今日Nature三连发，肠道代谢/真菌/乙酸齐突破
07 月 15 日的《热心肠日 》，我们解读了 9 篇文献，关注：肠道菌群代谢物，黏膜免疫，真菌，乙酸，脂肪-肠轴，GLP-1，膳食多糖，益生菌。
Nature：解密肠道菌群代谢物的新工具
Nature——[49.962]
① 开发一个聚焦肠道菌群的代谢组学分析管线，用含833个代谢物的文库分析了178株常见人肠道细菌在体外培养下的代谢谱；② 细菌的系统发生和代谢能力之间存在不对应的关系，即系统发生上接近的细菌之间可能有很大的代谢差异，反之亦然，③ 发现了拟杆菌属的一种新代谢机制，能利用谷氨酰胺或天冬酰胺作为唯一氮源，并揭示了其可能的代谢通路；④ 用单或多菌株定植小鼠肠道，能在粪便和血/尿液等样本中检测到对应菌株的部分代谢物。
【主编评语】
肠道菌群可通过其产生的各种各样的代谢产物，对宿主健康造成广泛影响，但目前还缺乏高通量的研究手段，来破译菌群中特定微生物的特定代谢产物和代谢通路。Nature最新发表了斯坦福大学Justin Sonnenburg、Michael Fischbach和Dylan Dodd团队的合作研究，介绍了一种用于鉴定菌群依赖性代谢物的新工具，可用于研究肠道细菌代谢及其与宿主之间的相互作用。此外，该研究还系统性地在菌株层面揭示了肠道细菌的进化关系（系统发生）与代谢能力之间的关系，提示研究者，基于系统发生和基因组信息来推断菌株的代谢功能是有局限性的。（@mildbreeze）
【原文信息】
A metabolomics pipeline for the mechanistic interrogation of the gut microbiome
2021-07-14, doi: 10.1038/s41586-021-03707-9
Nature：肠道适应性免疫“驯化”致病真菌，促进宿主-真菌共生
Nature——[49.962]
① 在人和小鼠中，多种念珠菌都能诱导特异性的肠道IgA应答；② 白色念珠菌诱导的IgA抗体，主要靶向并抑制其有黏附作用的致病性菌丝，菌丝上富含的粘附素是IgA的直接靶点；③ 这种靶向菌丝的免疫选择作用，提高了白念珠菌在小鼠肠道内的竞争适性；④ 这种免疫应答对宿主也有益：白色念珠菌菌丝及其粘附素Als1能恶化小鼠的肠炎损伤，而用疫苗诱导产生粘附素特异性的肠道免疫应答，能减轻白色念珠菌相关肠损伤。
【主编评语】
人肠道菌群中存在白色念珠菌等致病真菌，但通常情况下这些真菌并不引起疾病而是与宿主共生，这一现象背后的真菌-免疫互作机制尚不清晰。Nature最新发表的一项研究，揭示了适应性免疫在促进真菌与宿主共生中的作用。研究者通过研究小鼠和人对真菌的IgA应答，发现宿主的适应性免疫能选择性地靶向真菌的有害效应因子，抑制致病性的真菌菌丝体。这不仅有益于宿主健康，也利于真菌在肠内定植，从而促进宿主与真菌的和谐共生。（@mildbreeze）
【原文信息】
Adaptive immunity induces mutualism between commensal eukaryotes
2021-07-14, doi: 10.1038/s41586-021-03722-w
Nature：乙酸调控对共生细菌的肠道IgA反应
Nature——[49.962]
① 给小鼠补充膳食乙酸，不仅增加了结肠中的IgA生成，还改变了IgA库与特定共生菌的反应性；② 乙酸能引导对特定共生菌的选择性IgA反应，如增强SIgA对大肠杆菌的反应性，并诱导IgA库的相应变化，但不影响对多形拟杆菌的反应性；③ 乙酸的这种作用能影响结肠黏膜菌群的组成，减少大肠杆菌的黏膜定植；④ 机制上，乙酸协调肠上皮和免疫细胞间的互作，经TLR信号来增强由大肠杆菌诱导的CD4 T细胞，促进T细胞依赖性的IgA生成。
【主编评语】
乙酸是肠道菌群产生的一种主要的代谢产物。Nature最新发表的一项研究揭示了乙酸对肠道IgA反应的调控作用。该研究发现，乙酸能增加结肠的IgA生成，改变IgA库对特定肠道细菌的结合能力，并改变这些细菌在结肠内的定植情况。（@mildbreeze）
【原文信息】
Acetate differentially regulates IgA reactivity to commensal bacteria
2021-07-14, doi: 10.1038/s41586-021-03727-5
Cell子刊：细胞铁代谢调控脂肪-肠道轴
Cell Metabolism——[27.287]
① 转铁蛋白受体1（TFRC）的表达在脂肪细胞亚型中各异，其介导的铁转运对棕色脂肪（BAT）、腹股沟白色脂肪（WAT）的发育成熟尤其重要；② 脂肪细胞特异性TFRC缺乏（TfrcAKO）小鼠可抵御高脂饮食（HFD）诱导的代谢紊乱，这一保护作用与BAT无关；③ TfrcAKO或腺相关病毒介导的铁泵蛋白过表达造成细胞铁水平下降，从而促进WAT健康、限制肠细胞囊泡转运相关的脂质吸收；④ 降低脂肪细胞铁水平对HFD诱导的代谢失调不但起到保护作用，还有治疗效用。
【主编评语】
铁摄取过多、细胞铁过剩或提高糖尿病风险。Cell metabolism近期发表的文章阐述了铁转运在脂肪组织中的作用。发现降低白色脂肪细胞的铁水平可影响全身脂质代谢，显著改善高脂饮食引发的代谢失调。（@好雨）
【原文信息】
Adipocyte iron levels impinge on a fat-gut crosstalk to regulate intestinal lipid absorption and mediate protection from obesity
2021-06-25, doi: 10.1016/j.cmet.2021.06.001
国内团队：线粒体蛋白IF1或可调控肠道L细胞分泌GLP-1
Acta Pharmaceutica Sinica B——[11.413]
① 高脂饮食诱导肥胖的小鼠中，IF1缺失导致小鼠能量消耗减少，体重增加更多，但食物摄取的量不变；② IF1缺失损伤胰岛素耐受，但增加GLP-1和胰岛素分泌改善口服葡萄糖耐受；③ IF1 KO导致小鼠的肠道结构、线粒体超微结构得到改善，线粒体自噬增强，肠上皮细胞凋亡减少，腺嘌呤核苷酸转位酶2（ANT2）蛋白减少，改善肠道菌群；④ 肥胖小鼠中,IF1缺失导致小鼠肠道GLP-1分泌增强，通过ANT2/线粒体/L-细胞/GLP-1/胰岛素的信号通路维持糖耐受。
【主编评语】
IF1（ATPIF1）是一种核DNA编码的线粒体蛋白，其活性是抑制F1Fo-ATP合成酶来控制ATP的产生。来自上海交通大学的叶建平和新乡医学院的王辉合作在Acta Pharmaceutica Sinica B上发表文章，揭示出IF1可通过ANT2/线粒体/L-细胞/GLP-1/胰岛素通路，调节胰岛素分泌，从而调控高脂饮食诱导肥胖小鼠的能量代谢，影响体重的增加。提示我们IF1或是诱导L细胞分泌GLP-1的线粒体靶点。（@爱的抉择）
【原文信息】
Mitochondrial protein IF1 is a potential regulator of glucagon-like peptide (GLP-1) secretion function of the mouse intestine
2021-02-08, doi: 10.1016/j.apsb.2021.02.002
中南林业科技大学：膳食多糖通过调控表观遗传发挥生物学作用（综述）
Critical Reviews in Food Science and Nutrition——[11.176]
① 多糖因其显著的生物学功能和较小的副作用而被应用于药物、食品和化妆品等领域；② 多糖通过干预DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等表观遗传调节方式，参与免疫/炎症、糖脂代谢、抗氧化损伤和抗肿瘤等多种生物活性的调控，表现出改善肠道菌群、肥胖和糖尿病等益处；③ 多糖是否可以通过表观遗传调控影响后代健康等许多情况还尚不清楚，还需要更多的研究；④ 从表观遗传调控的角度研究多糖与生物学效应的关系，将增进我们对多糖的认识。
【主编评语】
【原文信息】
Dietary polysaccharides exert biological functions via epigenetic regulations: Advance and prospectives
2021-07-06, doi: 10.1080/10408398.2021.1944974
Nature子刊：益生菌如何影响肠道耐药组？
Nature Microbiology——[17.745]
① 补充益生菌能减少未经抗生素治疗的健康人肠道内抗生素耐药基因（ARG）的数量，但仅限于益生菌易定植的个体；② 抗生素导致大肠耐药组扩张，可通过自体粪菌移植或自然恢复来缓解，而之后补充益生菌会导致ARG增加；③ 在人和小鼠中，益生菌通过促进携带万古霉素抗性基因（而非益生菌自身的抗性基因）的菌株繁殖，加剧肠黏膜耐药组的扩张；④ 粪便不能很好地反映肠黏膜耐药组的情况。
【主编评语】
抗菌药物耐药性对人类健康构成严重威胁，而肠道菌群含有丰富的耐药基因，且可从共生菌向病原菌传递，被称为肠道耐药组。益生菌通常被许多健康人食用或与抗生素联合使用，而益生菌对肠道耐药组的影响仍不清楚。Nature Microbiology近期发表的文章，通过分析肠道原位（经内镜取样）的耐药组，发现虽然益生菌可减少未经抗生素治疗的易定植（而非抗定植）个体的肠内耐药基因的数量，但抗生素治疗后，益生菌会使耐药组扩张。同时，研究发现粪便样本无法反映肠道原位的耐药组，因此直接从肠道原位采样对分析益生菌和抗生素对肠道耐药组的影响非常重要。（@爱的抉择）
【原文信息】
Probiotics impact the antibiotic resistance gene reservoir along the human GI tract in a person-specific and antibiotic-dependent manner
2021-07-05, doi: 10.1038/s41564-021-00920-0
短双歧杆菌BR03和B632可改善肥胖儿童和青少年的胰岛素敏感性
Clinical Nutrition——[7.324]
① 101名肥胖和胰岛素抵抗的青少年患者，随机接受短双歧杆菌BR03和B632或安慰剂治疗8周；② 所有受试者的代谢参数都有所改善，体重和大肠杆菌计数下降；③ 益生菌提高空腹和口服葡萄糖耐量试验（OGTT）的胰岛素敏感性，细胞因子、GLP1和靶微生物计数没有变化；④ 25种短链脂肪酸中，益生菌组乙酸和乙酸戊酯的相对丰度保持稳定，而安慰剂组乙酸和乙酸戊酯增加；⑤ 五个丁酸酯的特征可聚类成三个簇，其中一个簇在益生菌作用下有更好的葡萄糖反应。
【主编评语】
肠道微生物群的变化可能会影响新陈代谢，导致体重超标。Clinical Nutrition近期发表的一项交叉、随机双盲安慰剂对照临床试验结果显示，8周的短双歧杆菌BR03和B632治疗对肥胖青少年的胰岛素敏感性有益处。提示我们量身定制的益生菌治疗或是控制肥胖的一个有效策略。（@爱的抉择）
【原文信息】
Supplementation with Bifidobacterium breve BR03 and B632 strains improved insulin sensitivity in children and adolescents with obesity in a cross-over, randomized double-blind placebo-controlled trial
2021-06-10, doi: 10.1016/j.clnu.2021.06.002
中科院水生所：益生菌调节环境污染物对斑马鱼产卵节律的影响
Science of the Total Environment——[7.963]
① 饲料中添加/不添加鼠李糖乳杆菌的情况下，将成年斑马鱼暴露于0 μg/L和10 μg/L 全氟丁基磺酸（PFBS）28天；② 添加益生菌抑制了PFBS对产卵能力的促进作用，使其逐渐接近对照水平；③ 益生菌和/或PFBS均可显著促进卵母细胞生长，但益生菌可部分拮抗PFBS对卵母细胞生长的促进；④ 虽然益生菌与PFBS联合使用可提高卵巢中成熟诱导激素的浓度，但整体上阻止了卵母细胞的成熟过程；⑤ PFBS主要影响RNA代谢，而添加益生菌可影响氨基酸代谢。
【主编评语】
中国科学院水生生物研究所的陈联国团队在Science of the Total Environment上发表的一项最新研究，发现益生菌（鼠李糖乳杆菌）可拮抗环境污染物（全氟丁基磺酸）对斑马鱼产卵能力、卵母细胞生长及成熟的促进作用。（@szx）
【原文信息】
Probiotic Lactobacillus rhamnosus modulates the impacts of perfluorobutanesulfonate on oocyte developmental rhythm of zebrafish
2021-02-19, doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.145975
点击阅读过去10天的日 ：
07-14 | 3文聚焦"肠脑轴"：菌群代谢物的善与恶
07-13 | 今日Cell：高纤维和发酵食品，靶向菌群调节免疫
07-12 | 53分Nature子刊：肠道菌群介导肿瘤免疫疗法毒性
07-11 | 2综述聚焦：深挖帕金森与阿尔兹海默症的饮食因素
07-10 | 顶刊盛宴：9文聚焦糖尿病，平均影响因子58.5！
07-09 | 今日Science：遗传对肠道菌群的影响，可比原以为的大！
07-08 | 今日Cell：入血的细菌，决定HIV治疗免疫重建？
07-07 | 张永祥等12.3分综述：详解"枸杞多糖"免疫调节活性
07-06 | 今日Nature Medicine：粪菌移植+低发酵纤维，更有效！
07-05 | 秦环龙等Cancer Research：揭示具核梭杆菌促肠癌新机制
