Trends in Microbiology特刊：微生物群对人类健康的调节
我还记得，在学校的第一堂生物课上，得知人体细胞数量的我被深深迷住了。几十年后的今天，当我写这篇社论时，令我着迷的不仅是人体的细胞数量，还有我们身上的微生物数量——我们每个人都是几万亿个微生物（微生物群）的宿主，这个数字远超组成人体的细胞总数。在过去的十年里，我们对人类微生物群的作用有了越来越多的认识，特别是与肠道相关的微生物群。高通量测序方法对相关研究起到了重要的推动作用；后基因组时代（postmetagenomic era）将微生物群与一系列生理功能联系起来，使我们对微生物群与人类健康之间的联系有了更多了解。相关研究还揭示了微生物群组成的改变（也就是微生态失调，dysbiosis）会对宿主生理产生显著影响，继而导致慢性炎症性疾病。基于上述情况，了解宿主-微生物群的相互作用变得至关重要，以调控微生物群并发掘其对多种疾病的治疗潜能。本期Trends in Microbiology特刊标题为“微生物群对人类健康的调节”，旨在总结强调微生物群对宿主健康作用的最新研究进展。
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Trends in Microbiology特刊：
微生物群对人类健康的调节
塑造益生菌和益生元的未来
微生物科学的最新进展和持续研究为益生菌（probiotics）和益生元（prebiotics）带来了新的前沿。目前正在进行的关于益生菌和益生元新类型、机制和应用的研究，有可能改变对这些干预的科学理解，及其在营养和保健方面的应用。将微生物组作为目标的干预方法，其相关领域在不断扩展，涉及监管、政策、处方者和消费者的操作环境也在发展，这些信号预示了一个重要变革时代的到来。来自澳大利亚的Marla Cunningham等发表综述文章，讨论了益生菌和益生元科学的近期、新兴和未来预期研究趋势，并表达了该领域的影响力将不断扩展的愿景。
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肠神经系统发育和生理的微生物调节
胃肠道的神经系统被称作肠神经系统（enteric nervous system，ENS）。ENS控制胃肠运动、体液稳态和血流，也会与肠上皮细胞和免疫细胞等其他组成部分相互作用。最近的研究表明，随着出生后肠神经系统的成熟，肠道微生物群的多样化可能对肠神经系统的发育和功能起到重要作用。来自法国里昂大学的Filipe De Vadder、Amélie Joly和François Leulier发表综述文章，讨论了肠道微生物群与ENS的这种功能关系开始于子宫内的可能性，在这种情况下，母体微生物群会启动胚胎ENS的发育并塑造其生理。作者回顾了关于ENS-微生物群相互作用及其对生理和病生理调节作用的研究。虽然目前已确定微生物对ENS生理生理具有调节作用，但还需要进一步研究以了解肠道微生物群对ENS的发育和病理的贡献，揭示微生物群与ENS沟通的具体机制。
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通过短链脂肪酸对宿主生理进行微生物调控
与现在的饮食结构相比，我们祖先的饮食中含有大量不可消化的纤维。因此，从进化的角度来看，人类基因组及生理和营养需求，和现代饮食习惯并不完全一致。到达结肠的纤维被肠道细菌厌氧发酵，产生短链脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs）作为代谢副产物。SCFAs在肠道稳态中发挥作用，由此可以解释为什么微生物群的变化有助于了解人体疾病的病生理学。最近的研究表明，SCFAs还可以通过血液循环影响肠道之外的组织和器官。SCFAs可以通过与内分泌和免疫细胞的同源G蛋白偶联受体结合而发出信号，还可以通过影响组蛋白乙酰化酶和组蛋白去乙酰化酶的活性而诱导基因组的表观遗传变化。另外，表观遗传印记可能在子宫内发生，表明母体饮食在生命早期的重要性。来自荷兰瓦格宁根大学的Jerry M. Wells和Bart van der Hee发表综述文章，总结了对于SCFAs如何影响人类和动物生理的当前了解，并讨论了SCFAs在预防和治疗人类疾病中的潜在应用。
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非编码RNA：宿主-微生物组串扰的调节分子
最新证据表明，调控性非编码RNA（微小RNA和环状RNA）会调节宿主-微生物的相互作用，被认为是宿主对微生物组相关病理（如癌症、肥胖和神经退行性疾病）所作反应的潜在生物标志物。然而，微小RNA和环状RNA之间的相互作用，使其调节宿主-微生物相互作用的机制更为复杂。目前对于这些非编码RNA（ncRNA）的了解主要来自于精准控制的无菌或敲除的（小型）动物模型。若要将这些知识应用于人类或牲畜，以达到有效调控的结果，目前仍存在挑战。因为体型较大的远交动物与不断变化的环境持续交互，导致其与微生物群相关的病理性质复杂。来自加拿大阿尔伯塔大学的Le Luo Guan和Nilusha Malmuthuge发表综述文章，批判性讨论了调控性非编码RNA的发现，及其在小型动物与大型动物的微生物群相关病理中的作用，并针对其作为潜在治疗用剂改善人类和家畜健康提出了见解。
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婴儿肠道中的slgA包被菌与生命早期健康的相互影响
近年来，肠道微生物群从母亲到后代的传递引起了广泛关注。婴儿的肠道微生物群在调节和维持婴儿免疫力的发展中可能发挥着重要作用。分泌型免疫球蛋白A（secretory immunoglobulin A，slgA）是肠道中的主要免疫球蛋白，可以靶向细菌表面的多糖和鞭毛蛋白，形成slgA包被的细菌。特定slgA包被菌的出现可能是疾病的信号，有助于理解婴儿微生物群和疾病之间的关系。来自江南大学的陈卫和杨波团队发表综述文章，回顾了成人肠道、母乳以及婴儿肠道中slgA包被菌的组成，以及影响早期肠道微生物群发育的因素。作者指出了与婴儿和成人肠道中slgA包被菌的变化相关的疾病，并讨论了slgA包被菌对于调节先天和适应性免疫的潜在作用。最后，作者指出了该领域未来的研究方向。
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微生物组医学中的因果推理：原理与应用
存在于哺乳动物皮肤和体腔中的微生物，对于宿主的各种生理功能发挥着重要作用。已有大量研究揭示了微生物群和多种疾病之间的紧密关联，但关联不等于因果关系。为了阐明微生物群介导疾病的潜在机制，相关研究证从关联分析转为因果关系研究。来自华中农业大学的张红雨团队发表综述文章，介绍了因果推理方法的原理并讨论了这类方法在微生物组医学中的应用。另外，作者还检验了用干预主义（interventionist）框架从理论上推断因果关系的可靠性。最后，作者展示了在微生物群靶向治疗，特别是个性化饮食干预中证实因果关系的可能性。作者最终得出结论，全面了解饮食、微生物群、宿主靶点和疾病之间的因果关系，对于未来的微生物组医学至关重要。
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鼠李糖乳杆菌GR-1：过去与未来
鼠李糖乳杆菌GR-1，曾用名Lactobacillus rhamnosus GR-1，现更名为Lacticaseibacillus rhamnosus GR-1，简称LGR-1，是被研究最多的女性健康益生菌菌株。根据记录，LGR-1对泌尿生殖健康有多种影响，包括降低细菌性阴道炎和尿路感染的复发。艾滋病阳性受试者也可以安全使用这一菌株，部分人的报告显示腹泻减少、CD4细胞计数增加。不同于大多数用于泌尿生殖健康的益生菌菌株，LGR-1已经得到了广泛研究，包括其基因组、代谢特征以及表面特性。来自保加利亚的Mariya I. Petrova及来自加拿大的Gregor Reid和Jessica A. ter Haar发表综述文章，总结了关于LGR-1的全部研究，将其作为益生菌微生物的严格科学基准，特别是应用于女性健康的微生物。
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