张正骁等Microbiome突破！助力膳食纤维个性化应用 | 热心肠日报
今天是第2179期日报。
张正骁等：肠道菌群与膳食纤维的生理效应
Microbiome[IF:14.65]
① 对超重成人进行为期6周的高剂量可发酵玉米麸皮阿拉伯木聚糖（AX）或微生物无法代谢的微晶纤维素（MCC）添加；② AX增强餐后饱腹感，降低胰岛素抵抗（HOMA-IR），而MCC减少TNF-α和粪便钙卫蛋白；③ 机器学习建模表明，AX对饱腹感的影响可通过由BONCAT方法鉴定的参与发酵AX的细菌类群来预测；④ HOMA-IR和钙卫蛋白的降低与粪便胆汁酸呈负相关，提示纤维对胆汁酸的影响或不介导这些益生效应；⑤ 与MCC相比，补充AX不影响宿主-微生物互作相关生物标志物。
Elucidating the role of the gut microbiota in the physiological effects of dietary fiber
05-13, doi: 10.1186/s40168-022-01248-5
【主编评语】集美大学张正骁作为共同第一作者近期在Microbiome发表文章，阐述了纯化膳食纤维用作补充剂时的功效，发现阿拉伯木聚糖（AX）的饱腹作用与个体菌群中参与发酵AX的特定细菌类群相关，而其它功效则可能与菌群无关。这些发现为优化有特定功效的膳食纤维的个性化干预提供了基础。（@solo）
一种评估食物成分塑造微生物组的方法
PNAS[IF:11.205]
① 通过两个非盲、单组双胞胎人体实验，研究富含纤维的零食对肠道微生物组和蛋白组的影响；② 多种计算方法集中分析微生物组编码碳水化合物活性酶（CAZymes）基因的丰度、聚糖结构及1300种血浆蛋白水平；③ 发现纤维零食改变菌群，纤维相关糖苷键水平变化与CAZyme基因的组间差异性相关；④ 这些变化又与代表多种生物学功能的血浆蛋白水平相关，包括转化生长因子、血管生成等；⑤ 该方法可用来指导含纤维零食的设计，更精确地控制微生物群落特征。
An approach for evaluating the effects of dietary fiber polysaccharides on the human gut microbiome and plasma proteome
05-09, doi: 10.1073/pnas.2123411119
【主编评语】PNAS最新发表的文章，设计了一种将食物成分中特定纤维类型与肠道微生物组和宿主生理联系起来，进行评估的方法。研究采用了特定纤维制作成零食给消费者，认为此种方式可以改善饮食习惯不良的消费者的健康。纤维采用的是豆类蛋白提取后的副产物和果汁榨取后的副产物…听起来就是有很多人不能好好吃饭，然后宁愿多花钱买健康。（@solo）
检测呼吸中的挥发性代谢物，研究膳食纤维对肠道菌群的影响
EBioMedicine[IF:8.143]
① 纳入15名健康人，服用3周甲壳素-葡聚糖（CG，一种不溶性可发酵膳食纤维），对比干预前后受试者呼出的挥发性代谢物（BVM），来研究膳食纤维与肠道菌群的互作；② 餐后相较于餐前的BVM谱的变化，可反映个体的BVM特征；③ 多数BVM与产丁酸菌（特别粪杆菌属）有关，提示其可作为餐后肠菌代谢的生物标志物；④ CG干预改变了受试者的肠道菌群和BVM谱，促进了空腹BVM的个体间变异，增加H2的呼出量，减少或推迟多数BVM的呼出量，且胃肠耐受良好。
Breath volatile metabolome reveals the impact of dietary fibres on the gut microbiota: Proof of concept in healthy volunteers
05-10, doi: 10.1016/j.ebiom.2022.104051
【主编评语】膳食纤维对宿主生理的影响，很大程度上源于其与肠道菌群的互作。细菌发酵膳食纤维产生的代谢物中，大部分是挥发性的。EBioMedicine近期发表的一项研究，探索了以分析呼气中的挥发性代谢物作为一种非侵入性方法来研究膳食纤维与肠道菌群互作的可行性。（@mildbreeze）
中南大学：补充益生菌+膳食纤维，可减少抗精神病药物引发的体重增长
Schizophrenia Bulletin[IF:9.306]
① 纳入未接受药物的首发精神分裂症患者，（1）随机接受奥氮平加益生菌或奥氮平单药治疗（n=90）；（2）随机接受奥氮平+益生菌和膳食纤维或奥氮平单药治疗（n=60），共12周；② 在（1）中，两组人群体重无显著差异，且服用益生菌的患者的胰岛素抗性指数（IRI）更低；③ 在（2）中，服用益生菌+膳食纤维的患者体重增加更少，且相对他们来讲，只进行奥氮平单药治疗患者的IRI增加显著；④ 益生菌+膳食纤维可以缓解抗精神病药物引发的体重增加。
Probiotics Plus Dietary Fiber Supplements Attenuate Olanzapine-Induced Weight Gain in Drug-Naïve First-Episode Schizophrenia Patients: Two Randomized Clinical Trials
05-15, doi: 10.1093/schbul/sbac044
【主编评语】中南大学湘雅二医院的吴仁容团队研究成果。本文纳入未接受药物的首发精神分裂症患者，探究在服药（奥氮平）的同时，摄入益生菌（培菲康）+膳食纤维，对患者体重等的影响。研究结果显示，益生菌+膳食纤维可以降低奥氮平带来的体重增加、改善患者胰岛素抗性。同时，该团队在另一项研究中也发现，针对已经由抗精神药物引发体重增加的患者群体，服用益生菌+膳食纤维也对其具有降体重、胆固醇等作用（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1050715337）。（@Bingbing）
Nature Reviews：微生物的挥发性有机化合物（综述）
Nature Reviews Microbiology[IF:60.633]
① 微生物挥发性有机化合物（mVOC）有多样的生物合成途径和化学成分，如醇类、羰基类、烃类、芳香类、萜类、含硫/氮化合物等，结构变异性高；② 其产生受培养条件和群落内微生物互作的影响；③ mVOC可调节微生物的运动性、毒力、生物被膜形成、次级代谢产物产生、抗生素耐药和生长；④ mVOC与植物的互作包括促进植物生长和抗逆性，与动物的互作包括影响昆虫行为和调节宿主健康（如SCFA）；⑤ mVOC及其生成菌在改善人类和环境健康方面有应用前景。
Microbial volatile organic compounds in intra-kingdom and inter-kingdom interactions
2021-02-01, doi: 10.1038/s41579-020-00508-1
【主编评语】微生物产生和分泌多种更多样的代谢产物，这些代谢物具有不同的物理化学特性和生物活性。微生物释放的挥发性化合物可以快速扩散，在与其他生物的远距离互作中发挥重要作用。Nature Reviews Microbiology发表的这篇综述，总结了关于微生物挥发性化合物的研究发现，以及它们在微生物间互作、微生物与植物和动物（主要是昆虫）的跨界互作中的作用，并讨论了其应用前景。（@mildbreeze）
肠道菌群：代谢性生物反应器？（观点）
Trends in Endocrinology and Metabolism[IF:12.015]
① 肠道菌群的小分子代谢物被宿主肠黏膜吸收后，可参与ATP生成（如丙酮酸、乙酸、丁酸等）和糖异生（如琥珀酸、丙酸等）；② 丙酸和丁酸在血液循环中的浓度很低（主要被肠黏膜代谢了，极少量被肝脏代谢），而乙酸的血液浓度相对高些，可能影响远端器官；③ 短链脂肪酸通过激活肠道糖异生，向下丘脑发送信号，从而促进能量稳态调控，可能介导了膳食纤维的抗肥胖/糖尿病作用；④ 相较于肠道菌群的组成，其功能在调控代谢健康中发挥重要作用。
The gut microbiota: stable bioreactor of variable composition?
05-16, doi: 10.1016/j.tem.2022.04.005
【主编评语】肠道菌群在宿主的健康中发挥重要作用，例如从宿主无法消化的食物中（如膳食纤维）提供能量，以及产生某些维生素。菌群的代谢产物，如短链脂肪酸，主要被宿主肠黏膜摄取并代谢。Trends in Endocrinology and Metabolism近期发表的观点文章，讨论了肠道菌群的组成和功能对宿主代谢的影响。（@mildbreeze）
Nature子刊：菌群相关代谢物存在命名混乱问题
Nature Metabolism[IF:13.511]
① 5-氨基戊酸甜菜碱（5-AVAB）与δ-VB、N-三甲基-5-氨基戊酸、5-三甲基氨基戊酸、TMAVA、TMAV、X-21365均是同一分子；② 5-AVAB和肠道菌群相关，同时也和饮食相关；③ 5-AVAB是细胞膜肉碱转运蛋白的底物，其关键作用机制是抑制脂肪酸β氧化，可以通过过量的肉碱逆转；④ 5-AVAB与大脑发育、脂肪肝、心脏功能相关，且5-AVAB水平可以通过治疗改变；⑤ 应该根据该领域常用的数据库来促进代谢物的命名，这样能帮助该领域的发展。
Inconsistent nomenclature of microbiota-associated metabolites hampers progress of the field
04-05, doi: 10.1038/s42255-022-00562-4
【主编评语】随着肠道菌群研究的深入，越来越多的菌群相关代谢产物被挖掘出来，这些代谢物与宿主生理和健康的关系也被不断揭示。然而，目前该领域内存在一些代谢物名称混乱的问题，不利于相关研究的顺利开展。Nature Metabolism近期发表的一篇通讯短文以5-AVAB为例，对该问题进行了探讨。（@mildbreeze）
Cell：通过微生物基因预测群落的代谢物动力学
Cell[IF:41.582]
① 以细菌的反硝化作用为例，建立一种基于消费者-资源模型的方法，能通过群落每个成员的基因型来预测群落整体的代谢物动力学；② 该研究首先对79个多样化的反硝化细菌分离株进行测序，并测量其代谢物动力学表型；③ 然后，通过回归分析将菌株基因型（特定基因的存在与否）映射为模型参数，预测菌株的代谢表型；④ 最终，基于给定的多菌株群落中每个菌株的表型，预测群落整体的代谢物动力学，并得到实验验证。
Genomic structure predicts metabolite dynamics in microbial communities
01-26, doi: 10.1016/j.cell.2021.12.036
【主编评语】微生物群落的代谢活动的产生，涉及基因表达、生态互作和环境因素等多个层面。能否从微生物基因组信息，来预测整个群落的代谢物变化？Cell发表的这项工作表明，可以基于群落内每个成员的特定基因的存在或缺失信息，来实现群落层面的代谢物动力学的预测，而不需要对途径调控或复杂的生态过程有详细了解。（@mildbreeze）
Nature子刊：大规模分析细菌编码的次级代谢产物
Nature Microbiology[IF:17.745]
① 用改良BiG-SLiCE和clust-o-matic算法，分析~17万个细菌基因组和4.7万个宏基因组组装基因组；② 在细菌基因组可能编码的天然产物中，只有3%被实验表征；③ 次级代谢产物生物合成多样性的变异性在属水平上显著降低，因此可在菌属水平上进行比较；④ 链霉菌属的生物合成多样性最大，Amycolatopsis、Kutzneria和小单孢菌属的生物合成多样性也较大；⑤ 鉴定出多个研究较少的分类群（如Weeksellaceae等）有产生高度多样化的次级代谢产物的潜力。
Compendium of specialized metabolite biosynthetic diversity encoded in bacterial genomes
05-02, doi: 10.1038/s41564-022-01110-2
【主编评语】Nature Microbiology发表的这项研究，采用两种算法对细菌基因组数据进行了大规模挖掘，全面分析了细菌中编码的次级代谢产物，揭示了各菌属之间生物合成多样性的巨大差异，并鉴定出多个有研究前景的细菌分类群。该研究的发现和提出的分析方法流程，对于从细菌中挖掘候选药物具有参考意义。（@mildbreeze）
感谢本期日报的创作者：一只赵崽儿呀，Dale King，mildbreeze，拍了花宝贝，菌菌君，danny，orchid
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