血液感染中的肠道菌群与肠屏障 | 热心肠日报
今天是第1366期日报。
Nature子刊：真菌血液感染期间的肠道真菌动态变化
Nature Medicine[IF:30.641]
① 在进行异体造血干细胞移植期间，收集8名念珠菌血症患者和7名对照的粪便样品；② 在移植后，念珠菌血症患者粪便中的真菌负荷增加，主要为念珠菌属富集所驱动；③ 对照组患者的真菌负荷未显著增加，多样性高于念珠菌血症患者，组成与健康人类似；④ 血液感染发生期间，胃肠道中的特定致病性念珠菌属物种（C. parapsilosis与白色念珠菌等）扩增并易位进入血液；⑤ 肠道中致病性念珠菌属的扩增与细菌（特别是厌氧菌）负荷及多样性的降低相关。
High-resolution mycobiota analysis reveals dynamic intestinal translocation preceding invasive candidiasis
01-06, doi: 10.1038/s41591-019-0709-7
【主编评语】Nature Medicine上发表的一项病例-对照研究结果，对接受造血干细胞移植的15名患者移植前后的粪便及血液样本进行分析，发现移植后的念珠菌血症与肠道真菌的失调及易位相关，并伴随着肠道细菌的变化，提示可通过监测肠道细菌及真菌的变化预测患者的真菌血液感染风险。（@szx）
Nature子刊：肠道通透性增加恶化脓毒症的机制
Nature Communications[IF:11.878]
① 2型粘蛋白缺陷（Muc2−/−）小鼠在基础状态下表现出系统性炎症，且LPS诱导的脓毒症易感性及死亡率更高；② 肠道菌群组分的易位降低肝脏硬脂酰辅酶A去饱和酶-1（SCD-1）的活性，导致肝脏饱和和不饱和脂肪酸水平降低，从而损害红细胞的细胞质膜流动性并明显缩短其寿命；③ Muc2−/−小鼠的炎症降低脾脏巨噬细胞的噬红细胞效率，升高循环铁负荷以促进细菌生长及存活，从而增加脓毒症易感性；④ 抗生素治疗可减弱Muc2−/−小鼠的脓毒症。
Increased intestinal permeability exacerbates sepsis through reduced hepatic SCD-1 activity and dysregulated iron recycling
01-24, doi: 10.1038/s41467-019-14182-2
【主编评语】Nature Communications上发表的一项最新研究，报道了在肠道屏障功能受损的小鼠中，肠道菌群的易位通过影响膜流动性以降低红细胞的寿命，且诱发的炎症抑制了巨噬细胞的嗜红细胞效率以增加循环中的铁负荷，以促进易位细菌的生长及存活，从而增加小鼠的脓毒症易感性。（@szx）
重症患者的肠道菌群或可作为脓毒症的生物标志物
Gut Microbes[IF:7.823]
① 纳入155名ICU患者，发现伴有脓毒症的患者的肠道菌群中，与炎症密切相关的菌群丰度增高，如Parabacteroides、梭杆菌和嗜胆菌属菌种；② 女性患者的部分菌群特征导致性别和年龄可能增加脓毒症的风险；③ 在ICU期间，患者的肠道菌群多样性显著降低；④ 在死亡的脓毒症患者中，肠球菌等致病菌种的丰度不同程度增高，表明这些菌种是ICU监护中的潜在生物标志物；⑤ 特定肠道菌群特征可以预测ICU患者的脓毒症进展情况。
Gut microbiota profiles in critically ill patients, potential biomarkers and risk variables for sepsis
01-10, doi: 10.1080/19490976.2019.1707610
【主编评语】Gut Microbes上发表的一项最新研究，对ICU患者的肠道菌群进行分析后发现，脓毒症与菌群组成密切相关，提示肠道菌群特征或可作为脓毒症发生发展的生物标志物。（@szx）
Nature子刊：甲状旁腺激素诱导骨质疏松的菌群依赖性机制
Nature Communications[IF:11.878]
① 在无菌小鼠或抗生素处理后的小鼠中，甲状旁腺激素（PTH）+低钙饮食无法诱导骨质疏松的发生，提示菌群在PTH诱导的骨质疏松中发挥重要作用；② 肠道菌群中的分节丝状菌（SFB）对于PTH+低钙饮食诱导的骨质疏松是充分条件，可使PTH诱导肠道TNF+ T细胞及Th17细胞扩增及向骨髓中迁移；③ SFB对于PTH诱导的Th17细胞扩增（而非TNF+ T细胞）是充分条件；④ CXCR3介导的TNF+ T细胞向骨髓归巢上调趋化因子CCL20，后者将Th17细胞招募至骨髓中。
PTH induces bone loss via microbial-dependent expansion of intestinal TNF+ T cells and Th17 cells
01-24, doi: 10.1038/s41467-019-14148-4
【主编评语】骨质疏松是甲状旁腺功能亢进的常见并发症之一。Nature Communications上发表的一项最新研究，揭示了甲状旁腺激素（PTH）诱导骨质疏松的机制：在分节丝状菌存在的情况下，PTH可诱导肠道中的TNF+ T细胞及Th17细胞扩增并向骨髓中迁移，在无菌小鼠或抗生素处理后的小鼠中，PTH无法诱导骨质疏松。研究结果提示靶向肠道菌群或T细胞迁移，可能是治疗甲状旁腺功能亢进的潜在策略。（@szx）
骨关节炎患者的软骨菌群变化
Arthritis and Rheumatology[IF:9.002]
① 收集67份髋关节炎患者的髋关节样本、42份膝关节炎患者的膝关节样本、10份对照髋关节样本及10份对照膝关节样本，对其进行16S rRNA测序分析；② 髋关节样本中的菌群组成与膝关节样本中存在显著差异；③ 在髋关节炎及膝关节炎患者的样本中，菌群的α多样性均显著低于对照样本；④ 且骨关节炎样本中的菌群组成及功能显著不同于对照样本，前者的革兰氏阴性菌显著增加，LPS产生、磷脂酰肌醇信号及氮代谢相关功能增加，鞘磷脂代谢相关功能减少。
Identification of cartilage microbial DNA signatures and associations with knee and hip osteoarthritis
01-21, doi: 10.1002/art.41210
【主编评语】肠道菌群的变化与多种类型的骨关节炎相关，但对软骨中的菌群研究较少。Arthritis and Rheumatology上发表的一项最新研究，对膝关节炎及髋关节炎患者的膝关节及髋关节中的菌群DNA进行了分析，发现骨关节炎样本中的菌群多样性、组成及功能均与对照样本有显著差异，提示软骨菌群在骨关节炎的发生发展中或起到了重要作用。（@szx）
Cell子刊：除草剂暴露导致的菌群变化可遗传给后代
Cell Host and Microbe[IF:15.753]
① 黄蜂（Nasonia vitripennis）暴露于亚毒性剂量的莠去津（一种常用除草剂）中后，肠道菌群的组成及功能发生改变；② 亚毒性剂量的莠去津暴露导致可代谢莠去津的特定肠道细菌富集，包括罕见的Serratia marcescens及Pseudomonas protegens；③ 上述菌群变化可通过母亲向未接受莠去津的下一代进行垂直传播；④ 多代黄蜂持续暴露于更低剂量的莠去津中，后代可对高剂量的莠去津产生耐受性；⑤ 无菌黄蜂对莠去津的耐受性可降低10倍以上。
Changes in Microbiome Confer Multigenerational Host Resistance after Sub-toxic Pesticide Exposure
02-04, doi: 10.1016/j.chom.2020.01.009
【主编评语】Cell Host and Microbe上发表的一项最新研究，发现在暴露于亚毒性剂量的除草剂后，黄蜂的肠道菌群发生变化，可代谢除草剂的特定细菌富集，且菌群的变化可遗传给后，导致后代对除草剂产生耐受性。（@szx）
Cell：植物根系如何允许有益微生物定植的
Cell[IF:36.216]
① 拟南芥的根需要细胞损伤来产生强烈的局部免疫反应;② 邻近细胞损伤的感知比损伤相关的分子模式(DAMPs)更复杂，引起模式识别受体(PRR)上调表达，可能是由细胞解体而引起的离子和渗透压释放或机械应力触发;③ 细胞损伤导致对微生物相关分子模式(MAMPs)的反应能力的普遍的上调;④ 根有限的、损伤门控的MAMPs响应有助于根被无害或有益的细菌种类定殖;⑤ DAMPs释放可能是损伤感知的必要元素，但仅靠其本身不足以重建实际的细胞损害效果。
Co-incidence of Damage and Microbial Patterns Controls Localized Immune Responses in Roots
02-06, doi: 10.1016/j.cell.2020.01.013
【主编评语】微生物相关分子模式（microbe-associated molecular patterns, MAMPs）的识别对于植物的免疫反应至关重要。如何将这种复杂的感知系统有效地部署在不断暴露于微生物的根中仍然是一个谜。本文通过分析拟南芥中单细胞分辨率下的MAMP受体表达和应答，观察到分化的外细胞层显示出模式识别受体(pattern-recognition receptors, PRRs)的低表达并且缺乏MAMP应答。然而，这些细胞可以通过邻近细胞的损伤被门控以变得有反应。并且得知局部损伤也导致对原本非免疫原性的有益细菌的免疫反应。尽管土壤中存在微生物模式，本研究还发现，细胞损伤可以启动局部免疫反应，这将有助于从理论上提出如何利用MAMP。这些发现为非致病性微生物如何通过简单地避免损伤和随之而来的免疫反应的强烈增强，而成功地在根中定植提供了一个全新层次的解释。（@刘永鑫-中科院遗传发育所-宏基因组）
紫锥菊可作为药用植物-微生物互作研究模型（观点）
Trends in Plant Science[IF:14.006]
① 紫锥菊是经济价值高、易培养、种子萌发和幼苗发育时间短、可在实验室标准化培养的药用植物；② 紫锥菊根、茎、叶微生物组成不同，通过建立紫锥菊的体外植物-微生物模型，首次证明微生物和植物不同器官互作或可影响植物次级代谢，进而影响植物治疗特性；③ 利用该模型或有利于发现新的生物活性化合物；④ 欧洲药品管理局已批准以紫锥菊为基础的感冒药的短期使用，肯定其有效性和安全性；⑤ 紫锥菊可能成为未来研究药用植物的“拟南芥”。
Promoting Model Systems of Microbiota–Medicinal Plant Interactions
01-13, doi: 10.1016/j.tplants.2019.12.013
【主编评语】药用植物与植物内生菌之间的互作对植物自身产生具有治疗作用的生物活性化合物的重要性逐渐受到关注。Trends in Plant Science最近发表的观点文章，就紫锥菊作为研究药用植物与植物内生菌之间互作的新模型进行了讨论，旨在发现新的生物活性化合物。（@nana）
Science封面文章：巧用工程菌，调控蜜蜂基因表达、限制病原体感染
Science[IF:41.037]
① 将靶向特定基因的双链RNA（dsRNA）质粒，转化到蜜蜂肠道共生菌Snodgrassella alvi中，使其能经RNA干扰（RNAi）机制调控宿主基因表达；② 这种工程菌能在蜜蜂肠道中稳定定植，持续产生激活蜜蜂RNAi的dsRNA，dsRNA能扩散到蜜蜂全身从而系统性抑制特定蜜蜂基因的表达，改变蜜蜂生理、行为和生长；③ 靶向残翅病毒的工程菌可增强蜜蜂对其感染的抵抗力，靶向蜜蜂寄生虫瓦螨的工程菌可通过触发瓦螨的RNAi应答来将其杀死。
Engineered symbionts activate honey bee immunity and limit pathogens
01-31, doi: 10.1126/science.aax9039
【主编评语】真核生物中，RNA干扰（RNAi）能引起基因沉默，是研究基因功能的有力手段，在传染病治疗和某些疾病的基因治疗方面也有应用前景，Science今年1月的一项封面研究将RNAi与蜜蜂的肠道共生菌进行了有机结合，使得改造后的工程菌能在蜜蜂肠道中持续释放特定的双链RNA，从而激活蜜蜂的RNAi应答，可用于研究蜜蜂基因功能。此外，这种工程菌方法还能减少特定病原体（比如病毒和寄生螨虫）对蜜蜂的感染，或许有助于改善蜜蜂养殖。（@mildbreeze）
感谢本期日报的创作者：大月半，王文东，szx，刘永鑫-中科院遗传发育所-宏基因组，徐笑，mildbreeze
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0202 | Nature Outlook专题：肠道菌群研究的现在和未来