文章目录

• 刘阳宇团队:破译人类菌群的功能冗余
• 自然子期刊:通过宏观生态动力学表征肠道菌群
• 自然子课题:用宏观生态学规律研究微生物群落
• 谢鹏+王刚+胡华少:绘制抑郁症肠道生态系统图
• 焦虑和抑郁患者肠道菌群的变化
• 刘雪波团队:膳食纤维缓解肥胖雌性大鼠产后抑郁
• 帕金森病患者肠道菌群组成和功能的多组学分析
• 浙江大学团队:果蝇中新发现的饱腹感传感器
• 国内团队:肠脑/癌轴对未来纳米医学的启示(综述)

生态学原理（生态学基本原理）

12月10日《暖心日报》解读了9篇文献，重点关注:微生物生态学、功能冗余、宏观生态学、肠脑轴、抑郁、焦虑、膳食纤维、帕金森病、食欲、纳米医学。

刘阳宇团队:破译人类菌群的功能冗余

自然通讯——[12.121]

①构建人类菌群的基因内容网络(GCN，一种连接微生物及其基因的加权二分图)，可以定量描述菌群中不同微生物的功能重叠，计算任意给定菌群样本的功能冗余度(FR)；②人类菌群的GCN具有多种特定的结构特征(如高度嵌套的结构和高度异质性的基因程度分布)，与人类微生物样本的高FR有关；③这些结构特征可以在一个简单的基因组进化模型中重现，适度的选择压力和较高的水平基因转移率是促进菌群高FR的关键因素；④粪菌移植(FMT)临床资料分析表明，原受者菌群的高FR会阻碍供者菌群的定殖，提示FR可作为衡量菌群韧性的指标，预测菌群对FMT等扰动的反应。

[编辑点评]

人类植物区系的分类组成存在很大的个体差异，但人类植物区系的遗传组成——或功能能力——是高度保守的。这种现象可以用一个生态学术语来描述，即“功能冗余”(FR)。FR被认为是菌群稳定和坚韧(抗扰动)的基础，但这一假说仍缺乏定量数据的支持。人类菌群的FR从何而来？如何量化？菌群疗法的意义是什么？哈佛医学院刘阳宇团队最近发表在《自然通讯》上的研究，为回答这些关于人类菌群FR。通过构建人类微生物组的基因含量网络(GCN)，他们首次定量计算了菌群样本的FR，揭示了促成高FR形成的关键进化和生态因素。他们进一步利用该框架分析了粪便细菌移植的临床数据，表明FR可以作为衡量菌群复原力的指标，为预测基于微生物组的疗法(如FMT、益生菌干预等)的效果提供重要的指导和参考信息。).(@mildbreeze)

[原始信息]

解读人类微生物群中的功能冗余

2020年12月4日，doi: 10.1038/s41467-020-19940-1

自然子期刊:通过宏观生态动力学表征肠道菌群

自然微生物学

①肠道菌群是一个动态的生态系统，定量的宏观生态框架可以表征和理解其复杂的动态；②与其他生态系统一样，肠道菌群的动态特征可以用多种鲁棒的尺度关系来表征；③幂律关系描述了肠道菌群多度的短期和长期变化，物种的滞留和返回时间，物种多度的均值与时间变化的相关性；④标度律在不同饮食的小鼠中发生了变化，并受特定人类情境的扰动影响。⑤利用宏观生态关系揭示特定菌群，其动态受饮食和环境变化的影响。

[编辑点评]

肠道菌群是一个动态的生态系统，但我们对控制微生物动态的生物过程仍然知之甚少。在《自然微生物学》杂志最近发表的一项研究中，用宏观生态学方法分析了人和小鼠肠道菌群的时间序列数据，结果表明，肠道菌群的动态可以像其他宏观生态系统一样用多种数量关系来表征，观察到的宏观生态关系用于识别受环境变化影响的特定菌群。(@mildbreeze)

[原始信息]

肠道微生物群的宏观生态动力学

2020-04-13，doi: 10.1038/s41564-020-0685-1

自然子课题:用宏观生态学规律研究微生物群落

自然通讯——[12.121]

①从宏观生态学角度研究微生物群落的物种存在和丰度变化；②确定了三个宏观生态定律:多度波动分布(AFD)、泰勒定律和平均多度分布(MAD)，可以定量描述物种多度在植物区系横断面和垂直方向上的波动；③利用这三个定律，可以预测物种的存在和多样性，以及通常研究的宏观生态模型；④提出了基于环境随机性的数学模型(随机逻辑模型)，定量预测了三大宏观生态规律和群落动态的非平稳性。

[编辑点评]

《自然通讯》最近发表的一项理论研究表明，三个宏观生态定律可以定量描述植物区系中物种多度和多样性的变异性，对微生物生态学研究具有参考意义。(@mildbreeze)

[原始信息]

宏观生态法则描述了微生物群落的变化和多样性

2020-09-21，doi: 10.1038/s41467-020-18529-y

谢鹏+王刚+胡华少:绘制抑郁症肠道生态系统图

科学进展

①通过对抑郁症患者(MDD，311)和健康对照者(HC)的肠道病毒群、肠道细菌群和粪便代谢物群的分析，确定3种噬菌体、47种细菌和50种粪便代谢物的丰度在他们之间存在显著差异；②MDD的主要特征是拟杆菌的丰度增加，而月桂菌和真细菌的丰度减少；③多层次组学变化产生典型的MDD共表达网络；④受干扰的微生物基因和粪便代谢产物与γ-氨基丁酸、苯丙氨酸和色氨酸等氨基酸的代谢有关。⑤鉴定出一个联合标记来区分MDD和丙肝。

[编辑点评]

重庆医科大学附属第一医院、首都医科大学附属北京安定医院、浙江大学医学院附属第一医院胡联合发表了一篇关于的文章。利用全基因组鸟枪法宏基因组学和非靶向代谢组学技术分析了重性抑郁症患者(MDD)和健康对照者(HC)的肠道病毒、细菌和粪便代谢产物，并鉴定了它们之间的差异，形成了一个联合识别标记来区分MDD和HC。此外，MDD受干扰的微生物基因和粪便代谢产物与氨基酸代谢有关。这项研究加深了我们对肠道生态系统在MDD病理学中的作用的理解。(@爱的选择)

[原始信息]

重性抑郁障碍的细菌和代谢特征及其相互作用

2020年12月2日

焦虑和抑郁患者肠道菌群的变化

临床心理学评论

①纳入26项研究，总结焦虑和抑郁与肠道菌群的关系；②17项研究比较了抑郁症患者与对照组，2项研究比较了广泛性焦虑障碍(GAD)患者与对照组，1项研究比较了抑郁症、焦虑症或抑郁症+焦虑症患者与对照组；③肠道菌群的α多样性和β多样性与焦虑抑郁的关系在不同的研究中有所不同。④肠杆菌科和脱硫杆菌属等促炎细菌丰度较高，产短链脂肪酸细菌丰度较低，与焦虑和抑郁有关；⑤某些细菌类群可能通过将外周炎症传入大脑而与焦虑和抑郁有因果关系。

[编辑点评]

发表在《临床心理学评论》上的一篇系统综述总结了26项研究(包括20项病例对照研究)，分析了肠道菌群变化与焦虑抑郁的关系。结果发现，在焦虑和抑郁患者的肠道菌群中，促炎细菌富集，而产短链脂肪酸细菌减少。在机制上，特定细菌可能通过肠脑轴将外周炎症传入大脑，在焦虑和抑郁的发病机制中起重要作用。(@沈志勋)

[原始信息]

焦虑和抑郁中的肠道微生物群——一项系统综述

2020年11月29日，doi:10.1016/j . CPR . 20202020205

刘雪波团队:膳食纤维缓解肥胖雌性大鼠产后抑郁

农业和食品化学杂志

①高脂饮食诱导雌性大鼠产前肥胖；②高膳食纤维(菊粉)摄入可减轻雌性大鼠肥胖，提高糖耐量，同时可改善高脂饮食诱导的雌性大鼠产后认知障碍、抑郁和焦虑样行为。③高膳食纤维摄入可上调雌性大鼠脑内5-羟色胺、去甲肾上腺素和神经营养因子的表达，增加海马突触后密度区的长度和突触后密度蛋白的表达，抑制神经炎症。④高膳食纤维摄入可增强肠道屏障功能，调节肠道菌群组成，提高粪便短链脂肪酸水平；⑤粪便短链脂肪酸水平的升高与行为改善呈正相关。

[编辑点评]

产前肥胖会增加产后抑郁的风险。美国西北A&F大学的刘雪波和刘志刚及其团队在《农业与食品化学杂志》上发表的一项新研究发现，膳食纤维(菊粉)的摄入可以显著改善高脂饮食诱导的雌性大鼠产后认知障碍、焦虑和抑郁，并上调神经递质表达，抑制神经炎症，改善肠道屏障功能，调节肠道菌群，增加粪便中短链脂肪酸的水平，这与雌性大鼠行为的改善有关。(@沈志勋)

[原始信息]

高膳食纤维摄入缓解产前肥胖引起的产后抑郁:肠道微生物群和微生物代谢产物短链脂肪酸的作用

2020-11-05，doi: 10.1021/acs.jafc.0c04290

帕金森病患者肠道菌群组成和功能的多组学分析

神经病学年鉴

①帕金森病患者粪便菌群和代谢组的组成与健康人有显著差异；②PD中改变的粪便代谢产物及其相关功能包括:具有潜在神经保护作用的生物活性分子(如SCFA、辅酶Q、水杨酸)，与神经退行性变相关的分子(如神经酰胺、鞘氨醇和TAMO)；③PD组认知障碍、低身体质量指数、虚弱、便秘、体力活动少与粪便代谢组的成分差异有关，其中低SCFA与认知差、低身体质量指数有关，低丁酸水平与更差的体位不稳步态障碍有关。

[编辑点评]

许多研究表明，帕金森病患者存在肠道菌群变化，但它们与疾病的功能关系尚不清楚。《神经病学年鉴》(Annals of Neurology)最近发表的一项研究包括104名帕金森病(PD)患者和96名对照个体，详细分析了PD中粪便微生物组和代谢组的变化，以及它们与患者临床表型的关系。揭示了PD相关菌群代谢功能变化与PD发生发展的密切关系，提示特定肠道菌群代谢产物可作为PD的标志物和治疗靶点。(@mildbreeze)

[原始信息]

帕金森病中的肠道微生物生态系统:来自多组学的新临床生物学见解

2020年12月3日

浙江大学团队:果蝇中新发现的饱腹感传感器

细胞研究——[20.507]

① RNAi筛选实验表明，果蝇中的DTK及其受体TAKR99D被鉴定为摄食抑制因子；②黑腹果蝇血淋巴中D-葡萄糖的增加激活了脑内两对DTK+神经元，抑制了摄食行为；③半球间区的TAKR99D+神经元和胰岛素分泌细胞位于DTK+神经元的下游；④ DTK+神经元通过TAKR99D神经元形成靶向胰岛素分泌细胞(已知摄食抑制因子)的双突触回路；⑤喂食时，电路迅速激活，停止进食；⑥该神经回路的沉默和激活可分别强烈刺激和抑制摄食行为。

[编辑点评]

对于包括人类在内的所有动物来说，饱腹感是一项至关重要的生存技能。尽管在果蝇中发现了许多调节食物摄入的神经调质，但饱腹感的感知机制仍不清楚。浙江大学王黎明团队在《细胞研究》上发表文章，在果蝇大脑中发现了一种新的饱腹感传感器，可以检测血淋巴中循环的营养物质，进而调节进食，为研究能量稳态的神经调节提供了新的视角。(@爱的选择)

[原始信息]

一种新的饱腹感传感器通过果蝇中的胰岛素产生细胞检测循环葡萄糖并抑制食物消耗

2020-12-03，doi: 10.1038/s41422-020-00449-7

国内团队:肠脑/癌轴对未来纳米医学的启示(综述)

ACS Nano——[14.588]

①肠道共生菌可通过肠脑轴的不同途径影响神经系统疾病；②纳米颗粒(NPs)可以通过调节细菌代谢、与免疫细胞相互作用和触发杀菌活性来影响肠脑轴。③肠癌轴通讯包括肠道细菌通过毒性代谢产物促进局部或远端癌变，以及细菌对肿瘤微环境的侵袭；④智能NPs可通过调节菌群组成、诱导局部和远程肿瘤免疫，降低纳米毒性，增加肿瘤靶向性，改变肿瘤微环境；⑤为脑部疾病和癌症设计NPs，需要了解肠道细菌与脑/肿瘤的相互作用机制，评估NPs对肠道菌群的影响。

[编辑点评]

最近的临床和病理学证据表明，肠道菌群是调节人体稳态的一个环节，影响癌症、痴呆、肥胖、社会行为等状态。菌群与人类疾病的关系为医学提供了很多机会，但大多没有制定出明确有效的治疗方案。来自国家纳米科学中心的陈春英、来自复旦大学/澳大利亚莫纳什大学的蒲春科及其研究团队在ACS Nano上发表综述文章，全面及时地总结了肠-脑/癌轴的机制及其对靶向癌症和神经退行性疾病的纳米药物的意义。(@ 丨丨丨丨丨丨丨)

[原始信息]

人类肠道-大脑和肠道-癌症轴对未来纳米医学的影响

2020-11-02，doi: 10.1021/acsnano.0c07258

感谢这一天的创作者:米尔德布雷兹，陈国忠，充满喜悦，爱的选择，沈志勋，安宇。

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