聚焦精神疾病：JAMA子刊系统总结菌群变化 | 热心肠日报
今天是第1941期日报。
JAMA子刊：精神疾病中的肠道菌群扰动（荟萃分析）
JAMA Psychiatry[IF:21.596]
① 纳入59项病例对照研究进行荟萃分析，评估多种精神疾病中的肠道菌群变化；② α多样性方面，患者的菌群丰富度总体上显著降低（但仅在躁郁症中一致），菌群系统发育多样性略降低，而Shannon和Simpson多样性无显著差异；③ 仅在重度抑郁症和精神分裂症中有β多样性差异；④ 相对丰度分析揭示了疾病间共通的菌群特征，如在重度抑郁症、躁郁症、精神分裂症和焦虑症中，粪杆菌属和粪球菌属等抗炎的产丁酸菌减少，而埃格特菌属等促炎细菌富集。
Perturbations in Gut Microbiota Composition in Psychiatric Disorders A Review and Meta-analysis
09-15, doi: 10.1001/jamapsychiatry.2021.2573
【主编评语】JAMA Psychiatry最新发表的一项系统评价和荟萃分析，对多种精神疾病（重度抑郁症、躁郁症、精神病和精神分裂症、神经性厌食症、焦虑症、强迫症、创伤后应激障碍、注意缺陷/多动障碍）中的肠道菌群变化情况，以及研究中的混杂因素，进行了综合评估，发现多种疾病中存在共通的菌群变化，包括一些抗炎的产丁酸菌减少以及促炎细菌增多等。（@mildbreeze）
Science：调控肠道适应性免疫的新机制
Science[IF:47.728]
① LRP1在肠道CD11c+ 髓系细胞中高表达，是髓系细胞表面的SAA受体；② 髓系细胞中，LRP1能高效结合SAA-视黄醇复合体并介导其内吞，进而诱导视黄醛脱氢酶表达以促进视黄醇转化为视黄酸；③ 小鼠中，SAA和LRP1介导了维生素A依赖性的肠道适应性免疫（B和T细胞的肠道归巢以及IgA生成），并增强口服免疫后的肠道感染抵抗力；④ 因此，肠上皮表达的SAA与维生素A代谢物视黄醇形成复合体，被LRP1结合并内吞进肠道髓系细胞，促进生成视黄酸，从而介导维生素A依赖性的肠道适应性免疫。
Serum amyloid A delivers retinol to intestinal myeloid cells to promote adaptive immunity
09-17, doi: 10.1126/science.abf9232
【主编评语】维生素A的代谢物视黄醇对肠道适应性免疫有关键作用，缺乏维生素A可增加肠道感染风险。肠道髓系细胞（如树突状细胞和巨噬细胞）能摄入视黄醇，将其加工成视黄酸（RA），并将生成的RA传递给发育中的B细胞和T细胞，进而促进B细胞和T细胞的肠道归巢、诱导B细胞生成IgA。但目前不清楚的是，视黄醇是如何被转运至髓系细胞中的。血清淀粉样蛋白A（SAA）是肠上皮表达的一种视黄醇结合蛋白，其表达受肠道菌群和膳食维生素A的调控。Science发表的一项最新研究鉴定出SAA的髓系细胞表面受体——低密度脂蛋白受体相关蛋白1（LRP1），并证实其能结合SAA-视黄醇复合体，介导了肠道髓系细胞对视黄醇的摄取。对敲除Saa和髓系细胞特异性敲除Lrp1的小鼠模型的进一步研究，证实了SAA和LRP1在维生素A依赖性的肠道适应性免疫中有关键作用。这些发现扩展了人们对肠道免疫机制的认知，为调节肠道免疫、治疗相关疾病提供了新线索。（@mildbreeze）
复旦大学：共生菌调控5-羟色胺合成，影响蜱虫吸血能力
Cell Host and Microbe[IF:21.023]
① 内共生菌Coxiella（CHl）调节蜱虫的摄食活动，当CHI丰度降低时，蜱采血量减少，体内5-羟色胺（5-HT）合成减少；② 给抗生素处理的蜱补充CHI来源的分支酸（色氨酸前体）、色氨酸或5-HT（介导5-HTP的分解合成），能恢复蜱的摄食缺陷；③ 机制上，CHI来源的分支酸通过上调芳香族氨基酸脱羧酶的表达，促进5-HTP脱羧生成5-HT；④ 合神经节和中肠中的高水平5-HT可增加蜱的血液摄入量；⑤ 除草剂草甘膦可抑制CHI的分支酸合成途径，减少蜱虫吸血。
Symbiont-regulated serotonin biosynthesis modulates tick feeding activity
09-14, doi: 10.1016/j.chom.2021.08.011
【主编评语】蜱虫能通过吸血来传播多种疾病，但调控其吸血的生物学机制尚不清晰。复旦大学王敬文近期在Cell Host and Microbe发表研究，发现蜱虫的内共生菌柯克斯体（Coxiella）能通过产生分支酸，来促进蜱虫的5-羟色胺生成，从而控制蜱虫的吸血活动，为蜱虫防控提供了新思路。（@mildbreeze）
Cell子刊：“各司其职”的迷走神经“专线”，介导脑肠神经通讯
Neuron[IF:17.173]
① 迷走神经运动背核（DMV）参与调控相反的消化功能，既往的“One-to-All”模型不再适用；② 标记并分离小鼠的DMV胆碱能神经元，经单细胞测序鉴定出7个亚型；③ 其中2个亚型（DMV-Cck、DMV-Pdyn）的神经元仅分布到腺胃，分别连结释放乙酰胆碱（调节胃收缩和酸分泌）和一氧化氮（调节胃舒张）的肠神经元，从而调控相反的消化功能；④ 提出“labeled line（专线）”模型：DMV神经元的不同亚型通过靶向不同的肠神经元来调控不同的消化过程。
Highly selective brain-to-gut communication via genetically defined vagus neurons
06-01, doi: 10.1016/j.neuron.2021.05.004
【主编评语】迷走神经运动背核（DMV）是副交感神经输入消化系统的主要来源，调控多种消化过程。DMV神经元如何调控不同甚至相反的消化功能？是否存在不同亚型的DMV神经元“专线”来连结不同功能的肠神经？Neuron近期发表的研究，利用Chat-Cre工具小鼠结合Cre病毒特异性标记，对DMV神经元进行单细胞测序分析，对这些问题进行了探索。（@mildbreeze）
肠道菌群紊乱是导致老年痴呆的重要因素之一
Brain Behavior and Immunity[IF:7.217]
① 与对照鼠相比，经粪菌移植阿尔兹海默症模型鼠（5xFAD）肠道菌群的C57BL/6（5xFAD-FMT）小鼠表现有显著的学习和记忆能力损伤；② 5xFAD-FMT小鼠海马区神经发生减少，神经发生相关蛋白BDNF减少，细胞增殖抑制因子p21上调；③ 5xFAD-FMT小鼠海马区Iba-1阳性区增多，小胶质细胞被激活，促炎因子TNF-α 和IL-1β升高；④ 其原因是肠道菌群组成改变，普氏菌属、巴恩斯氏菌属丰度降低，理研菌属升高，肠道炎症水平升高，结肠和血浆炎性因子增加。
Transplantation of gut microbiota derived from Alzheimer's disease mouse model impairs memory function and neurogenesis in C57BL/6 mice
09-06, doi: 10.1016/j.bbi.2021.09.002
【主编评语】阿尔茨海默病（AD）是一种不可逆的神经退行性疾病，尽管许多研究表明AD脑内多条通路发生生化改变，但控制AD进展的机制仍不清楚。肠道菌群可以通过内分泌系统、色氨酸代谢、肠脑轴神经传导以及免疫系统等多种信号通路影响大脑的活动和行为功能。尽管已有研究发现肠道菌群的变化与AD的发生存在一定的关联，但肠道菌群影响AD脑病理学的确切机制尚不清楚。近期一篇发表在Brain Behavior and Immunity的研究工作，通过粪菌移植的方法将阿尔兹海默症模型小鼠的肠道菌群移植到正常小鼠内，发现这些接受移植的小鼠出现肠道炎症，进而导致大脑炎性状态改变，海马区神经发生受到抑制，导致了学习和记忆能力的损伤。这一研究结果为肠道菌群在AD发生中的作用提供了重要的证据。（@Zhonghua）
国内团队：肠道菌群和其代谢物相关靶基因数据库gutMGene
Nucleic Acids Research[IF:16.971]
① gutMGene是基于肠道菌群及其代谢物相关的靶基因信息构建的数据库资源；② 记录了人类来源的332种肠道菌群、207种菌群相关代谢物、223个基因之间的1331种关联；③ 记录了小鼠来源的209种肠道菌群、149种菌群相关代谢物、554个基因之间的2349种关联；④ 每个条目都包含了菌群-代谢物-基因相互关联的具体信息，此外还有实验技术和平台、参考文献等信息；⑤ 用户可进行浏览、检索、下载和上传等操作。
gutMGene: a comprehensive database for target genes of gut microbes and microbial metabolites
09-09, doi: 10.1093/nar/gkab786
【主编评语】作者开发了一个名为gutMGene 的人工校正的数据库，以从论文中收集肠道菌群、菌群代谢物和目标基因之间经过实验验证的关系。GutMGene 提供了一个用户友好的界面，可以使用肠道菌群、疾病和干预措施浏览和检索每个条目,它还提供了下载所有条目并提交新的经过实验验证的关联的选项。该数据库可在 http://bio-annotation.cn/gutmgene 免费获取。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）
整合亚洲人类肠道菌群的新版基因组集
Genome Medicine[IF:11.117]
① 大多数粪便样本中低丰度物种的基因组组装需要比通常采用更深的测序；② 作者对从韩国收集的90个粪便样本进行超深全宏基因组鸟枪法测序（WMS），并分别收集来自印度和日本的110个和645个粪便样本WMS数据；③ 作者共组装29,082个原核基因组，并将它们与统一人类胃肠基因组（UHGG）结合以生成扩展目录，即人类参考肠道菌群(HRGM)；④ 大大扩展人类肠道菌群中代表性物种、基因组、蛋白质和单核苷酸变体列表。
Human reference gut microbiome catalog including newly assembled genomes from under-represented Asian metagenomes
08-27, doi: 10.1186/s13073-021-00950-7
【主编评语】通过包括以前代表性不足的亚洲国家、韩国、印度和日本的肠道宏基因组，作者开发了一个大幅扩展的微生物组集-人类参考肠道菌群（HRGM）。微生物基因组和编码基因的信息可公开获取（www.mbiomenet.org/HRGM/）。HRGM 将有助于疾病相关肠道微生物群的识别和功能分析。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）
Science子刊：用益生菌保护珊瑚
Science Advances[IF:14.136]
① 从健康珊瑚M. hispida分离出133株细菌，根据特性组成由6组珊瑚益生菌组(BMCs)，检测益生菌在珊瑚热胁迫中对珊瑚抗热胁迫和白化的作用；② 珊瑚碎片经热激处理，与对照组相比，添加BMC的珊瑚微生物组多样性相似，但结构显著不同；③ BMC处理有助于使珊瑚从热胁迫导致的白化中恢复，显著增加存活率；④ 转录组和代谢组分析均显示，BMC处理引发整个共生体转录网络、细胞稳态和代谢组的重建，缓解热胁迫紊乱。
Coral microbiome manipulation elicits metabolic and genetic restructuring to mitigate heat stress and evade mortality
08-13, doi: 10.1126/sciadv.abg3088
【主编评语】珊瑚礁生态系统被称为水下“热带雨林”， 具有保护海岸、维护生物多样性、维持渔业资源、吸引旅游观光等重要功能。通常珊瑚个体色彩绚丽， 艳丽的颜色不逊色于陆地上的各种鲜花。但是近年来，随着地球气候的变化，海洋水温的升高，使得珊瑚与藻类和细菌的共生系统被打破，出现了严重的漂白现象。珊瑚漂白不仅仅是一种美的损失，更重要的是，这是一个环境指标，它预示着海洋生态系统的衰退和全球气候的毁灭性变化。因此如何通过人为干预的方法解决珊瑚漂白的问题是目前环境保护领域面临的重要课题。近来有假说认为珊瑚的共生微生物在协助珊瑚抵抗压力具有重要的作用，通过添加珊瑚益生菌可以一定程度上改善珊瑚漂白的现象。但是，对于其增强环境压力耐受的具体的机制，以及微生物操作能否降低珊瑚在胁迫下的死亡尚不清楚。近期一篇发表在Science子刊Science Advance上的研究，通过在培养珊瑚中添加筛选出的益生菌发现，益生菌可以触发共生菌的重建，引发珊瑚宿主遗传和代谢的改变，最终减轻珊瑚漂白和死亡率。（@Zhonghua）
益生菌抑制海藻疾病
ISME Journal[IF:10.302]
① 从健康和培养海洋红藻中鉴定获得434株共生细菌，体外检测显示7.1%的菌株对机会致病菌具有拮抗作用，6株Vibrio和4株Phaeobacter菌对造成白化的3种病原菌具拮抗作用；② 与红藻共培养抗病功能检测显示，仅菌株BS52可以有效抑制Aquimarina sp. AD1病原攻击红藻导致的白化发生；③ BS52在D.pulchra体表的相对丰度与病原菌的相对丰度均无显著负相关性；④ 宏基因组分析显示，共培养菌株BS52可以显著抑制机会致病菌攻击红藻导致的共生菌群变化。
Bacterial controlled mitigation of dysbiosis in a seaweed disease
08-02, doi: 10.1038/s41396-021-01070-1
【主编评语】全球气候的变化和人为活动的增多给海洋环境系统带了严重的压力，导致了海洋生物疾病频繁发生和加重。海藻是温带沿海生态系统中关键和主要的栖息地形成者，它们为包括无脊椎动物和鱼类在内的其他海洋生物提供食物和庇护所。海藻疾病的爆发已导致海洋生境中种群数量大幅下降，严重威胁到依赖海藻的物种。因此，探索海藻致病机理并研究对策刻不容缓。近期一篇发表在The ISME Journal的工作，通过对大型海洋红藻Delisea pulchra的研究，从共生菌种筛选获得一株BS52菌株，发现该菌株对可有效抑制机会致病菌导致的红藻白化的发生，其机制是参与调控红藻共生菌群的稳态。这些结果为通过调节共生菌群抑制藻类疾病发生提供了重要的理论依据。（@Zhonghua）
感谢本期日报的创作者：mildbreeze，拍了花宝贝，巧?，DMG-Quasimodo，KJL，白蓝木，Jack Chen