本期美格导读为大家播报有关皮肤与宏基因组的最新研究进展！
标题：Spatial multi-omics of human skin reveals KRAS and inflammatory responses to spaceflight
译名：人类皮肤的空间多组学揭示了KRAS和对太空飞行的炎症反应
作者：Jiwoon Park等
时间：2024-06-11
期刊：Nature communications
影响因子：14.7
DOI：10.1038/s41467-024-48625-2
摘要
太空飞行可以改变代谢、免疫和生物稳态，并导致皮疹和刺激，但其分子基础尚不清楚。为了研究短时间太空飞行对皮肤的影响，我们在飞行前（L-44）和飞行后（R+1）对Inspiration4机组人员进行了皮肤活检。利用包括GeoMx™数字空间档案仪、单细胞RNA/ATAC-seq和宏基因组学/宏转录组学在内的多组学分析，我们评估了四个部位（外表皮、内表皮、外真皮和脉管系统）中95个皮肤区域的空间基因表达以及相关的微生物和免疫变化。飞行后样本显示，所有皮肤区域与炎症和KRAS信号相关的基因都显著上调。这些与太空飞行相关的变化映射到特定的细胞反应，包括干扰素反应的改变、DNA损伤、上皮屏障破坏、T细胞迁移和再生受阻，主要位于外部组织区室。我们还将上皮损坏与皮肤拭子中的微生物变化以及免疫细胞活性与来自相同团队和时间点的PBMC单细胞数据联系起来。本研究首次收集和检查了宇航员的皮肤，为未来的太空任务和应对措施提供了见解。
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对航天飞行表皮反应的初步结构和分子观点突出了KRAS、免疫力及相关途径是关键的影响因素，这些结果可以整合到未来的监测中，以帮助研究人员了解航天飞行压力和细胞变化的长期影响。
标题：Longitudinal multi-omics analysis of host microbiome architecture and immune responses during short-term spaceflight
译名：短期太空飞行期间宿主微生物组结构和免疫反应的纵向多组学分析
作者：Braden T Tierney等
时间：2024-07-09
期刊：Nature microbiology
影响因子：20.5
DOI：10.1038/s41564-024-01635-8
摘要
在太空飞行期间维持宇航员的健康将需要监测和潜在地调节他们的微生物群。然而，由于任务限制，导致采样和分析有限，记录太空飞行过程中的微生物变化一直很困难。在这里，我们进行了一项为期六个月的纵向研究，以量化四个人在轨道上三天的高分辨率人类微生物组反应。使用配对宏基因组学和宏转录组学以及单核免疫细胞图谱，我们在8个时间点对750个样本和10个身体部位，当中属于不同界的微生物组变化进行了表征。我们发现，在各个部位的改变大多都是短暂的；例如，病毒主要是在飞行过程中会在皮肤增加。然而，在口腔微生物组中观察到了长期的变化，包括与免疫细胞基因表达相关的斑块相关细菌（例如梭杆菌）的增加。此外，与噬菌体活性、毒素-抗毒素系统和应激反应相关的微生物基因在多个身体部位富集。总的来说，这项研究揭示了宇航员在短期太空飞行中经历的微生物组和免疫反应变化以及生活环境的相关变化的深入特征，这有助于指导未来的任务、航天器设计和太空栖息地规划。
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太空微生物组相关研究很少，作者在此文描述了绘制宿主-微生物-环境相互作用轴的数据和方法，此研究为未来的任务规划提供了强大的健康和医疗动力。
标题：Facemask acne attenuation through modulation of indirect microbiome interactions
译名：通过间接调节微生物组相互作用来减轻口罩痤疮
作者：Han-Hee Na等
时间：2024-06-20
期刊：NPJ biofilms and microbiomes
影响因子：7.8
DOI：10.1038/s41522-024-00512-w
摘要
在新冠肺炎大流行期间，口罩在防止病毒颗粒的人-人飞沫传播方面发挥了关键作用。然而，长时间戴口罩会引起皮肤刺激，俗称“口罩痤疮”，表现为痤疮和接触性皮炎，主要由致病性皮肤微生物引起。先前的研究表明，假定致病微生物是厌氧细菌，但与口罩相关的皮肤病的发病机制仍不明确。因此，我们使用依赖培养和独立培养的方法来表征口罩相关皮肤微生物群的发育作用。宏基因组分析显示，大多数口罩微生物群是源自皮肤而非唾液的厌氧细菌。先前的工作已证明了病原菌和微生物组中拮抗菌株之间的直接相互作用。我们将这一分析扩展到包括病原菌和其他本土细菌之间的间接相互作用，这些细菌被归类为“病原体辅助菌（PH）”或“病原体抑制剂（PIn）”菌株。对从口罩中分离的细菌进行体外筛选，发现这两种菌株都能拮抗和促进病原体的生长。使用小鼠皮肤感染模型验证了这些数据，在该模型中，我们观察到病原体感染后症状的减轻。此外，病原体辅助抑制剂（IPH）菌株在体外和体内都不会直接减弱病原体的生长，它會通过苯基乳酸等PH抑制性抗菌产品间接抑制症状发展和病原体生长。总之，我们的研究首次定义了口罩下微生物群的间接相互作用可以通过抑制皮肤病原体来控制口罩症状的机制。
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作者研究团队首先证明了口罩中存在致病性厌氧菌，这些细菌会促进皮肤病，并通过面部皮肤上的间接微生物群相互作用，为减少皮肤炎症提供了潜在的控制方法。
标题：Exploratory multi-omics analysis reveals host-microbe interactions associated with disease severity in psoriatic skin
译名：探索性多组学分析揭示了与银屑病皮肤疾病严重程度相关的宿主-微生物相互作用
作者：Ying Yang等
时间：2024-06-25
期刊：EBioMedicine
影响因子：9.7
DOI：10.1016/j.ebiom.2024.105222
摘要
背景：银屑病（Pso）是一种慢性炎症性皮肤病，对身体和心理都有挑战。皮肤微生物组的失调与Pso有关，但目前仍缺乏对宿主-微生物相互作用的全面多组学分析。为了弥补这一差距，我们采用了将宏基因组鸟枪测序与皮肤转录组学相结合的综合方法，进行了一项探索性研究。方法：这是一项横断面研究，包括斑块型银屑病（Pso）的成年患者和健康志愿者。从下背部的病变和非病变皮肤区域采集皮肤微生物群样本和活组织检查。采用加权基因相关网络分析（WGCNA）进行基因共表达网络分析，并进行细胞去卷积来估计细胞组分。使用宏基因组鸟枪测序法鉴定了微生物组的分类和功能特征。利用Spearman相关性分析了宿主基因和微生物之间的相关性。研究结果：确定了宿主的抗病毒反应和干扰素相关网络，并与银屑病的严重程度相关。皮肤微生物组显示，在PASI重度-中度组中，拟棒状杆菌的患病率更高，这与干扰素诱导的宿主基因有关。确定了两个不同疾病严重程度的银屑病集群。细胞凋亡相关抗菌肽（AMP）和微生物有氧呼吸I途径的表达变化可能是造成疾病严重程度差异化的部分原因。解释：我们的多组学分析首次揭示了与银屑病严重程度相关的抗病毒反应和模拟梭菌的存在。它还鉴定了两种具有不同AMP和代谢途径表达的银屑病亚型。我们的研究为理解银屑病中宿主-微生物的相互作用提供了新的见解，并为开发治疗这种慢性皮肤病的亚型特异性策略奠定了基础。
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本研究利用多组学分析，首次揭示了C.simans的存在以及与疾病严重程度相关的抗病毒反应。还发现了两个具有不同AMP和代谢途径表达的银屑病簇，为银屑病宿主基因表达与皮肤微生物组之间的关联提供了新的见解。
标题：Slaughtering processes impact microbial communities and antimicrobial resistance genes of pig carcasses.
译名：屠宰过程影响猪胴体的微生物群落和抗微生物耐药性基因
作者：Tara N Gaire等
时间：2024-06-30
期刊：The Science of the total environment
影响因子：8.2
DOI：10.1016/j.scitotenv.2024.174394
摘要
屠宰场中的几个步骤可能会影响用于进一步肉类加工的动物尸体上微生物和相关抗性基因（ARGs）的存在。我们研究了从猪进入屠宰场到胴体加工结束，这些过程如何影响具有不同农场抗菌药物暴露状态的猪群的耐药性微生物组。使用有针对性的富集宏基因组方法，我们从屠宰过程和食品安全干预之前、期间和之后依次收集的混合皮肤（Nõ=õ42）和胴体拭子（Nř=⁄63）中鉴定了672种独特的ARG，这些ARG对43种不同的AMR类具有耐药性。我们观察到，在屠宰前后，猪的耐药性和微生物特征发生了显著变化，在屠宰和胴体加工过程中，无论农场是否进行过抗菌处理，ARG计数、多样性和微生物DNA负荷都显著下降。这些结果表明，屠宰场现有的干预措施不仅能有效降低病原体负荷，还能有效降低总体细菌负荷，包括猪肉胴体上的ARGs。伴随着微生物和ARG计数的减少，我们观察到非药物特异性ARG的相对丰度增加，例如那些对金属和杀生物剂，特别是汞具有耐药性的ARG。通过严格的共定位程序，我们发现大多数汞ARGs与假单胞菌科和肠杆菌科的基因组有关。总之，这些发现表明，在从活肌肉到肉类的过渡过程中，屠宰场内的屠宰和加工实践可以塑造猪肉胴体的微生物和ARG特征。
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此研究结果证明了屠宰场内的现有干预措施对于猪肉胴体中的病原体与ARGs细菌控制是有效的。
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