肠道菌群代谢物如何多角度影响宿主健康？ | 热心肠日报

今天是第2278期日报。

肠道衍生代谢物如何影响斑马鱼的神经发育和Wnt信号？

Microbiome[IF:16.837]

① 微生物是斑马鱼正常发育所必需的，无菌条件下的斑马鱼胚胎，神经发育相关基因表达显著下调，添加正常斑马鱼肠道代谢物可帮助神经发育相关基因表达正常；② RNA-Seq分析发现，与传统饲养的胚胎相比，无菌胚胎中的354个基因明显下调，添加正常斑马鱼肠道代谢物后，42个基因表达正常；③ 这些基因参与了突触的神经发育途径，包括转录调节和Wnt信号传导；④ Wnt信号途径在一定程度上依赖于微生物发挥作用，未来需更多研究确定因果关系。

Gut-derived metabolites influence neurodevelopmental gene expression and Wnt signaling events in a germ-free zebrafish model
08-23, doi: 10.1186/s40168-022-01302-2

【主编评语】肠道菌群产生的小分子代谢物具有神经活性，能直接影响大脑和中枢神经系统，但关于这些代谢物在神经发育和神经基因表达的最早阶段的研究相对缺乏。Microbiome发表的文章，发现斑马鱼肠道菌代谢物能影响斑马鱼胚胎早期神经发育，并且Wnt信号通路这一过程中起了主导作用。本研究提示，对新陈代谢-Wnt-神经发育轴的进一步研究，或可有助于对无数Wnt-相关精神疾病提供更好的治疗思路。（@NL）

Nature子刊：口服Blautia wexlerae或可改善肥胖和2型糖尿病

Nature Communications[IF:17.694]

① 纳入217名日本成人，发现B. wexlerae丰度与肥胖和2型糖尿病（T2DM）的风险呈负相关，其可能改善肥胖和T2DM；② 小鼠补充B. wexlerae可缓解高脂饮食诱导的肥胖和糖尿病相关的体重和炎症表型，同时改变肠道菌群组成；③ B. wexlerae代谢物降低脂肪细胞表达S100a8，抑制炎症和脂肪生成；④ B. wexlerae具有独特氨基酸代谢和碳水化合物代谢，导致支链淀粉积累并产生琥珀酸等；⑤ B. wexlerae可与产丁酸杆菌产生互作，该互作反之促进丁酸产生。

Oral administration of Blautia wexlerae ameliorates obesity and type 2 diabetes via metabolic remodeling of the gut microbiota
08-18, doi: 10.1038/s41467-022-32015-7

【主编评语】Nature Communications近期发表的文章，发现Blautia wexlerae的丰度与肥胖、T2DM的风险呈负相关，给小鼠口服Blautia wexlerae可缓解高脂饮食诱导的肥胖和糖尿病相关的表型，同时研究显示Blautia wexlerae的有益作用与其调控肠道菌群代谢有关。（@章台柳）

国内团队：巴戟天寡糖促进肠菌产生5-羟色氨酸或可改善抑郁？

Acta Pharmaceutica Sinica B[IF:14.903]

① 巴戟天寡糖（MOO）已批准用于治疗抑郁症，但抗抑郁机制尚未阐明，发现MOO可增加肠道菌群中色氨酸羟化酶水平，加速色氨酸产生5-羟色氨酸（5-HTP）；② MOO还可抑制5-羟色氨酸脱羧酶活性，减少血清素（5-HT）生成，并积累5-HTP；③ 肠道菌群中升高的5-HTP被吸收入血液并穿过血脑屏障，提高大脑5-HT水平从而发挥抗抑郁疗效；④ 五糖是MOO中主要成分之一，通过与MOO相同的机制发挥抗抑郁作用，还可与其它寡糖协同作用发挥更显著的抗抑郁作用。

Morinda officinalis oligosaccharides increase serotonin in the brain and ameliorate depression via promoting 5-hydroxytryptophan production in the gut microbiota
03-03, doi: 10.1016/j.apsb.2022.02.032

【主编评语】巴戟天寡糖（MOO）是军科院毒物药物研究所研发的一种抗抑郁症中药，其临床疗效明确、安全性好。但MOO在人体内几乎零吸收，其影响中枢发挥抗抑郁作用背后的机制仍不明确。近日，协和医院王琰、蒋建东、军科院钟武、李松及团队在Acta Pharmaceutica Sinica B发表最新研究，发现MOO可以通过肠道菌群正向调控色氨酸—5-羟色氨酸—5-羟色胺代谢途径，外周的5-HT无法通过血脑屏障，而外周5-羟色氨酸可穿过血脑屏障后迅速代谢为5-HT，使脑中5-HT含量增加从而发挥抗抑郁的作用。该研究也为未来探寻传统中药的药效机制提供了新思路，值得关注。（@九卿臣）

江南大学：鞣花酸与肠道菌群代谢物尿石素A具有哪些益生作用？（综述）

Critical Reviews in Food Science and Nutrition[IF:11.208]

① 鞣花酸（EA）以浓缩的鞣花单宁（ET）形式存在于多种坚果和浆果中，并被特定的肠道菌群代谢为尿石素（Uro）；② 肠道菌群中的内酯酶、脱羧酶和邻儿茶酚脱羟酶，可将生物利用度较低的ET代谢转化为生物利用度高的活性Uro；③ Uro-A及其衍生物具有多种生物活性，可调节肠道菌群，其代谢受个体肠道中Gordonibacter菌的丰度影响；④ Gordonibacter和双歧杆菌属具有Uro的转化能力，或可作为新型益生菌应用于功能性食品和保健品。

Ellagic acid and intestinal microflora metabolite urolithin A: A review on its sources, metabolic distribution, health benefits, and biotransformation
02-10, doi: 10.1080/10408398.2022.2036693

【主编评语】富含鞣花单宁的食物在胃和小肠中首先被水解为鞣花酸，然后在肠道菌群的作用下转化为生物利用率高的尿石素。尿石素可改善胆固醇代谢，抑制移植瘤生长，缓解炎症，下调神经元淀粉样蛋白形成。Critical Reviews in Food Science and Nutrition近期发表的来自江南大学唐鑫团队的综述文章，总结了鞣花酸和尿石素A的研究进展，包括鞣花单宁的主要来源、代谢、健康益处和尿石素A的生物转化。肠道微生物群对植物化学物质的生物转化是一个面向未来的饮食疗法和功能食品，筛选出能够生物转化尿石素A的菌株，特别是在食用菌株目录中存在的菌株，并探索其转录和代谢产物的调控，是一个潜在的经济发展方向。（@NL）

菌群脂肪酸调控肠道SUMO化，抑制宿主炎症反应

Gut Microbes[IF:9.434]

① 肠道菌群产生的短链脂肪酸(SCFAs)和支链脂肪酸(BCFAs)以pH依赖的方式增加肠细胞中蛋白质的SUMO化；② SCFAs和BCFAs通过失活肠道中的去SUMO化酶，并促进核基质相关蛋白的超SUMO化；③ SCFAs和BCFAs诱导的超SUMO化可抑制NF-κB通路，降低促炎细胞因子的表达，从而促进肠上皮完整性。④ 综上，肠道菌群产生的脂肪酸通过调节肠道的SUMO化，抑制宿主的炎症反应，从而促进肠上皮完整性。

Fatty acids produced by the gut microbiota dampen host inflammatory responses by modulating intestinal SUMOylation
08-17, doi: 10.1080/19490976.2022.2108280

【主编评语】肠道菌群产生的多种代谢物可与肠道细胞相互作用并有助于宿主生理，然而目前其对宿主蛋白SUMO化的影响未知。近日发表在Gut Microbes上的这篇文章表明，肠道共生菌产生的脂肪酸通过调节宿主蛋白SUMO化以调节肠道生理功能，并抑制肠道菌群引发的宿主炎症反应。（@圆圈儿）

丁酸治疗肥胖及肥胖相关的代谢失调（综述）

Obesity Reviews[IF:10.867]

① 动物实验表明，摄入丁酸，对脂肪组织的代谢和功能、能量和底物的代谢、系统性和特定组织的炎症、胰岛素敏感度和体重控制有积极影响，丁酸还能与肝脏、大脑等器官相互作用；② 有限的人体实验显示，丁酸干预的临床疗效存在个体差异，或取决于目标人群的代谢、菌群和生活方式相关特征，迫切需要人体数据用于指导丁酸干预；③ 未来研究须调查影响治疗后果的因素，包括肠道菌群活性的和功能，优化靶向干预，确定适合干预的潜在受益的个体。

Butyrate to combat obesity and obesity-associated metabolic disorders: Current status and future implications for therapeutic use
07-20, doi: 10.1111/obr.13498

【主编评语】Obesity Reviews近期发表的综述文章，总结了丁酸在肥胖和肥胖相关代谢失调等方面的潜在作用及研究现状，并提出未来仍需要开展相应的临床研究，用于指导丁酸干预防治疾病。（@NL）

产丁酸菌与胰岛素稳态有何关联

Diabetes[IF:9.337]

① 纳入224名非西班牙裔白人和129名非裔美国人；② 矫正年龄、性别、身体指数以及种族，共36种丁酸产生菌（7个菌属，29个菌株）与胰岛素敏感性、胰岛素分泌、血糖处置（DI）指数、胰岛素清除以及血糖紊乱预防有关；③ 粪球菌属与较高的胰岛素敏感性、DI指数以及较低的血糖紊乱有关，而黄杆菌属（Flavonifractor）则与之相反；④ 10种和2种菌分别与胰岛素稳态和血糖紊乱呈正、负相关；⑤ 大多数丁酸产生菌于代谢有益，但特定菌株更值得关注。

Butyrate-Producing Bacteria and Insulin Homeostasis: The Microbiome and Insulin Longitudinal Evaluation Study (MILES)
08-12, doi: 10.2337/db22-0168

【主编评语】在2型糖尿病患者中常出现产丁酸菌的减少。本文欲探究丁酸产生菌与胰岛素稳态的相关性。研究结果表明，丁酸产生菌与胰岛素稳态相关，但不同菌株的作用效果差距较大。虽然大多数丁酸产生菌对代谢有益，但是针对糖尿病还需要关注特定菌群效果。（@Bingbing）

同为膳食纤维的果胶和菊粉的代谢差异

Food Chemistry[IF:9.231]

① 使用人体肠道微生态系统模拟器评估果胶和菊粉对近端结肠（PC）和远端结肠（DC）微生物源吲哚类物质和短链脂肪酸（SCFA）产量的影响；② 与PC相比，DC中厚壁菌门丰度升高、变形菌门丰度降低，产生吲哚类物质和SCFAs的能力较强；③ 二者联用增加PC和DC中SCFA、吲哚-3-丙酸和吲哚-3-乳酸水平，降低羟吲哚、色胺和血清素水平，果胶则增加吲哚乙酸和吲哚-3-醛水平；④ 果胶或菊粉均可增加PC和DC中拟杆菌门相对丰度，但二者联用则降低其相对丰度。

Distinct effects of fiber and colon segment on microbiota-derived indoles and short-chain fatty acids
07-27, doi: 10.1016/j.foodchem.2022.133801

【主编评语】膳食纤维是一组不能被人类的胃肠道中消化酶所消化的，且不被人体吸收利用的多糖。它主要存在于坚果、豆类、谷类、水果和蔬菜中，大致分为可溶性和不溶性纤维。可溶性纤维可被肠道菌群发酵，产生短链脂肪酸（SCFA）作为代谢副产物，在肠道稳态中发挥重要作用，并影响肠道以外的组织和器官。膳食纤维在预防心血管相关死亡率、2型糖尿病和结直肠癌中具有重要作用。发表在Food Chemistry上的一项工作研究了果胶、菊粉及其组合对人体肠道微生物生态系统模拟器模型的近端和远端结肠室中肠道菌群的组成以及SCFA和吲哚衍生物产生的影响，表明果胶和菊粉对肠道菌群的组成和代谢活性有不同的影响，导致不同的SCFAs和吲哚衍生物的产生，对健康促进食品的设计具有一定意义。（@EADGBE）

肠菌代谢物如何调节肠上皮细胞p-糖蛋白的表达？

mBio[IF:7.786]

① 肠道微生物产生的丁酸和次级胆汁酸，可增强p-糖蛋白（P-gp）的表达；② 丁酸和次级胆汁酸分别通过抑制组蛋白去乙酰化酶、激活核受体(PXR和VDR)来增加P-gp转录；③ 丁酸和次级胆汁酸，通过上调激活P-gp转录的转录因子的表达，降低抑制P-gp转录的转录因子的表达，从而增加P-gp的表达；④ 丁酸和次级胆汁酸增加了多种蛋白激酶的表达，这些酶类有助于P-gp的翻译后修饰，并增强P-gp的稳定性。

Microbial Metabolites Orchestrate a Distinct Multi-Tiered Regulatory Network in the Intestinal Epithelium That Directs P-Glycoprotein Expression
08-15, doi: 10.1128/mbio.01993-22

【主编评语】p -糖蛋白(P-gp)是肠道上皮细胞的关键组成部分，在内源性大麻素排出毒素、防止过度炎症和维持内稳态方面发挥着关键作用。尽管P-糖蛋白（P-gp）在肠道中的表达对于保护肠道上皮细胞免受毒素和中性粒细胞浸润的损害至关重要，但人们对其在肠道中的调控却了解甚少。mBio近期发表的研究，发现了一个复杂的、迄今未被重视的细胞内信号网络，该网络由肠道微生物代谢物丁酸和次级胆汁酸诱导来调节P-gp的表达。该发现确定了微生物群和保护结肠炎的新联系，利用肠道菌代谢物和P-gp诱导在肠道局部的有益作用，或可为溃疡性结肠炎和其他肠道炎症提供一个潜在治疗机会。（@NL）

感谢本期日报的创作者：NL，MD，九卿臣，DMG-Quasimodo，一只赵崽儿呀，阿当，Bingbing