醫學週報 | 微生物重要期刊最新研究進展(20211012)

微生物重要期刊最新研究進展

科研| Nature Microbiology:糞便菌群移植後細菌菌株的精確定量描繪了長期移植情況並解釋了結果

本文由如風編譯

美國紐約西奈山伊坎醫學院精準免疫學研究所、數據科學和基因組技術研究所的Jeremiah Faith等人于2021年9月27日在Nature Microbiology發表題為《Precise quantification of bacterial strains after fecal microbiota transplantation delineates long-term engraftment and explains outcomes》的文章。由於糞便菌群移植(Fecal microbiota transplantation,FMT)已被廣泛用於治療復發性艱難梭菌感染(Clostridium difficile infection,CDI),且有研究表明,FMT後受者的腸道菌群與健康供者相似,表明腸道菌群得到了恢復,但關於如何改變具體菌株水準的研究人們仍不清楚。為了實現精確的菌株追蹤,研究人員開發了一種高通量的混合方法,首先對FMT供體和受體的菌株進行培養和測序,然後使用本文介紹的統計方法在宏基因組樣本中追蹤這些菌株,這種方法被命名為Strainer。這一方法將有效評估FMT前後腸道菌群的變化,並對今後的活菌治療研究提供有效依據。 

摘要:糞便菌群移植(Fecal microbiota transplantation,FMT)已成功應用於治療人類復發性艱難梭菌感染,但缺乏一種精確的方法來測量哪些細菌菌株能穩定地移植到受者體內,並評估其與臨床結果的相關性。我們從22名FMT供體受者糞便樣本中收集了> 1000種不同的細菌菌株進行培養。利用菌株收集和來自相同樣本的宏基因組測序數據,我們開發了一種名為 “Strainer” 的統計方法,用於從宏基因組測序數據中檢測和跟蹤細菌菌株。我們應用Strainer評估了13個FMT縱向臨床干預隊列,並檢測到在FMT後5年內71%的供體微生物菌群穩定植入受體。我們發現,FMT前80%的受體腸道細菌菌株被FMT消除,FMT後存在的菌株與環境獲得的菌株一起持續存在長達5年。供體細菌菌株在受體中的定量移植可以獨立地解釋初次和重復FMT後的臨床結果(復發或成功)(精確度100%,召回率95%)。我們報告了一份細菌種類菌株的概要,隨著時間的推移,這些細菌和菌株可以用於定義的活體生物治療産品,作為FMT的替代。我們通過將定量的菌株植入受體的分析框架和Strainer可用於系統地評估FMT或定義活菌治療研究。

論文ID

原名:Precise quantification of bacterial strains after fecal microbiota transplantation delineates long-term engraftment and explains outcomes

譯名:糞便菌群移植後細菌菌株的精確定量描繪了長期移植情況並解釋了結果

期刊:Nature Microbiology

IF:17.745

發表時間:2021.9.27

通訊作者:Jeremiah Faith

通訊作者單位:美國紐約西奈山伊坎醫學院精準免疫學研究所、數據科學和基因組技術研究所

DOI號:10.1038/s41564-021-00966-0

原文連結:

https://www.nature.com/articles/s41564-021-00966-0



圖1  FMT研究設計概述





科研| Nature Communications:人類腸道共生的變形菌門通過免疫蛋白非依賴性機制抵抗VI型分泌系統攻擊

本文由yuan編譯

瑞士洛桑聯邦理工學院生命科學學院全球健康研究所分子微生物學實驗室Melanie Blokesch等人于2021年10月1日在Nature Communications發表題為《Human commensal gut Proteobacteria withstand type VI secretion attacks through immunity protein-independent mechanisms》的文章。霍亂弧菌是霍亂的病原體,但是在(非人類)成年動物的定殖能力較差,這可能是由於成年動物的腸道細菌對霍亂弧菌具有抵抗力。病原體與共生菌可以通過兩種機制進行相互作用,一是營養競爭,二是細菌戰爭,後者就包括接觸依賴性殺傷裝置——VI型分泌系統 (T6SS)。霍亂弧菌可能利用它們的T6SS清除常駐微生物群,從而促進它們自己的定植。而部分細菌對T6SS的抵抗可能與胞外多糖有關。因此,本研究通過菌株和質粒的基因工程、細菌培養與滅殺實驗、糖醛酸定量、莢膜提取與可視化、長序列全基因組測序、所選菌株的核心基因組確定、系統發育重建、共生分離株物種重分類、VI型分泌系統基因簇和莢膜生物合成基因的電腦檢測等一系列技術實驗,研究了T6SS (+) 霍亂弧菌對於人類腸道共生變形桿菌分離株的影響以及T6SS攻擊抵抗的可能機制,有助於更好地理解與T6SS相關的細菌間競爭的不同機制,從而有助於維持平衡的細菌群落。

摘要:霍亂弧菌(Vibrio cholerae)是毀滅性的腹瀉型疾病—霍亂的病原體,其主要毒力因子已被廣泛研究;但尚不清楚該細菌在腸道的初期定植情況,因為非人類成年動物對該細菌定植具有抵抗性。最近的研究表明這與一種細菌間殺傷裝置有關,稱為VI 型分泌系統(T6SS)。本研究檢測了霍亂弧菌與人類腸道共生分離株的 T6SS 依賴性相互作用。結果表明病原菌在體外有效地消耗了變形菌門(Proteobacteria)的代表性屬,而陰溝腸桿菌(Enterobacter cloacae)複合體成員和幾種克雷伯菌種(Klebsiella)不受影響。我們證明這種對T6SS攻擊的抵抗力是通過産生T6SS優勢株組裝或I組莢膜形成的屏障來介導的。總的來説,我們的數據為腸道微生物群的免疫蛋白非依賴性T6SS抵抗和定植抗性提供了新的見解。

論文ID

原名:Human commensal gut Proteobacteria withstand type VI secretion attacks through immunity protein-independent mechanisms

譯名:人類腸道共生的變形菌門通過免疫蛋白非依賴性機制抵抗VI型分泌系統攻擊

期刊:Nature Communications

IF:14.919

發表時間:2021.10.1

通訊作者:Melanie Blokesch

通訊作者單位:瑞士洛桑聯邦理工學院生命科學學院全球健康研究所分子微生物學實驗室

DOI號:10.1038/s41467-021-26041-0

原文連結:

https://www.nature.com/articles/s41467-021-26041-0

Gastroenterology

科研| Gastroenterology:潰瘍性結腸炎糞便微生物群移植應答者中可轉移IgA包被的Odoribacter splanchnicus限制結腸炎症

本文由蔚藍編譯

紐約威爾康奈爾醫學院的Randy Longman等人于2021年10月02日在Gastroenterology發表題為《Transferable IgA-coated Odoribacter splanchnicus in Responders to Fecal Microbiota Transplantation for Ulcerative Colitis Limits Colonic Inflammation》的文章。該研究旨在深入了解可轉移微生物群及其免疫影響進而開發更有效的基於微生物組的潰瘍性結腸炎治療方法。研究者對60例接受糞便微生物群移植的活動性潰瘍性結腸炎的供體和受體樣本進行宏基因組分析和菌株追蹤,定義了一組轉移到受體的供體來源的核心菌株,並證明 Odoribacter splanchnicus可通過促進代謝和調節免疫從而限制小鼠模型中的結腸炎症。該研究首次提供了潰瘍性結腸炎患者糞便微生物群移植的菌株水準分析,並定義了與臨床反應相關的可轉移微生物群,為提高微生物療法治療潰瘍性結腸炎的療效提供了可能的策略。 

摘要:背景和目標:糞便微生物群移植(Fecal microbiota transplantation ,FMT)是一種新興的潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis ,UC)治療方式。幾項隨機對照試驗已經表明FMT在UC治療中的療效,但為了開發更有效的基於微生物組的UC治療方法,我們需要更好地了解可轉移微生物群及其免疫影響。

方法:對60例接受FMT的活動性UC的供體和受體樣本進行宏基因組分析(metagenomic analysis)和菌株追蹤(strain tracking)。利用IgA包被的微生物群(稱為IgA-seq)的分類和測序定義免疫反應微生物群。使用患者來源的菌株定植于無菌或基因工程小鼠,以確定微生物影響腸道免疫的機制。

結果:宏基因組分析在實現臨床反應的UC受試者中定義了一組核心的供體來源的可轉移細菌菌株,這組菌株在一項使用FMT治療UC的獨立試驗中預測了治療反應。對FMT受體樣本和供體微生物群定植的無菌小鼠的IgA-seq鑒定提示,Odoribacter splanchnicus是塑造粘膜免疫的可轉移菌株,這與臨床反應和粘膜調節性T細胞 (regulatory T cells ,Tregs) 的誘導相關。小鼠中O. splanchnicus的定植導致Foxp3+/RORγt+ Tregs的增加、IL-10的誘導和短鏈脂肪酸的産生,這些都是O. splanchnicus限制小鼠模型結腸炎所必需的。

結論:這項研究提供了可轉移的、供體來源的菌株與UC中FMT的臨床反應相關的第一個證據,並揭示了O. splanchnicus是促進代謝和免疫細胞保護免受結腸炎的關鍵成分。這些機制特徵將有助於提高微生物療法對UC的治療效果。

關鍵詞:糞便微生物群移植;潰瘍性結腸炎;Odoribacter;IgA-seq;

論文ID

原名:Transferable IgA-coated Odoribacter splanchnicus in Responders to Fecal Microbiota Transplantation for Ulcerative Colitis Limits Colonic Inflammation

譯名:潰瘍性結腸炎糞便微生物群移植應答者中可轉移IgA包被的Odoribacter splanchnicus 限制結腸炎症

期刊:Gastroenterology

IF:22.682

發表時間:2021.10.02

通訊作者:Randy Longman

通訊作者單位:紐約威爾康奈爾醫學院,吉爾羅伯茨炎症性腸病研究所;紐約長老會醫院-威爾康奈爾醫學中心胃腸病和肝病科;紐約長老會醫院-威爾康奈爾醫療中心,吉爾羅伯茨炎症性腸病中心。

DOI號:10.1053/j.gastro.2021.09.061

原文連結:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016508521036106

 

圖文摘要

ISME Journal

吉大動醫學院The ISME Journal :與鉤端螺旋體感染有關的腸道微生物群(國人佳作)

本文由大頭蝦編譯

吉林大學動物醫學學院臨床獸醫學系的曹永國和張文龍等人于2021年9月29日在The ISME Journal 發表題為《Gut microbiota involved in leptospiral infections》的科研成果。該文章從腸道菌群對鉤端螺旋體病的調控機制的角度出發,探索問號鉤端螺旋體Leptospira interrogans 感染和小鼠腸道菌群的關係。通過研究,作者發現問號鉤端螺旋體Leptospira interrogans感染改變了小鼠腸道菌群的組成,且與對照組小鼠相比,腸道微生物耗盡的小鼠體重減輕,器官中的鉤端螺旋體負荷增加。本研究推測,調節腸道微生物的結構和功能可能為控制鉤端螺旋體病及相關螺旋體感染提供新的個體化預防策略。

摘要:鉤端螺旋體病(Leptospirosis)是一種重新出現的人畜共患疾病。腸道出血是嚴重鉤端螺旋體病常見但被忽視的症狀。但目前腸道菌群對鉤端螺旋體病的調控機制尚不清楚。在這項研究中,我們發現問號鉤端螺旋體Leptospira interrogans 感染改變了小鼠腸道菌群的組成。與對照組小鼠相比,腸道微生物耗盡的小鼠體重減輕,器官中的鉤端螺旋體負荷增加。此外,糞菌移植 (fecal microbiota transplantation,FMT) 到微生物群缺失的小鼠體內可逆轉這些影響。對於微生物缺失小鼠的骨髓源性巨噬細胞(bone marrow-derived macrophages)和硫代乙醇酸誘導的腹腔巨噬細胞來説,在感染後其吞噬反應以及炎症反應減弱。然而,同樣在感染後微生物缺失的小鼠中,土著腹腔巨噬細胞的吞噬反應和炎症反應卻不受影響。巨噬細胞消失反應減弱 (細菌進入腹膜引起巨噬細胞粘附形成局部血塊並脫離液相) 導致微生物缺失小鼠腹膜腔內鉤端螺旋體負荷增加。此外,巨噬細胞清除鉤端螺旋體的能力受損,這增加了鉤端螺旋體在受Leptospira-感染的微生物清除小鼠中的傳播。總之,我們的研究確定了微生物群可作為一種內源性防禦物抵禦L. interrogans 的感染。調節腸道微生物的結構和功能可能為控制鉤端螺旋體病及相關螺旋體感染提供新的個體化預防策略。 

論文ID

原名:Gut microbiota involved in leptospiral infections

譯名:與鉤端螺旋體感染有關的腸道微生物群

期刊:The ISME Journal

IF:10.302

發表時間:2021.9.29

通訊作者: 曹永國和張文龍

通訊作者單位:吉林大學動物醫學學院臨床獸醫學系

DOI號:10.1038/s41396-021-01122-6

原文連結:

https://www.nature.com/articles/s41396-021-01122-6

Gut Micrbes

科研| Gut Microbes:透明質酸誘導的腸道菌群改變保護小鼠抵抗檸檬酸桿菌感染和腸道炎症

本文由京墨編譯

來自哈佛醫學院的石海寧副教授團隊于2021年9月30日在Gut Microbes發表題為《Hyaluronan-induced alterations of the gut microbiome protects mice against Citrobacter rodentium infection and intestinal inflammation》的文章。該研究基於檸檬酸桿菌(Citrobacter rodentiumC. rodentium)、DSS誘導結腸炎模型,結合糞菌移植、16S rDNA測序、短鏈脂肪酸檢測技術,探索了透明質酸干預對結腸炎的保護作用以及結腸炎模型中腸道菌群的調節機制,有助於腸道微生物靶向免疫治療的開發。

摘要:透明質酸屬於一種糖胺聚糖,目前已被證明可在胃腸道穩態中發揮重要作用。然而,其在胃腸道上皮屏障機制中的作用尚不為人知。本研究分別使用了檸檬酸桿菌(Citrobacter rodentiumC. rodentium)和葡聚糖硫酸鈉 (dextran sulfate sodium,DSS) 誘導結腸炎模型,結合菌群移植證明透明質酸干預成效及誘導菌群改變的功能,結果表明,透明質酸干預可導致小鼠腸道菌群發生顯著變化。研究者發現,透明質酸應用於細菌和化學誘導的腸粘膜損傷模型後均可減輕腸道炎症,而其對細菌性結腸炎的保護效果則與增強檸檬酸桿菌清除效應、減輕由病原體誘導的腸道微生態失調密切相關。菌群移植實驗表明,透明質酸誘導的腸道菌群改變可有效抵抗C. rodentium 感染。透明質酸處理所導致的共生細菌嗜粘蛋白-艾克曼菌Akkermansia muciniphila 高度富集定植有助於緩解C. rodentium 誘導的小鼠細菌性結腸炎。此外,研究者還發現Akkermansia 介導的保護作用與刺激杯狀細胞生成、誘導粘蛋白和上皮組織抗菌肽的産生有關。綜上,該研究結果為研究透明質酸調節腸道感染功能以及炎症中腸道菌群和免疫的調節機制提供了新的思路,並表明透明質酸具有應用於腸道微生物靶向免疫治療的治療潛力

關鍵詞:透明質酸;腸道菌群;檸檬酸桿菌Citrobacter rodentium;腸炎;嗜粘蛋白-艾克曼菌Akkermansia muciniphila

論文ID

原名:Hyaluronan-induced alterations of the gut microbiome protects mice against Citrobacter rodentium infection and intestinal inflammation

譯名:透明質酸誘導的腸道菌群改變保護小鼠抵抗檸檬酸桿菌感染和腸道炎症

期刊:Gut Microbes

IF:10.245

發表時間:2021.9.30

通訊作者:石海寧

通訊作者單位:哈佛醫學院 

DOI號:10.1080/19490976.2021.1972757

原文連結:

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19490976.2021.1972757

Molecular Microbiology

綜述 | Molecular Microbiology:蜱蟲的腸道屏障影響蜱蟲-微生物的相互作用和病原體的存留

本文由艾奧裏亞編譯 

美國馬利蘭大學(University of Maryland)的Chrysoula Kitsou于2021年9月27日在Molecular Microbiology上發表了題為《Tick gut barriers impacting tick-microbe interactions and pathogen persistence》的文章,該單位Utpal Pal擔任該研究通訊作者。蜱代表了世界範圍記憶體在的一大類節肢動物媒介,可傳播許多嚴重感染。儘管蜱傳播疾病的發病率很高,同時人們越來越認識到蜱是多種人類疾病的傳播媒介,但對預防性疫苗的需求仍然未得到滿足,除此之外對蜱作為疾病傳播媒介的基本分子生物學了解也並未得到深入研究。在該綜述中,筆者就蜱的腸道屏障,以及它們感染宿主後對攝入腸道中的入侵病原體的影響進行回顧。特別是以I. scapularis 蜱及其對萊姆病病原體的響應為模型。筆者試圖總結與蜱免疫和生理反應相關的基本概念的相關研究,強調了蜱腸道組織屏障影響病原體在載體內生存或傳播的複雜腸道組織屏障的較少被重視的作用 

摘要:蜱被認為是最古老、最獨特、進化度最高的體外寄生蟲之一。它們可以寄生在多種脊椎動物體內並傳播感染。一旦宿主被感染,許多蜱傳病原體(如伯氏疏螺旋體 [Borrelia burgdorferi])被限制在蜱腸腔內,並被離散的腸道屏障包圍。這些障礙包括圍食膜 (peritrophic membrane,PM) 和二酪氨酸網路 (dityrosine network,DTN),這些屏障通常與常駐微生物菌群和入侵的病原體密切接觸,影響它們在載體內的存活。本研究中,我們回顧了目前關於涉及PM和DTN結構的有關於蜱-微生物之間相互作用的研究。作為一個模型,我們將重點關注在Ixodes蜱及其微生物菌群和萊姆病(Lyme disease)的病原體。我們將闡述關於這些Ixodes 腸道屏障對微生物相互作用的結構和生理作用的最顯著發現,並與其他模型載體(如蚊子)中的類似功能進行比較。我們將提煉出如何利用這些資訊來更好地理解腸道生物學以及蜱-微生物相互作用的基本機制,這可能有助於應對蜱和蜱傳播感染的潛在治療策略。

關鍵詞:節肢動物媒介,腸道屏障,Ixodes 蜱,伯氏疏螺旋體。 

論文ID

原名:Tick gut barriers impacting tick-microbe interactions and pathogen persistence

譯名:蜱蟲的腸道屏障影響蜱蟲-微生物的相互作用和病原體的存留

期刊:Molecular Microbiology

IF:3.501

發表時間:2021年9月27日

通訊作者:Utpal Pal

通訊作者單位:美國馬利蘭大學(University of Maryland)

DOI號:10.1111/mmi.14822

原文連結:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/mmi.14822


蜱蟲腸部分的示意圖(原文中圖1)

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