腸肺軸重大突破：腸道菌群更成熟，兒童哮喘就低發

11 月 4 日的《熱心腸日報》，我們解讀了 9 篇文獻，關注：腸肺軸，兒童哮喘，一氧化碳，三七皂苷，環境溫度，精神分裂症，阿米巴病，昆蟲菌群，腸道類器官，腸道幹細胞。

---

Nature子刊：農場環境促進嬰兒腸道菌群成熟，預防哮喘

Nature Medicine——[36.13]

① 納入歐洲PASTURE出生隊列中720名城鄉兒童，分析2月齡和12月齡的糞便菌群，構建評估菌群年齡（EMA）的模型；② EMA分數代表菌群發育的成熟度，12月齡時的EMA與農場生活經歷正相關、與6歲時患哮喘的風險負相關，EMA可解釋19%的農場暴露對哮喘的預防作用；③ 菌群產生丁酸的能力部分介導了這種保護作用，兒童哮喘與糞便丁酸水平、預測丁酸產量的細菌類群和產生丁酸的主要細菌酶（丁醯輔酶A:乙酸輔酶A-轉移酶）的基因含量相關。

【主編評語】

在農場長大與對哮喘的保護作用有關，但背後的原因並不清楚。Nature Medicine最新發表了來自歐洲多國的PASTURE出生隊列的研究結果，表明在有著豐富微生物環境的農場中長大，對嬰兒出生後第一年的腸道菌群的成熟有積極影響，從而有助於預防兒童哮喘。菌群產生短鏈脂肪酸丁酸的能力（比如產丁酸的Roseburia和糞球菌屬等的豐度），部分介導了這種保護性作用。這些結果也再次提示了肺-腸軸的存在，腸道菌群可能通過特定代謝產物影響肺部健康。（@mildbreeze）

【原文信息】

Maturation of the gut microbiome during the first year of life contributes to the protective farm effect on childhood asthma

2020-11-02, doi: 10.1038/s41591-020-1095-x

---

一氧化碳在宿主-菌群互作中的作用（綜述）

Chemical Reviews——[52.758]

① 宿主細胞通過血紅素加氧酶2（HMOX2）或HMOX1產生CO；② CO可與可溶性鳥苷酸環化酶、細胞色素c氧化酶、離子通道等結合以激活多種信號通路；③ 腸道菌群可表達與HMOX類似的CO產生酶，通過代謝丙酮酸、槲皮苷等產生CO；④ CO氧化可促進細菌的甲烷/乙酸/氫氣生成及硫酸鹽還原等反應，外源性CO可導致細菌（如大腸桿菌）的能量轉換、鐵攝取及胺基酸代謝相關的轉錄變化；⑤ 腸道菌群可誘導宿主的HMOX1表達，增加結腸Treg/Th17的比例，以抑制結腸炎症。

【主編評語】

腸道菌群通過其代謝產物發揮系統性效應，這些代謝產物中包括氫氣、二氧化碳、氨氣、一氧化氮、一氧化碳（CO）等氣體。反過來，宿主也可通過氣體分子影響菌群。Chemical Reviews上發表的一篇綜述文章，詳細從以下幾個方面介紹了CO在宿主-菌群互作中發揮的關鍵作用：宿主及環境產生的CO及其對腸道菌群的影響、腸道菌群產生的CO及其對宿主的影響、CO在菌群的自然選擇中扮演的角色。（@szx）

【原文信息】

Role of Carbon Monoxide in Host–Gut Microbiome Communication

2020-10-22, doi: 10.1021/acs.chemrev.0c00586

---

香港大學：三七皂苷通過菌群-脂肪互作，抵抗肥胖

Theranostics——[8.579]

① 三七總皂苷（PNS）能幫助食源性肥胖（DIO）小鼠抵抗肥胖；② PNS改變DIO小鼠的腸道菌群，增加AKK菌和狄氏副擬桿菌的豐度，糞菌移植和抗生素處理試驗表明菌群介導了PNS的抗肥胖作用；③ PNS誘導的菌群通過激活瘦素介導的AMPKα/STAT3信號通路，促進小鼠棕色脂肪產熱和白色脂肪米色化，發揮抗肥胖作用；④ 在缺乏瘦素的ob/ob小鼠中，PNS誘導的腸道菌群對白色脂肪產熱和褐化無明顯影響，證明瘦素在其中發揮關鍵介導作用。

【主編評語】

香港大學Yibin Feng團隊研究成果。文章結合動物模型和細胞模型，研究在三七總皂苷（PNS）的幹預下，菌群-脂肪互作過程中瘦素髮揮的作用。研究結果顯示，PNS通過促進脂肪生熱和白色脂肪褐化，發揮抗肥胖作用，與瘦素-AMPKα/STAT3信號通路活化有關。（@兵兵）

【原文信息】

Panax notoginseng saponins modulate the gut microbiota to promote thermogenesis and beige adipocyte reconstruction via leptin-mediated AMPKα/STAT3 signaling in diet-induced obesity

2020-09-14, doi: 10.7150/thno.47746

---

中科院動物所：腸道菌群和宿主體溫調節對環境溫度波動的適應性

mSystems——[6.633]

① 將蒙古沙鼠在環境溫度（Ta）5℃～23℃、37℃～23℃、23℃～23℃間歇性變化下馴化3個循環；② 每個循環中，間歇性Ta變化導致靜息代謝率、血清甲狀腺激素和核心體溫都發生變化，腸道菌群隨Ta變化而變化，且每個循環中變化不同；③ 一些特定細菌對Ta更敏感，並與宿主代謝的動態可塑性有關；④ 抗生素清除蒙古沙鼠的腸道菌群，將損傷代謝的可塑性，尤其是低Ta條件下，而補充丙酸鹽作為能量來源可改善其被損傷的產熱能力，提高低溫下的存活率。

【主編評語】

中國科學院動物所王德華團隊在mSystems發表文章，發現環境溫度的波動導致腸道菌群和宿主的代謝發生動態性變化，腸道菌群及其宿主在反覆馴化後具有更強的適應性，並且動態的腸道菌群及其代謝產物可賦予宿主對環境溫度波動的代謝調節可塑性。這可能意味著在進化過程中，較低的環境溫度是驅動哺乳動物及其腸道菌群共生的關鍵線索。（@愛的抉擇）

【原文信息】

Gut Microbiota and Host Thermoregulation in Response to Ambient Temperature Fluctuations

2020-10-20, doi: 10.1128/mSystems.00514-20

---

精神分裂症患者的腸道菌群組成與功能變化

Brain Behavior and Immunity——[6.633]

① 納入48名慢性精神分裂症患者與48名對照（年齡、性別、BMI、抗生素使用等因素相匹配）；② 患者腸道菌群的β-多樣性及預測功能顯著不同於對照，而α-多樣性及功能通路無顯著差異；③ 基於菌群分類群或功能特徵，可分別以75%或67%-70%的準確度區分患者與對照；④ 毛螺菌科在患者的腸道菌群中顯著富集；⑤ 與炎症因子及動脈粥樣硬化風險相關的氧化三甲胺還原酶及kdo2-脂質A功能通路在患者中分別下調及上調。

【主編評語】

越來越多的證據表明腸道菌群變化與精神分裂症相關。Brain Behavior and Immunity上發表的一項隊列研究結果，對比鑑定了精神分裂症患者與對照的腸道菌群組成及功能差異，並發現與免疫應答及脂代謝相關的菌群功能通路在患者的腸道菌群中發生顯著變化。（@szx）

【原文信息】

Gut microbiome in Schizophrenia: Altered functional pathways related to immune modulation and atherosclerotic risk

2020-10-22, doi: 10.1016/j.bbi.2020.10.003

---

宿主應對阿米巴蟲感染的保護機制

Trends in Parasitology——[6.918]

① 黏蛋白MUC2通過阻止阿米巴蟲附著並調節潘氏細胞抗菌肽的產生，起到保護作用；② 腸道細菌有助於阿米巴抵抗結腸中的氧化應激，但同時募集嗜中性粒細胞保護宿主；③ 阿米巴感染可降低宿主白細胞介素-25（IL-25）的產生，外源性IL-25治療可增加嗜酸性粒細胞提供保護；④ cAMP反應元件調節器（CREM）多態性的兒童和CREM缺失小鼠更易患阿米巴病；⑤ 阿米巴表面蛋白LecA與TLR4和TLR7/8佐劑聯合免疫誘導黏膜IgA、幹擾素-γ和IL-17A應答而保護宿主。

【主編評語】

痢疾變形蟲（Entamoeba histolytica）又稱溶組織內阿米巴，是一種腸道內寄生蟲。阿米巴腸病是由阿米巴寄生在結腸內引起的阿米巴痢疾或阿米巴腸炎，是一種可累及許多臟器和組織的全身性疾病。更好地了解宿主保護因素是開發有效治療方法的關鍵。發表在Trends in Parasitology上的一篇綜述文章，對阿米巴蟲感染和宿主保護機制、腸道共生菌群與免疫刺激的相互作用、宿主遺傳學在預防阿米巴病方面的作用以及研製抗阿米巴病疫苗方面的進展進行了介紹。（@EADGBE）

【原文信息】

Host Protective Mechanisms to Intestinal Amebiasis

2020-10-23, doi: 10.1016/j.pt.2020.09.015

---

南農大：沃爾巴克氏菌改變灰飛蝨微生物群落的機制

Microbiome——[11.607]

① 分析17個來自中國和日本的灰飛蝨（SBPH）地理種群，發現微生物群落結構變化可能與經度、年平均降水量（Bio12）和線粒體DNA變異相關；② 向SBPH北部種群擴散的沃爾巴克氏體感染，在塑造微生物群落結構方面，似乎比非生物因素起著相對更大的作用；③ 沃爾巴克氏體感染可導致SBPH的宿主相關微生物群落中細菌分類單元的多樣性和豐度急劇下降；④ 雖然沃爾巴克氏體影響SBPH的代謝基因表達，但似乎未改變SBPH的免疫反應。

【主編評語】

南京農業大學洪曉月團隊在Microbiome上發表的一項研究，揭示了入侵的沃爾巴克氏共生細菌改變灰飛蝨微生物群落結構的機制。近年來，微生物對昆蟲的影響受到越來越多的關注，但是影響微生物群落結構的因素在很大程度上仍是未知的。該論文從群體遺傳學的視角，研究了中國和日本17個地理種群的灰飛蝨體內微生物群落結構變異與環境因子、宿主遺傳背景的關係，揭示了影響灰飛蝨微生物群落的潛在因素，為研究昆蟲微生物群落的形成機制提供了新思路，對研究微生物對昆蟲的影響有重要參考價值。（@劉永鑫-中科院-宏基因組）

【原文信息】

Recent infection by Wolbachia alters microbial communities in wild Laodelphax striatellus populations

2020-07-02, doi: 10.1186/s40168-020-00878-x

---

構建可灌注血管化結腸類器官

Advanced Materials——[27.398]

① 設計IFlowPlate微流控平臺，可在體外獨立培養多達128個可灌注血管化結腸類器官；② 與傳統微流控設備不同，IFlowPlate不需要任何外部泵系統，並可用於組織提取以進行組化分析或體內移植；③ 通過優化細胞外基質及培養基配方，在自組裝血管網絡中成功培養了患者來源的結腸類器官，在連續灌注中的生長顯著優於傳統靜態條件；④ 成功建立具有先天性免疫功能的結腸炎症模型，循環單核細胞可在TNF-α的作用下分化為巨噬細胞並浸潤至結腸類器官。

【主編評語】

3D類器官通常缺乏血管形成及灌注，限制了其重現器官生理特徵的能力。Advanced Materials上發表的一項最新研究，設計了一種名為IFlowPlate微流控系統，可用於在體外構建可灌注血管化的結腸類器官。該研究基於IFlowPlate平臺，成功構建了具有先天性免疫功能的結腸炎症模型。未來，IFlowPlate或可用於篩選潛在的治療靶點，或建立相關的疾病模型。（@szx）

【原文信息】

IFlowPlate—A Customized 384‐Well Plate for the Culture of Perfusable Vascularized Colon Organoids

2020-10-01, doi: 10.1002/adma.202002974

---

Cell子刊：揭示Lats1/2維持腸幹細胞和Wnt激活的機制

Cell Stem Cell——[20.86]

① 敲除Lats1/2（Hippo通路中的核心激酶）導致小鼠隱窩中的腸道幹細胞丟失和Wnt信號通路抑制，同時驅動隱窩細胞大量擴增；② 鑑定出一種靶向TEAD轉錄因子自棕櫚醯化的可逆抑制劑，能佔據TEAD的脂質結合位點，在小鼠中可抑制TEAD的轉錄功能；③ Lats缺失對腸道Wnt的抑制作用，依賴於YAP/TAZ而非其下遊的TEAD，這是因為核內YAP/TAZ與TLE互作阻斷了Wnt/TCF介導的轉錄；④ 雙重抑制TEAD和Lats能抑制APC突變腸道中的Myc表達和上皮細胞的過度增殖。

【主編評語】

Cell Stem Cell近期發表的文章，發現Hippo激酶的核心組分Lats1/2對於維持Wnt通路活性和腸道幹細胞是必需的，且具有TEAD依賴性和非依賴性兩種方式，即缺失Lats1/2導致下遊的YAP/TAZ與TLE結合，抑制Wnt/TCF介導的轉錄，這是TEAD非依賴的；同時YAP/TAZ可與TEAD互作介導Myc、CTGF等轉錄，這是TEAD依賴性的。研究同時開發出TEAD自棕櫚醯化的可逆抑制劑，或可用於在人類癌症中同時靶向Wnt和Hippo通路。（@愛的抉擇）

【原文信息】

Lats1/2 Sustain Intestinal Stem Cells and Wnt Activation through TEAD-Dependent and Independent Transcription

2020-04-06, doi: 10.1016/j.stem.2020.03.002

---

感謝本期日報的創作者：mildbreeze，szx，陳彬林，愛的抉擇，orchid，王文東

點擊閱讀過去10天的日報：