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72分綜述全面解析菌群與人體健康｜熱心腸日報

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年12月15日 02:39

菌群與人類健康（綜述）

Chemical Reviews——[72.087]

① 通過與人體的長期進化共存，不同部位（消化、呼吸、泌尿和生殖系統(tǒng)及皮膚）的菌群對人類健康與疾病發(fā)展具有關(guān)鍵作用；② 當(dāng)前菌群工程的挑戰(zhàn)和局限性：缺乏對菌群相關(guān)疾病機制理解、改造遺傳上面臨的挑戰(zhàn)以及工程菌群的時空調(diào)節(jié)等；③ 功能元組學(xué)和合成生物學(xué)方法解決工程微生物治療的限制，通過各種策略調(diào)節(jié)人體微生物組的組成和功能，對宿主產(chǎn)生治療作用；④ 研究多組學(xué)和微生物的細胞重編程等技術(shù)，使微生物組研究和工程取得重大進展。

【主編評語】

人體菌群由一組動態(tài)的微生物群落組成，這些菌群棲息在身體的不同部位。因此，菌群與宿主的共同進化使菌群在促進人類健康方面發(fā)揮著深遠的作用，而人體菌群紊亂可導(dǎo)致或加劇多種疾病。近日，發(fā)表在Chemical Reviews的這篇綜述中，介紹了當(dāng)前對人類健康與疾病發(fā)展間的關(guān)系，重點突出在消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)以及皮膚中發(fā)現(xiàn)的菌群；討論了各種策略，并通過這些策略調(diào)節(jié)人體菌群的組成和功能，從而對宿主產(chǎn)生治療作用；最后，研究了多組學(xué)方法和微生物細胞重編程等技術(shù)，這些技術(shù)可促進菌群研究的發(fā)展。（@圓圈兒）

【原文信息】

Microbiome and Human Health: Current Understanding, Engineering, and Enabling Technologies

2022-11-01, doi: 10.1021/acs.chemrev.2c00431

Nature子刊：一文讀懂古菌的細胞生物學(xué)進展（綜述）

Nature Microbiology——[30.964]

① 古菌細胞大小分布在100nm~12μm之間，細胞形態(tài)具有多樣性，在特定環(huán)境中可能發(fā)揮著重要功能；② 歸納了不同古菌細胞膜結(jié)構(gòu)（S-層、表面附屬物、分泌系統(tǒng)）及胞內(nèi)組成（基因組、細胞骨架）等關(guān)鍵成分特點；③ 古菌的兩種細胞分裂機制分別具有原核（細菌微管同源蛋白FtsZ驅(qū)動細胞壁組裝）與真核（ESCRT-III家族蛋白促使膜重塑）細胞特征；④ 技術(shù)方面，需要開發(fā)更高分辨率的高溫?zé)晒怙@微鏡和恒溫?zé)晒獾鞍?，并?yōu)化古菌培養(yǎng)條件及遺傳操作系統(tǒng)。

【主編評語】

古菌（又稱古生菌、古細菌等），是單細胞微生物，多生活在極端的生態(tài)環(huán)境中。過去十年中揭示了古菌在自然界的多樣性和普遍性，越來越多的研究強調(diào)了它們在生態(tài)學(xué)、生物技術(shù)甚至人類健康中的重要性。近日，德國弗萊堡大學(xué)在Nature Microbiology發(fā)表最新綜述，描述了古菌細胞生物學(xué)的最新進展，并討論了它們的形態(tài)、細胞組織、細胞包膜和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)特點。還論述了高度多樣化古菌的兩種細胞分裂機制，未來還需借助高性能的觀測儀器、優(yōu)化古菌培養(yǎng)條件等手段進一步挖掘古菌的新穎性，值得關(guān)注。（@九卿臣）

【原文信息】

The cell biology of archaea

2022-10-17, doi: 10.1038/s41564-022-01215-8

候選門級輻射類群：一類被忽視卻影響廣泛的人體共生細菌（綜述）

Clinical Microbiology Reviews——[50.129]

① 候選門級輻射類群（CPR）超門是一類龐大的細菌類群；② CPR體積微小、基因組精簡，需寄生/共生于其宿主細菌上，其特性隨著微生物檢測、成像、培養(yǎng)技術(shù)和分類學(xué)概念的發(fā)展而逐漸清晰；③ CPR以共生菌的形式定植在人類的口腔、胃腸道和生殖道等部位，并受性別、年齡、地域、飲食、懷孕等因素的影響；④ CPR的水平在一些疾病中失調(diào)，與口腔、胃腸道和陰道等的炎癥和粘膜疾病以及感染性疾病相關(guān)；⑤ 益生菌等干預(yù)方法或可調(diào)節(jié)CPR的豐度和多樣性。

【主編評語】

候選門級輻射類群（Candidate Phyla Radiation，簡稱CPR）在1981年作為“極小細菌”被首次報道，之后隨著研究的開展，人們對這類細菌的了解逐漸深入。近年來，越來越多的證據(jù)表明，CPR是人體共生菌群中不可忽視的一部分。Clinical Microbiology Reviews發(fā)表在這篇綜述，回顧了CPR的研究歷史，概述了其研究方法以及分類學(xué)、生活方式和特性，介紹了CPR在人類菌群中的分布、影響因素和與疾病的關(guān)聯(lián)。（@mildbreeze）

【原文信息】

Candidate Phyla Radiation, an Underappreciated Division of the Human Microbiome, and Its Impact on Health and Disease

2022-06-06, doi: 10.1128/cmr.00140-21

補充雙歧桿菌或可預(yù)防飲食誘導(dǎo)的肥胖

Microbiome——[16.837]

① 對48例肥胖、51例體重正常的參與者進行糞菌16s rRNA測序，發(fā)現(xiàn)長雙歧桿菌（Bl）和兩歧雙歧桿菌（Bb）豐度與內(nèi)臟脂肪組織重量、BMI、甘油三酯水平、脂肪肝嚴重程度呈負相關(guān)；② 口服Bl MG723或Bb MG731菌株可降低高脂食物喂養(yǎng)（HFD）小鼠體重，控制炎癥，抑制脂肪和葡萄糖合成，促進膽汁酸和能量代謝；③ 二者可增強膽汁酸信號以促進白色脂肪組織的氧化磷酸化；④ Bl MG723或Bb MG731菌株定植可抑制膽固醇合成并緩解HFD誘導(dǎo)的無菌小鼠肥胖。

【主編評語】

腸道菌群與宿主的相互作用可以影響宿主的代謝，與肥胖、糖尿病等代謝性疾病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，腸道菌群調(diào)節(jié)也成為治療相關(guān)疾病的新策略。近日，韓國研究人員在Microbiome發(fā)表最新研究文章，發(fā)現(xiàn)兩種雙歧桿菌與宿主肥胖相關(guān)，口服相關(guān)菌株可以通過調(diào)控宿主代謝過程改善飲食誘導(dǎo)的肥胖。（@芥末）

【原文信息】

Bifidobacterial carbohydrate/nucleoside metabolism enhances oxidative phosphorylation in white adipose tissue to protect against diet-induced obesity

2022-11-04, doi: 10.1186/s40168-022-01374-0

馬曦團隊：腸道菌群間的群體感應(yīng) （綜述）

Critical Reviews in Food Science and Nutrition——[11.208]

① Gˉ菌群體感應(yīng)（QS）主要由AHL作為信號分子，G+菌QS主要由自誘導(dǎo)肽 AIP介導(dǎo)，Gˉ菌和G+菌中均能由AI-2介導(dǎo)，為細菌世界里的“通用語言”；② 通過QS系統(tǒng)，細菌可以感知其他細菌產(chǎn)生的不同的QS信號，從而管理自身QS基因的表達，豐富了種間交流的方式；③ 從QS的角度深入了解細菌與宿主之間的相互作用，有助于對抗腸道致病性感染，重塑腸道菌群平衡，促進宿主腸道健康④ 對腸道菌群QS系統(tǒng)的了解可以開發(fā)針對細菌疾病的營養(yǎng)和治療手段。

【主編評語】

腸道菌群是一個復(fù)雜的共生群體，其相互之間通過群體感應(yīng)（QS）進行交流；單個群體也需要通過感應(yīng)外界的信號指導(dǎo)自己的行為。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)馬曦團隊在Critical Reviews in Food Science and Nutrition發(fā)表的綜述，總結(jié)了傳統(tǒng)的經(jīng)典QS的模式、腸道菌群間的QS以及QS在腸道菌群-宿主互作之間的作用。文章為以菌群為靶點的健康或疾病干預(yù)提供相應(yīng)理論指導(dǎo)。（@Bingbing）

【原文信息】

Quorum sensing mediates gut bacterial communication and host-microbiota interaction

2022-10-14, doi: 10.1080/10408398.2022.2134981

基于人工智能創(chuàng)建的個性化飲食或可調(diào)節(jié)IBS患者腸道菌群

Gut Microbes——[9.434]

① 基于羅馬IV標準招募25名IBS-M患者，分為個性化營養(yǎng)飲食組（n=14）和標準IBS飲食組（n=11），干預(yù)6周；② 干預(yù)后兩組患者IBS癥狀嚴重程度量表（IBS-SSS）均明顯改善，個性化營養(yǎng)組得分改善明顯高于標準IBS飲食組；③ 干預(yù)后兩組菌群多樣性無明顯變化，個性化營養(yǎng)組中糞桿菌屬豐度顯著增加；④ 利用機器學(xué)習(xí)對干預(yù)前菌群建模，獲得微生物衍生的IBS指數(shù)得分，在兩個干預(yù)組中微生物衍生的IBS指數(shù)得分都有改善，個性化營養(yǎng)組改善更大。

【主編評語】

腸易激綜合征（IBS）是一種慢性功能性胃腸道疾病，最近證據(jù)表明，飲食已成為治療IBS一種有效的干預(yù)方法，腸道菌群可能在IBS疾病發(fā)生、進展和嚴重程度中起著重要作用，但不同病人有其獨特的菌群組成會影響飲食干預(yù)的有效性，因此，需要促使微生物群療法更加個性化。近日，發(fā)表在Gut Microbes的最新研究，基于羅馬IV標準招募25名IBS患者，分個性化營養(yǎng)飲食組（n=14）和標準IBS飲食組（n=11），干預(yù)6周，發(fā)現(xiàn)通過機器學(xué)習(xí)算法創(chuàng)建的特定個性化飲食可實現(xiàn)調(diào)節(jié)IBS患者的腸道菌群。但該研究的樣本量較小，相關(guān)結(jié)論仍有待進一步驗證。（@九卿臣）

【原文信息】

Artificial intelligence-based personalized diet: A pilot clinical study for irritable bowel syndrome

2022-11-01, doi: 10.1080/19490976.2022.2138672

張和平+趙建民等：Probio-M8聯(lián)合藥物可改善絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥患者骨代謝

European Journal of Nutrition——[4.865]

① 納入40名絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥（PMO）患者，隨機分為益生菌組（骨化三醇+鈣片+乳雙歧桿菌Probio-M8）和對照組（骨化三醇+鈣片+安慰劑）；② 持續(xù)干預(yù)3個月后，安慰劑組PMO患者的骨密度未發(fā)生明顯改變，Probio-M8聯(lián)合藥物可顯著提高PMO患者血清中維生素D3水平，降低甲狀腺素（PTH）水平；③ Probio-M8可增加PMO患者腸道菌群間的互作網(wǎng)絡(luò)，尤其是產(chǎn)丁酸類細菌；④ Probio-M8影響了碳水化合物代謝、磷酸膽堿胞苷酰轉(zhuǎn)移酶等與骨質(zhì)疏松相關(guān)基因豐度。

【主編評語】

絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥（PMO）是指發(fā)生于絕經(jīng)后婦女，以全身性的骨量減少、伴隨骨的微結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致骨脆性增加，因而增加骨折危險性的一種疾病。根據(jù)PMO發(fā)病機理，維生素D類似物（如骨化三醇）、鈣片等被廣泛用于PMO臨床治療。然而，長期使用這些藥物會產(chǎn)生便秘和高鈣血癥等副作用。近日，內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)張和平、內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院趙建民及團隊在European Journal of Nutrition發(fā)表最新研究，設(shè)計一項RCT試驗，招募40名PMO患者，隨機分為Probio-M8組（鈣片+骨化三醇+Probio-M8菌粉，150億CFU/天）和安慰劑組（鈣片+骨化三醇+安慰劑）并進行為期三個月的干預(yù)，發(fā)現(xiàn)與服用常規(guī)藥物相比，Probio-M8聯(lián)合給藥對PMO患者骨代謝的改善效果更顯著，其有益效果可能與調(diào)節(jié)腸道菌群及其代謝通路有關(guān)。總之，該研究為乳雙歧桿菌Probio-M8聯(lián)合藥物緩解骨質(zhì)疏松癥增添新證據(jù)，值得關(guān)注。（@九卿臣）

【原文信息】

Bifidobacterium lactis Probio-M8 improves bone metabolism in patients with postmenopausal osteoporosis, possibly by modulating the gut microbiota

2022-11-05, doi: 10.1007/s00394-022-03042-3

胡圣偉+倪偉+陳同等：動物微生物組組成與功能綜合數(shù)據(jù)庫—CRAMdb

Nucleic Acids Research——[19.16]

① 建立了動物宏基因組領(lǐng)域首個跨宿主、跨樣本位點和跨表型比較的綜合數(shù)據(jù)庫CRAMdb；② 該數(shù)據(jù)庫整理、收集和統(tǒng)一標準分析了世界范圍內(nèi)動物微生物組相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了不同物種、不同樣本位點和不同表型背景下宿主與微生物關(guān)聯(lián)性的交互查詢和聯(lián)合比較分析；③ 分析來自475個項目的516種動物的微生物組，涉及43個表型，構(gòu)建了含9430種細菌、278種古菌、2216種真菌和458個病毒的數(shù)據(jù)庫；④ 數(shù)據(jù)庫包括兩個主要模塊內(nèi)容，即微生物組成和微生物關(guān)聯(lián)。

【主編評語】

近年來，隨著高通量測序技術(shù)與生物信息學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，已經(jīng)成為研究人員解決動物健康與疾病的診斷、治療、預(yù)防等一系列科學(xué)難題的兩把利刃。隨著科學(xué)數(shù)據(jù)的爆炸式增長，急需建立以動物宏微生物組為核心的開放數(shù)據(jù)庫，以存儲世界范圍內(nèi)的組學(xué)研究數(shù)據(jù)。近日，中國中醫(yī)科學(xué)院陳同、石河子大學(xué)胡圣偉、倪偉及團隊在Nucleic Acids Research發(fā)表最新研究，建立一個包含與動物相關(guān)的細菌、古細菌、真菌和病毒數(shù)據(jù)的CRAMdb綜合數(shù)據(jù)庫（http://www.ehbio.com/CRAMdb/；含9430種細菌、278種古細菌、2216種真菌和458種病毒等超1.2萬種微生物），用于探索各種動物中微生物的組成和功能，以及與表型的關(guān)聯(lián)等?？傊?，極大地促進了國內(nèi)外動物微生物相關(guān)數(shù)據(jù)的匯總、儲存以及共享，也為未來的實際轉(zhuǎn)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。（@九卿臣）

【原文信息】

CRAMdb: a comprehensive database for composition and roles of microbiome in animals

2022-11-01, doi: 10.1093/nar/gkac973

Nature子刊：CAMMiQ可用于識別和量化宏基因組數(shù)據(jù)中不同基因組

Nature Communications——[17.694]

① 開發(fā)了一種組合優(yōu)化框架（CAMMiQ），用于識別和量化宏基因組數(shù)據(jù)集中的不同基因組；② CAMMiQ通過靈活處理子串長度有效提升了子串的可選性，而不受限于常用的固定長度、唯一子串，最大限度地擴大了可能的覆蓋范圍；③ 這些子串允許準確地解耦高度相似的基因組混合物，比領(lǐng)先的替代方案準確性更高，無需額外的計算資源，如常用基準數(shù)據(jù)集所示；④ CAMMiQ可以較好區(qū)分模擬宏基因組數(shù)據(jù)和真實單細胞宏轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中相關(guān)性較強的細菌菌株。

【主編評語】

從高通量測序數(shù)據(jù)中計算識別和量化不同微生物對于我們了解人類健康至關(guān)重要，現(xiàn)有計算方法無法很好地平衡精確度和計算速率之間的問題。近日，印第安納大學(xué)研究人員在Nature Communications發(fā)表最新研究，開發(fā)了一種組合優(yōu)化框架（CAMMiQ），通過靈活處理子串/k-mers長度，用于識別和量化宏基因組數(shù)據(jù)集中的不同基因組，CAMMiQ可利用更高比例的reads，能更準確識別亞種/菌株水平的基因組。此外，CAMMiQ在實際基因組分類和量化方法中提供了比現(xiàn)有方法更好的靈敏度和特異性，值得關(guān)注和嘗試。（@九卿臣）

【原文信息】

Strain level microbial detection and quantification with applications to single cell metagenomics

2022-10-28, doi: 10.1038/s41467-022-33869-7

糞便樣本、厭氧分離培養(yǎng)方法可反映腸道菌群組成

Microbiome——[16.837]

① 納入10名健康受試者，在厭氧條件下收集糞便（F）、均質(zhì)化糞便（FHg）、直腸活檢組織（B）和活檢沖洗液（BW）；② 對F、BW厭氧培養(yǎng)菌落及新鮮F、FHg、B、BW樣品進行二代測序以分析其菌群組成；③ 同一個體的F、FHg和BW樣品的菌群組成及相對豐度是相似的，表明糞便樣品可用于檢測直腸菌群組成；④ 直腸活檢組織與上述三者在菌群組成上存在顯著差異；⑤ 厭氧分離培養(yǎng)與新鮮樣品測序得到的細菌組成類似，證明厭氧分離培養(yǎng)能夠反映腸道菌群組成。

【主編評語】

糞便樣本常用于檢測健康或患病人群的腸道菌群特征。但糞便菌群是否能夠反映整個腸道、尤其是腸道黏膜相關(guān)的菌群特征存在爭議。另外，傳統(tǒng)的細菌培養(yǎng)方法對腸道中厭氧菌效果不佳，但厭氧分離培養(yǎng)是否能夠反映腸道菌群特征尚缺乏評估。近日，Microbiome發(fā)表的研究文章表明，配對的糞便和直腸活檢沖洗樣本的細菌特征非常相似，腸道細菌的厭氧分離培養(yǎng)也顯示出與擴增子測序相似的細菌組成，從而證明糞便樣本和厭氧分離培養(yǎng)方法都可以用于反映腸道細菌組成。（@芥末）

【原文信息】

Comparison of microbial signatures between paired faecal and rectal biopsy samples from healthy volunteers using next-generation sequencing and culturomics

2022-10-14, doi: 10.1186/s40168-022-01354-4

感謝本期日報的創(chuàng)作者：Sunflower，一只豆豆菌，沈琪辰，WK紅葉，九卿臣，阿童木，白藍木

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