第2296期：左涛等研究突破+73分综述，一窥肠道古菌前沿进展
本期话题：肠道古菌组，产甲烷古菌，病毒组，幽门螺杆菌感染，肾病，大肠癌，骨质疏松，乳铁蛋白，暴露组
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2022年09月14日

左涛等Microbiome：中国人的肠道古菌组

Microbiome [IF:15.5]
① 纳入中国5个地区、6个民族的792名城乡居民，分析粪便古菌组及其与119个宿主变量的关联；② 地区对古菌组成的影响最强，其次是城市化、饮食和民族，宿主变量总体可解释11%的古菌组变化；③ 城市化伴随肠道古菌组的α和β-多样性以及古菌/细菌比值的降低；④ 农村居民和食用酥油茶均与史氏甲烷短杆菌（Ms）增多相关；⑤ Ms是古菌-细菌互作网络的核心，与多种产SCFA细菌正相关，且其丰度降低与城市居民的血液胆碱酯酶（痴呆相关参数）升高有关。
【主编推荐语】古菌可算是肠道菌群中的"少数分子"，但在人体健康中也有不可忽视的作用。然而相较于细菌和真菌，目前仍缺乏对肠道古菌的研究。中山大学附属第六医院左涛和吴小剑、昆明医科大学第一附属医院缪应雷和曾仲，作为共同通讯作者在Microbiome发表最新研究，通过宏基因组测序，描述了不同地区和民族的健康中国人的肠道古菌组特征及其与环境和宿主因素的关系，强调了地域、城市化、民族和饮食对人肠道古菌组变异性的贡献，表明城市化对古菌的影响可能与人体健康有关。（@mildbreeze）
Landscape of the gut archaeome in association with geography, ethnicity, urbanization, and diet in the Chinese population
2022-09-13, doi:10.1186/s40168-022-01335-7
肠道古菌组 地域 民族 城市化 饮食 Tao Zuo Yinglei Miao Xiaojian Wu Zhong Zeng Xiaowu Bai Yang Sun Yue Li Maojuan Li
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Nature Reviews：一文读懂人体胃肠道中产甲烷的古菌（综述）

Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology [IF:65.1]
① 古菌广泛存在于各种生态系统，其细胞壁结构和分子机制上与细菌存在差异（对抗生素有独特敏感性模式），目前仍缺乏古菌致病性的报道；② 人类胃肠道存在甲烷短杆菌属，Methanomassiliicoccales，甲烷球形菌属等重要古菌，其中多数有独特的代谢功能（如产甲烷）；③ 古菌产生甲烷是多种疾病重要指标，包括肠道产甲烷菌过度生长，小肠细菌过度生长及结直肠癌；④ 古菌对人体生理学也有正面影响，如减少机体内TMA及气体压力，增加SCFAs。
【主编推荐语】古菌是一类非常特殊的微生物，广泛存在于各种生态系统中（多数生活在极端生态环境），古菌具有原核生物的某些特征，也有真核生物的特征。越来越多的证据表明人类疾病与微生物组具有千丝万缕的关联。古菌是人体微生物组中重要的组成部分（如厌氧产甲烷古菌及非产甲烷的噬盐古菌）。近日，奥地利格拉茨医科大学研究人员在Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology发表最新综述，系统的阐述了古菌的特点、产甲烷古菌在人体健康中扮演的角色。目前，古菌研究仍受限于以细菌为中心的方法论、参考基因组较少、与健康表型的关联有限等问题，未来仍需大量的研究去揭开古菌神秘的面纱，为“健康微生物组”增加新角色。（@九卿臣）
Methanogenic archaea in the human gastrointestinal tract
2022-09-01, doi:10.1038/s41575-022-00673-z
肠道古菌组 产甲烷古菌 综述 基础研究 古菌代谢 胃肠道疾病 Christoph Hoegenauer Christine Moissl-Eichinger
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Nature子刊：大规模肠道病毒组变异与其宿主和环境有何关系？

Nature Communications [IF:16.6]
① 纳入日本4D队列中4198名有深度表型个体的宏基因组数据，分析其肠道双链DNA病毒组；② 数千个高质量的噬菌体基因组被发现，包括以前未被描述的噬菌体分支，与已知的主要细菌宿主不同；③ 肠道中细菌的分布是噬菌体分布的重要决定因素，病毒组多样性与细菌组的抗病毒防御机制高度相关，如CRISPR-Cas和限制性修饰系统；④ 确定了97种显著影响病毒组结构的内在/外在因素，包括年龄、性别、生活方式和饮食等，其中疾病和药物对噬菌体的影响最强。
【主编推荐语】人肠道中噬菌体群落对肠道细菌群落的结构和功能有着巨大的影响，但在群体尺度上病毒群变异尚未被充分研究。近日，早稻田大学研究人员在Nature Communications发表最新研究，纳入日本4198名有深度表型个体的宏基因组数据，发现病毒组多样性与细菌组的抗病毒防御机制高度相关。此外，该研究揭示了新的病毒分枝，病毒群和细菌抗病毒基因间的互作关系，以及与病毒群密切相关的临床因素，进一步扩大了我们对肠道病毒群结构和变异的知识。（@九卿臣）
Extensive gut virome variation and its associations with host and environmental factors in a population-level cohort
2022-09-06, doi:10.1038/s41467-022-32832-w
肠道噬菌体变异 细菌宿主 研究论文 基础研究 抗病毒防御机制 Suguru Nishijima Naoyoshi Nagata
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相比饮食，个体和种族对菌群和病毒组的影响更胜一筹

PLoS Biology [IF:9.8]
① 对36名年龄、体重、日常饮食和健康状况相似的健康黑人和白人女性进行4天控制素食干预及9天多组学分析；② 个体和种族分别占分类变化的70-88%和2-10%，远超于短期饮食干预对肠道、口腔菌群及肠道病毒组的影响；③ 不同种族间的差异持续出现在菌群、病毒分类及各种宏基因组功能，包括多个肠道KEGG同源物、口腔碳水化合物活性酶的类别、同源蛋白聚类和抗生素耐药基因的类别；④ 相比之下，尿液、血浆代谢物与种族无关，与饮食更强关联。
【主编推荐语】在美国，许多与种族相关的疾病与菌群变化有关，但种族相关菌群变化的原因尚不清楚。近日发表在Plos Biology上的这篇文章，通过对不同种族人群进行严格饮食控制并进行菌群研究，发现个体和种族对菌群和病毒组的影响远超于短期饮食干预。这项研究将纵向多组学特征与饮食干预相结合，阐明种族与宏基因组和病毒学特征的关联，并强调人类菌群变化在研究、健康及最终治疗中的重要性。（@圆圈儿）
Individuality and ethnicity eclipse a short-term dietary intervention in shaping microbiomes and viromes
2022-08-23, doi:10.1371/journal.pbio.3001758
病毒组 饮食干预 种族 细菌群 多组学 Junhui Li Robert H George Markowitz Andrew W BrooksID Elizabeth K MallottID Seth R Bordenstein
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湖南大学：抑制幽门螺杆菌感染的磁热疗法

ACS Nano [IF:17.1]
① 开发了一种新型的石墨壳屏蔽的铁钴合金胃部纳米加热器（FeCo@G），其饱和磁化强度、磁热效应和酸稳定性较好；② 应用人胃腺癌细胞的幽门螺杆菌（Hp）体外感染模型，进行热磁刺激后，FeCo@G上调HSP70表达，并显著抑制Hp生长；③ 同样，活化的FeCo@G可上调Hp感染小鼠胃中HSP70表达并抑制Hp生长；④ FeCo@G未显示出明显毒性，且约95%的FeCo@G可在12小时内通过粪便排出；⑤ 转录组分析显示，除诱导HSP70外，FeCo@G主要上调小鼠的细菌感染相关通路。
【主编推荐语】作为一类致癌物，幽门螺杆菌定植在世界半数人口的胃部。目前，幽门螺杆菌感染的临床治疗主要依靠抗生素，然而抗生素疗法面临着耐药性增加、患者依从性差和无效根除的挑战。因此，长期以来研究人员都在寻找和建立不同于抗生素的治疗策略，以期干扰病原体的生理学，使其难以在胃中存活。来自湖南大学的陈卓教授团队发表在ACS Nano上的一项研究通过石墨壳层屏蔽铁钴合金的方法，开发了一种新型胃部纳米加热器（FeCo@G），可在交变磁场下通过上调热休克蛋白HSP70的表达干预幽门螺杆菌感染。小鼠模型显示，FeCo@G可在恶劣的胃环境中实现磁热疗法，为治疗幽门螺杆菌提供了一种全新的策略。（@EADGBE）
In Situ Upregulating Heat Shock Protein 70 via Gastric Nano-Heaters for the Interference of Helicobacter pylori Infection
2022-08-22, doi:10.1021/acsnano.2c03911
幽门螺杆菌 Hsp70 磁热纳米技术 Zhuo Chen Xin Xia Zhiwei Yin
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第四军医大学：IgA肾病患者的肠道埃希氏杆菌-志贺氏菌属显著扩增

Journal of the American Society of Nephrology : JASN [IF:13.6]
① 127名IgA肾病（IgAN）患者和127名对照，随机为发现和验证队列，其中77名患者随访6个月并接受免疫抑制治疗，另56名IgAN患者和56名对照及40名原发性膜性肾病 (MN) 患者进行跨区域和疾病特异性验证；② 治疗前，IgAN组的α多样性显著降低，菌群组成改变，变形菌门-γ变形菌纲-肠杆菌目-肠杆菌科-埃希氏杆菌-志贺氏菌属显著扩增，而免疫抑制治疗后显著改变；③ 埃希氏杆菌-志贺氏菌属中7个OTU或可鉴定IgAN，但未有效区分IgAN和MN患者。
【主编推荐语】肠道菌群失衡被认为是IgA肾病（IgAN）的发病机制之一。然而，与IgAN发病和治疗反应密切相关的关键细菌类群尚未确定。第四军医大学的孙世仁团队在JASN发表文章，发现IgAN患者的肠道菌群失衡具有埃希氏杆菌-志贺氏菌属显著扩展的特点，或可作为IgAN的一个有前景的诊断生物标志物和治疗靶点。需进一步研究埃希氏杆菌-志贺氏菌属在IgAN发病机制中的潜在作用。（@章台柳）
Expansion of Escherichia-Shigella in Gut Is Associated with the Onset and Response to Immunosuppressive Therapy of IgA Nephropathy
2022-08-30, doi:10.1681/ASN.2022020189
自身免疫性肾病（IgA肾病） 肠道菌群 志贺氏菌属 Jin Zhao Ming Bai Xiaoxuan Ning Shiren Sun
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糖尿病和癌症中IL-1β和NOX4介导的肠道菌群调节

Cellular and Molecular Life Sciences [IF:8]
① 非肥胖2型糖尿病小鼠的糖尿病发展与肠道功能障碍有关；② 糖尿病或结直肠癌（CRC）粪菌移植导致非糖尿病小鼠结肠息肉增加；③ 糖尿病和CRC小鼠的肠道菌群失调，产丁酸菌丰度低，与肠道疾病中常见的结肠变短症状相关；④ 糖尿病和CRC小鼠中的IL-1β和NADPH氧化酶（NOX4）受其微生物环境变化的影响，过高表达；⑤ 治疗性益生菌可改善IL-1β和NOX4介导的菌群失调，逆转胃肠道紊乱并降低肿瘤负荷，缓解糖尿病和癌症进展。
【主编推荐语】肠道菌群失调是糖尿病和结直肠癌（CRC）发病机理的重要影响因素。Cellular and Molecular Life Sciences近期发表的文章旨在挖掘并鉴别微生物群特征与糖尿病和CRC的关系，及其背后的信号传导机制。（@好雨）
Intestinal microbiota regulates diabetes and cancer progression by IL-1β and NOX4 dependent signaling cascades
2022-08-30, doi:10.1007/s00018-022-04485-x
非肥胖糖尿病（NOD）小鼠模型 结直肠癌 研究论文 Mohamed Noureldein Assaad A Eid
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国内团队：高海拔暴露会降低骨密度，和肠道菌群有何关系？

Environmental Research [IF:8.3]
① 纳入含99556名中国人多民族队列，探究海拔高度与骨密度及其肠道菌群的关系，发现海拔高度与骨密度负相关（在男性、老年人和吸烟者中更明显）；② 高海拔组受试者肠道菌群丰富度和均匀度均高于低海拔组，Catenibacteriumon与海拔正相关，与骨密度负相关；③ 低海拔组受试者乙酸、丁酸和短链脂肪酸总量均显著高于高海拔组；④ 高海拔暴露会降低成年人骨密度，增加骨质疏松风险，调节肠道菌群可能是缓解骨质疏松的一个潜在策略。
【主编推荐语】骨质疏松是一种以骨量低下、骨微结构损坏、导致骨脆性增加、易发生骨折为特征的疾病，先前研究发现海拔高度会显著影响人体微生物群和骨密度。近日，成都市疾病预防控制中心Yonglan Wei、华西第四医院Xiaofang Pei、赵星及团队在Environmental Research发表最新研究，纳入近10万名中国人多民族队列，发现海拔高度与骨密度负相关，且志愿者的肠道菌群和短链脂肪酸水平在高海拔组和低海拔组中不同。总之，该研究表明高海拔暴露可能会降低成年人骨密度，未来通过膳食、益生菌、益生元等手段调节肠道菌群或可缓解骨质疏松。（@九卿臣）
High-altitude exposure decreases bone mineral density and its relationship with gut microbiota: Results from the China multi-ethnic cohort (CMEC) study
2022-09-01, doi:10.1016/j.envres.2022.114206
骨密度 高海拔 研究论文 基础研究 肠道菌群 骨质疏松 Haojiang Zuo Tianli Zheng Yonglan Wei Xiaofang Pei Xing Zhao
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扬大蔡德敏团队：揭示乳铁蛋白的抗霉菌毒素功效和肠道保护机制

Journal of Nutrition [IF:4.2]
① 呕吐毒素（DON）暴露造成小鼠减重、肠道屏障功能障碍，并诱导炎症反应及肠道菌群紊乱；② 补充乳铁蛋白（LF）可以维持体重，改善DON造成的肠道绒毛损伤，进而抑制IL-1β、IL-8和TNF-α等炎症因子水平；③ LF通过激活肠内乳铁蛋白受体（ITLN1），抑制DON诱导的MAPK通路中p38和ERK1/2磷酸化水平，维持肠道屏障功能；④ LF抵消了DON造成的产丁酸菌Clostridium XIVa减少，改善菌群结构并提升丁酸、丙酸水平，有效抗炎、抗霉菌毒素。
【主编推荐语】脱氧雪腐镰刀菌烯醇又称之为呕吐毒素（DON），属于霉菌毒素（trichothecenes）的一种，是强蛋白合成抑制剂。普遍存在于小麦、大麦和玉米等主食中，对机体营养和健康造成威胁。而乳铁蛋白是一种功能性蛋白，具有抗菌活性，是人体先天免疫的重要组分。扬州大学动物科学与技术学院蔡德敏为通讯作者，胡平为第一作者在Journal of Nutrition发表文章，探讨乳铁蛋白对DON诱导的肠道屏障功能受损的缓解作用及机制，提示乳铁蛋白或可作为一种抗炎、抗霉菌毒素的新营养手段。（@好雨）
Lactoferrin Attenuates Intestinal Barrier Dysfunction and Inflammation By Modulating the MAPK Pathway and Gut Microbes in Mice
2022-09-02, doi:10.1093/jn/nxac200
乳铁蛋白 抗霉菌毒素 研究论文 基础研究 Ping Hu Demin Cai
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iMeta：蒋超团队综述环境暴露组全景景观图

iMeta [IF:N/A]
① 本文系统地总结了空气、土壤和水三大环境基质及各类子环境中的生物和化学暴露物，介绍了一些常见的物理暴露物，同时强调了与疾病相关的环境暴露物；② 作者讨论了生物、化学和物理暴露组之间的相互作用，并表示他们是动态交织的；③ 作者提出了暴露组研究中亟待解决的问题以建立基于多组学及精准医学的暴露组研究范式；④ 该文详细地描绘了环境暴露组全景景观图，希望引导更多研究人员了解并加入暴露组这一新兴领域。
【主编推荐语】暴露组学是一门研究生命体一生中接触的所有暴露物及其与疾病健康关系的新兴领域，虽然环境暴露组研究仍处于早期积累阶段，人们已经开始认识到暴露组的广泛性和动态变化性。浙江大学蒋超团队近期在iMeta发表文章，系统地总结了空气、土壤和水三大环境中的生物和化学暴露物，重点强调了环境暴露物与疾病的紧密联系，并进一步讨论了生物、化学和物理暴露组之间的相互作用，提出了环境暴露组研究所面临的一系列挑战，展现了一幅详细的环境暴露组全景景观图。（@刘永鑫-农科院-宏基因组）
Charting the landscape of the environmental exposome
2022-09-02, doi:10.1002/imt2.50
延伸阅读： 【iMeta】 【浙江大学生命科学研究院】
暴露组 环境 化学品 微生物 Chao Jiang Xin Wei
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