肠道细菌

肠道细菌呼吸还原酶无氧呼吸肠道代谢物

药物、化学污染物和食品添加剂等小分子外源性物质可以改变微生物群的组成，现在被认为是微生物组多样性的主要因素之一。由于群落的复杂性、单个物种的厌氧生长要求以及需要定量评估的大量相互作用，绘制此类化合物对肠道微生物组的影响图具有挑战性。Nature Protocols近期发表的文章，开发出一种高通量筛选方案，允许用户测试不同药物对单一细菌培养物、合成菌群和粪便样本衍生群落的生长影响。与其他方法相比，该方法提供了更高的吞吐量和成本效益，并且可在厌氧条件下进行。

肠道细菌小分子化合物高通量筛选

肠道免疫

Nature子刊：IgA缺乏症患者中，IgG和IgM协同包被肠道细菌

IgA通过包被微生物，在防御粘膜屏障中发挥作用。但令人惊讶的是，IgA缺乏的人类很少表现出与感染相关的并发症，其中的机制未知。Nature Communications近期发表的文章，发现在缺乏IgA的情况下，IgG有助于IgM包被大多数细菌家族，并将单独IgG2细菌包被鉴定为炎症标志物。

肠道免疫肠道细菌 IgA缺乏症

蛋白-蛋白相互作用

肠道细菌与人体蛋白质相互作用对健康的影响（观点）

蛋白-蛋白相互作用肠道细菌信号传递分子模式

肠道细菌

Nature子刊：拟杆菌如何摄取维生素B12？

维生素B12（钴胺素）是大多数人类肠道微生物所必需的。由于肠道中的细菌密度非常高，对这种关键微量营养素的竞争非常激烈。Nature Communications近期发表的文章，通过结构生物学解析了拟杆菌中B12外膜转运蛋白BtuB以及B12结合脂蛋白BtuG如何捕获并转运B12的。并且，这种BtuB-TonB依赖性、脂蛋白辅助的小分子摄取是拟杆菌属的一个普遍特征，对该属在人类肠道中成功定植很重要。

肠道细菌维生素B12

肠道细菌

Nature：解析肠道拟杆菌的外膜如何摄取聚糖

拟杆菌门是人类微生物群中丰富的成员，在远端肠道利用了大量的饮食和宿主来源的聚糖。Nature近期发表的文章，从结构的角度出发，解析了聚糖利用机器utilisome如何形成和运转的。

肠道细菌外膜聚糖

抗生素

抗生素如何损害肠道真菌菌群的发育？

Microbiome近期发表的文章，发现抗生素治疗引发肠道细菌群落的扰动，而细菌和真菌在微生物群中有很强的相互作用，会产生复杂的后果，可能导致分枝杆菌群的相反改变。阿莫西林-克拉维酸治疗对真菌群落有有害影响，部分原因可能是特定菌株过度生长，对真菌具有抑制作用或竞争影响。

抗生素肠道细菌肠道真菌

肝脏再生

Cell子刊：肠道细菌是术后感染的重要来源

一般认为环境或皮肤细菌是外科感染的主要来源。因此，预防术后感染的措施主要集中在优化卫生、提高无菌和防腐。Cell Reports近期发表的文章，发现内源性肠道细菌是术后感染的重要来源，并表明ILC3是潜在的治疗靶点。

肝脏再生 ILC3 肠道细菌

雄激素

国内团队：肠道雄激素分解代谢细菌可调节雄性小鼠的循环雄激素水平

异常高的循环雄激素水平被认为是男性良性前列腺肥大和前列腺癌症的致病因素。最近对动物肠道微生物组的研究表明，肠道细菌参与性类固醇代谢，但潜在的机制和细菌类群仍然不清楚。国立台湾大学的Chen Mei-Jou和中央研究院生物多樣性研究中心的江殷儒合作在Gut Microbes发表文章，发现肠道细菌可利用性类固醇作为碳源，调节宿主的循环雄激素水平。这提示雄激素分解细菌作为强效益生菌，用于雄激素过多症的替代治疗。

雄激素肠道细菌

药物递送

基于肠菌的口服蛋白药物研发策略（观点）

由于蛋白质药物的无损伤性传输系统以及作用位点专一等特点，已成为临床治疗疾病的重要药物，但受到酸屏障、肠屏障和免疫排斥的影响，限制了这类药物的口服吸收。生存于人体肠道的共生细菌的生存策略为蛋白质药物的设计和运输提供了灵感。发表在Trends in Pharmacological Sciences上的一项观点文章讨论了肠道细菌如何在肠道中生存、它们的成分如何渗透到体内，以及如何利用类似的机制开发口服治疗性蛋白从而进入体内，为口服治疗性蛋白质药物的设计提供了参考。

药物递送肠道细菌药物设计口服蛋白质药物

炎症性肠病（IBD）

郑浩+杨云生等：炎症性肠病相关细菌可引起蜜蜂认知障碍

早在2020年6月，发表在Gut杂志上的一项纵向研究[Gut, 2021, 70(1): 85-91]表明，包括溃疡性结肠炎和克罗恩病在内的炎症性肠病（IBD）使患者认知障碍风险增加一倍以上。但其机制尚不清楚。鉴于越来越多的证据表明肠道菌群与大脑疾病有关，在肠道细菌病原体感染后观察动物认知的研究在某些情况下可以提供更为准确的参考。来自中国农业大学的郑浩和中国人民解放军总医院杨云生等人发表在Frontiers in Cellular and Infection Microbiology上的一项研究探究了IBD相关大肠杆菌LF82对蜜蜂肠道代谢、脑转录组和认知的影响，一定程度上加深了对IBD相关细菌引起认知障碍的机制的理解。

炎症性肠病（IBD）认知及行为障碍肠道细菌 Apis mellifera

胆固醇代谢

Nature子刊：哪些肠道细菌可与胆固醇互作？

适量的胆固醇可帮助机体在肝脏中产生胆汁、维生素D和激素，而过量摄入饱和脂肪和反式脂肪会导致肝脏过度产生胆固醇沉积在血管壁上，增加心脑血管疾病的风险。先前研究发现，肠道菌群与宿主胆固醇代谢有关，但负责与膳食胆固醇互作的肠道细菌有哪些，仍需要深入探究。近日，康奈尔大学研究人员在Nature Microbiology发表最新研究，借助生物正交标记排序序列光谱法和流式细胞荧光分选，首次鉴定出与胆固醇互作并产生重要分子的肠道细菌（如拟杆菌属、双歧杆菌属、肠球菌属和副拟杆菌属的特定物种），也鉴定到BT_0416是多形拟杆菌中负责将胆固醇转化为胆固醇-3-硫酸盐的重要酶。总之，研究为使用特定物种调节胆固醇或其他相关脂质的水平提供了新指导。

胆固醇代谢肠道细菌研究论文基础研究动物实验

粘蛋白酶

Nature子刊：细菌粘蛋白酶适应粘蛋白上O-聚糖分布和模式多样性的机制

粘蛋白是一个大的高度O-糖基化蛋白质家族，具有串联重复序列（TR），含有高比例的苏氨酸和丝氨酸残基作为O-聚糖附着位点。粘蛋白TR结构域被O-聚糖覆盖，形成坚硬的瓶刷状结构，很大程度上抵抗传统蛋白酶的一般降解。相反，人肠道细菌的粘蛋白酶严格依赖于相邻O-聚糖的存在来切割粘蛋白中的肽键。尽管粘蛋白O-聚糖的生物合成和结构已被充分了解，但细菌糖苷水解酶和蛋白酶对粘蛋白尤其是其粘蛋白TR结构域的降解仍未被充分探索。对能够切割被O-聚糖密集覆盖的粘蛋白TR结构域的细菌粘蛋白酶的研究是一个快速发展的领域。这些粘蛋白酶对粘液层的持续更新过程和体内平衡很重要，但它们也被病原体用来降解粘蛋白，进而侵入粘液层并进入肠上皮。因此，了解人类肠道中微生物粘蛋白酶的结构和分子机制及其底物特异性至关重要。发表在Nature Communications上的一项研究通过晶体结构解析与比较、点突变、底物特异性、分子动力学模拟等手段阐明了以嗜黏蛋白阿克曼氏菌（Akk菌）AM0627为代表的细菌粘蛋白酶如何通过巨大的灵活性适应粘蛋白上O-聚糖分布和模式的多样性，将有助于对特定糖蛋白底物消化策略的设计。

粘蛋白酶酶活性和结构研究底物特异性肠道细菌

唾液链球菌

发现可显著抑制具核梭杆菌的唾液链球菌菌株

肠道菌群是一个巨大的微生物库，其中一些微生物产生称为细菌素的抗菌肽，可以抑制与疾病相关的特定细菌。具核梭杆菌是一种新出现的与包括结直肠癌（CRC）在内的胃肠道疾病相关的人类细菌病原体。发表在Gut Microbes上的一项研究从健康供体的粪便样本中筛选到了一株对具核梭杆菌具有窄谱抗菌活性的唾液链球菌菌株DPC6993，其对模拟结肠环境中的其他细菌影响较小。该研究强调了天然肠道细菌靶向与CRC相关的细菌病原体的能力，或可作为生物疗法降低CRC发展的风险，并对结直肠癌的预后产生积极影响。

唾液链球菌细菌互作细菌素肠道细菌具核梭杆菌

造血干细胞移植

肠道劳特氏菌或可预防中性粒细胞减少性发热

70%的造血细胞移植(HCT)受者发生中性粒细胞减少热(NF)，预防和治疗NF的抗生素会破坏肠道菌群，菌群的失衡预示着更高的移植后死亡率。Clinical Infectious Diseases近期发表的文章，发现异体造血干细胞移植（HCT）后发生中性粒细胞减少性发热（NF）的患者，其肠道菌群中Blautia的丰度较低。提示Blautia可能有助于预防NF，从而减少抗生素使用和移植相关的死亡率。

造血干细胞移植中性粒细胞减少性发热肠道细菌

肠道细菌

Nature子刊：肠道细菌如何抵御外源细菌入侵？

微生物群落通过抵抗病原入侵为宿主提供保护。宿主的共生菌群通常会阻止外源细菌定植，但这种保护机制尚不清楚。粪肠球菌质粒pCF10的接合转移功能由肽信息素诱导，可在小鼠肠道内有效转移。发表在Nature Communications上的一项研究发现，由粪肠球菌染色体编码的信息素C和pCF10质粒编码的信息素I分别通过诱导和抑制接合转移的发生，可增强含pCF10质粒的供体菌向已定植了不含质粒的受体菌的小鼠肠道的入侵以及已定植供体菌对受体菌入侵的抵抗力，并表明初始肠道菌群是主要的决定因素，为共生菌群如何抵抗外源细菌入侵提供了新的见解。

肠道细菌接合转移信息素无菌小鼠模型

基因转移

Cell子刊：人类肠道细菌含有降解海藻的基因

人类体内有许多种结肠细菌，它们消化常见陆生植物中的纤维多糖。部分地区的居民食用了含有独特多糖的可食用大型海藻，目前尚不清楚肠道细菌如何适应来消化这些营养物质。Cell Host and Microbe近期发表的文章，发现多个独立的事件将编码海藻降解酶的基因转移到人类肠道细菌中。研究进一步强调了人类肠道微生态系统的代谢可塑性，以及在饮食选择压力下基因交换的普遍性。

基因转移肠道细菌海藻降解酶

结直肠癌

Nature子刊：卟啉单胞菌产生丁酸促大肠癌

结直肠癌丁酸盐肠道细菌卟啉单胞菌

肠道细菌

食性影响哺乳动物肠道中的产B族维生素菌

虽然大多数哺乳动物从饮食中获得足够的维生素，但据报道圈养动物体内缺乏各种B族维生素（生物素、钴胺素、核黄素、硫胺素等）。而肠道微生物能够合成维生素B，并协助宿主维持维生素平衡。mSystems近期发表的文章，揭示出食草动物、杂食动物和肉食动物有不同的微生物群落，这些微生物可能会进行维生素合成。与特定B族维生素、钴胺素和硫胺素合成相关的基因丰度在食肉动物最高。这些数据揭示了微生物在各种哺乳动物，特别是食肉哺乳动物体内维生素平衡中的潜在重要性，对于理解圈养动物肠道菌群和营养需求之间关系具有重要意义。

肠道细菌喂养策略 B族维生素

胆汁酸

人体肠道菌如何转化胆汁酸？

肠道细菌通过化学修饰宿主合成的初级胆汁酸，即次级胆汁酸，可作为信号分子，调节宿主的脂质、葡萄糖和能量代谢，并通过选择性抗菌特性影响肠道微生物组成。然而，目前还不足以预测某一特定微生物如何影响胆汁酸代谢，从而影响宿主生理。mSystems最近发表的文章，对人体肠道中常见的72种细菌的胆汁酸转化能力进行了系统的体外研究。结果发现肠道细菌具有广泛的转化和结合胆汁酸的能力，同时也确定了新的结合次级胆汁酸。本研究结果或可有助于更好地了解肠道微生物群是如何影响胆汁酸池的。

胆汁酸肠道细菌微生物结合胆汁酸

肠道细菌

一种降解人肠道粘蛋白的新细菌

对于许多与人类疾病有关的细菌物种来说，内层黏液层是一个重要的生态位。Allobaculum mucolyticum是丹毒丝菌科的一种细菌，可能与肠上皮有密切互作，且与炎症性肠病（IBD）相关。Gut Microbes近期发表的一项研究表明，这种细菌可降解肠上皮黏液层中的粘蛋白O-聚糖，可能是其促进IBD的潜在机制。

肠道细菌肠道黏液层粘蛋白

卡拉胶

王欣+于广利+魏泓：卡拉胶寡糖及其降解细菌诱导小鼠肠炎

肠道是饮食和药物成分发生二次反应的大熔炉，2021年8月13日，Journal of Genetics and Genomics在线发表了浙江省农科院省部共建农产品质量安全危害因子与风险防控国家重点实验室王欣研究员团队、中国海洋大学于广利教授团队和中国人民解放军陆军军医大学魏泓教授团队合作完成的“Carrageenan oligosaccharides and associatedcarrageenan-degrading bacteria induce intestinal inflammation in germ-free mice”的研究论文。该论文报道了肠道分离获得的卡拉胶降解菌可以加重诱发直肠炎症。该研究为进一步认识卡拉胶的安全性，规范卡拉胶在食品和药品生产中的应用提供参考。

卡拉胶肠道细菌木糖拟杆菌 RNA-seq 免疫

肠道细菌

蜜蜂肠道细菌的共存机制

微生物群落中的成员之间存在着广泛的合作和竞争，特别是代谢能力相近的物种之间的资源竞争。目前，功能冗余的物种如何在肠道等微生态系统中共存尚不清楚。由于蜜蜂的肠道菌群复杂性较低，且在实验上易于控制，因此它们为研究宿主中的微生物相互作用提供了一个理想的模型。来自瑞士的科研人员在eLife上发表的一项研究发现，功能相近的四种乳酸杆菌在蜜蜂肠道中的共存是营养依赖型的，它们彼此之间糖代谢功能的差异可能是使这四个物种在花粉存在的情况下共存的关键因素。这些发现表明，通过分享宿主饮食中提供的不同营养，功能密切相关的细菌可以在肠道中共存。因此，蜜蜂和其他动物的饮食摄入差异可能会影响肠道细菌的多样性，并可能影响动物的健康。

肠道细菌蜜蜂微生物互作宏转录组学饮食-菌群互作

肠道细菌

Cell：工业化加速了人肠道菌群中的基因转移

工业化影响了人类肠道生态系统，改变了微生物的组成和多样性。细菌基因组是否也能适应宿主种群的工业化，目前尚不清楚。Cell最新发表的文章，通过对工业化和非工业化地区的15个人群的肠道细菌进行分析，发现基因的水平转移（HGT）在近几代宿主的肠道菌群中积累，发生频率很高，而且工业化的生活方式与较高的HGT比率有关。即肠道细菌在适应宿主生活方式的基础上不断获得新的功能，较高速率的HGT可能与人类历史中工业化发展有关。

肠道细菌基因水平转移工业化 human gut microbiome Industrialization

结直肠癌

多喝酸奶能否预防缓解大肠癌？

经常喝酸奶或有助于维持良好的肠道微生物群和肠道健康。最新发表在American Journal of Clinical Nutrition的研究探索了酸奶和结直肠癌发病率/死亡率的关系。该研究在1980-2012年间，对3,393,373名参与者进行的每年一次的随访发现，经常喝酸奶可以降低近端结肠癌的风险，且潜伏期长。酸奶消耗与结直肠癌死亡率没有明显的反向趋势。

结直肠癌 yogurt colon cancer Rectal cancer microbiota

抗生素

抗生素或对肠道真菌的影响更持久

Microbiome近期发表的文章，显示抗生素药物对人体肠道微生物群具有长期的影响，其中细菌群落在抗生素治疗30天后可恢复，而真菌群落由共生转变为竞争关系。此外，细菌或细菌代谢物可调控肠道真菌的致病性和毒力。

抗生素肠道细菌肠道真菌

微生物-宿主互作

浙大团队：杀虫剂不管用？可能是虫子的肠道细菌解毒了

在农业中大量用于害虫控制的有机磷酸盐杀虫剂已经在世界范围内引起了越来越多的环境问题和公共健康问题。与此同时，主要鳞翅目害虫也快速发展出了对杀虫剂的抗性，其部分原因在于它们的共生微生物。来自浙江大学的邵勇奇团队在Environment International上发表的一项研究中，以家蚕（鳞翅目:蚕蛾科）为模式生物，研究了微生物群促进鳞翅目昆虫产生抗药性的可能机制，表明特定的肠道细菌通过改变宿主代谢、增加关键营养供应显著提高了宿主的适应性，从而使幼虫能够更有效地规避这些有毒化学物质的有害影响。这种新的抗药性机制为研究复杂环境系统中宿主和肠道细菌之间的相互作用提供了有用的模板。

微生物-宿主互作 Insecticide resistance gut bacteria Silkworm

肠道微生物

Cell子刊：肠道中细菌和噬菌体共存的机制

Cell Host and Microbe近期发表的文章，对哺乳动物肠道中细菌和噬菌体共存的机制进行探究，发现噬菌体在肠道的空间分布不均匀，形成细菌的空间避难所，从而促进两者的共存。这可能会影响针对肠道病原体的噬菌体治疗的整体疗效。

肠道微生物 microbiota intestinal microbes mucosa Viruses

遗传多样性

Cell子刊：人源毛螺菌科细菌的物种间和物种内多样性

毛螺菌科细菌是人肠道中含量丰富的专性厌氧菌，通过产生短链脂肪酸、参与胆汁酸代谢、促进对肠道病原体的定植抵抗，影响宿主健康。然而，目前对于它们遗传多样性的认识仍然不足。发表在Cell Host and Microbe上的一项研究，对分离自人源粪便的273株毛螺菌科细菌进行基因组比较分析，揭示了其物种间和物种内的遗传多样性，这些多样性可能影响一个分离菌株影响宿主健康的能力。这些特定功能的鉴定可以促进益生菌群的发展，从而驱动和/或恢复体内微生物功能。

遗传多样性肠道细菌 Microbiome microbiota Symbiotic bacteria

肠道细菌

岩藻糖苷酶助力瘤胃球菌在肠道内定殖

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。

肠道细菌 Gut microbiota glycoside hydrolase Mucus Mucin glycosylation