菌群相关性热图（31分Cell子刊两文解析）

09 月 22 日的《热心肠日报》，我们解读了 9 篇文献，关注：菌群分子，菌群-免疫互作，遗传-菌群互作，胆汁酸，眼部疾病，IBD，生信，饮食多样性，高血压。 ​​

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Cell子刊：肠道菌群分子复合物在人类健康和疾病中的作用（观点）

Cell Host and Microbe——[31.316]

① 本文讨论了关于肠道菌群衍生分子在健康和疾病背景下如何调节先天和适应性免疫反应；② 人类肠道菌群被视为中心枢纽，将环境输入与遗传和免疫信号相结合，进而影响宿主生理机能；③ 利用先进的多组学分析和适当的模型系统，能够对菌群来源的分子复合物进行系统表征；④ 菌群失调导致肠道菌群衍生分子的差异富集，是菌群-免疫系统相互作用失调的原因或结果；⑤ 肠道菌群失调后产生的生物活性化合物，能够触发或加重远端器官和组织的发病进程。

【主编评语】

人体肠道菌群可产生功能性生物分子复合物，并以多种方式影响人类病生理进程。Cell Host and Microbe上的一项Forum总结了肠道菌群分子复合物的功能与作用，加深宿主-菌群相互作用的理解，有益于人类疾病的新诊断、预后、预防和治疗途径开发。（@RZN）

【原文信息】

The gut microbiome molecular complex in human health and disease

2022-09-14, doi: 10.1016/j.chom.2022.08.016

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Cell子刊：慢性疾病中的菌群分子与免疫通路的互作

Cell Host and Microbe——[31.316]

① 人体暴露于种类繁多的菌群衍生分子，称为“暴露生物组”；② 其中包括具有免疫原性的核酸、多肽、结构分子和代谢物等，如SCFA可调节T细胞功能，LPS和PGN有促炎性可被Toll样受体或NOD受体检测；③ 微生物源分子的免疫调节作用为炎症相关慢性疾病提供了潜在机制，如类风湿性关节炎和帕金森病中均存在肠道菌群及其分子的扰动，导致TNF升高，促进疾病；④ 开发暴露生物组图谱在线工具，用于研究菌群、微生物分子、免疫通路和疾病间的关系。

【主编评语】

人类肠道微生物组与健康和疾病有着错综复杂的联系。微生物衍生的分子与许多涉及炎症的慢性疾病有关。Cell Host and Microbe发表的这篇Snapshot，总结了免疫原性的菌群分子的多样性和复杂性，并将其命名为“暴露生物组”（expobiome）。作者认为，暴露生物组与人类免疫途径之间的相互作用可以为多种慢性疾病提供新的机制假说。通过整合现有数据，作者构建了一个在线工具——暴露生物组图谱Expobiome Map（https://expobiome.lcsb.uni.lu/），可供专业人士探索菌群-免疫互作在慢性疾病中的潜在作用。（@mildbreeze）

【原文信息】

SnapShot: The Expobiome Map

2022-09-14, doi: 10.1016/j.chom.2022.08.015

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Cell子刊：大型多种族队列研究，揭示肠道菌群与宿主遗传的关联

Cell Host and Microbe——[31.316]

① 对多种族的HELIUS队列（4117人）进行大型粪便微生物组全基因组关联研究，并利用多种族的泛英国生物库数据（46万人）进行孟德尔随机化分析；② 鉴定出宿主基因组和肠道菌群之间的种族特异性关联，但也有一些微生物-基因型关联在多个种族中都存在；③ 微生物相关的宿主遗传位点，主要与免疫功能、谷氨酸和粘液层有关，或在肠道或大脑中表达；④ 肠道微生物可能影响心血管代谢相关健康因素，如BMI、胆固醇和血压。

【主编评语】

人类基因组与肠道微生物群存在关联，但相关研究主要基于欧美人群，其他不同种族的宿主基因型-微生物组的关联仍待揭示。Cell Host and Microbe近期发表研究，在6个不同种族的4117名受试者中进行了大规模的微生物组全基因组关联研究，鉴定出种族特异性和共同的宿主基因组-肠道微生物关联，并结合泛英国生物库的数据，通过孟德尔随机化分析评估了肠道微生物对心血管代谢的潜在因果关系。（@mildbreeze）

【原文信息】

Gut microbiome associations with host genotype vary across ethnicities and potentially influence cardiometabolic traits

2022-09-12, doi: 10.1016/j.chom.2022.08.013

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Cell子刊：胆汁酸稳态的遗传和饮食调节因子

Cell Metabolism——[31.373]

① 收集并分析360只喂养饲料或高脂肪饮食的BXD雄性小鼠的肝脏、粪便和血浆中的胆汁酸（BAs）谱和多组学数据，胆汁酸水平、组成和代谢特征，受到遗传学和饮食的的影响；② 通过综合的系统方法，绘制数百个调节BAs的定量性状位点，并确定了与BA平衡的已知和未知调节因子；③ 羧酸酯酶1c（Ces1c）是具有疾病预防作用的胆汁酸-血浆牛磺酰去氧胆酸（TUDCA）的一个遗传决定因素，Ces1c基因敲除小鼠模型证实了其对TUDCA的调控作用。

【主编评语】

胆汁酸（BAs）是一种复杂的肠肝源性激素，控制着整个身体的代谢。Cell Metabolism发表的研究，利用BXD小鼠，系统评估了遗传学和饮食是如何调节胆汁酸的稳态的。通过这种综合的系统遗传学方法，研究者绘制了数百个与胆汁酸相关的遗传位点，并确定了羧酸酯酶1C是调节牛熊去氧胆酸血浆丰度的一个因素。（@NL）

【原文信息】

Integrative systems analysis identifies genetic and dietary modulators of bile acid homeostasis

2022-09-12, doi: 10.1016/j.cmet.2022.08.015

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肠道菌群在眼部疾病中的作用（综述）

Progress in Retinal and Eye Research——[19.704]

① 人体肠道微生物组（GM）受年龄、饮食、药物等影响，并在多种眼部疾病的发生发展中起关键作用；② 饮食通过改变GM及代谢物调节机体免疫系统和补体系统，进而影响年龄相关性黄斑变性的进程；③ GM及其代谢物氧化三甲胺参与视网膜动脉阻塞的进程；④ GM通过调节内分泌系统及类固醇激素水平影响中心性浆液性脉络膜视网膜病变；⑤ 短链脂肪酸和脂多糖等GM代谢物通过肠道免疫系统影响葡萄膜炎；⑥ 肠道微生物组及其代谢物或可作为眼部疾病治疗新的选择。

【主编评语】

肠道微生物依靠人体的肠道生存，同时协助人体完成多种生理生化功能。目前已经证实肠-眼轴的存在，肠道菌群的改变与眼病的生理病理变化密切相关。发表在Progress in Retinal and Eye Research上的一篇文章对肠道微生物在常见眼部疾病发生发展中的分子机制、调控作用及其治疗前景进行了综述，表明进一步深入研究眼病相关的肠道微生物环境状态有助于揭示眼病新的发病机制以及提供新的治疗靶点。（@EADGBE）

【原文信息】

The role of the gut microbiome in eye diseases

2022-09-06, doi: 10.1016/j.preteyeres.2022.101117

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天津医科大学：RhoB是IBD潜在分子标记和治疗靶标

Microbiome——[16.837]

① 溃疡性结肠炎患者和DSS结肠炎小鼠结肠组织中RhoB显著上调；② 降低RhoB水平可以有效缓解DSS诱导小鼠结肠炎症状，促进杯状细胞的数量和肠上皮细胞增殖；③ 机制上，RhoB降低通过抑制Wnt通路，激活p38 MAPK通路促进杯状细胞分化和上皮再生；④ RhoB表达变化影响肠道菌群组成，且RhoB下调缓解肠炎的表型部分依赖于肠道菌群；⑤ RhoB下调使得小鼠肠道菌群中产短链脂肪酸（SCFA）的普雷沃菌丰度显著增加，肠道内SCFA水平及其受体表达显著上调。

【主编评语】

包括克罗恩氏病和溃疡性结肠炎在内的炎症性肠病（IBD）是影响人类健康的一类复杂的疾病，表现在其致病因素繁多，病理机制复杂，而目前临床对于该疾病的诊断和治疗仍有待进一步的研究开发。RhoB是小Rho GTPase家族的一员，在机体受到遗传毒性应激，脂多糖、炎性细胞因子、生长因子和毒素等应激诱导时表现为快速上调，参与多种细胞的过程，然而，RhoB在结肠炎中的作用仍不明确。近期天津医科大学王荃团队在Microbiome上发表了其最新的研究成果，发现RhoB在结肠炎中显著上调，RhoB降低或缺失会通过抑制WNT通路，激活p38 MAPK通路，而促进杯状细胞的分化和肠上皮细胞的增殖。此外，RhoB降低还会增加产短链脂肪酸菌群丰度，提升短链脂肪酸和其受体的水平。这些研究成果提示RhoB是IBD诊断的潜在分子标记，以及潜在的治疗靶标。（@Zhonghua）

【原文信息】

RhoB affects colitis through modulating cell signaling and intestinal microbiome

2022-09-16, doi: 10.1186/s40168-022-01347-3

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宁康团队：利用迁移学习解决多情景下菌群分类问题

Briefings in Bioinformatics——[13.994]

① 作者提出一种基于迁移学习的情景感知的菌群分类方法-EXPERT来促进不同环境中的菌群的分类；② EXPERT 可以平衡准确性和效率之间的权衡，从而可以同时达到更高的准确性和效率；③ EXPERT 实现了情景感知的菌群定制分类，并增强了新的微生物知识发现能力；④ 本文作者首先评估了 EXPERT 对 MGnify 中新存储的菌群数据的效率和准确性；⑤ 然后展示了它在不同情景下对群落样本分类的适应性，结果表明，其在广谱背景下的菌群样本分类方面表现出色。

【主编评语】

菌群分类能够确定菌群的潜在类型和来源，从而有助于更好地理解群落的分类和功能结构是如何发展和维持的。华中科技大学宁康团队近期在Briefings in Bioinformatics发表文章，引入了基于迁移学习的EXPERT，使分类模型能够适应多种环境，具有较高的效率和准确性。作者在文中证明了迁移学习可以促进在不同背景下的菌群分类，例如在有限样本数量的多种疾病的菌群分类，以及预测结肠直肠癌连续分期的肠道菌群的变化。从广义上说，EXPERT实现了精确的、情景感知的菌群定制分类，并增强了新的微生物知识发现能力。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

【原文信息】

EXPERT: transfer learning-enabled context-aware microbial community classification

2022-09-19, doi: 10.1093/bib/bbac396

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郑钜圣 陈裕明：揭示膳食多样性与肠道微生物环境的关联性

American Journal of Clinical Nutrition——[8.472]

① 纳入GNHS和CHNS两项研究队列（共3236名参与者），通过食物频率法问卷调查评估膳食多样性；② 膳食多样性与肠道菌群α多样性呈正相关；③ β多样性、68个菌属、18个菌种、8个功能途径和13个粪便代谢物等肠道环境特征与膳食多样性相关，如韦荣氏球菌属；④ 发现332个膳食多样性和相关特征及循环代谢物的直接关联，且膳食多样性和其相关特征与4种循环次级胆汁酸呈负相关；⑤ 膳食多样性、多样性的相关特征和4种次级胆汁酸之间存在16个中介关联。

【主编评语】

西湖大学的郑钜圣和中山大学的陈裕明合作在American Journal of Clinical Nutrition发表文章，发现高膳食多样性与肠道微生物环境有关，并提示相关关键微生物和代谢物或可用于预防代谢性疾病。（@章台柳）

【原文信息】

Associations of dietary diversity with the gut microbiome, fecal metabolites, and host metabolism: results from 2 prospective Chinese cohorts

2022-09-13, doi: 10.1093/ajcn/nqac178

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高血压器官损伤程度与肠道菌群有关

Cardiovascular Research——[13.081]

① 与有菌小鼠相比，高血压（HTN）在无菌（GF）小鼠中导致更严重的心肾损伤（蛋白尿、炎症、心脏肥大和肾脏损伤）；② 肾脏对菌群定植状态的敏感度高于心脏，而血管紧张素 II诱导的血管反应则不受菌群状态的影响；③ 菌群影响与HTN相关的循环代谢物，GF小鼠粪便中缺乏有抗炎作用的SCFA（丙酸、丁酸）；④ 菌群影响HTN下的免疫表型，GF小鼠的抗高血压髓源性抑制细胞较少、促炎Th17细胞较多；⑤ 体外实验发现SCFA可减轻GF小鼠T细胞的促炎表型。

【主编评语】

高血压可导致心脏和肾脏损伤，且肠道菌群与高血压密切相关，但背后的贡献难以量化。Cardiovascular Research上发表的一项最新研究，通过对比无菌小鼠和有菌群定植的小鼠，分析了菌群对高血压中的器官损伤的影响，表明高血压靶器官损伤的发展一定程度上取决于菌群定植状态。其中，无菌小鼠的高血压靶器官损伤加剧，该现象在肾脏中比在心脏中更明显。健康菌群可通过调节代谢物（如产生有抗炎作用的短链脂肪酸），减少小鼠在高血压下的炎症水平，减轻靶器官损伤。（@mildbreeze）

【原文信息】

Quantifying the impact of gut microbiota on inflammation and hypertensive organ damage

2022-07-29, doi: 10.1093/cvr/cvac121

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感谢本期日报的创作者：Zzz，XLyasby，拍了花宝贝，阿童木，一袋大侠，accepted，刘永鑫-中科院-宏基因组，DMG-Quasimodo

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