Cell子刊:菌群代谢物促进老年认知功能衰退的新机制

Cell Host and Microbe [IF:31.316]
① 瘤胃球菌科产生的小分子代谢物异戊胺(IAA)在老年小鼠和老年人中富集,这与瘤胃球菌科的噬菌体(如肌尾噬菌体科)减少有关;② IAA可通过诱导S100A8表达来促进小胶质细胞死亡,引起小鼠认知功能衰退;③ 机制上,IAA与S100A8启动子的特定基序结合,使启动子中的发夹结构打开,暴露出转录因子p53的结合位点,这促进了p53的招募,进而增强S100A8的表达;④ 补充特定的寡核苷酸或靶向瘤胃球菌科的噬菌体以阻断或减少IAA,可改善小鼠认知功能。
【主编推荐语】肠道菌群可以产生大量的小分子代谢物,其中一些可能在肠脑轴调控中发挥重要作用。Cell Host and Microbe最新发表的这项研究,揭示了肠道菌群代谢物调控大脑的一种新的分子机制,表明菌群的小分子代谢产物可以直接结合宿主基因组DNA,进而调控基因转录。该研究发现,衰老相关的肠道菌群变化使得菌群生成的异戊胺增多,而异戊胺可直接结合至S100A8基因的启动子,作为转录共调节因子来增强S100A8的表达,从而驱动小胶质细胞死亡,引起认知功能障碍。这些发现为肠道菌群在老年认知功能衰退和神经退行性疾病中的潜在因果性作用,提供了新证据。(@mildbreeze)
Gut bacterial isoamylamine promotes age-related cognitive dysfunction by promoting microglial cell death
2022-06-01, doi:10.1016/j.chom.2022.05.005

郑钜圣+陈裕明+周宏伟:失眠促心血管疾病,菌群-胆汁酸轴可能起介导作用

Nature Communications [IF:17.694]
① 分析1809人的前瞻性队列发现,慢性失眠与肠道菌群的组成和结构及特定的胆汁酸相关;② 在慢性失眠中下调的2个瘤胃球菌科菌属(UCG-002和UCG-003)与心血管代谢疾病(CMD)也呈负相关;③ 慢性失眠相关的胆汁酸(正相关的MCA和NorCA,负相关的IsoLCA)可能介导了肠菌UCG-002和UCG-003与CMD的关联;④ 喝茶与肠菌UCG-002和胆汁酸NorCA也相关,但方向与慢性失眠相反;⑤ 在6122人的横断面队列中验证了肠道菌群与慢性失眠、CMD及喝茶之间的关联。
【主编推荐语】人群队列研究表明,慢性失眠与心血管代谢疾病风险增高相关,但肠道菌群是否在其中起作用尚不清楚。Nature Communications最新发表了西湖大学郑钜圣、中山大学陈裕明和南方医科大学周宏伟与团队的研究,通过分析广州居民营养与健康队列(GNHS)和广东微生物组计划队列(GGMP)的纵向和横断面数据,首次发现肠道菌群-胆汁酸轴可能介导了慢性失眠与心血管代谢疾病的正向关联,以及习惯性喝茶在其中的潜在调节作用,为减少失眠对心血管代谢的不良影响提供了新的干预靶点。(@mildbreeze)
The gut microbiota-bile acid axis links the positive association between chronic insomnia and cardiometabolic diseases
2022-05-30, doi:10.1038/s41467-022-30712-x

戴磊团队:解析膳食纤维干预下肠道微生物组的生态应答

ISME Journal [IF:11.217]
① 通过给不同菌群组成的同种小鼠饲喂膳食纤维,解析其干预下肠道菌群应答的生态学机制;② 菊粉会引起肠道菌群快速改变,然后逐渐稳定,该动力学依赖基线菌群组成;③ 通过构建生态模型,发现某些细菌在菊粉作用下显著增加,其基线丰度和种间竞争解释了微生物群落密度和组成动态的基线依赖性;④ 粪便中SCFAs水平与菊粉应答细菌相关,但个体差异阻碍机器学习模型对SCFAs的预测;⑤ 饲喂淀粉发现类似结果,人体肠道菌群同样对膳食纤维呈动态反应。
【主编推荐语】膳食纤维对人体健康有着深远的影响,摄入较高水平的膳食纤维可降低肥胖、炎症性肠病、结直肠癌等多种疾病的风险。多项研究发现,膳食纤维对肠道菌群组成和代谢功能的影响存在个体差异。每个人对膳食纤维的反应取决于他们的基线肠道菌群,但在纤维摄入过程中驱动微生物群重塑的生态学仍不清楚。近日,中国科学院深圳先进技术研究院合成微生物组学研究中心戴磊团队在ISME Journal上发表最新研究,通过广义Lotka-Volterra(gLV)模型为框架,解析膳食纤维干预下肠道菌群应答的生态学机制,发现某些细菌在菊粉作用下显著增加,其基线丰度和种间竞争解释了微生物群落密度和组成动态的基线依赖性,并揭示了微生物生态网络对于理解与预测肠道菌群应答的重要性。总之,该研究为未来系统理解肠道菌群的生态学规律以及开发相应的精准营养调控手段奠定了重要基础。(@九卿臣)
Ecological dynamics of the gut microbiome in response to dietary fiber
2022-05-21, doi:10.1038/s41396-022-01253-4
延伸阅读: 【Medical Xpress】

魏辅文院士团队:脊椎动物肠道微生物组多样性和抗生素抗性研究

Science of the Total Environment [IF:10.753]
① 在野生脊椎动物中,饮食与肠道微生物组α多样性有最显著的关联,而宿主系统发育和饮食与β多样性显著关联;② 宿主受威胁的状态和栖息地环境因素影响肠道菌群的β多样性;③ 生态逻辑模型显示,自由奔跑的脊椎动物的随机组合过程与肠道细菌多样性模式之间有很强的关联;④ 分析62种圈养脊椎动物和同域人类的肠道微生物组,其多样性和抗性组谱相似,圈养削弱了对肠道微生物组多样性和抗性的全球影响。
【主编推荐语】多种因素影响脊椎动物宿主的肠道微生物组多样性。先前的大多数研究只调查了特定的因素和某些宿主物种或分类群,然而,在更广泛的进化背景下,仍然缺乏关于单个因素对肠道微生物多样性的相对贡献的全面评估。Science of the Total Environment发表的来自魏辅文团队的研究,对从七大类452个宿主物种中收集的2202个肠道细菌群落进行16S rRNA基因测序,以研究具有不同饮食、受威胁状态、圈养、栖息地环境因素对脊椎动物肠道微生物组的影响。结果显示,圈养减少了宿主系统发育、饮食和受威胁状态对脊椎动物肠道细菌群落多样性的影响。同时,抗生素抗性基因(ARGs)在圈养动物和人类之间的存在潜在横向转移,从而共同威胁着公共卫生和脊椎动物保护。本研究提或有助于指导合理操纵微生物多样性和减少抗生素使用来保护脊椎动物。(@NL)
Global landscape of gut microbiome diversity and antibiotic resistomes across vertebrates
2022-05-27, doi:10.1016/j.scitotenv.2022.156178

刘双江团队建成首个非人灵长类肠道菌群资源库

mLife [IF:N/A]
① 该团队通过培养组学技术构建了猴子肠道菌群资源库MfGMB,公开了97个物种的250株菌株的信息及其基因组数据;② 作者将 MfGMB的物种与来自人类、小鼠和猪的可培养肠道微生物物种进行比较,发现 MfGMB 具有53个独特的物种,因此扩展了哺乳动物肠道菌群资源库;③ MfGMB的可培养菌株资源可以很好地覆盖食蟹猴肠道菌群;④ MfGMB 中的细菌种类不仅在非人灵长类肠道菌群中普遍存在,而且在人类肠道菌群中也普遍存在。
【主编推荐语】mLife发表了中国科学院微生物研究所刘双江研究员团队和中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心/神经科学研究所孙强研究员团队的合作研究,基于前期建立的肠道微生物培养技术、构建模式动物小鼠和健康人肠道菌群资源库的经验,构建了首个食蟹猴肠道菌群资源库(MfGMB)。作者采用高通量测序等手段评估MfGMB,结果表明其对于食蟹猴肠道菌群具有很好的代表性。本研究促进了宿主-微生物相互作用机制的研究,为开发肠道微生物生态菌剂提供了菌株资源,促进了人们对非人灵长类肠道微生物多样性的认识。(@刘永鑫-中科院-宏基因组)
The monkey microbial biobank brings previously uncultivated bioresources for nonhuman primate and human gut microbiomes
2022-05-24, doi:10.1002/mlf2.12017
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