调控人体能量天平，靶向菌群的饮食具有前景 | 热心肠日报

今天是第2553期日报。

Nature子刊：宿主-饮食-菌群互作影响人体能量平衡

Nature Communications[IF:17.694]

① 与西方饮食（WD）相比，菌群增强饮食（MBD）使得宿主每天粪便中额外损失116±56大卡，宿主可代谢能量降低，但能量消耗、饥饿/饱腹感或食物摄入量没有变化；② 肠道菌群16S rRNA基因拷贝数增加， β-多样性改变；③ 与WD相比，MBD增加宿主体内发酵产物，改变肠道内分泌系统；④ MBD增加宿主粪便能量损失不仅是由于未消化的食物，而且还是由于肠道菌群发酵及其代谢物增加所致；⑤ 在MBD中检测到的高丰度菌群主要是降解纤维或生产丁酸盐。

Host-diet-gut microbiome interactions influence human energy balance: a randomized clinical trial
05-31, doi: 10.1038/s41467-023-38778-x

【主编评语】肠道菌群影响宿主免疫功能、器官间通讯和新陈代谢，肠道菌群的组成、基因表达和代谢与人类健康（如体重、血糖控制和炎症性肠病）息息相关。然而，在这一过程中，肠道菌群是驱动因素还是仅仅是宿主生理学的反映仍然未知，并且缺乏肠道菌群对宿主整体能量贡献的全面定量评估以及定量评估肠道菌群贡献所需的环境和饮食控制以及精度。Nature Communications上发表的一篇临床研究，探究了宿主-饮食-肠道菌群对人类能量平衡的交叉结果，通过定量生物能量学的深度表型范式在代谢病房中对参与者进行控制喂养研究。结果发现，向肠道菌群输送更多的膳食底物会导致净负能量平衡，伴随着肠道菌群组成，多样性和功能的稳健重塑以及宿主肠内分泌激素的变化。（@RZN）

Nature子刊：化学蛋白质组学鉴定可激活孤儿受体GPRC5A的菌群代谢物

Nature Chemical Biology[IF:16.174]

① 发现许多潜在的吲哚代谢物相互作用的蛋白质，包括代谢酶、转运体、免疫传感器和G蛋白偶联受体；② 芳香族单胺可以结合孤儿受体GPRC5A并刺激β-滞后素的招募；③ 代谢组学和功能分析鉴定出特定氨基酸脱羧化酶表达的菌群物种，这些菌群产生用于GPRC5A-β-滞后素招募的芳香族单胺激动剂；④ 对合成芳香族单胺衍生物分析揭示7-氟色胺是GPRC5A的更有效的激动剂。

Chemoproteomics reveals microbiota-derived aromatic monoamine agonists for GPRC5A
05-29, doi: 10.1038/s41589-023-01328-z

【主编评语】菌群可以产生多种代谢物调节宿主的生理和疾病，但其蛋白质靶点和作用机制尚不清楚。近日，发表在Nature Chemical Biology上的这篇文章，通过化学蛋白质组学揭示靶向孤儿受体GPRC5A的菌群衍生的芳香族单胺激动剂，突出了组学在识别菌群代谢物相互作用蛋白及孤儿受体小分子激动剂的开发等方面的效用。（@圆圈儿）

Science子刊：IgA缺乏会破坏肠道菌群稳态并增加全身免疫失调

Science Immunology[IF:30.63]

① 细菌流式细胞术和宏基因组测序相结合，分析一组患有IgA缺乏症(SIgAD)的儿童患者及其同胞对照中与粪便细菌结合的分泌型和全身型抗体；② 粘膜和全身抗体网络通过靶向共生菌群的一个共同子集协同维持体内平衡；③ 与保留一些粪便IgA的SIgAD患者相比，缺乏血清和粪便IgA的SIgAD患者具有更高浓度的血清IgG；④ IgA缺乏会破坏肠道菌群稳态并增加全身免疫失调，包括炎症细胞因子水平升高、滤泡CD4T辅助细胞数量和激活增强及CD8T细胞激活状态改变。

IgA deficiency destabilizes homeostasis toward intestinal microbes and increases systemic immune dysregulation
05-26, doi: 10.1126/sciimmunol.ade2335

【主编评语】许多患有选择性免疫球蛋白 A (IgA) 缺乏症 (SIgAD) 的患者能否保持健康是临床难题，目前已提出包括IgM在内的补偿机制，但尚不清楚分泌型IgA和IgM如何在粘膜系统中协同工作以及IgA对共生肠道菌群稳态的调节作用。近日，发表在Science Immunology上的这篇文章，发现IgA缺乏会破坏肠道菌群稳态并增加全身免疫失调（@圆圈儿）

四川大学：解析类风湿性关节炎高危人群的肠道菌群和代谢组

Arthritis and Rheumatology[IF:15.483]

① 纳入38名健康对照(HC)和53名抗ACPA阳性(PreRA)高危患者，随访5年；② 与HC相比，PreRA组的粪便菌群多样性降低，两组的群落结构和功能有显著差异；③ 两组血清代谢物有显著差异，且PreRA组富集氨基酸和脂质代谢通路；④ PreRA组肠道菌群增加FMT小鼠的肠道通透性及ZO-1在小肠和Caco-2细胞的表达，且小鼠肠系膜淋巴结和Peyer's斑块中Th17细胞增加；⑤ 与HC-FMT小鼠相比，关节炎诱导前肠道通透性和Th17细胞激活增强PreRA-FMT小鼠CIA严重程度。

Alteration of gut microbiota in high-risk individuals for rheumatoid arthritis is associated with disturbed metabolome and initiates arthritis by triggering mucosal immunity imbalance
05-23, doi: 10.1002/art.42616

【主编评语】近日，四川大学刘毅团队联合唐怀荣在Arthritis and Rheumatology上发表文章，探究类风湿性关节炎（RA）高危人群的肠道菌群和血清代谢特征，及肠道菌群对粘膜免疫系统及其对关节炎发病机制中的的作用。发现RA高危人群中肠道菌群发育不良且代谢组改变，临床前粪菌移植会触发肠道屏障功能障碍并改变粘膜免疫力，进一步促进关节炎的发展。（@圆圈儿）

Cell子刊：螺杆菌属的定植增强野生小鼠对柠檬酸杆菌感染的抵抗

Cell Reports[IF:9.995]

① 与无特定病原体（SPF）和常规饲养的小鼠相比，螺杆菌属（Hb）在野生环境中富集，且多个Hb物种共同定植于宿主；② 野生型小鼠中，螺杆菌属的定植干扰鼠类柠檬酸杆菌定殖并减轻其诱导的肠道炎症，甚至可以预防鼠类柠檬酸杆菌对Rag2 KO/SPF小鼠的致命感染；③ Hb定植到实验室小鼠改变粘液相关的微生物组；④ 粘液富含螺杆菌属可增强宿主对鼠类柠檬酸杆菌感染的抵抗力，通过减少粘液衍生糖的可用性来干扰鼠类柠檬酸杆菌对组织的附着。

Helicobacter spp. are prevalent in wild mice and protect from lethal Citrobacter rodentium infection in the absence of adaptive immunity
05-26, doi: 10.1016/j.celrep.2023.112549

【主编评语】Cell Reports近期发表的文章，发现传统、野生和野生化小鼠经常被多种螺杆菌属共同定殖。在缺乏适应性免疫的情况下，这些细菌的富集和转移到实验室小鼠可以保护小鼠免受肠道病原体鼠类柠檬酸杆菌的致命攻击。（@章台柳）

青春双歧杆菌多糖或是一种免疫调控剂

Carbohydrate Polymers[IF:10.723]

① 青春双歧杆菌CCDM 368表面的多糖（Bad368.1 PS ）可以通过增加Th1-相关IFN-γ 以及抑制Th2相关IL-5和IL-13，调节OVA诱导的细胞因子产生；② 并且，Bad368.1 PS （BAP1）可以被高效地在上皮细胞和树突状细胞间被吞没和转运；③ 基于以上，作者认为Bad368.1 PS （BAP1）可以用于调控人体过敏疾病；④ 结构分析显示，Bad368.1 PS （BAP1）分子量大约9,99 × 106 Da，由葡萄糖、半乳糖和鼠李糖残基组成，并给出了其结构式。

Polysaccharide BAP1 of Bifidobacterium adolescentis CCDM 368 is a biologically active molecule with immunomodulatory properties
05-04, doi: 10.1016/j.carbpol.2023.120980

【主编评语】双歧杆菌是一种常见的益生菌，促进免疫系统的成熟和功能。本文聚焦青春双歧杆菌CCDM 368表面抗原，包括多糖、脂磷壁酸和肽聚糖。研究结果显示，其多糖成分Bad368.1 PS（BAP1）起主要的免疫调节作用，并进一步分析了其组成和结构。（@Bingbing）

国内团队：解木聚糖拟杆菌代谢木聚糖新机制

Carbohydrate Polymers[IF:10.723]

① 从铁皮石斛中分离出的木聚糖S32促进了肠道细菌解木聚糖拟杆菌（BX）的生长，BX将木聚糖S32降解为单糖和低聚糖；② 由PUL43和PUL70编码的糖结合蛋白和木聚糖酶参与了木聚糖S32的降解；③ BX在木聚糖S32上生长依赖表面聚糖结合蛋白BX_29290SGBP，两种细胞表面内切木聚糖酶Xyn10A和Xyn10B协同分解木聚糖S32骨架；④ 编码Xyn10A和Xyn10B的基因主要分布在拟杆菌属的基因组中；⑤ BX代谢木聚糖S32也可产生短链脂肪酸和叶酸。

Degradation of xylan by human gut Bacteroides xylanisolvens XB1A
05-11, doi: 10.1016/j.carbpol.2023.121005

【主编评语】植物膳食纤维是塑造肠道菌群的重要来源，作为人类结肠中主要的木聚糖降解生物，解木聚糖拟杆菌（BX）如何代谢木聚糖的分子机制仍然不清楚。近期发表于Carbohydrate Polymers上的文章，发现木聚糖S32可以被人类肠道木聚糖拟杆菌XB1A降解，并进一步阐明了两种细胞表面内切木聚糖酶Xyn10A和Xyn10B对木聚糖S32的功能。（@RZN）

王敬文等Nature Reviews：一文读懂虫媒菌群（综述）

Nature Reviews Microbiology[IF:78.297]

① 虫媒传染病主要通过吸血节肢动物传播，媒介宿主不同生物特征有助于其与微生物群间的联系；② 利用Wolbachia应用，转基因共生菌技术和抗虫媒共生菌疫苗等微生物防治虫媒，已成为虫媒疾病防控的新领域；③ 所有疾病媒介都依赖脊椎动物血液进行繁殖和/或发育以及病原体获取；④ 同种不同菌株对病原体感染结果可能不同，同一微生物可能对病原体感染也有多种影响；⑤ 解析非细菌微生物特性和动态，以及与媒介、病原体互作的机制将是未来研究的关键。

Microbiota in disease-transmitting vectors
05-22, doi: 10.1038/s41579-023-00901-6

【主编评语】吸血节肢动物在吸血过程中会将各种病原体传播给动物，统称虫媒传染性疾病，严重威胁着人类和动物的健康。多项研究发现吸血节肢动物都携带着共生微生物，并依靠这些共生微生物来完成其基本的发育和繁殖。近日，复旦大学的王敬文及团队在Nature Reviews Microbiology发表最新研究，总结了不同媒介与共生微生物的共生关系特点，论述了共生微生物和其节肢动物宿主间的互作影响媒介的代谢和免疫反应，从而决定传播病原体的能力的分子机制，值得关注。（@九卿臣）

于黎+张亚平+张志刚：食蚁动物如何与菌群合作适应吃蚂蚁？

National Science Review[IF:23.178]

① 为探究食蚁哺乳动物特殊食性的演化适应，研究人员以三个独立演化的食蚁哺乳动物类群为研究对象，开展了宿主基因组和肠道微生物组的综合研究；② 食蚁哺乳动物的宿主和肠道微生物协同演化出将蚂蚁和白蚁几丁质外骨骼消化并转化为能量和营养物质的能力；③ 食蚁类哺乳动物基因组保留多个与几丁质降解相关基因，肠道微生物中也有更多的与几丁质降解有关的菌群和酶家族；④ 宿主和肠道微生物会“合作”在消化道不同位置分泌酶降解几丁质。

Hologenomic insights into mammalian adaptations to myrmecophagy
2022-08-22, doi: 10.1093/nsr/nwac174

【主编评语】高度特化的食蚁动物（以蚂蚁和白蚁为食）在各种哺乳动物目的物种中独立进化了多次，是表型进化趋同的典型例子。云南大学的于黎、张志刚和中科院的张亚平与团队在National Science Review发表文章，通过对食蚁哺乳动物及其共生菌群进行研究，展示了食蚁哺乳动物及其共生微生物群之间复杂多样的相互作用，这种互作为高水平的蛋白质和脂质代谢、海藻糖降解和有毒物质解毒相关的营养和解毒挑战提供了适应性解决方案。研究为哺乳动物的饮食进化以及动物宿主及其肠道菌群协调生理功能的机制提供了新的见解。（@章台柳）

Nature子刊：灵长类肠道共生菌已从人类种群中灭绝

Nature Microbiology[IF:30.964]

① 数百万年来，数百种肠道细菌进化支与灵长类物种平行多样化，但人类经历祖先共生菌的丧失；② 人类和非人灵长类的十个肠道细菌门显著共多样化；③ 非洲类人猿中检测到的共多样化分支约44%不存在人类可用的宏基因组数据中，约54%不存在工业化人类群体中；④ 相比之下，在非洲类人猿中检测到的非共同多样化分支中，只有约3%不存在人类中；⑤ 人和黑猩猩的共多样化进化支有一致的自然选择基因组特征，但功能内容与人类丢失的共多样化进化支不同。

Widespread extinctions of co-diversified primate gut bacterial symbionts from humans
05-11, doi: 10.1038/s41564-023-01388-w

【主编评语】人类及其他灵长类动物拥有影响健康和疾病的复杂肠道菌群，但由于目前关于祖先灵长类动物菌群的信息有限，肠道共生菌的进化历史尚不清楚。近日，发表在Nature Microbiology上的这篇文章，发现早于人类多样化的宿主物种特异性细菌共生菌，其中许多已经从人类种群中加速灭绝。（@圆圈儿）

感谢本期日报的创作者：RZN，圆圈儿，accepted，章台柳，Bingbing，Jack Chen，Sunflower，阿童木