周报 | 最新微生物研究进展（20210104）
Gastroenterology
科研| Gastroenterology：原发性硬化性胆管炎中必需营养素的肠道微生物代谢改变
本文由萌萌依编译
挪威奥斯陆大学PSC研究中心Johannes R. Hov等人于2020年12月31日在Gastroenterology发表题为《Altered gut microbial metabolism of essential nutrients in primary sclerosing cholangitis》的文章，文章研究对来自健康对照（HC）和炎性肠病（IBD）队列的粪便DNA进行了宏基因组测序。结果发现，与HC相比，PSC患者的肠道微生物组表现包括必需营养素的微生物代谢在内的较大功能差异，与疾病进程相关的循环代谢物也发生改变，表明微生物功能可能与PSC的疾病进程有关。
文章摘要：为了研究宿主和疾病表型，在原发性硬化性胆管炎（PSC）患者中证明微生物组变化伴随功能变化，对来自健康对照（HC）和炎性肠病（IBD）队列的粪便DNA进行了宏基因组测序。与HC相比，PSC患者的微生物基因显著减少，PSC患者表现出Clostridium的富集和 Eubacterium spp. 、 Ruminococcus obeum的减少。PSC患者在与维生素B6合成和支链氨基酸（BCAA）合成相关基因显示出显著差异。在有和没有IBD的PSC患者之间未发现分类学或功能差异。与HC相比，PSC患者与疾病进程相关的相关循环代谢物也发生了改变，表明微生物功能可能与PSC的疾病进程有关。
关键词：微生物，原发硬化胆管，维生素，支链氨基酸
原名：Altered gut microbial metabolism of essential nutrients in primary sclerosing cholangitis
译名：原发性硬化性胆管炎中必需营养素的肠道微生物代谢改变
期刊：Gastroenterology
IF：17.373
发表时间：2020.12
通讯作者：Johannes R. Hov
通讯作者单位：挪威奥斯陆大学PSC研究中心
DOI号：10.1053/j.gastro.2020.12.058
原文链接：
https://doi.org/10.1053/j.gastro.2020.09.060
Cell Host&Microbe
科研| Cell Host & Microbe：植物根系利用细胞层特有的程序对致病微生物和有益微生物作出反应
本文由萌依依编译
德国尤利乌斯-萨克斯学院的Wolfgang Dro¨ ge-Laser等人于2020年12月29日在Cell Host & Microbe发表题为《Plant roots employ cell-layer-specific programs to respond to pathogenic and beneficial microbes》的文章，作者使用TRAP-seq技术，全基因组层面研究了根细胞层对感染三种不同病原菌的反应。结果显示了这些菌的不同定殖策略。研究突出了这种资源在洞察根系-微生物相互作用和制定作物改良策略方面的意义。
文章摘要：植物根是由同心细胞层构成的，这些细胞层被认为是通过使用特定的、基因定义的程序来应对微生物感染的。然而，这种放射状组织的功能影响仍然难以捉摸，特别是由于缺乏监测细胞层分辨率表达的全基因组技术。在这里使用标记核糖体的细胞类型特异性表达使核糖体结合mRNA的分离能够获得细胞层的翻译体(TRAP-seq，翻译核糖体亲和纯化和RNA测序)。接种维管病原菌Verticillium longisporum、病原卵菌Phytophthora parasitica或互生内生菌Serendipita indica后，根细胞层反应反映了这些微生物根部的不同定殖策略。值得注意的是，Verticillium longisporum特别抑制了限制真菌生长的内胚层屏障，允许微生物进入根部中央圆柱体。此外，抗菌化合物和乙烯的局部生物合成对病原体和互助体的反应也不同。这些例子突出了这种资源在洞察根系-微生物相互作用和制定作物改良策略方面的意义。
原名：Plant roots employ cell-layer-specific programs to respond to pathogenic and beneficial microbes
译名：植物根系利用细胞层特有的程序对致病微生物和有益微生物作出反应
期刊：Cell Host & Microbe
IF：15.923
发表时间：2020.12
通讯作者：Wolfgang Dro¨ ge-Laser
通讯作者单位：德国尤利乌斯-萨克斯学院
DOI号：10.1016/j.chom.2020.11.014
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1931312820306363
ISME Journal
科研| ISME：与共生体的跨物种相互作用使口腔病原体获得依赖细胞密度生长力和体内毒力
本文由萌依依编译
康涅狄格大学口腔医学院Patricia I. Diaz等人于2020年12月28日在The ISME Journal发表题为《A cross-species interaction with a symbiotic commensal enables cell-density-dependent growth and in vivo virulence of an oral pathogen》的文章，作者使用体外培养系统和相关的疾病小鼠模型确定了种群大小对于内源性可扩散小分子的能力的影响。结果表明在多菌群落中，特定的早期和晚期定殖物种之间依赖于细胞密度的扩散线索的交互作用推动了微生物的演替、病原体的定植和疾病的发展，这代表了微生物群操纵向健康状态发展的目标过程。
文章摘要：最近的研究描述了人体相关多菌群的组成从健康到疾病的转变。然而，推动病原体在这些群落内定居和过度生长的具体过程仍然不清楚。我们使用体外培养系统和与疾病相关的小鼠模型证明了种群大小决定了内源性可扩散小分子的能力，限制了人类口腔病原体牙龈卟啉单胞菌的生长、定植和体内毒力。这种细菌病原体利用共生的早期定殖者微小韦洛氏菌提供的依赖细胞密度的、促进生长的可溶性分子，而不是由其他被测试的共生菌产生的分子。我们的工作表明，在多菌群落中，特定的早期和晚期定殖物种之间依赖于细胞密度的扩散线索的交换推动了微生物的演替、病原体的定植和疾病的发展，代表了微生物群操纵向健康状态发展的目标过程。
原名：A cross-species interaction with a symbiotic commensal enables cell-density-dependent growth and in vivo virulence of an oral pathogen
译名：与共生体的跨物种相互作用使口腔病原体获得依赖细胞密度生长力和体内毒力
期刊：The ISME Journal
IF：9.180
发表时间：2020.12
通讯作者：Patricia I. Diaz
通讯作者单位：康涅狄格大学口腔医学院
DOI号：10.1038/s41396-020-00865-y
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41396-020-00865-y
Microbiome
科研 | Microbiome：通过选择性病原体DNA富集和深度扩增子测序对血液寄生虫进行灵敏检测
本文由茗溪编译
摘要：背景：靶向扩增子深度测序 (TADS) 能够表征多种细菌群落，然而TADS在寄生虫群落中的应用进展相对缓慢。最大的障碍是寄生体的遗传多样性，包括寄生虫、原生动物、节肢动物和一些棘头类动物。与此同时，在不扩增宿主DNA的情况下，从所有寄生虫中普遍扩增保守位点已被证明是具有挑战性的。泛真核PCRs优先扩增更丰富的宿主DNA，掩盖寄生虫来源的读取TADS。Flaherty等人 (2018) 描述了一种泛寄生TADS方法，该方法仅扩增在脊椎动物中具有限制性位点的真核生物18S rDNA区域。利用该方法，DNA提取液可以选择性地在PCR前用限制性内切酶酶切，从而增加了NGS后获得的寄生虫源reads的数量。尽管这种方法是有潜力的，但它仅与传统PCR一样灵敏。
结果：在上述引物位点的两侧设计了第二组泛真核引物，对所建立的18S rDNA靶点进行巢式PCR扩增。这种巢式方法促进了在第一和第二PCR之间引入第二限制酶切，减少了可扩增宿主源性DNA的比例质量，同时增加了PCR扩增周期的数量。我们将该方法应用于含有Babesia、Plasmodium等血液标本，确认其检测限 (LOD) 比之前描述的低约10倍，并控制在大多数qPCR方法的范围内。
结论：该方法能检测并区分人类主要的疟疾寄生虫以及其他几种临床上重要的血液寄生虫。这是朝着基于TADS的通用寄生虫诊断 (UPDx) 检测迈出的重要一步且具有足够的LOD供常规应用。
关键词：分子寄生虫学；扩增子测序；血液微生物组；寄生虫生物多样性；寄生虫检测；分子诊断；
原名：Sensitive universal detection of blood parasites by selective pathogen-DNA enrichment and deep amplicon sequencing
译名：通过选择性病原体DNA富集和深度扩增子测序对血液寄生虫进行灵敏检测
期刊：Microbiome
IF：11.607
发表时间：2021.1.2
通讯作者：Richard S. Bradbury & Joel Barratt
通讯作者单位：美国橡树岭科学与教育研究所，澳大利亚联邦大学
DOI号：10.1186/s40168-020-00939-1
原文链接：
https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-020-00939-1
Gut Microbes
科研| Gut Microbes：运动通过重塑肠道菌群和改善肠-脑轴对自发性高血压大鼠的降压作用
本文由明天只是重复过往编译
西安交通大学基础医学院李宏宝等人于2020年12月31日在Gut Microbes发表题为《Antihypertensive effects of exercise involve reshaping of gut microbiota and improvement of gut-brain axis in spontaneously hypertensive rat》的文章，本研究提出并验证了运动能够重塑肠道微生物群、改善功能失调的肠-脑轴并有助于改善高血压（HTN）病理生理学的假设。研究结果表明，中等强度的运动训练，即使是短期的停训，也会产生长期的降压效果，并且使肠道微生物群发生深刻的变化，肠道病理学和通透性得到改善，并减弱高血压大鼠肠-脑轴功能失调。本文对于研究运动如何改善高血压的机制具有重要的参考意义。
摘要： 长期以来，人们一直认为运动对高血压（HTN）是有好处的。因此鉴于运动在治疗和控制HTN中的重要性以及肠道微生物群和功能失调的肠-脑轴在HTN中的参与，本文提出了肠道微生物群的重塑和肠-脑轴受损的改善在一定程度上与运动的有益影响的假设。将雄性自发性高血压大鼠（SHR）和Wistar Kyoto大鼠（WKY）随机分为静坐组、训练组和停训组。训练组大鼠进行12周的中等强度运动，而停训组则进行8周的中等强度运动，然后再进行4周的停训。通过分析粪便微生物群、肠道病理学、肠道炎症、通透性、脑小胶质细胞和神经炎症，研究观察到运动训练导致SHR收缩压（SBP）持续下降。这与微生物α-多样性的增加、β-多样性改变和有益细菌属的富集有关。此外，运动后SHR的激活小胶质细胞数量减少，下丘脑室旁神经损伤，肠道病理改变，损伤和通透性改善。并且，短期停训并没有消除这些运动介导的改善。最后，将运动训练组SHR的粪便微生物群移植到静坐组SHR后，SBP减弱，肠-脑轴改善。这些观察结果支持了本文的观点，即受损的肠-脑轴与HTN有关，运动可以改善这种损伤，从而诱发降压效果。
关键词：运动、高血压、肠-脑轴
原名：Antihypertensive effects of exercise involve reshaping of gut microbiota and improvement of gut-brain axis in spontaneously hypertensive rat
译名：运动通过重塑肠道菌群和改善肠-脑轴对自发性高血压大鼠的降压作用
期刊：Gut Microbes
IF：7.74
发表时间：2020.12.31
通讯作者：李宏宝
通讯作者单位：西安交通大学基础医学院
DOI号：10.1080/19490976.2020.1854642
原文链接：
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19490976.2020.1854642#
科研| Gut Microbes：复发性艰难梭菌感染患者经粪菌移植治疗后肠道中IgA靶向菌群的变化
本文由莫沉编译
英国诺丁汉大学NIHR生物医学研究中心Tanya M Monaghan等人于2020年12月31日在Gut Microbes发表题为《Changes in IgA-targeted microbiota following fecal transplantation for recurrent Clostridioides difficile infection》的文章，本研究针对48名复发性艰难梭菌感染的患者，对其在接受粪菌移植治疗前后肠道内IgA靶向菌群的变化特征进行了分析。该研究同时评估了移植方式（结肠镜或口服胶囊）、供体自身和移植前菌群以及宿主自身代谢物对接受移植的受试患者肠道中IgA-靶向菌群的影响。研究发现，在复发性艰难梭菌感染患者肠道中，除了整体菌群结构的改变之外，IgA与细菌的相互作用也发生了显著的变化。
摘要：分泌型免疫球蛋白A (immunoglobulin A, IgA)与肠道微生物之间相互作用可以促进肠道粘膜的动态平衡。IgA与细菌的相互作用在炎症性疾病的发展过程中会发生显著改变，然而肠道细菌、宿主和环境因素如何影响上述相互作用目前仍不清楚。在本研究中，研究者使用IgA-SEQ技术对48例复发性艰难梭菌感染的患者，在粪菌移植 (fecal microbiota transplantation, FMT) 治疗前后，与IgA结合的肠道菌群进行了分析。在FMT治疗之前，患者肠道中IgA靶向菌类以大肠杆菌(Escherichia coli)为主，而在使用FMT治疗之后，IgA靶向性较高的细菌类群则包括多种厚壁菌门类菌种。此外，该研究发现，FMT治疗后IgA靶向富集的细菌种类不受FMT移植方式 (包括结肠镜和胶囊) 的影响，该结果表明上述两种方法均可以在患者肠道内重新建立正常的“免疫-细菌”相互作用。值得注意的是，FMT受体的IgA靶向菌群与供体的IgA靶向菌群高度相似，该结果表明肠道细菌的内在特性可以显著驱动IgA在不同遗传背景人群中的识别。总而言之，上述研究表明，IgA与细菌的相互作用可以通过在人群中进行菌群移植而被重新建立。
关键词：免疫球蛋白A、肠道菌群、艰难梭菌、粪菌移植
原名：Changes in IgA-targeted microbiota following fecal transplantation for recurrent Clostridioides difficile infection
译名：复发性艰难梭菌感染患者经粪菌移植治疗后肠道中IgA靶向菌群的变化
期刊：Gut Microbes
IF：7.74
发表时间：2020.12.31
通讯作者：Tanya M Monaghan
通讯作者单位：英国诺丁汉大学NIHR生物医学研究中心
DOI号：10.1080/19490976.2020.1862027
原文链接：
https://doi.org/10.1080/19490976.2020.1862027
综述 | Gut Microbes：结直肠锯齿状瘤：肠道微生物群和分子途径
本文由茗溪编译
香港中文大学医学院、深圳研究院的于君和Sunny H Wong等人于2020年12月31日在Gut Microbes上发表了题为《Serrated neoplasia in the colorectum: gut microbiota and molecular pathways》的文章，该文章综述了肠道微生物群与锯齿状通路的潜在联系，并提出了肠道微生物参与结直肠癌发生的可能机制。肠道微生物群是除了组织学和分子特征外的一个重要环境因素，对其进行研究可 (1) 提高该肿瘤亚型的生物学、诊断和治疗反应，(2) 确定肠道微生物群在锯齿状瘤变通路中的确切作用，(3) 确定用于筛选、诊断、预后和预测锯齿状癌的特定生物标志物。
摘要：结直肠癌 (CRC) 是一种具有不同基因表达模式的异质性疾病。结直肠癌有2种主要的癌变途径：传统的腺瘤-癌途径和选择性的锯齿状瘤变途径。除了典型的由APC突变和染色体不稳定性引发的常规途径外，锯齿状瘤变途径的主要特征是BRAF或KRAS突变、微卫星不稳定性 (MSI) 和CpG岛甲基化表型 (CIMP)。尽管锯齿状病变具有恶性潜能，但由于其解剖位置、形态和组织学特征，在内镜检查甚至病理评估中很容易被忽视。研究表明，环境因素尤其是肠道微生物组成在CRC发病中起关键作用。因此，锯齿状病变在特定肠道区域的优先定位表明，在锯齿状病变的发展过程中，生态位特定的微生物群可能与宿主的遗传扰动交织在一起。虽然锯齿状病变和常规腺瘤在生物学上有所不同，但大多数研究都集中在常规腺瘤上，而微生物在锯齿状病变发展中的病理生理和作用仍不清楚。本文就肠道微生物在结直肠癌锯齿状瘤变通路中的作用及其具体的临床和分子特征进行综述，并对其可能的作用机制进行总结。
关键词：锯齿状途径；微生物群；大肠癌；肿瘤
原名：Serrated neoplasia in the colorectum: gut microbiota and molecular pathways
译名：结直肠锯齿状瘤:肠道微生物群和分子途径
期刊：Gut Microbes
IF：7.740
发表时间：2020.12.31
通讯作者：Yu Jun（于君）&Sunny H Wong
通讯作者单位：香港中文大学医学院、深圳研究院
DOI号：10.1080/19490976.2020.1863135
原文链接：
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19490976.2020.1863135
SBB
科研|Soil Biology and Biochemistry: 土壤改良剂对镉污染土壤细菌功能基因的改变大于细菌分类结构的改变研究
本文由蒋沛含编译
华中农业大学资源与环境学院黄巧云等人于2020年12月30日在Soil Biology and Biochemistry发表题为《Soil amendments change bacterial functional genes more than taxonomic structure in a cadmium contaminated soil》的文章，本研究通过3年的田间试验、进行了5种常用土壤改良剂对土壤Cd稳定性、细菌系统发育和功能属性的不同影响试验，结合镉污染土壤、功能基因、Keystone OTUs等对土壤细菌功能基因改变进行研究。为镉污染土壤的土壤改善剂对土壤细菌群落及其功能影响的研究具有重要的借鉴意义。
摘要：石灰、生物炭、秸秆等土壤改良剂不仅可以有效地修复土壤镉污染，而且可以增加土壤微生物群落的分类多样性及其功能。本研究通过3年的田间试验，分别研究了5种常用土壤改良剂对土壤Cd稳定性、细菌系统发育和功能属性的不同影响。在施用改良剂后，土壤细菌群落的分类结构并没有发生变化。但是由CaCO3及其与生物炭/秸秆结合处理的土壤与未加改种的土壤相比，其中参与碳、氮、磷循环的绝大多数的细菌功能基因更为丰富。研究表明功能基因数量的增加与稀有细菌的生长有关，在CaCO3处理的土壤中，稀有细菌的数量是未处理土壤的1.3倍。重复施用CaCO3和CaCO3以及生物炭/秸秆增加了功能基因的数量和丰度，增加了土壤细菌网络的复杂性和连通性，这可能是由于土壤pH的增加改变了与功能基因高度相关的关键类群。本研究表明，镉污染土壤的土壤改善剂可对土壤细菌群落及其功能产生意想不到的影响。
关键词：镉、稳定修正、细菌群落、Geochip、功能基因、Keystone OTUs
原名：Soil amendments change bacterial functional genes more than taxonomic structure in a cadmium contaminated soil
译名：土壤改良剂对镉污染土壤细菌功能基因的改变大于细菌分类结构的改变的研究
期刊：Soil Biology and Biochemistry
IF：5.795
发表时间：2020.12.30
通讯作者：黄巧云
通讯作者单位：华中农业大学资源与环境学院
DOI号：10.1016/j.soilbio.2020.108126
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038071720304223
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