新文速递 | ①同济医学院附属协和医院楚慧款等人综述了与NAFLD相关的微生物代谢产物 ②肠杆菌科对肠炎的重要作用
1 小小的代谢物，巨大的改变：以微生物为中心的对非酒精性脂肪肝病的观点
华中科技大学同济医学院附属协和医院消化内科楚慧款等人于2018年8月31日在《Gut》上发表了题目为《Small metabolites, possible big changes: a microbiota-centered view of non-alcoholic fatty liver disease》的综述。本文主要综述了微生物代谢产物，如三甲胺、胆汁酸、短链脂肪酸和乙醇促进NAFLD发展的机制。
研究摘要
非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）的范围从单纯性肝脂肪变性（通常与肥胖有关）到非酒精性脂肪性肝炎，甚至可发展为纤维化、肝硬化和肝细胞癌。
NAFLD的病理生理学涉及环境、遗传和代谢因素，以及肠道微生物及其产物的变化。肠屏障功能障碍可导致NAFLD的发生和发展。尽管在评估人体肠道通透性方面存在技术限制，并且这方面研究中的患者数量相当少，但还是发现了少数患者增加了肠道通透性和细菌产物的转移。微生物代谢产物及其信号通路在NAFLD的发展中起着更重要的作用。
本文综述了促进NAFLD发展的微生物代谢产物，如三甲胺、胆汁酸、短链脂肪酸和乙醇。
本文讨论了微生物代谢产物可能影响疾病进展或可作为NAFLD的治疗目标或生物标志物的机制。
主要结论
尽管遗传和环境因素促成了非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）的发展，但肠道微生物群的变化也是其原因之一。
尽管在评估人体肠道通透性方面存在技术限制，并且在这些研究中患者的数量相当少，但仍发现不到一半的NAFLD患者肠屏障被破坏。
微生物代谢产物如三甲胺、某些次级胆汁酸、短链脂肪酸和乙醇等参与了NAFLD的发病机制。
肠道微生物产生的琥珀酸酯、苯乙酸和3-（4-羟基苯基）乳酸可以作为检测NAFLD的标志。
文中主要图片说明
图1 营养物质和微生物相关物质通过门静脉从肠流向肝脏。肝脏，作为收集基，是接收来自肠的物质的第一器官。在正常情况下，肠细胞吸收的营养物可以进入肝脏，而大多数毒素和微生物不能通过肠屏障。当这种屏障被破坏时，毒素和微生物（如细菌和真菌）及其分泌的产物可以通过门静脉血液到达肝脏。
图2 胆碱及其代谢产物（TMA和TMAO）。胆碱通过肠道微生物转化成TMA，导致胆碱缺乏（向下箭头），从而减少VLDL（向下箭头）从肝细胞的流出并促进炎症。高水平的TMA导致TMAO的产生增加，并通过增加抗胰岛素性和降低葡萄糖耐两来促进NAFLD的发展。NAFLD，非酒精性脂肪肝; TMA，三甲胺; TMAO，三甲胺N-氧化物; VLDL，极低密度脂蛋白。
图3 胆汁酸的影响。 肠道微生物群的生理障碍改变了胆汁酸的组成。 较高比例的DCA：CDCA可减少FXR活化，进而导致FGF15 / FGF19的表达降低。肝脏中较低水平的FXR会损害葡萄糖代谢并且导致体内脂质平衡失调。FGF15 / FGF19水平降低会导致CYP7A1的表达增加，增加胆汁酸合成并促进NAFLD的发展。CDCA，鹅去氧胆酸; CYP7A1，细胞色素P450 家族7亚科A多肽1; DCA，脱氧胆酸; FGF，成纤维细胞生长因子; FXR，法呢醇X受体; NAFLD，非酒精性脂肪肝病。
图4 SCFAs的影响。SCFAs由肠道微生物群消化膳食纤维而产生。 他们通过门静脉进入肝脏。 在肝脏中，乙酸盐和丙酸盐分别促进TG和糖异生的积累。SCFAs还激活肠内分泌L细胞的GPR41和GPR43，进而导致PYY分泌和营养摄取和能量摄入的增加，并增加肝脂肪生成。另一方面，丁酸盐可以激活AMPK并诱导表观遗传变化，从而可以减少肝脏脂肪变性。AMPK，AMP活化蛋白激酶; GPR41，G蛋白受体41; PYY，肽YY; SCFAs，短链脂肪酸; TG，甘油三酯。
图5 乙醇的影响。 内源性乙醇通过激活炎性细胞因子和乙醛的产生来增加肠道通透性。这导致PAMP易位到肝脏中，进一步增加炎性细胞因子的产生和脂肪生成。由内源性乙醇产生的乙醛对肝细胞具有细胞毒性，并且乙酸盐增加TG的积累。内源性乙醇增加CYP2E1的活性，CYP2E1催化内源性乙醇氧化产生自由基，引起肝脏炎症。CYP2E1，细胞色素P450家族2亚科E多肽1;PAMP，病原相关分子模式分子; TG，甘油三酯。
原文下载
长按或扫描，免费下载原文
原文免费下载网址：http://sci-hub.tw/10.1136/gutjnl-2018-316307
2 肠杆菌科对于真菌调节结肠炎严重程度至关重要（实验设计值得学习）
法国学者Harry Sokol等人于2018年9月1日在《Microbiome》上发表题目为《Enterobacteriaceae are essential for the modulation of colitis severity by fungi》的文章。本文主要揭示了微生物群的细菌组成与真菌的胃肠适应性之间的联系，以及它们对炎症的正面或负面影响。
研究摘要
宿主- 微生物平衡维持肠内稳态并会影响炎症性疾病（例如炎性肠病（IBD））的发展。本文主要探究细菌- 真菌相互作用及其对肠道炎症的影响，这是一个知之甚少的领域。
通过万古霉素（靶向革兰氏阳性细菌）或粘菌素（靶向肠杆菌科）并补充布拉酵母菌CNCM I-745或白色念珠菌治疗小鼠来评估葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的结肠炎，进而研究炎症的严重性以及细菌和真菌微生物群组成。
结果表明：（1）布拉酵母菌改善了DSS诱导的结肠炎，而白色念珠菌在未治疗的环境中使肠炎更加恶化。抗生素治疗强烈改变了DSS的易感性和真菌对结肠炎的影响；（2）万古霉素处理的小鼠完全免于结肠炎，而粘菌素处理的小鼠保留结肠炎表型，但不受真菌补充的影响；（3）抗菌处理不仅影响细菌种群，而且还对真菌微生物群产生间接影响；（4）与万古霉素处理的小鼠和对照小鼠相比，粘菌素处理的小鼠的细菌和真菌相对丰度之间的相关性显著降低，表明对粘菌素敏感的细菌参与了与真菌的相互作用；（5）通过施用粘菌素抗性大肠杆菌恢复肠杆菌科群体，重新建立了布拉酵母菌的有益作用和白色念珠菌对结肠炎严重程度的致病作用。这种作用至少部分是由真菌改善的肠道定植所介导的。
总之，本研究发现肠道中真菌定植受肠杆菌科群体的影响，其间接改变了真菌对宿主的影响。这一发现为肠道内功能相互作用在肠道病理学和IBD中的作用提供了新的见解。
文中主要图片说明
图1 在未处理的小鼠中，布拉酵母菌和白色念珠菌对DSS诱导的结肠炎具有相反的作用。a：在常规小鼠中施用真菌（白色念珠菌和布拉酵母菌）和硫酸葡聚糖钠（DSS）的实验设计。b：每组小鼠的体重。*表示白色念珠菌（CA）与水的比较。c：每组小鼠的疾病活动指数（DAI）。 *表示布拉酵母菌与水的比较，＆表示白色念珠菌于水的比较。d：每组小鼠的结肠长度。 e：每组小鼠粪便中分泌的脂质运载蛋白（pg / mg粪便）。
图2 广谱ABX可预防DSS诱导的结肠炎，真菌对DSS诱导的结肠炎的影响有限。a：广谱抗生素（ABX）和硫酸葡聚糖钠（DSS）给药的实验设计。b：每组小鼠的体重（n = 12）。 *表示ABX与水的比较。c：第12天每组小鼠的结肠长度（n = 12）。d：在DSS（n = 6）后d0，d7和d12分泌脂质运载蛋白（pg / mg粪便）。e：在初始DSS暴露后第12天，代表H＆E染色的近端结肠横切面图像。f：第12天的组织学评分（n = 6）。
图3 万古霉素和粘菌素对DSS诱导的结肠炎有不同的作用。a：万古霉素或粘菌素抗生素和硫酸葡聚糖钠（DSS）给药的实验设计。b：每组小鼠的体重。c ：每组小鼠的疾病活动指数（DAI）。 d：开始DSS处理后结肠中的IFN-γ（左）和Reg3g（右）转录物表达。e：每组小鼠的粪便中分泌的脂质运载蛋白（pg / mg粪便）。
图4 万古霉素或粘菌素抗生素治疗后微生物群组成的评估。a：在DSS之前第0天每组小鼠的粪便中革兰氏阳性Ruminococcaceae和Lachnospiraceae的相对丰度。b：在第0天与未处理的小鼠相比，用粘菌素处理的小鼠的粪便中肠杆菌科的相对丰度。c：小鼠的粪便水平的细菌分类学分析。d： Shannon指数。e：与未处理小鼠相比，用粘菌素处理的小鼠的粪便中的肠杆菌科水平（CFU / mg粪便）。f ：Beta多样性。每个样品根据疾病表型着色。PC1，PC2和PC3代表了捕获大部分多样性的前三个主要坐标。坐标捕获的多样性部分以百分比形式给出。
图5 抗生素治疗在结肠炎之前和期间改变真菌微生物群。a：使用18S rRNA qRT-PCR对用万古霉素，粘菌素和对照组的小鼠的粪便微生物群中第0天的真菌水平进行定量，并将其标准化为细菌群和DNA的量（μgDNA）。 b：香农指数，每组小鼠的粪便微生物群中真菌微生物群（ITS2）的α多样性。c ：Beta多样性。Bray-Curtis距离的主要坐标分析，每个样品根据疾病表型着色。PC1，PC2和PC3代表了前三个主要坐标，它们共同捕获了大部分的多样性。坐标捕获的多样性部分以百分比形式给出。d：每组小鼠中的特定细菌- 真菌相关模式。真菌和细菌科和属的相对丰度的距离相关性图。
图6 真菌在特异性抗肠杆菌科治疗（粘菌素）下失去了作用。a：用于施用万古霉素或粘菌素，酵母（白色念珠菌和布拉氏酵母）和硫酸葡聚糖钠（DSS）的实验设计。b，f：每组小鼠的重量（n = 12）。c，g：每组小鼠的结肠长度。d，h：每组小鼠粪便中分泌的脂质运载蛋白（pg / mg粪便）。e，i：在DSS后第12天，每组小鼠的组织学评分（n = 6）。
图7 用大肠杆菌补充剂恢复真菌对结肠炎的作用。a：大肠杆菌MCR1，酵母（白色念珠菌和布拉氏酵母），粘菌素和DSS的实验设计。b：每组小鼠的重量（每组n = 12）。c：每组小鼠的疾病活动指数（DAI）（每组n = 12）。d：每组小鼠粪便中分泌的脂质运载蛋白（pg / mg粪便）。e：每组小鼠的结肠长度。f：每组小鼠的组织学评分。g：每组小鼠的结肠外植体分泌的IFN-γ（左）的量（pg / mg组织）。h：在初始DSS暴露后第12天，代表H＆E染色的近端结肠横切面图像。i：用白色念珠菌（CA），布拉氏酵母（SB）和大肠杆菌（EC）处理的小鼠的粪便中真菌计数 。
图8 肠杆菌科过度生长增加了肠道定植期间的真菌适应性。a：在没有DSS治疗的常规小鼠中施用粘菌素和万古霉素抗生素和真菌强饲的实验设计。b：使用16S RNA qRT-PCR对用粘菌素，万古霉素或载体（PBS）处理7天的小鼠的粪便微生物群中的相对（左）和绝对（右）肠杆菌科水平进行定量，并归一化至载体组（PBS） ，第0天。c：用白色念珠菌（CA），布拉氏酵母（SB），粘菌素（C），万古霉素（V）或载体（PBS）处理的小鼠的粪便中的真菌计数。d：使用特异性qRT-PCR引物定量粪便微生物群中的白色念珠菌水平（左）和布拉氏酵母水平（右），并将其标准化为细菌群体（每组n = 5）。
原文下载
长按或扫描，免费下载原文
原文免费下载网址：https://microbiomejournal.biomedcentral.com/track/pdf/10.1186/s40168-018-0538-9