第2170期：抗病毒，肠道菌群有何功劳？Immunity深挖机制
本期话题：抗病毒免疫，抗生素耐药性，蜜蜂，生信，菌群-饮食互作，定植抵抗
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05月11日

Cell子刊：肠道菌群的“小包裹”，促进宿主的抗病毒免疫

Immunity [IF:43.474]
① 用抗生素耗竭小鼠肠道菌群，导致系统性I型干扰素（IFN-I）反应的基础水平降低，削弱抗病毒免疫；② 菌群驱动的IFN-I活化，依赖于宿主细胞中检测胞质DNA的cGAS-STING先天免疫通路的活化，而不是通过TLR信号或与宿主细胞的直接接触；③ 机制上，细菌产生的膜囊泡（MV）将细菌DNA输送到远端的宿主细胞中，从而激活cGAS-STING-IFN-I轴；④ 小鼠肠道菌群释放的含细菌DNA的MV可进入血液，通过cGAS-STING-IFN-I轴促进宿主对DNA和RNA病毒的清除。
【主编推荐语】肠道共生菌群在调控宿主免疫功能方面有重要作用。然而，菌群影响宿主系统性免疫的机制仍待探索。Immunity最新发表的一项研究发现，肠道菌群释放的膜囊泡能通过血液循环，将细菌DNA输送到宿主细胞中，这使得细胞中的cGAS-STING-IFN-I通路处于持续的基础活化状态，进而对宿主的系统性抗病毒免疫发挥积极作用。这些发现阐释了菌群影响宿主抗病毒免疫的一种新机制，也提醒人们在病毒感染期间使用抗生素可能会有削弱自身抗病毒免疫力的风险。（@mildbreeze）
The gut microbiota prime systemic antiviral immunity via the cGAS-STING-IFN-I axis
2022-05-10, doi:10.1016/j.immuni.2022.04.006
延伸阅读： 【Medical Xpress】 【Nature Reviews Immunology】
菌群-免疫互作 抗病毒免疫 细菌外膜囊泡 先天免疫 Nelson O Gekara
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郑浩+张雪等：我国蜜蜂肠道中耐药组分布规律及传播机制

Microbiome [IF:16.837]
① 纳入全国14个省市94份东方蜜蜂和吉林省32份西方蜜蜂肠道样本，探究其肠道中抗生素抗性基因（ARG）组成和多样性；② 相比于地理分布，ARG组成与宿主物种更相关，且西方蜜蜂肠道中ARG含量更高；③ 发现6组核心ARG在中华蜜蜂中普遍存在，主要由肠道物种Gilliamella和Snodgrassella携带；④ strA和sul2基因在蜜蜂肠道中广泛存在，并形成了与IncQ质粒高度同源的片段；⑤ 可移动IncQ质粒可在蜜蜂肠道共生体间转移，促进ARG在肠道不同细菌中广泛传播。
【主编推荐语】东方蜜蜂（Apis cerana）和西方蜜蜂（Apis mellifera）是我国养殖数量最多的两种蜜蜂。中华蜜蜂是我国特有的东方蜜蜂种群，主要采取传统的养蜂方法，蜂群会保持半自然状态，受人工驯化蜂群影响较少，但其肠道耐药基因组成尚不明确。近日，中国农业大学郑浩、张雪及团队在Microbiome发表最新研究，通过分析不同地区东、西方蜜蜂肠道菌群，发现不同蜂种耐药基因组成及丰度存在显著差异，且不同地区的中华蜜蜂肠道菌群中抗生素抗性基因（ARGs）组成及丰度也存在不同程度差异。此外，发现蜜蜂肠道菌能够通过质粒介导发生水平转移，获得和传播ARGs，进而促进蜜蜂肠道物种及环境中耐药基因的传播和富集，可能对蜂群健康、生态环境以及人类健康造成威胁。总之，该研究为未来研究蜜蜂肠道菌群中ARGs传播与进化提供了新见解。（@九卿臣）
Geographical resistome profiling in the honeybee microbiome reveals resistance gene transfer conferred by mobilizable plasmids
2022-05-03, doi:10.1186/s40168-022-01268-1
中华蜜蜂 抗生素抗性基因 (ARGs) 研究论文 基础研究 昆虫（果蝇、蜜蜂等） Huihui Sun Xue Zhang Hao Zheng
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国内团队：东方蜜蜂和西方蜜蜂间肠道细菌存在遗传分歧和功能趋同

Journal of Advanced Research [IF:12.822]
① 纳入中国四个城市的20只东方蜜蜂和20只西方蜜蜂，分析肠道菌群和肠道代谢组；② 东方蜜蜂和西方蜜蜂核心菌种的菌株组成具有宿主特异性，如乳杆菌属Firm-5和S. alvi菌株，其中大多数核心菌种在两者间存在功能差异；③ 两种蜜蜂肠道菌群总体功能谱相似，肠道代谢组进一步验证不同蜂种的肠道菌群在跨物种移植实验中代谢谱相似；④ 无菌东方蜜蜂、西方蜜蜂接受来自东方蜜蜂或西方蜜蜂的粪菌移植，发现宿主物种对菌群多样性和组成无明显影响。
【主编推荐语】研究已发现菌株水平多样性可能导致不同宿主肠道微生物群落的功能基因谱相似或异同。目前，在自然微生物群落中，种内基因组变异对肠道菌群的功能贡献尚不清楚。东方蜜蜂和西方蜜蜂是两种关系密切的蜂种，肠道内被一组类似的由宿主特异性菌株组成的核心细菌定植，是研究种内多样性的良好模型。近日，浙江大学的郑火青、Ye Feng、胡福良及团队在Journal of Advanced Research发表最新研究，发现东方蜜蜂和西方蜜蜂核心菌种的菌株组成具有宿主特异性，两种蜂种间大多数核心菌种存在功能差异，但二者肠道菌群的总体功能谱趋同。总之，该研究为探究蜜蜂共生菌群的进化和功能作用提供了新见解。（@九卿臣）
Genetic divergence and functional convergence of gut bacteria between the Eastern honey bee Apis cerana and the Western honey bee Apis mellifera
2021-08-10, doi:10.1016/j.jare.2021.08.002
蜜蜂菌群 种内多样性 研究论文 基础研究 昆虫（果蝇、蜜蜂等） 肠道代谢物 Yuqi Wu Yufei Zheng Shuai Wang Fuliang Hu Ye Feng Huoqing Zheng
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宁康等：基于深度学习实现百万菌群样本的超快速溯源工具ONN4MST

Genome Medicine [IF:15.266]
① ONN4MST是基于本体感知神经网络构建的微生物溯源软件，能实现在上百万份样本中的快速精准微生物溯源（小于0.1秒，大多数情况AUC>0.97），在稳定性和可伸缩性方面优于现有方法；② ONN4MST能识别样本之间的微小差异，还可准确检测样本中微生物污染；③ ONN4MST可通过开放式搜索功能向研究较少或未知的生物群落提供可解释的信息；④ ONN4MST应用场景广泛，如微生物溯源、微生物污染检测、微生物群落区分和发掘新的生物群落和功能。
【主编推荐语】微生物群落样本的分类结构具有高度的栖息地特异性，其使识别样本来源的生态位成为可能。然而，当扩大溯源时，当前的方法面临挑战。华中科技大学宁康和山东大学崔学峰作为共同通讯作者，近期在Genome Medicine发表研究，介绍了一种深度学习方法——基于本体感知神经网络方法ONN4MST，可用于大规模溯源。当对来自 114 个生态位的 125,823 个样本进行溯源时，ONN4MST 以接近最佳的精度而优于其他方法。总体而言，这项研究代表了第一个基于模型的方法，用于对来自数百个生态位的亚百万菌群样本进行溯源，其具有卓越的速度、准确性和可解释性。ONN4MST 可在 https://github.com/HUST-NingKang-Lab/ONN4MST 上获得。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）
Ontology-aware deep learning enables ultrafast and interpretable source tracking among sub-million microbial community samples from hundreds of niches
2022-04-26, doi:10.1186/s13073-022-01047-5
本体感知神经网络 (ONN) 微生物溯源 (MST) 深度学习 超快 菌群 Yuguo Zha Hui Chong Xuefeng Cui Kang Ning
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Nature子刊：单一疗程的抗生素如何影响肠道菌群耐药性？

Nature Communications [IF:17.694]
① 利用小鼠模型和纵向取样策略，研究单一疗程的广谱抗生素鸡尾酒处理后，肠道菌群获得抗生素抗性基因（ARG）的机制；② 抗生素处理导致大部分肠道细菌耗竭，而嗜黏蛋白阿克曼氏菌以及肠杆菌科、肠球菌科和乳杆菌科的成员则随时间推移获得抗性，并恢复丰度；③ 通过宏基因组组装基因组鉴定出菌群中的ARG，并追踪其在每个基因组中的起源，发现噬菌体和质粒等可移动遗传元件有助于ARG的传播，而整合子是介导抗生素抗性的关键因素。
【主编推荐语】抗生素耐药性（AMR）的出现和传播，是全人类共同面临的挑战。Nature Communications发表的这项研究表明，单一疗程的抗生素治疗会导致Akk菌等肠道细菌的耐药性，而整合子在介导这种耐药性方面起着关键作用。（@mildbreeze）
Evolution of the murine gut resistome following broad-spectrum antibiotic treatment
2022-04-28, doi:10.1038/s41467-022-29919-9
延伸阅读： 【Medical Xpress】
抗生素耐药组 肠道菌群 Laura de Nies Susheel Bhanu Busi Elisabeth Letellier Paul Wilmes
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饮食与肠道菌群的抗生素耐药性有何关系？

mBio [IF:7.786]
① 纳入290名健康美国成人，研究饮食与肠道菌群抗生素耐药性的关系；② 氨基糖甙类抗生素的耐药基因（ARG）在肠道菌群中丰度最高、最普遍，氨基糖苷-O-磷酸转移酶（aph3-dprime）与膳食总热量和可溶性纤维摄入量呈负相关；③ 菌群ARG水平低的人群，其膳食纤维摄入量较高、动物蛋白摄入量较低，伴随着菌群中有更多的专性厌氧菌（尤其是梭菌科成员）；④ 机器学习表明，较低的ARG水平与较高的食物种类多样性有关。
【主编推荐语】肠道菌群是抗生素耐药性的重要来源，饮食是塑造肠道菌群的一个有力方法，或能用于减少抗生素耐药性。然而，目前我们对饮食和菌群抗生素耐药性之间的关系仍所知甚少。mBio发表的这项研究发现，食用高纤维和低动物蛋白的多样化饮食的人，其肠道菌群有较少的抗生素耐药基因。这些数据表明，饮食可能是减少抗生素耐药负担的一个潜在方法。（@mildbreeze）
Association of Diet and Antimicrobial Resistance in Healthy U.S. Adults
2022-05-10, doi:10.1128/mbio.00101-22
延伸阅读： 【Medical Xpress】
抗生素耐药性 饮食 肠道菌群 Danielle G Lemay Andrew Oliver
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肠道菌群影响吃荤或吃素后的硫化氢产生

Clinical Nutrition [IF:7.643]
① 纳入12名健康受试者进行交叉试验，分别摄入植物性饮食或动物性饮食，每种饮食干预持续7天，中间间隔2周的清洗期，每周收集患者的粪便；② 摄入动物性饮食后的粪便硫化氢水平显著高于摄入植物性饮食后，但个体间差异较大，且有2名受试者在摄入植物性饮食后的粪便硫化氢水平更高；③ 选取上述2名受试者为“非应答者”，以及3名在摄入动物性饮食后粪便硫化氢水平显著升高的受试者为“应答者”，两组之间的粪便菌群组成存在显著差异。
【主编推荐语】硫化氢是结肠菌群发酵产生的一种毒性终产物，也是让放屁有臭味的一种物质，可能参与多种疾病的发病机制。Clinical Nutrition上发表的一项最新研究，在12名健康志愿者中进行交叉饮食干预，发现相比于植物性饮食，在摄入动物性饮食后，粪便硫化氢水平显著升高，但个体差异较大。进一步研究表明，受试者的肠道菌群组成显著影响了在摄入不同饮食后的硫化氢产生。（@aluba）
Differential hydrogen sulfide production by a human cohort in response to animal- and plant-based diet interventions
2022-04-05, doi:10.1016/j.clnu.2022.03.028
延伸阅读： 【Medical Xpress】
肠道菌群代谢 研究论文 植物性饮食 动物性饮食 硫化氢 以人为对象的临床试验 Levi Teigen Michael J Sadowsky Alexander Khoruts
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Nature子刊：肠道细菌如何抵御外源细菌入侵？

Nature Communications [IF:17.694]
① 将含pCF10质粒的供体菌接种到已定植不含质粒受体菌的悉生小鼠肠道后，供体菌增殖且发生接合转移，形成稳定混合群落；② 相反，将受体菌接种到已定植供体菌的小鼠肠道后，受体菌和接合子数量显著降低；③ 质粒编码的聚集物质蛋白PrgB在上述过程中起关键作用；④ 最终群落组成受肠球菌染色体基因型、pCF10和PrgB共同影响，初始肠道菌群是决定因素；⑤ 接合转移依赖于细菌直接接触，并分别受染色体编码的信息素C和质粒编码的信息素I的诱导和抑制。
【主编推荐语】微生物群落通过抵抗病原入侵为宿主提供保护。宿主的共生菌群通常会阻止外源细菌定植，但这种保护机制尚不清楚。粪肠球菌质粒pCF10的接合转移功能由肽信息素诱导，可在小鼠肠道内有效转移。发表在Nature Communications上的一项研究发现，由粪肠球菌染色体编码的信息素C和pCF10质粒编码的信息素I分别通过诱导和抑制接合转移的发生，可增强含pCF10质粒的供体菌向已定植了不含质粒的受体菌的小鼠肠道的入侵以及已定植供体菌对受体菌入侵的抵抗力，并表明初始肠道菌群是主要的决定因素，为共生菌群如何抵抗外源细菌入侵提供了新的见解。（@EADGBE）
Dynamics of plasmid-mediated niche invasion, immunity to invasion, and pheromone-inducible conjugation in the murine gastrointestinal tract
2022-03-16, doi:10.1038/s41467-022-29028-7
肠道细菌 接合转移 信息素 无菌小鼠模型 Helmut Hirt Kerryl E Greenwood-Quaintance Aaron M T Barnes Gary M Dunny
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Cell子刊：T6SS可用于抑制肠道病原菌感染

Cell Reports [IF:9.995]
① 鼠柠檬酸杆菌有两个功能性VI型分泌系统（T6SS），其表达受转录抑制子H-NS负调控；② 两个T6SS，特别是T6SS-1对于鼠柠檬酸杆菌在肠道的定植是必需的，且其有效定植依赖于肠道共生菌的存在，受肠道菌群组成的影响。③ 鼠柠檬酸杆菌利用T6SS-1清除鼠肠杆菌，大肠杆菌是其特异性靶点；④ VgrG1是鼠柠檬酸杆菌T6SS-1效应因子，其PT结构域与肽聚糖结合可破坏肠杆菌细胞壁组装；⑤ 鼠共生大肠杆菌Mt1B1也有2个T6SS，具有抑制鼠柠檬酸杆菌定植的作用。
【主编推荐语】VI型分泌系统（T6SS）广泛存在于革兰氏阴性菌中，是现在细菌研究领域的热点之一。该分泌系统可将多种效应蛋白投递至胞外环境、其它细菌或者宿主细胞内，在细菌抗胁迫、菌间竞争及与宿主的相互作用中发挥重要作用。然而，目前对于VI型分泌系统在病原菌感染宿主过程中发挥的作用尚不清楚。近期一篇发表在Cell子刊，Cell Reports上的一篇论文，通过研究小鼠特有病原菌，鼠柠檬酸杆菌中的两个基因簇编码的两个T6SS，发现其并非此前报道的不具有活性，相反它们对鼠柠檬酸杆菌在小鼠肠道定植中发挥着重要的作用。T6SS-1直接靶向小鼠肠道共生大肠杆菌Mt1B1而实现竞争性定植，而大肠杆菌Mt1B1也通过其T6SS反过来竞争性抑制鼠柠檬酸杆菌等病原菌的定植。这一研究结果显示，T6SS在病原菌和共生菌竞争性定植中发挥着重要的作用，因此T6SS可以作为一种潜在、有效的工具用于干预哺乳动物肠道病原菌感染。（@Zhonghua）
Type VI secretion systems of pathogenic and commensal bacteria mediate niche occupancy in the gut
2022-04-26, doi:10.1016/j.celrep.2022.110731
VI型分泌系统（T6SS） 鼠肠杆菌 T6SS-1 VgrG1 竞争性定植 鼠柠檬酸杆菌 研究论文 基础研究 啮齿动物（小鼠） 鼠大肠杆菌 动物 病原菌感染 Antonio Serapio-Palacios B Brett Finlay
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