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今日Nature:氨基酸不足,菌群助"肠脑轴"精准调控食欲

时间:2021-05-07 08:03来源:热心肠日报 作者:热心肠日报 浏览次数:
  05 月 06 日的《热心肠日报》,我们解读了 9 篇文献,关注:菌群-肠-脑轴,TMAO,牦牛,女性益生菌,肠道真菌,输卵管癌,大肠癌,肥胖,便秘。

  Nature:氨基酸摄入不足时,菌群-肠-脑轴如何“精准”调节食欲?

  Nature
[42.778]

  ① 氨基酸摄入不足时,果蝇肠细胞中的神经肽CNMamide(CNMa)表达升高,通过作用于神经元上的CNMa受体,产生对必需氨基酸(EAA)的代偿性食欲;② 这种代偿性食欲受共生菌群调节:定植产EAA的菌群可降低果蝇对EAA的食欲,而定植不产亮氨酸或其他EAA的突变菌群,会增加果蝇的CNMa表达和对EAA的食欲;③ 因此,肠细胞能感知饮食和菌群来源的EAA水平,通过上调CNMa的表达水平将EAA缺失的信息传递至大脑,进而调控果蝇对EAA的代偿性食欲。

  【主编评语】

  蛋白质是重要的宏量营养素,摄入不足时可导致营养不良等多种疾病。此前研究表明,在缺乏膳食蛋白质摄入时,动物会增加对富含蛋白质或必需氨基酸(EAA)的食物的食欲,但该现象背后的调控机制尚不清晰。Nature发表的一项最新研究以果蝇为模型,发现缺乏膳食氨基酸会触发肠细胞中神经肽CNMamide的表达,通过肠-脑轴增加果蝇对EAA的食欲,且这一过程受到肠道菌群的调节。(@mildbreeze)

  【原文信息】

  Response of the microbiome–gut–brain axis in Drosophila to amino acid deficit

  2021-05-05, doi: 10.1038/s41586-021-03522-2

  饮食、肠道菌群与氧化三甲胺之间的关联

  Gut
[19.819]

  ① 纳入307名美国健康男性,在6个月期间收集925份粪便样本及473份血液样本,并通过食物频率问卷评估饮食情况;② TMAO浓度与总体肠道菌群组成相关,鉴定出10个细菌物种的丰度与血浆TMAO浓度相关;③ 基于4个细菌物种预测受试者的菌群TMAO产生能力,仅在TMAO产生者中,更高的红肉及胆碱摄入与更高的TMAO浓度相关;④ Alistipes shahii强化了红肉摄入与糖化血红蛋白之间的正相关性;⑤ 胆碱三甲胺裂解酶激活酶等菌群功能与TMAO浓度相关。

  【主编评语】

  肠道菌群代谢产生的氧化三甲胺(TMAO)被认为介导了红肉摄入与较差的心血管代谢健康之间的关联。来自Gut上发表的一项纵向队列研究结果,在307名美国健康男性中,鉴定出了10种与TMAO浓度相关的细菌物种,并发现红肉摄入与TMAO浓度及心血管代谢风险标志物之间的关联受到TMAO相关细菌物种的影响。(@沈志勋)

  【原文信息】

  Interplay between diet and gut microbiome, and circulating concentrations of trimethylamine N-oxide: findings from a longitudinal cohort of US men

  2021-04-29, doi: 10.1136/gutjnl-2020-322473

  龙瑞军+张志刚等:牦牛肠道菌群揭秘如何适应青藏高原季节变迁

  NPJ Biofilms and Microbiomes
[7.067]

  ① 研究季节性转场放牧和连续开放式放牧中,青藏高原季节变迁对牦牛膳食与肠道菌群互作的影响;② 牦牛饲粮全年以禾本科和蔷薇科植物为主,冬、夏成分差异大,冬季更多样;③ 菌群在两种放牧方式中均呈现显著季节动态,且季节性饲粮的周转和菌群组成变化一致;④ 季节间饲粮和菌群差异高于季节内,季节内饲粮差异大于菌群,菌群的丰度与膳食不相关;⑤ 牦牛肠型根据冷暖季节的膳食变化改变,冬季呈现AKK菌-WCHB1-41主导肠型,高效利用氮和能量。

  【主编评语】

  兰州大学龙瑞军和云南大学张志刚与团队在NPJ Biofilms and Microbiome上发表文章,用牦牛肠道菌群如何适应青藏高原环境、季节变迁,来解释极端环境条件下,食物的选择和利用如何影响哺乳动物的生存与健康。同时在实际生产当中也为高原放牧牦牛提供了理论指导。(@好雨)

  【原文信息】

  Seasonal dynamics of diet–gut microbiota interaction in adaptation of yaks to life at high altitude

  2021-04-20, doi: 10.1038/s41522-021-00207-6

  女性益生菌鼠李糖乳杆菌GR-1的前世今生 (综述)

  Trends in Microbiology
[13.546]

  ① 健康女性阴道中分离的LGR-1被广泛研究认为对女性健康有益;② 与LGG相比,LGR-1基因组特性表明其更适合阴道环境;③ LGR-1Llp1、Msp1和2、LTA等表面结构使LGR-1具有组织向性粘附、抑制病原菌生物膜形成和粘附以及免疫诱导的特性;④ LGR-1能够用于治疗和预防阴道炎、尿路感染和阴道真菌感染等疾病,维持阴道微生态平衡,并且具有其他益生潜力;⑤ LGR-1的研究说明了解益生菌菌株特性和限制,获取更多证据对益生菌应用的必要性。

  【主编评语】

  Lactobacillus rhamnosus GR-1已经更名为Lacticaseibacillus rhamnosus GR-1 (LGR-1),是被研究最多的女性益生菌。LGR-1可能具有干预过敏、肠道相关感染、心血管健康、解毒以及益于蜜蜂健康等潜力。但是,文章提醒厂家在声称LGR-1的相关活性时一定要有相关机制和临床证据支撑。同种的其他株系是否具有相似功能尚不能推断。(@Bingbing)

  【原文信息】

  Lacticaseibacillus rhamnosus GR-1, a.k.a. Lactobacillus rhamnosus GR-1: Past and Future Perspectives

  2021-04-14, doi: 10.1016/j.tim.2021.03.010

  厌氧肠道真菌——待挖掘的天然产物藏宝库

  PNAS
[9.412]

  ① 对4个代表性的厌氧肠道真菌物种进行多组学分析(基因组、转录组、蛋白组、代谢组、甲基化组);② 鉴定出146种编码生物合成酶(包括非核糖体多肽合成酶及聚酮合成酶)的基因,其中2种真菌的基因组编码了7种细菌素;③ 在植物生物质或可溶性底物的生长条件下,26%的核心生物合成基因被转录;④ 对某一种真菌的培养上清进行LC-MS/MS分析,鉴定出72种天然产物;⑤ 厌氧肠道真菌可产生聚酮化合物——baumin及其它3组独特的天然产物。

  【主编评语】

  厌氧真菌(Neocallimastigomycetes纲)是食草动物消化道中丰度较低的成员。来自PNAS上发表的一项最新研究,对4种厌氧肠道真菌物种进行多组学分析,鉴定出了多种编码生物合成酶的基因,并确定了其中具有转录活性的基因,同时验证了酶产物的存在。该研究结果揭示,厌氧肠道真菌中可能含有多种生物活性化合物。(@沈志勋)

  【原文信息】

  Anaerobic gut fungi are an untapped reservoir of natural products

  2021-04-27, doi: 10.1073/pnas.2019855118

  改变微生物组或可抑制输卵管癌发生

  Cancer Research
[9.727]

  ① 构建输卵管高级别浆液性癌症的小鼠模型(HGSC),观察肿瘤生长共12个月,前5个月使用抗生素(Abx)处理;② Abx明显减少小鼠的HGSC肿瘤,且进展更缓慢,免疫细胞浸润减少;③ Abx引起肠道菌群长期改变,α多样性显著降低但停药后恢复,阴道菌群组成发生改变;④ Abx诱导的菌群变化并不能完全阻止癌症发展,但可能延缓肿瘤的发生和/或进展,抗生素治疗的效果与特定的菌群有关;⑤ Abx干预后与癌症负相关的拟杆菌目增加,正相关的普氏菌属减少。

  【主编评语】

  研究表明,细菌会影响结肠癌等微生物群落丰富部位的癌症发生和发展。然而,微生物群在相对无菌部位(包括女性上生殖道)对肿瘤发生的影响则知之甚少。近期的研究显示,肠道、阴道或其他地方的微生物群可能参与卵巢癌的发病机制。Cancer Research近期发表的文章,发现在输卵管高级别浆液性癌症的小鼠模型(HGSC)中,微生物组影响肿瘤的进展,且研究使用模型能很好地再现人类疾病的特征,可用于进一步研究改变微生物组是否能改善HGSC对免疫治疗反应较差的问题。(@爱的抉择)

  【原文信息】

  Altering the microbiome inhibits tumorigenesis in a mouse model of oviductal high-grade serous carcinoma

  2021-04-16, doi: 10.1158/0008-5472.CAN-21-0106

  上交医学院:MondoA-TXNIP轴调控大肠癌Treg特性和功能

  Gastroenterology
[17.373]

  ① 结直肠癌(CRC)病人的scRNA-seq数据显示,肿瘤内Treg细胞的MondoA-TXNIP轴活性较低,葡萄糖摄取增加;② MondoA缺失的Treg其免疫抑制性较低,选择性促进Th1反应,同时导致小鼠对AOM-DSS诱导的CRC更易感;③ 抑制MondoA-TXNIP轴促进葡萄糖的摄取和糖酵解,诱导高糖酵解的Th17样Treg细胞,促进Th17的炎症,促进IL-17A诱导的CD8+ T细胞耗竭,驱动结直肠癌变;④ 阻断IL-17A抑制肿瘤进展,减少MondoA缺失小鼠对结直肠癌变的易感性。

  【主编评语】

  结直肠癌肿瘤内Tregs的代谢特征和功能尚不明确。肿瘤浸润性Treg被重编程适应低葡萄糖的微环境。葡萄糖反应转录因子MondoA在Tregs中高表达。来自上海交通大学医学院的童雪梅、李斌和Chen Hanbei在Gastroenterology上发表文章,发现肿瘤内Treg细胞的MondoA-TXNIP轴活性较低,葡萄糖摄取增加。Treg细胞中缺失MondoA-TXNIP轴则通过产生高糖酵解的Th17样Treg,促进IL-17A产生,促进CD8+ T细胞的耗竭,从而促进结直肠癌变的发生。即MondoA-TXNIP轴是结直肠癌微环境中调节Treg特性和功能的重要代谢调节因子,是一个很有前途的肿瘤治疗靶点。(@爱的抉择)

  【原文信息】

  MondoA-TXNIP axis maintains regulatory T cell identity and function in colorectal cancer microenvironment

  2021-04-23, doi: 10.1053/j.gastro.2021.04.041

  Cell子刊:下丘脑胆汁酸-TGR5信号可防止肥胖

  Cell Metabolism
[21.567]

  ① 食源性肥胖小鼠的下丘脑胆汁酸含量降低,对这些动物中枢给予胆汁酸或特定的TGR5激动剂可通过激活交感神经系统来减重和减脂,从而促进负能量平衡;② 相反,下丘脑内侧基底部TGR5表达的基因下调有利于肥胖的发展,并通过钝化交感神经活动而恶化已建立的肥胖;③ 膳食胆汁酸补充发挥的抗肥胖作用依赖于下丘脑TGR5信号传导;④ 因此,下丘脑TGR5信号传导是一种可以对抗食源性肥胖的自上而下的相关途径,但驱动此作用的具体神经元群还有待确定。

  【主编评语】

  胆汁酸(BAs)通过激活外周组织中的TGR5来改善代谢和发挥减肥作用。TGR5也存在于大脑下丘脑,但下丘脑BA信号是否与体重控制和肥胖病理生理有关尚不清楚。Cell Metabolism近期发表的文章,发现中枢TGR5信号的激活能够对抗食源性肥胖,遗传敲低下丘脑TGR5则促进食源性肥胖。这种调节包括通过交感神经系统调节食物摄入和能量消耗,揭示出肥胖患者体重调节所涉及的胆汁酸依赖性下丘脑机制。(@爱的抉择)

  【原文信息】

  Hypothalamic bile acid-TGR5 signaling protects from obesity

  2021-04-21, doi: 10.1016/j.cmet.2021.04.009

  HTR2B激动剂或可改善糖尿病小鼠的便秘

  Gastroenterology
[17.373]

  ① 尽管结肠Tph1 +细胞密度和5-羟色胺(5-HT)水平升高,但男性糖尿病患者的结肠转运延迟;② 糖尿病小鼠的结肠转运不会因肠嗜铬细胞(EC)细胞耗尽而进一步减少;③ HTR2B蛋白主要由结肠Cajal表达,在男性和去卵巢的女性糖尿病患者的结肠肌肉中显著减少;④ 男性糖尿病患者结肠Cajal内Ca2+活性降低;⑤ HTR2B拮抗剂治疗会损害健康男性的结肠迁移运动复合物和结肠动力,而HTR2B激动剂治疗则改善男性和去卵巢的女性糖尿病患者的结肠动力。

  【主编评语】

  便秘通常与糖尿病有关。5-羟色胺(5-HT)主要由肠嗜铬(EC)细胞通过色氨酸羟化酶1(TPH1)产生,是胃肠运动的关键调节因子。然而,5-羟色胺能信号在糖尿病相关便秘中的作用尚不清楚。Gastroenterology近期发表的文章,发现糖尿病小鼠的结肠运动被损伤,而增强HTR2B信号通路可改善病症,提示HTR2B激动剂或可为糖尿病相关便秘提供治疗益处。(@爱的抉择)

  【原文信息】

  Colonic Motility is Improved by the Activation of 5-HT2B Receptors on Interstitial Cells of Cajal in Diabetic Mice

  2021-04-23, doi: 10.1053/j.gastro.2021.04.040

  感谢本期日报的创作者:mildbreeze,沈志勋,Echo Quasimodo,少博,爱的抉择,陈彬林,orchid





 
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