今天是第1381期日報，我們解讀了 8 篇文獻，分別關注：生命早期腸道菌群，菌群-免疫互作，行為，擬桿菌，IgA，互養，生信，益生元。
Nature子刊：胎兒腸道中真有活菌定殖嗎？
Nature Medicine——[30.641]
① 掃描電鏡分析表明，孕中期胎兒小腸粘膜胎糞中存在細菌樣結構；② 16S rRNA測序也檢測出不同於環境對照的少量細菌信號，18個細菌類群在胎糞中富集，微球菌科和乳桿菌屬丰度最高；③ 微球菌科佔優的胎兒腸道有獨特的T細胞組成和腸上皮基因表達模式；④ 用模擬胎兒腸道環境的培養條件（添加胎盤激素、與單核細胞共培養），從胎糞中分離出滕黃微球菌菌株；⑤ 該菌呈現適應胎兒環境的特徵，可在腸道抗原呈遞細胞中存活，並有限制炎症反應的能力。
【主編評語】
腸道菌群在免疫發育過程中有重要作用。在妊娠早期，胎兒的腸粘膜免疫就已經開始發育，然而目前尚不清楚子宮內是否存在活菌與胎兒的腸道免疫系統互作。Nature Medicine發表的一項最新研究，用掃描電子顯微鏡和16S rRNA測序表明，孕中期的人類胎兒腸道內存在很有限的細菌，並分離出其中的一種優勢細菌（微球菌）。該菌表現出對子宮內胎兒腸道環境的適應性，並在體外呈現免疫調節活性，可能對胎兒腸道免疫發育有潛在調控作用。這些發現拓展了人們對生命早期腸道菌群定殖、菌群對免疫發育的影響的認知，值得進一步驗證和研究。（@mildbreeze）
【原文信息】
Viable bacterial colonization is highly limited in the human intestine in utero
2020-02-24, doi: 10.1038/s41591-020-0761-3
早期腸道菌群組成能影響幼兒行為嗎？
EBioMedicine——[6.68]
① 納入澳大利亞出生隊列中的201名嬰兒進行縱向研究，收集嬰兒在1、6、12月齡時的糞便菌群進行分析；② 在2歲時通過問卷分析嬰兒的行為，包括內化及外化行為；③ 12月齡時的糞便菌群中普氏菌屬丰度的降低與2歲時的行為問題（尤其是內化行為）增加相關，且該相關性獨立於其它因素（包括母親精神健康等）；④ 近期的抗生素使用是普氏菌屬丰度下降的最佳預測因子。
【主編評語】
來自EBioMedicine上發表的一項最新研究，在200名嬰兒組成的出生隊列中進行一項縱向研究，發現1歲時期的糞便菌群中的普氏菌屬丰度降低，與2歲時的行為問題（尤其是內化行為問題）之間存在獨立的顯著關聯，而普氏菌屬的丰度受到抗生素使用的顯著影響。（@szx）
【原文信息】
Gut microbiota composition during infancy and subsequent behavioural outcomes
2020-02-12, doi: 10.1016/j.ebiom.2020.102640
Cell子刊：卵形擬桿菌調節腸道IgA水平
Cell Host and Microbe——[15.753]
① 給無菌小鼠單一接種人腸道菌發現，卵形擬桿菌（Bo）誘導腸道產生IgA的能力最強，且與定植順序無關；② 但Bo不同菌株之間誘導產生IgA的能力強弱不同，呈現雙峰分佈（IgA-high和IgA-low）；③ IgA-high型的Bo菌株可通過T細胞依賴性B細胞活化途徑，誘導小鼠結腸產生更多的IgA產生，其中CD4+ T細胞有重要作用；④ 將IgA-high型Bo混合菌株（而非單一菌株）定植到有菌小鼠腸道中，可將小鼠原本的低IgA表型轉變為高IgA表型。
【主編評語】
糞便IgA產生依賴於腸道菌群的定植，但尚不清楚具體是哪些菌株驅動了腸道IgA生成。Cell Host & Microbe近期發表的一項研究，通過單一定植實驗，評估了一系列人腸道細菌誘導小鼠產生IgA的能力。該研究表明，不同的卵形擬桿菌（Bacteroides ovatus）菌株誘導大腸產生IgA的能力存在很大差異，具有高IgA誘導力的混合菌株可賦予小鼠高IgA表型。這些發現強調了在菌株水平研究腸道共生菌調節宿主粘膜免疫的重要性，為研究基於腸道菌群的免疫調控策略帶來啟示。（@mildbreeze）
【原文信息】
Fecal IgA Levels Are Determined by Strain-Level Differences in Bacteroides ovatus and Are Modifiable by Gut Microbiota Manipulation
2020-02-18, doi: 10.1016/j.chom.2020.01.016
Cell子刊：腸道炎症中，多形擬桿菌將其它細菌的鐵載體收為己用
Cell Host and Microbe——[15.753]
① 腸道炎症期間，機體限制微生物獲取微量營養素鐵，某些致病菌可通過表達鐵載體來獲取鐵；② RNA測序表明，在沙門氏菌引發的小鼠腸炎期間，多形擬桿菌中與鐵攝取有關的基因表達上調；③ 多形擬桿菌能通過自身的異種鐵載體利用系統（XusABC），在缺乏鐵的生長環境中利用腸桿菌科細菌的鐵載體（如腸桿菌素和沙門菌素）來攝取鐵；④ 在結腸炎小鼠腸道中，多形擬桿菌的定植依賴於XusABC和異種鐵載體。
【主編評語】
炎症期間，我們的身體會限制微生物對鐵的利用。Cell Host and Microbe近期發表的一項研究發現，不表達鐵載體的腸道共生菌（比如多形擬桿菌）可將其它腸道菌（比如腸桿菌科細菌）生成的鐵載體“收為己用”，從而增強自身在宿主腸道炎症環境中的生存能力。這些發現揭示出腸道菌群內部的一種互養機制，可幫助菌群抵抗環境擾動。（@mildbreeze）
【原文信息】
Xenosiderophore Utilization Promotes Bacteroides thetaiotaomicron Resilience during Colitis
2020-02-18, doi: 10.1016/j.chom.2020.01.010
華科寧康等：海洋宏基因組資源促進了對新蛋白質的結構和功能預測
Genome Biology——[14.028]
① 同源序列較少的蛋白質的結構和功能預測是生物信息學領域的一大難題；② 從Tara Oceans宏基因組中鑑定了9700萬個非冗餘基因，為5721個無結構信息的Pfam家族中的2801個提供了新的參考序列；③ 據此利用C-QUARK為27個蛋白家族建模，結果中有20個家族的摺疊預測可靠，並進一步擴展到417個蛋白家族；④ 基於結構的功能預測算法MetaGO發現PF15461蛋白家族在光合作用中的重要功能；⑤ 揭示了海洋宏基因組在探索新蛋白的結構和功能上具有的獨特作用。
【主編評語】
華中科技大學生命學院寧康教授團隊，聯合軟件學院薛志東教授團隊和美國密歇根大學計算醫學與生物信息系張陽教授團隊，在利用微生物組大數據輔助預測蛋白質三維結構領域取得新突破。對於無已知同源蛋白質結構的新型蛋白質，要想預測其結構則需要藉助於從頭摺疊算法。在從頭摺疊算法中，第一步是明確氨基酸殘基之間的“密切接觸”關係，這通常需要在很多蛋白質同源序列的幫助下才能得到更好的結果。針對於Pfam中的蛋白質家族，其實仍然有很多蛋白質家族下屬的同源序列較少，難以提高從頭摺疊結構預測的準確性。寧康等認為海洋微生物組包含大量獨特的新基因和蛋白質，它們的序列可以用作計算“密接”關係的素材。隨後證明了這種方法在預測新蛋白結構上的有效性。（@高春輝）
【原文信息】
Fueling ab initio folding with marine metagenomics enables structure and function predictions of new protein families
2019-11-01, doi: 10.1186/s13059-019-1823-z
Cell子刊：益生元誘導小鼠抗腫瘤免疫應答，抑制腫瘤生長
Cell Reports——[7.815]
① 在小鼠的飲食中添加益生元（菊粉或黏蛋白），可誘導抗腫瘤免疫應答，以抑制BRAF突變黑色素瘤的生長；② 在無菌小鼠中，黏蛋白無法抑制腫瘤生長，提示腸道菌群的存在對於黏蛋白誘導的抗腫瘤免疫應答是必需的；③ 菊粉與黏蛋白驅動腸道菌群發生不同的變化；④ 菊粉（而非黏蛋白）可抑制結直腸癌及NRAS突變黑色素瘤的生長，並增強MEK抑制劑對黑色素瘤的療效，同時可延緩耐藥的發生。
【主編評語】
Cell Reports上發表的一項最新研究，報道了不同益生元（菊粉與黏蛋白）可誘導小鼠的抗腫瘤免疫應答，以抑制BRAF突變黑色素瘤的生長，且益生元的效應依賴於對腸道菌群的調節作用。不同的益生元可引起腸道菌群的不同變化，因而對不同腫瘤有著不同的抑制效果。在結直腸癌及NRAS突變黑色素瘤中，菊粉可起到抑制腫瘤生長的作用，而黏蛋白則無抑制效果。另外，菊粉與MEK抑制劑聯用，可增強MEK抑制劑的療效，並延緩耐藥性的發生。該研究提示，調節腸道菌群在腫瘤治療中可能發揮重要作用。（@szx）
【原文信息】
Prebiotic-Induced Anti-tumor Immunity Attenuates Tumor Growth
2020-02-11, doi: 10.1016/j.celrep.2020.01.035
麥麩提取物對胃腸通過、腸道菌群及代謝健康的影響
Gut Microbes——[7.823]
① 48名胃腸慢傳輸但無便秘症狀的健康成年人隨機分為2組，分別補充15g的麥麩提取物（AXOS）或安慰劑，持續干預12周；② 補充AXOS對全腸道通過時間（WGTT）無顯著影響，但可顯著降低糞便硬度；③ 另外，補充AXOS可顯著增加腸道菌群中的雙歧桿菌屬，並降低菌群的α-多樣性；④ AXOS對能量消耗、血漿代謝產物、脂肪組織參數、短鏈脂肪酸及腸道通透性均無顯著影響；⑤ 基於菌群組成對受試者進行分類，可區分出補充AXOS後WGTT顯著降低的受試者。
【主編評語】
Gut Microbes上發表的一項隨機雙盲安慰劑對照試驗結果，在胃腸慢傳輸但無便秘症狀的健康成年人中，發現每日補充麥麩提取物對腸道通過時間並無顯著影響，但可改變菌群組成及多樣性，並降低糞便硬度。基於菌群組成對受試者進行分類，可鑑定出對麥麩提取物應答（即腸道通過時間顯著降低）的受試者。（@szx）
【原文信息】
Effect of wheat bran derived prebiotic supplementation on gastrointestinal transit, gut microbiota, and metabolic health: a randomized controlled trial in healthy adults with a slow gut transit
2020-01-25, doi: 10.1080/19490976.2019.1704141
華科團隊：菊粉型果聚糖抑制腹膜透析患者的腸道菌群產生的吲哚
American Journal of Clinical Nutrition——[6.568]
① 納入15名接受超過3個月的腹膜透析的患者進行一項隨機雙盲安慰劑對照交叉試驗，攝入菊粉型果聚糖或安慰劑，干預持續12周，中間間隔12個月的清洗期；② 相比於攝入安慰劑，攝入菊粉型果聚糖未能顯著改變糞便吲哚、糞便對甲酚、血清硫酸吲哚酚（IS）、血清硫酸對甲酚（pCS）、對IS及pCS的透析清除；③ 攝入安慰劑期間，糞便吲哚濃度隨時間有升高趨勢，而攝入菊粉型果聚糖期間，糞便吲哚有降低趨勢，2種干預之間存在顯著差異。
【主編評語】
硫酸吲哚酚與硫酸對甲酚是兩種與終末期腎病患者的心血管疾病相關的尿毒症毒素，腸道菌群代謝產生的吲哚及對甲酚是兩者的前體。來自華中科技大學同濟醫學院的應晨江團隊與左學志團隊在American Journal of Clinical Nutrition上發表的一項最新研究，報道了腹膜透析患者攝入菊粉型果聚糖可能減少糞便中的腸道菌群代謝產生的吲哚。（@szx）
【原文信息】
Inulin-type fructan intervention restricts the increase in gut microbiome–generated indole in patients with peritoneal dialysis: a randomized crossover study
2020-01-14, doi: 10.1093/ajcn/nqz337
感謝本期日報的創作者：mildbreeze，szx，大月半，FU，小扣啊
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