人类小肠菌群的动态变化

Cell子刊：成年人小肠菌群的动态变化

Cell Host and Microbe[IF:31.316]

① 通过腹壁的人工开口，纵向采集了包含结直肠癌和炎症性肠病患者的造口流出物样本；

② 通过比较造口流出物与手术中直接采集的小肠样本的菌群数据，发现小肠造口菌群能代表真实的小肠菌群；

③ 夜间禁食期间小肠的生物量明显下降，并在进食后迅速增加；

④ 植物类代谢物和DNA片段在小肠中具有高度的持久性，且其比例在进食后没有显著变化；

⑤ 小肠大部分物种的群体大小、亚株丰度和功能基因受到的选择压力受到进食的影响，且具有时间波动性。

Plasticity of the adult human small intestinal stoma microbiota
10-31, doi: 10.1016/j.chom.2022.10.002

【主编评语】小肠是机体吸收营养的主要部位，但目前小肠菌群却仍是一个亟待探索的领域。当下对小肠菌群的研究主要受限于样本的采集，目前只能通过外科手术或清除肠道内容物后使用内窥镜等手段实现样本采集。近期Cell Host & Microbe杂志上发表了一篇资源型论文，通过患者腹壁上的人工开孔（造口）实现了对人类小肠菌群样本的采集，证实了来自小肠造口的样本是小肠菌群的代表；随后在宏观（物种构成和多样性）和微观层面（菌株多样性和基因选择压力）研究了小肠菌群的时间同动态性和与饮食有关的波动性，重点是发现了小肠中微生物群体可以通过改变亚株（sub-strain）的比例来适应小肠中不断变化的环境，从而防止整个物种灭绝。总之，该研究提供的资源和结果为研究肠道疾病中宿主与小肠菌群的相互作用，以及新治疗方的开发法奠定了基础。（@青城昊）

细菌如何利用植物N-聚糖

PNAS[IF:12.779]

① 植物N-聚糖（一种复合碳水化合物）作为营养物质通常附着于植物蛋白上，是肠道细菌的食物来源；

② 通过新的基因组关联方法识别出肠道拟杆菌属的物种，可编码特定酶分解植物N-聚糖；

③ 利用生化鉴定所涉及的五种CAZymes，发现这些酶在植物N-聚糖分解中发挥重要修饰作用，其中关键的PNG酶对昆虫型N-聚糖也有活性；

④ 这有助于了解微生物群如何分解糖，促进发现新的CAZymes酶用于改变和解析N聚糖结构，实现医疗和工业新应用。

Plant N-glycan breakdown by human gut Bacteroides
09-19, doi: 10.1073/pnas.2208168119

【主编评语】肠道菌群通过不同的碳水化合物活性酶（CAZymes）降解复合聚糖，为机体提供营养物质。植物N-聚糖普遍存在于植物产生的蛋白质中，但这些复杂分子如何通过肠道菌群分解还未被充分探索。近日，PNAS发表研究发现，植物N-聚糖作为营养物质通常附着于植物蛋白上，是肠道细菌的食物来源，拟杆菌属下的物种可以通过编码特定的酶分解这种聚糖。此外，还发现一些酶对昆虫的N聚糖也有较好的活性，值得关注。（@九卿臣）

菌株层面的维生素代谢和需求或可影响菌群结构

Gut Microbes[IF:9.434]

① 依靠高通量基因组重建模型，通过GEMNAST框架推断816个肠道菌株的代谢属性和营养需求；

② 仅有91株菌可满足自身的维生素需求，其余菌株由于营养缺陷/专一化对外源性维生素高度依赖；

③ 79%的菌株被划分至11个维生素需求谱，其分布与系统发育的关联性较低；

④ 维生素限制可能对普雷沃氏菌有重要影响，但可由其它属的菌株弥补，而拟杆菌属在这方面表现出独立性；

⑤ 明确人和小鼠肠道物种的交互作用模块，可预测维生素的交换驱动。

High throughput genome scale modeling predicts microbial vitamin requirements contribute to gut microbiome community structure
09-08, doi: 10.1080/19490976.2022.2118831

【主编评语】维生素干预能改变部分肠道微生物的丰度甚至改变整个肠道菌群的多样性。Gut Microbes近期发表的一项研究，确定了816种肠道来源菌株的必需（必须由外界提供）和可选（当不可用时可合成）维生素需求属性，发现了肠道中的菌株往往具有互补的维生素特性。值得关注的是，该研究采用的GEMNAST工作框架不仅能将单个菌株的维生素代谢和营养需求与肠道菌群的结构联系起来，还可推广至其它营养素，将为肠道生态学研究和共丰度群落的发掘提供机制基础。（@青城昊）