4 月 24 日的《熱心腸日報》，我們解讀了 9 篇文獻，分別關注：菌群-腸-腦軸，飲食，記憶，自閉症，焦慮，抑鬱，帕金森，細菌澱粉樣蛋白，EGCG。
Cell子刊：腸道菌群與神經系統的信號調控（觀點）
Molecular Cell——[14.548]
① 一些腸道菌能代謝飲食成分產生短鏈脂肪酸、修飾膽汁酸，相關代謝物可能直接或間接（經腸上皮或腸內分泌細胞）向神經傳遞信號；② 菌群能產生、消耗或感知多種神經遞質，或影響其宿主合成，具有與感覺神經互作、經體液循環抵達大腦的潛力；③ 建立腸道菌群-神經互作信號圖譜，需考慮能激活GPCR等神經遞質受體的其它代謝物（如苯乙胺、酪胺等）、菌群的空間結構、腸內多種細胞和受體的空間分佈等；④ 腸道菌可代謝神經藥物，改變藥物活性。
【主編評語】
腸道菌群可以影響宿主的大腦和行為，菌群-腸-腦軸交流主要由代謝、免疫和神經途徑介導。然而，微生物與感覺神經之間如何發生直接信號傳遞等具體機制，仍待闡明。《Molecular Cell》近期發表的觀點文章，從短鏈脂肪酸、神經遞質、其它活性物質、神經調節藥物等幾個方面，探討了研究菌群-神經互作中的信號傳遞機制的當前進展、問題和方向，值得專業人士參考。（@mildbreeze）
【原文信息】
Toward Understanding Microbiome-Neuronal Signaling
2020-04-09, doi: 10.1016/j.molcel.2020.03.006
飲食-菌群共舞：營養如何引導腸腦軸（綜述）
Current Opinion in Neurobiology——[6.014]
① 飲食-菌群相互作用是腸道菌群影響宿主大腦功能的核心機制；② 腸道菌群能影響對宿主大腦的營養供應，例如產生宿主所需的氨基酸和維生素、代謝膳食纖維產生短鏈脂肪酸、與宿主競爭某些營養素質；③ 飲食結構的改變可調節菌群的相對丰度，菌群的組成可以改變飲食對宿主的影響；④ 飲食-菌群相互作用對行為的影響，依賴於營養物質或飲食衍生代謝產物對宿主的不同細胞、器官和系統的作用；⑤ 菌群對行為影響的相關研究應該在明確的飲食環境中進行。
【主編評語】
大腦功能與飲食營養和腸道菌群密切相關，《Current Opinion in Neurobiology》近期發表的綜述文章，探討了飲食-菌群互作在菌群-腸-腦軸中的核心作用和機制，值得參考。（@mildbreeze）
【原文信息】
The diet-microbiome tango: how nutrients lead the gut brain axis
2020-03-19, doi: 10.1016/j.conb.2020.02.005
乳桿菌增強小鼠記憶
Microbiome——[10.465]
① 在CC小鼠模型中鑑定出與短期記憶相關的715個SNP，主要富集於參與學習和記憶功能的基因；② 菌群分析表明，乳桿菌科和脫鐵桿菌科與記憶力正相關，擬桿菌科和梭菌科與記憶力負相關；③ 給無菌小鼠單定植乳桿菌菌株，能顯著改善小鼠記憶，而定植大腸桿菌則無此效果；④ 定植乳桿菌後，小鼠糞便中乳酸等多種代謝物水平升高，口服補充乳酸能增強常規小鼠的記憶；⑤ 定植乳桿菌或補充乳酸，能使小鼠海馬中的神經遞質GABA水平升高。
【主編評語】
近期研究表明，腸道微生物組可通過腸-腦軸影響宿主行為，《Microbiome》上發表的一項最新研究，在小鼠中分析了宿主遺傳、腸道微生物組、代謝組和記憶之間的關聯，發現菌群中的乳桿菌屬細菌可能通過增加乳酸等代謝產物，影響大腦海馬區中的特定神經遞質水平，起到增強記憶力的作用。（@mildbreeze）
【原文信息】
Genetic and metabolic links between the murine microbiome and memory
2020-04-17, doi: 10.1186/s40168-020-00817-w
南京醫科大學劉星吟團隊發表孤獨症與腸道菌群研究的重要成果
Gut Microbes——[7.823]
① 孤獨症組（ASD）的α多樣性係數隨著年齡的增加無顯著變化，而健康組（TD）的α多樣性係數同年齡呈正相關，暗示孤獨症患者腸道菌群發育處於相對停滯的狀態；② 便秘孤獨症患者組（C-ASD）的物種多樣性降低，源於Sutterella、Prevotella 和Bacteroide 及同代謝活動紊亂相關的菌群減少，表明這些菌群可能參與便秘孤獨症患者的致病機制；③ 差異代謝物參與多種神經遞質（血清素、多巴胺、組氨酸、GABA等）的代謝，並與特定物種丰度變化相關。
【主編評語】
南京醫科大學劉星吟團隊在《Gut Microbes》發表孤獨症中腸道菌群研究的重要成果，為了探討不同年齡結構的孤獨症患者的腸道菌群組成及差異、完善孤獨症患者胃腸道功能異常的臨床診療方法、深入研究孤獨症患者的腸道菌群組成、菌群代謝物同胃腸道症狀之間的潛在關係以進一步探討孤獨症患者的腸道菌群結構同年齡和代謝之間的關係，作者採用擴增子、宏基因組和代謝組等技術，建立了高效的診斷模型，為孤獨症的診療提供基於腸道菌群的輔助診療方案，並揭示腸道菌群的代謝物參與了神經遞質的代謝途徑，為從腸-微生物-腦軸揭示自閉症的病理機制奠定了基礎。（@劉永鑫-中科院遺傳發育所-宏基因組）
【原文信息】
Altered gut microbial profile is associated with abnormal metabolism activity of Autism Spectrum Disorder
2020-04-21, doi: 10.1080/19490976.2020.1747329
腸道菌群將人的焦慮傳給小鼠
Microbiome——[10.465]
① 分別在無菌小鼠體內定植注意力缺陷/多動症（ADHD）患者和健康人群糞便，收集糞便樣本，評估小鼠大腦的結構功能及行為表現；② 與對照組相比，ADHD組小鼠菌群組成明顯改變，共31個菌屬的相對丰度改變；③ 彌散張量成像發現ADHD小鼠腦白質和灰質區域的結構完整性均下降，且其與上述顯著差異菌群有關；④ 右側運動皮層與右側視覺皮層的偏相關分析顯示ADHD小鼠功能連接模式降低；⑤ ADHD小鼠焦慮程度增加，但沒有記憶缺陷或衝動行為。
【主編評語】
研究分別將注意力缺陷/多動症（ADHD）患者和健康人群糞便菌群移植給無菌小鼠，無菌小鼠表現出與供體相似的症狀。研究結果表明，腸道菌群可以影響小鼠大腦發育和功能。（@兵兵）
【原文信息】
Gut microbiota from persons with attention-deficit/hyperactivity disorder affects the brain in mice
2020-04-01, doi: 10.1186/s40168-020-00816-x
Cell子刊：慢性壓力引起的腸道菌群變化，促進小鼠抑鬱症並削弱藥物療效
Cell Reports——[7.815]
① 慢性應激引起小鼠抑鬱症和腸道菌群改變，將其菌群移植給健康小鼠，可誘發受體小鼠抑鬱，減少海馬體（HpC）神經形成；② 受體小鼠色氨酸（Trp）代謝中的5-羥色胺（5-HT）途徑受損，伴隨HpC中的5-HT生物利用度、生物合成和再攝取缺陷；③ 氟西汀（FLX）治療未能恢復受體小鼠的大腦5-HT水平、神經形成和抑鬱症狀，但補充5-HT的直接前體5-羥基色氨酸有改善效果；④ 慢性應激引起的腸道菌群變化，通過改變Trp代謝，參與抑鬱症發病、削弱FLX療效。
【主編評語】
對於重度抑鬱症，藥物治療並非總有效果，包括選擇性5-羥色胺（5-HT）再攝取抑制劑氟西汀。《Cell Reports》近期發表的一項研究表明，慢性應激導致的腸道菌群擾動，能通過損傷5-HT生物合成和生物利用度，促進抑鬱症發生並削弱氟西汀療效；而補充5-HT的直接前體5-羥基色氨酸（5-HTP）以促進5-HT生物合成，能改善小鼠抑鬱症狀。（@mildbreeze）
【原文信息】
Changes in Gut Microbiota by Chronic Stress Impair the Efficacy of Fluoxetine
2020-03-17, doi: 10.1016/j.celrep.2020.02.099
年輕抑鬱症患者的腸道菌群具有促炎特徵
Brain Behavior and Immunity——[6.17]
① 對比分析43名年輕重度抑鬱症患者（MDD）和47名健康人，發現兩組受試者的腸道菌群組成在多個分類學水平上存在顯著差異；② MDD組的菌群多樣性降低，厚壁菌減少而擬桿菌增多，產丁酸的抗炎細菌糞桿菌屬減少、產LPS或有潛在促炎作用的γ變形菌和Flavonifractor菌屬增多；③ 與此一致，MDD組菌群的短鏈脂肪酸合成功能降低、產LPS功能增強；④ MDD患者中，不同細菌類群的變化幅度與抑鬱症狀的嚴重程度相關，大部分與是否服用精神藥物無關。
【主編評語】
《Brain Behavior and Immunity》發表的一項研究表明，年輕重度抑鬱症患者的腸道菌群組成發生改變，主要特徵為抗炎菌減少、促炎菌增多，提示菌群相關的低度炎症可能在抑鬱症中有一定作用。（@mildbreeze）
【原文信息】
Reductions in anti-inflammatory gut bacteria are associated with depression in a sample of young adults
2020-03-27, doi: 10.1016/j.bbi.2020.03.026
腸道菌產生的澱粉樣蛋白，能加速αSyn聚集和神經退變
eLife——[7.551]
① 神經退行性疾病與澱粉樣蛋白的異常聚集有關，人類編碼約30種澱粉樣蛋白，而腸道微生物也能產生功能性澱粉樣蛋白，如Curli蛋白；② 在過表達人澱粉樣蛋白α-突觸核蛋白（αSyn）的小鼠中，定植產Curli蛋白的大腸桿菌能促進腸道和大腦的αSyn病理和炎症，③ 純化的Curli蛋白亞基CsgA能在體外加速αSyn聚集；④ 過表達αSyn的小鼠口服腸道限制性澱粉樣蛋白抑制劑，可抑制腸內的csgA表達，限制腦內αSyn聚集，減輕腸道和運動缺陷。
【主編評語】
《eLife》近期發表的一項研究表明，特定腸道細菌產生的澱粉樣蛋白Curli，能加劇小鼠模型中的αSyn聚集以及相關的腸道和運動行為症狀，為預防和減緩由澱粉樣蛋白聚集引起的神經退行性疾病提供新的干預靶點。（@mildbreeze）
【原文信息】
A gut bacterial amyloid promotes α-synuclein aggregation and motor impairment in mice
2020-02-11, doi: 10.7554/eLife.53111
合肥工業大學：EGCG影響腸道菌群，或能改善帕金森病
FASEB Journal——[5.391]
① EGCG（0.5 mM）對20日齡的PINK1-null果蠅的神經元缺陷、飛行攀爬能力、線粒體異常、生存期等具有回補作用；② EGCG通過增加果蠅腸道內擬桿菌門和厚壁菌門丰度，降低變形菌門、醋酸桿菌和乳酸桿菌的丰度對腸道微生物結構進行修復，從而幫助宿主表型缺陷的回補；③ 通過轉錄組分析，發現攝入EGCG使PINK1-null果蠅的轉錄譜發生變化，其中TotM是修復作用的關鍵基因；④ 在魚藤酮暴露誘導的PD模型中，EGCG也可通過調節腸道微生物群來減輕病症。
【主編評語】
文章以PINK1-null果蠅為研究模型，利用不同劑量的表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）對其進行干預，測定其神經及行為學表現。研究結果顯示，EGCG（0.5 mM劑量條件下）能改變PINK1-null果蠅的腸道菌群組成，緩解神經和行為學缺陷。轉錄組學結果顯示該過程與TotM基因有關。魚藤酮暴露誘導的帕金森病模型實驗也證實了EGCG的該功效。（@兵兵）
【原文信息】
EGCG ameliorates neuronal and behavioral defects by remodeling gut microbiota and TotM expression in Drosophila models of Parkinson’s disease
2020-03-10, doi: 10.1096/fj.201903125RR
感謝本期日報的創作者：Zhonghua，楸楸，mildbreeze，劉永鑫-中科院遺傳發育所-宏基因組，Echo Quasimodo，this little piggy，愛的抉擇，Johnson
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