07 月 14 日的《熱心腸日報》，我們解讀了 9 篇文獻，關註：細菌演化，ILC3，腸幹細胞，腸道病毒組，腸腦軸，納米醫學，雙歧桿菌，多形擬桿菌，寄生。
Nature：腸菌可在宿主內演化出致病的移位能力
Nature——[69.504]
① 結合體內演化實驗和比較基因組學分析，發現腸道致病共生菌鶉雞腸球菌（Eg）可演化出多個譜系以適應小鼠的不同腸道微環境（腸腔vs黏膜）；② 不同Eg菌株有不同的特徵：與適應腸腔的菌株相比，適應腸黏膜的菌株能逃避宿主的免疫檢測和清除，穿過腸屏障移位並存活於腸系膜淋巴結和肝臟，並引發腸道和肝臟炎症；③ 這與菌株的特定調節基因突變、基因表達程序改變和胞壁結構重塑有關；④ 在其他腸菌（如鼠李糖乳桿菌）中也有適應腸腔或黏膜的趨異演化現象，但移位能力與細菌種類有關。
【主編評語】
隨著時間的推移，我們腸道中定植的共生微生物也在不斷地適應和演變。耶魯大學Noah Palm團隊在Nature發表的最新研究中提出一種假說，認為共生腸菌在宿主內的演化可能會影響其致病傾向。他們以一種致病共生菌——鶉雞腸球菌為模型對這一假說進行了檢驗，該菌能在易感小鼠中移位至肝臟等組織器官，從而引發自身免疫病。通過分析小鼠糞便和肝臟中的分離菌發現，這種菌可在宿主內自發地發生趨異演化，產生適應腸腔或腸黏膜的不同譜系。其中，適應腸黏膜的菌株具有侵入性和致病特性特徵，包括移位至肝臟、免疫逃逸和引發炎症；相比之下，適應腸腔的菌株則比較「良民」（且可能更具傳播性）。總之，該研究在菌株水平和時間尺度上，為理解微生物相關疾病的發生髮展提供了一個嶄新的視角，在一定程度上可以解釋菌群驅動的疾病中存在的「隨機性」和年齡相關性。（@mildbreeze）
【原文信息】
Within-host evolution of a gut pathobiont facilitates liver translocation
2022-07-13, doi: 10.1038/s41586-022-04949-x
Nature：一類保護腸道穩態的新ILC3亞群
Nature——[69.504]
① 對小鼠腸道RORγt+免疫細胞進行單細胞RNA測序，發現轉錄因子ZBTB46在CCR6+ 3型天然淋巴細胞（ILC3s）亞群中表達；② ZBTB46此前被認為是常規樹突狀細胞（cDC）的特異性標誌物，ZBTB46+ ILC3s的發育和表型與cDC不同；③ ZBTB46在ILC3s中的表達需要RORγt，受菌群調控（在菌群定植後下調），並被炎症性細胞因子上調；④ ZBTB46限制ILC3s的促炎性：抑制OX40L依賴性的Th17擴增和感染後的腸道炎症；⑤ ZBTB46+ ILC3s是IL-22的重要來源，缺乏該細胞亞群會增加小鼠對腸道致病菌感染及其相關腸道炎症的易感性。
【主編評語】
RORγt是免疫細胞譜系特化的一種轉錄因子，在輔助性T細胞17（Th17）、調節性T細胞（Treg）、γδT細胞和3型天然淋巴細胞（ILC3s）等多種腸道免疫細胞中表達，這些免疫細胞在維持腸道穩態和抵抗感染中發揮關鍵作用。然而，目前人們對於RORγt+免疫細胞的細胞異質性、調控機制以及不同亞群間的功能特徵，仍存在很多未知。Nature最新發表了來自美國康奈爾大學Gregory Sonnenberg團隊的研究，鑒定出一類新的LTi樣ILC3s亞群，該亞群以表達常規樹突狀細胞標誌物ZBTB46為特徵。該研究進一步揭示了ZBTB46在ILC3s中的表達調控和功能，以及ZBTB46+ ILC3s的特徵和在腸道穩態中的重要作用。（@mildbreeze）
【原文信息】
ZBTB46 defines and regulates ILC3s that protect the intestine
2022-07-13, doi: 10.1038/s41586-022-04934-4
Nature：首次發現腸道幹細胞在隱窩中能逆向遷移
Nature——[69.504]
① 在小鼠中採用細胞譜系示蹤、活體顯微技術，結合數學建模和體外實驗，探究小腸和大腸的LGR5+幹細胞行為；② 儘管小腸和大腸隱窩中有相似的LGR5+細胞數量和分布，但小腸隱窩中的有效幹細胞（能形成長期存在的細胞克隆）數量是大腸的2倍；③ 這是由於小腸中存在依賴於Wnt（潘氏細胞可能是重要來源）的逆行細胞運動，使得隱窩邊緣的LGR5+細胞能回到隱窩底部，而大腸中幾乎沒有這種逆行運動；④ 這可以解釋為何小腸隱窩比大腸隱窩有更多的有效幹細胞、更慢的單克隆漂移和更快的LGR5+細胞再生速度。
【主編評語】
Nature最新發表了一項歐洲多國科學家合作的研究，基於活體顯微技術等研究方法，發現小腸中存在一種獨特的腸道幹細胞運動模式——從隱窩邊緣向隱窩底部中心進行主動的逆向遷移，用來對抗從隱窩至絨毛頂端的傳送帶式移動模式，以及由此導致的幹細胞被推出幹細胞巢的情況。這種細胞運動模式在大腸隱窩中不存在。這使得小腸中擁有比大腸中更多的有效幹細胞，同時由單個幹細胞擴增導致的單克隆漂移在小腸中也更慢、更少見。這些發現揭示了腸道幹細胞的一種全新的細胞行為，為理解幹細胞調控以及小腸和大腸之間在生理和疾病方面的差異（如為何癌症常見於大腸而非小腸），提供了新視角。（@mildbreeze）
【原文信息】
Retrograde movements determine effective stem cell numbers in the intestine
2022-07-13, doi: 10.1038/s41586-022-04962-0
李俊樺+肖敏鳳Cell子刊：一文讀懂人類腸道病毒組編目的進展和挑戰（綜述）
Cell Host and Microbe——[31.316]
① 基於發表的4個腸道病毒組資料庫，發現噬菌體數量隨樣本量增加而增加，表明目前資料庫病毒多樣性未達到飽和；② 基於病毒宏基因組測序識別ssDNA、ssRNA和dsRNA噬菌體存在局限性；③ 編目病毒組資料庫包括短reADs組裝、病毒contig鑒定，質量評估，注釋和細菌宿主分配五大步驟；④ 超50%腸道病毒無法通過資料庫注釋到對應家族，基於基因組或基因聚類有望解決；⑤ 四個資料庫採用對齊依賴法分配宿主，間隔資料庫大小及對齊參數會影響宿主預測性能。
【主編評語】
人類腸道病毒群，通常被稱為腸道微生物群的「暗物質」，至今仍然沒有得到充分研究。近年來，隨著測序技術和生物信息學的發展，大規模的人類腸道病毒組研究極大地提高了人們對腸道病毒組組成和變異的理解。隨著相關人類腸道病毒組資料庫的建立，不僅豐富了腸道病毒基因組的多樣性和功能潛力，也為相關腸道病毒組研究提供了參考資料庫。但是，不同資料庫之間採用的方法和參數仍存在較大差異。近日，深圳華大生命科學研究院李俊樺、肖敏鳳及團隊在Cell Host and Microbe發表最新綜述，納入最近發表的4個腸道病毒組資料庫（GVD、CHVD、MGV和GPD），發現鑒定出的噬菌體數量隨著樣本量增加而增加，表明目前資料庫中腸道病毒多樣性還未達到飽和。此外，作者還歸納了編目人類腸道病毒組資料庫的五大步驟，以及在噬菌體分類注釋和宿主分配方面的挑戰，並建議未來需要納入更廣泛和更多樣化的樣本，應該大力開發用於病毒組分析、噬菌體-宿主動態互作的專用工具包，值得相關人員精讀和細品。（@九卿臣）
【原文信息】
Advances and challenges in cataloging the human gut virome
2022-07-13, doi: 10.1016/j.chom.2022.06.003
腸道菌群與精神健康的新進展（綜述）
Molecular Psychiatry——[13.437]
① 特定腸道菌群對焦慮、快感缺乏、抑鬱、自閉症、神經退行性疾病等精神類疾病及治療反應可能存在因果關係；② 菌群可通過迷走神經通路、下丘腦-垂體-腎上腺軸、炎症與免疫及腸內分泌細胞影響神經系統；③ 菌群及代謝物可通過調節自噬和內源性大麻素系統的新途徑，以及多種途徑互作影響腦腸互作；④ 外部暴露和內在因素可影響菌群，通過干預菌群以影響腦腸軸可改善疾病；⑤ 菌群-大腦研究仍處於初級階段，縱向人群隊列研究將持續推動領域發展。
【主編評語】
這是發表在Molecular Psychiatry上的一份綜述文章。作者主要總結了腸道菌群與精神類疾病相關研究的新進展，主要包括特定腸道菌群與一系列精神類疾病的因果關係、目前鑒定出的菌群參與腦腸軸互作的新機制、環境/遺傳等影響菌群結構的方式、如何干預菌群以改善臨床結果、以及目前仍存在的知識壁壘和挑戰。（@Johnson）
【原文信息】
The gut microbiome and mental health: advances in research and emerging priorities
2022-03-02, doi: 10.1038/s41380-022-01479-w
國內團隊：新型表面修飾的硒納米顆粒或可治療神經炎症
ACS Applied Materials & Interfaces——[10.383]
① 利用殼聚糖（CS）和血腦屏障靶向肽（Tg），逐步修飾天然多酚二氫楊梅素（DMY）包被的納米硒顆粒（SeNPs），得到Tg-CS/DMY@SeNPs；② Tg-CS/DMY@SeNPs可穿過血腦屏障，通過NF-κB通路抑制APP/PS1小鼠腦內Aβ聚集，並減少炎症細胞因子的分泌；③ Tg-CS/DMY@SeNPs可修復腸道屏障，調節炎症相關腸道菌群，如雙歧桿菌、杜波氏菌和脫硫弧菌；④ Tg-CS/DMY@SeNPs能增加Gordonibacter的相對丰度，下調NLRP3炎症小體的蛋白表達及血清炎症因子的濃度。
【主編評語】
神經炎症在阿爾茨海默病（AD）中起關鍵作用，然而具有不同表面修飾的硒納米粒子（SeNPs）是否可有效治療神經炎症未知。江西農業大學鄭國棟團隊與福州大學楊麗聰團隊合作，最近在ACS Applied Materials & Interfaces發表文章，利用殼聚糖（CS）和血腦屏障靶向肽（Tg），逐步修飾天然多酚二氫楊梅素（DMY）包被的納米硒顆粒（SeNPs），得到了具有不同表面修飾的新型多功能納米硒顆粒Tg-CS/DMY@SeNPs，且新型納米硒顆粒可通過腸道菌群-NLRP3炎症小體-腦軸改善神經炎症。因此，這種新型的硒納米顆粒可作為治療AD的理想候選藥物。（@圓圈兒）
【原文信息】
Multifunctional Selenium Nanoparticles with Different Surface Modifications Ameliorate Neuroinflammation through the Gut Microbiota-NLRP3 Inflammasome-Brain Axis in APP/PS1 Mice
2022-06-27, doi: 10.1021/acsami.2c06283
雙歧桿菌在人乳寡糖中群落組裝的優先效應
ISME Journal——[11.217]
① 通過單獨培養、成對培養和四種菌株共同培養，評估了四種嬰兒型雙歧桿菌對人乳寡糖（HMO）代謝特徵和群落組成；② 體外實驗表明接種順序和糖消耗表型顯著影響群落形成；③ B. bifidum和B. infantis的HMO利用力強，B. breve的HMO利用力有限，但僅它可利用HMO下游產物岩藻糖，它們通過優先效應佔據群落主導地位；④ 母乳餵養嬰兒糞便宏基因組中B. breve丰度與體外實驗趨勢一致；⑤ 初始群落組合的重要性和歷史依賴性對嬰兒腸道菌群成熟貢獻較大。
【主編評語】
這是發表在ISME上的一份工作，作者通過基因組預測和體外培養試驗，揭示了嬰兒型雙歧桿菌在以人乳寡糖（HMO）為底物的條件下的群落組裝特徵。其中，優先效應在群落組裝中貢獻較大，兩歧雙歧桿菌和嬰兒雙歧桿菌對HMO利用力強，短雙歧桿菌可獨佔HMO下游產物岩藻糖以進行增殖。母乳餵養的嬰兒糞便宏基因組數據也顯示短雙歧桿菌的丰度較高。（@Johnson）
【原文信息】
Priority effects shape the structure of infant-type Bifidobacterium communities on human milk oligosaccharides
2022-06-29, doi: 10.1038/s41396-022-01270-3
多形擬桿菌或可治療酒精性肝病
Gut Microbes——[9.434]
① 酒精處理小鼠可導致其腸道多形擬桿菌（Bt）的丰度降低，而補充Bt則可維持其丰度、改善肝脂肪變性並降低甘油三酯含量；② Bt通過增加粘液厚度，促進mucin2的產生，抑制MMP9、ERK的磷酸化及Notch信號，從而恢復腸道粘膜屏障功能並減少LPS產生；③ 另外，Bt可上調GLP-1、下調乙醇誘導的FGF15的表達，從而調節膽汁酸代謝；④ Bt可恢復AMPK的磷酸化，降低SREBP-1c水平，抑制脂肪酸合成，同時改善線粒體適應性和功能，最終改善肝臟的脂質代謝。
【主編評語】
腸道菌群在酒精相關性肝病（ALD）中發揮關鍵作用，而多形擬桿菌（Bt）是腸道菌群的重要成員，在新陳代謝、腸道免疫和黏膜屏障中發揮重要作用，但其在乙醇誘導的肝脂肪變性發生中的作用未知。近日發表在Gut Microbe的文章表明，口服Bt可通過增加粘液厚度恢復腸道屏障功能，同時通過調節膽汁酸代謝改善並改善肝臟脂質代謝，最終緩解實驗性ALD。因此，Bt或能作為新型益生菌用於治療ALD。（@圓圈兒）
【原文信息】
Recovery of Bacteroides thetaiotaomicron ameliorates hepatic steatosis in experimental alcohol-related liver disease
2022-07-03, doi: 10.1080/19490976.2022.2089006
iMeta：菌群對於寄生植物—列當（Orobanche cumana）寄生的調控作用
iMeta——[N/A]
① 本研究，作者調查了列當不同寄生程度的向日葵根際土壤菌群；② 根據寄生程度的不同，微生物結構存在顯著差異，其中黃單胞菌科在嚴重寄生中被富集；③ 宏基因組分析表明，被嚴重侵染的向日葵根際土壤中氨基酸、碳水化合物、能量和脂質代謝增加；④ Cyclo(Pro-Val) 經鑒定是菌株 HX79 的一種活性代謝物，代謝組學和分子對接方法證實其能促進向日葵列當種子萌發和生長；⑤ 作者還發現孟氏假單胞菌HX1 抑制向日葵列當在宿主根際土壤中的生長。
【主編評語】
該文章針對根寄生雜草—向日葵列當（Orobanche cumana）的生物防治進行研究，提出了菌群結構影響列當寄生，並且根據菌群功能分析與生物標記物預測，找到兩株細菌可以顯著改變寄主根系列當寄生數量，並對其化學調控機理進行研究。本研究結果闡明了根際菌群對寄生植物向日葵列當的調節作用，可能有助於開發一種新的雜草抑制策略。（@劉永鑫-中科院-宏基因組）
【原文信息】
Microbial community roles and chemical mechanisms in the parasitic development of Orobanche cumana
2022-06-13, doi: 10.1002/imt2.31
感謝本期日報的創作者：mildbreeze，九卿臣，Akkk，DMG-Quasimodo，拍了花寶貝，WK紅葉，劉永鑫-中科院-宏基因組
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