是蛋白质翻译过程中必须的元件，其表达和修饰受多种因素调控。华南师范大学汪肖云团队近期在Genome Research发表研究，探索了菌群对宿主tRNA表达和修饰的影响。（@mildbreeze）
Tissue-specific reprogramming of host tRNA transcriptome by the microbiome
2021-04-15, doi:10.1101/gr.272153.120
宿主-菌群互作 tRNA Microbiome expression modification Host Jia Huang Wenjun Chen Xiaoyun Wang
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