肠道菌群促进颅内动脉瘤？阜外医院NC阐述机制 | 热心肠日报
今天是第1503期日报。
阜外医院：肠道细菌参与未破裂颅内动脉瘤的机制
Nature Communications[IF:11.878]
① 纳入140名UIA患者及140对照，2组间有145个菌属、8个菌种的丰度存在差异，基于47个菌种可在训练集及验证集中区分患者与对照；② 2组间有46个代谢通路的丰度存在差异，患者的不饱和脂肪酸合成通路富集，对照的氨基酸合成通路富集；③ 患者的H. hathewayi显著减少，后者与循环牛磺酸浓度呈正相关；④ 将患者或对照的粪菌移植给小鼠后诱导动脉瘤，患者菌群可显著促进颅内动脉瘤发生；⑤ 补充H. hathewayi或牛磺酸，均可抑制小鼠的颅内动脉瘤进展。
Alterations of gut microbiota contribute to the progression of unruptured intracranial aneurysms
06-25, doi: 10.1038/s41467-020-16990-3
【主编评语】未破裂颅内动脉瘤（UIA）是一种威胁生命的脑血管疾病，肠道菌群组成的变化是否参与UIA的进展尚未明确。来自阜外医院的陈敬洲团队在《Nature Communications》上发表的一项最新研究，在2个队列的280名受试者（共140名UIA患者及140名对照）中，对比鉴定出了患者与对照在菌属及菌种水平上的菌群组成差异，以及在菌种水平上的菌群功能差异。基于队列1（100名UIA患者及100名对照）中的47个差异菌种，在训练集（队列1）及验证集（队列2，40名UIA患者及40名对照）中均可显著区分患者与对照。其中，患者的肠道菌群中Hungatella hathewayi显著减少，血清中牛磺酸水平显著降低，而H. hathewayi的丰度与循环中的牛磺酸浓度呈正相关。将受试者的粪菌移植给小鼠后，诱导小鼠发生动脉瘤，发现移植患者的菌群可显著增加颅内动脉瘤的发生率。另外，给小鼠补充H. hathewayi可恢复血清中的牛磺酸水平，以抑制颅内动脉瘤的形成；补充牛磺酸也可逆转颅内动脉瘤的进展。该研究揭示，H. hathewayi相关的牛磺酸代谢在颅内动脉瘤的发病机制中起到重要作用。（@szx）
氧化三甲胺诱导年龄相关的血管内皮功能障碍
Hypertension[IF:7.017]
① 健康中老年人的血浆TMAO水平高于年轻人，与肱动脉血流介导的血管扩张呈负相关，并与内皮细胞中较高的硝基酪氨酸丰度相关；② 补充抗坏血酸可恢复血流介导的血管扩张，提示高TMAO诱导的慢性氧化应激可抑制内皮细胞功能；③ 年轻小鼠补充TMAO可增加血管氧化应激，诱导颈动脉内皮细胞的衰老样损伤，并抑制NO合成及其介导的血管扩张；④ 补充DMB可通过正常化血管超氧化物的产生及恢复NO介导的血管扩张，以改善衰老小鼠的内皮依赖性血管扩张。
Trimethylamine-N-Oxide Promotes Age-Related Vascular Oxidative Stress and Endothelial Dysfunction in Mice and Healthy Humans
06-10, doi: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.120.14759
【主编评语】年龄相关的血管内皮功能障碍是心血管疾病的主要诱因之一。来自《Hypertension》上发表的一项最新研究，发现氧化三甲胺（TMAO）可通过增加小鼠血管的氧化应激，从而诱导内皮细胞损伤、减少一氧化氮（NO）的合成、抑制内皮依赖性血管扩张，而补充TMA裂解酶抑制剂——3,3-二甲基-1-丁醇（DMB）可抑制TMAO的产生，并改善TMAO诱导的上述表型。另外，在中老年人体内，可观察到血浆TMAO水平相对于年轻人的显著升高，而高TMAO与血管扩张受损及内皮细胞氧化应激相关。该研究提示，TMAO可促进年龄相关的血管内皮功能障碍，从而增加心血管疾病风险。（@szx）
肠道屏障及菌群如何影响肝脏疾病（综述）
Gastroenterology[IF:19.233]
① 肠道屏障受损导致菌群易位进入血液，通过门静脉进入肝脏，激活Kupffer细胞的TLR4以诱导先天性免疫应答，促进肝脏炎症，肝脏可通过分泌胆汁酸影响肠道；② 肠道屏障受损和菌群失调可能与酒精性肝病、非酒精性脂肪肝、药物性肝损伤、原发性硬化性胆管炎、肝硬化、自发性细菌性腹膜炎、肝性脑病和肝细胞癌的发病机制有关；③ 靶向肠道菌群及其代谢产物、阻止LPS和其他细菌毒素进入循环系统、靶向胆汁酸信号通路或是治疗肝脏疾病的有效策略。
Contribution of the Intestinal Microbiome and Gut Barrier to Hepatic Disorders
06-19, doi: 10.1053/j.gastro.2020.04.077
【主编评语】肠道屏障功能障碍及肠道菌群失调可促进肝脏疾病的发展。来自《Gastroenterology》上发表的一篇综述文章，详细介绍了肠道菌群失调及肠道屏障功能受损在促进肝脏疾病发生发展中的作用机制，并讨论了通过调节肠道菌群组成、抑制细菌毒素易位、靶向胆汁酸信号通路等方式治疗肝脏疾病的潜在可能。（@szx）
无症状痢疾阿米巴感染患者的临床特征及肠道菌群
Clinical Infectious Diseases[IF:9.055]
① 纳入64名痢疾阿米巴感染患者（通过PCR确诊），其中13名为无症状感染者；② 内镜下所有患者均肉眼可见病变，但基于同一活检样本检测痢疾阿米巴感染，组织病理学分析的敏感度显著低于PCR（45.5% vs. 94.7%）；③ 在无症状感染者中，感染部位仅限于近端结肠（尤其是盲肠）附近且常见营养体，而粪便中常见包囊体；④ 无症状感染者的肠道菌群组成更加相似，表现为瘤胃菌科、红蝽菌科及梭菌科的丰度升高，以及链球菌科的丰度降低。
Clinical features and gut microbiome of asymptomatic Entamoeba histolytica infection
06-21, doi: 10.1093/cid/ciaa820
【主编评语】无症状感染者可作为痢疾阿米巴的传染源。《Clinical Infectious Diseases》上发表的一项横断面研究，分析了64名痢疾阿米巴感染患者（包括13名无症状感染者），发现无症状感染者在内镜下肉眼可见病变，感染部位局限于近端结肠附近且通常可检测到营养体，并表现出相似的肠道菌群变化。（@szx）
从宏基因组中重构1321个直肠真杆菌基因组，发现了什么？
Genome Biology[IF:14.028]
① 用基于参考序列的分箱策略，从6775个不同地理位置和生活方式的人粪便宏基因组中，重建了1321个高质量的直肠真杆菌（Er）基因组；② 鉴定出4个Er亚种，包括1个主要存在于非洲个体中的新亚种；③ Er是人类特有，非人灵长类动物不含Er；④ Er不同亚种的形成，一定程度上是地理距离隔离的结果；⑤ Er欧洲亚种缺乏运动操纵子，体外培养发现是不动的，且其具有独特的碳水化合物代谢基因库，包括1个富含参与胞外多糖合成的糖基转移酶的基因组岛。
Analysis of 1321 Eubacterium rectale genomes from metagenomes uncovers complex phylogeographic population structure and subspecies functional adaptations
06-08, doi: 10.1186/s13059-020-02042-y
【主编评语】直肠真杆菌是一种属于毛螺菌科细菌，广泛存在于人类肠道菌群中。《Genome Biology》发表的一项研究，建立了一种宏基因组分析流程，从>6500个粪便宏基因组中重构了1321个高质量的直肠真杆菌基因组，并分析了这种细菌的种群结构和分布。（@mildbreeze）
岩藻糖苷酶助力瘤胃球菌在肠道内定殖
Cellular and Molecular Life Sciences[IF:7.014]
① 基于序列相似性网络，选取瘤胃球菌（R.gnavus）GH29家族的E1_10125、 E1_10180、ATCC_03833和GH95家族的ATCC_00842、E1_10587等岩藻糖苷酶进行研究；② 它们对pNP-Fuc的催化能力和亲和力有较大差异，最适pH为5或6；③ E1_10125和E1_10180催化α1-3/4岩藻糖苷键断裂，而ATCC_00842和ATCC_03833主要催化α1-2岩藻糖苷断裂；④ E1_10125可催化唾液酸端岩藻糖基化聚糖（sLeX/A）中α1-3/4岩藻糖苷键断裂；⑤ E1_10125三维结构赋予其底物结合特征。
Fucosidases from the human gut symbiont Ruminococcus gnavus
04-24, doi: 10.1007/s00018-020-03514-x
【主编评语】胃肠道内经过唾液酸化和岩藻糖基化作用的多糖能被肠道内的细菌选择性利用，有助于成人和婴儿肠道菌群的组成。尽管岩藻糖在调节成人和婴儿肠道细菌定殖方面很重要，但从人类肠道共生体的生化水平上研究的岩藻糖苷酶数量十分有限。发表在《Cellular and Molecular Life Sciences》上的一篇文章中，研究人员鉴定了一种来自瘤胃球菌（R. gnavus）的岩藻糖苷酶，该酶能够识别被唾液酸覆盖的岩藻糖基化聚糖，并能水解这些底物中的α1–3/4岩藻糖基键，而无需除去唾液酸。这种独特的特异性可能有助于R.gnavus菌株适应不同的营养生态位。由于人多糖上唾液酸岩藻糖基化表位丰度的变化与多种疾病有关，如糖尿病和某些癌症，这些新型岩藻糖苷酶可能在诊断糖组学分析中具有潜力。（@EADGBE）
独特的代谢途径助力干酪乳杆菌对宿主N-糖肽底物的利用
mBio[IF:6.747]
① 干酪乳杆菌（L.casei）alf-2基因簇包含转运蛋白AlfH、岩藻糖苷酶AlfC、天冬氨酸脱羧酶AsdA、转录因子AlfR2、肽酶PepV、天冬氨酰葡糖胺酶AsnA2和激酶SugK；② 该基因簇受底物岩藻糖基-α-1,6-N-乙酰葡糖胺基天冬酰胺（6'FN-Asn）诱导表达，受AlfR2抑制；③ alfC、alfH、asdA、asnA2和sugK基因缺失导致细菌无法有效利用6'FN-Asn，而pepV缺失则无影响；④ AsnA2可从GlcNAc-Asn和6'FN-Asn底物释放Asp；⑤ AsdA可对Asp进行脱羧，SugK磷酸化GlcNAc。
Unique Microbial Catabolic Pathway for the Human Core N-Glycan Constituent Fucosyl-α-1,6-N-Acetylglucosamine-Asparagine
01-14, doi: 10.1128/mBio.02804-19
【主编评语】共生细菌代谢宿主衍生分子的能力是其在人类肠道中存活的关键。细菌使用N-糖蛋白的糖苷部分已有报道，但还没有评估N-糖肽或糖氨基酸作为细菌生长底物的作用。发表在《mBio》上的一项研究中，研究人员在干酪乳杆菌（L.casei）中鉴定了利用岩藻糖基-α-1,6-N-乙酰葡糖胺基天冬酰胺（6'FN-Asn）的alf-2基因簇，并通过基因敲除和体外酶活测定分别确定了基因簇中每个基因编码蛋白的功能，解析了6'FN-Asn的完整代谢途径。这些结果揭示了宿主和共生/益生菌之间的分子相互作用，并可能有助于设计新的策略来恢复肠道菌群在与菌群失调相关的疾病中的稳态。（@EADGBE）
Nature子刊：低成本的靶向富集病毒的宏基因组测序方法（MSSPE）提高病毒诊断效率
Nature Microbiology[IF:14.3]
① 新一代基因组测序方法（mNGS）有时需要额外的靶向富集步骤，因成本高、检测范围狭窄而受限；② 为此开发了带有加标引物富集的宏基因组测序（MSSPE），这是一种可以富集目标RNA病毒序列，同时可用于广谱病原体检测的方法；③ 我们使用MSSPE检测了14种不同病毒的，与仅用mNGS相比目标富集10倍且基因组覆盖度增加47％；④ 检测病毒的成本更低，但特异性较高，准确性可达到95％；⑤ MSSPE方法操作简单快速，适合在诊断实验室和现场直接使用。
Metagenomic sequencing with spiked primer enrichment for viral diagnostics and genomic surveillance
01-13, doi: 10.1038/s41564-019-0637-9
【主编评语】本文开发了带有靶向引物富集（MSSPE）的宏基因组测序，该方法可富集目标RNA病毒序列，同时保留对其他病原体的宏基因组敏感性。本文对14种不同病毒的进行了评估，结果显示，与仅用mNGS相比，其基因组含量增加了10倍，平均值覆盖度增加了47%(±16%)。值得注意的是，利用MSSPE成功富集了未被预先特异性靶向的重新出现和/或共感染病毒(包括Powassan和Usutu)的序列。MSSPE简单，低成本，快速并且可部署在台式或便携式纳米孔测序仪上，从而使该方法直接适用于诊断实验室和现场使用。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）
VIBRANT：宏基因组中自动恢复、注释、管理和评估病毒组群落功能的新方法
Microbiome[IF:10.465]
① VIBRANT使用蛋白质特征的神经网络和新开发的v-score指标，能识别裂解病毒基因组和整合前病毒，包括高度多样的病毒；② 与VirSorter、VirFinder等相比，其应用于120834个人类和环境宏基因组衍生病毒序列时，在恢复高质量病毒和减少对非病毒基因组片段的错误识别上性能优越；③ 能够从宿主序列中提取前病毒区域，并识别出其他软件未知的前病毒；④ 其应用于克罗恩病相关的病毒，发现肠杆菌类病毒及与紊乱相关病毒蛋白丰度较健康组更高。
VIBRANT: automated recovery, annotation and curation of microbial viruses, and evaluation of viral community function from genomic sequences
06-10, doi: 10.1186/s40168-020-00867-0
【主编评语】本文介绍了VIBRANT，这是第一种利用混合机器学习和蛋白质相似性的方法，该方法不依赖于序列特征来自动恢复和注释病毒，确定基因组质量和完整性以及从宏基因组学装配中表征病毒群落功能。VIBRANT使用蛋白质特征的神经网络和最新开发的v得分指标，该指标可以规避传统界限，以最大限度地识别裂解性病毒基因组和整合前病毒，包括高度多样化的病毒。VIBRANT突出显示了病毒辅助代谢基因和代谢途径，从而成为评估病毒群落功能的用户友好平台。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）
感谢本期日报的创作者：szx，楸楸，爱吃番茄的Mona，陈苗，FU，小扣啊
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