本期美格导读为大家播报有关代谢组的最新研究进展！
标题：Humid heat environment causes anxiety-like disorder via impairing gut microbiota and bile acid metabolism in mice
译名：湿热环境通过损害小鼠的肠道微生物群和胆汁酸代谢导致焦虑样失调
作者：Huandi Weng等
时间：2024-07-07
期刊：Nature Communications
影响因子：16.6
DOI：10.1038/s41467-024-49972-w
摘要
气候和环境变化会对人类的心理健康造成威胁，但特定环境条件对神经性精神疾病的影响目前尚不明确。该研究利用不同条件饲养雄性小鼠模型展示了湿热环境对大脑和肠道微生物群的影响。研究证明，湿热环境会导致雄性小鼠出现焦虑样的行为。微生物16S rRNA测序分析显示，湿热环境导致肠道菌群失调（如鼠乳杆菌丰度降低），代谢组学分析表明血清中次级胆汁酸（如石胆酸）水平升高。此外，血清和大脑皮层中促炎细胞因子的表达升高、PI3K/AKT/NF-κB信号激活以及大脑皮层中的小胶质细胞反应均表明神经炎症加剧。令人震惊的是，将湿热环境下饲养的小鼠体内的微生物移植给无菌小鼠会复现上述异常现象。并且这些异常可通过给药鼠乳杆菌出现显著逆转。在湿热季节采集的人类样本也显示鼠乳杆菌丰度降低和血清中石胆酸浓度增加的现象。
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总之，湿热环境诱发的肠道菌群失调通过损害胆汁酸代谢和增强神经炎症来推动焦虑症的发展，而服用益生菌是治疗这些疾病的潜在策略。
标题：Dietary Acculturation Is Associated With Altered Gut Microbiome, Circulating Metabolites, and Cardiovascular Disease Risk in US Hispanics and Latinos: Results From HCHS/SOL
译名：美国西班牙裔和拉丁裔的饮食习惯与肠道微生物组、循环代谢物和心血管疾病风险的改变有关：来自HCHS/SOL的结果
作者：Yi Wang等
时间：2024-06-19
期刊：Circulation
影响因子：35.5
DOI：10.1161/CIRCULATIONAHA.124.069824
摘要
饮食习惯或移民群体采用主流文化饮食会影响人类健康。该研究旨在研究美国西班牙裔和拉丁裔成年人的饮食文化适应及其与心血管疾病（CVD）、肠道微生物群和血液代谢物的关系。我们确定了一项以美国为导向的经验性饮食文化适应度评分，该评分随着受调对象接触美国时间的增加而增加。研究结果表明，经过社会人口学、生活方式和临床因素进行调整后，CVD发生风险与饮食文化适应评分呈正相关（每个SD的风险比为1.33 [95% CI, 1.13-1.57] ）。69种微生物物种与饮食文化适应有关，这是由于其全谷物、豆类和水果的摄入量较低，精制谷物摄入量较高。25种主要参与脂肪酸和甘油磷脂代谢的代谢物，与饮食文化适应相关的肠道菌群和CVD发生相关。基于这些代谢物的代理关联分析表明，饮食文化适应相关微生物组与CVD风险呈正相关（r=0.70，P<0.001）。
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在美国西班牙裔和拉丁裔成年人中，饮食文化适应度越高，心血管疾病风险越高，可能是因为肠道微生物群和相关代谢物发生了改变。饮食和微生物群靶向干预措施或为减轻饮食文化适应的心血管疾病负担提供机会。
标题：A synthetic antibiotic class with a deeply-optimized design for overcoming bacterial resistance
译名：经深度优化设计，可克服细菌耐药性的合成抗生素类
作者：Jin Feng等
时间：2024-07-18
期刊：Nature Communications
影响因子：16.6
DOI：10.1038/s41467-024-50453-3
摘要
缺乏有效对抗生素耐药细菌的新药成为全球公共卫生的日益关注。基于这项研究，本项研究通过基于结构的药物设计（SBDD）和模块化合成开发改良的抗菌药物。确定了最佳的改良化合物F8，其在体内外均表现出对耐药菌的广谱抗菌活性，并可有效缓解耐药性的发展。F8对耐抗生素（如甲氧西林、多粘菌素B、氟苯尼考 （FLO）、多西环素、氨苄西林和磺胺甲噁唑）具有显着的杀菌活性。在患有耐药菌血症的小鼠模型中，F8被发现可提高受感染小鼠的存活率同时显着降低细菌载量。多组学分析（转录组学、蛋白质组学和代谢组学）表明，鸟氨酸氨基甲酰转移酶（arcB 是F8的抗菌靶标。进一步的分子对接、等温滴定量热法（ITC）和差示扫描荧光法（DSF）研究证实arcB是F8的有效靶标。机理研究表明，F8与arcB的竞争性结合，可破坏细菌细胞膜并诱导一定程度的氧化损伤。
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该研究所报告的F8是一种颇具前途的候选药物，可用于开发抗生素制剂以对抗抗生素耐药细菌的相关感染。
标题：Integrated metagenomic and metabolomic analysis reveals distinctive stage-specific gut-microbiome-derived metabolites in intracranial aneurysms
译名：综合宏基因组学和代谢组学分析揭示了颅内动脉瘤中独特的分期特异性肠道微生物组衍生代谢物
作者：Haitao Sun等
时间：2024-07-13
期刊：Gut
影响因子：23
DOI：10.1136/gutjnl-2024-332245
摘要
本项研究旨在探讨肠道微生物群及其代谢物对颅内动脉瘤（IA）进展的影响，以及从肠道微生物组中提取的精确关联代谢生物标志物。该研究从两个不同的地理区域招募了358名未破裂IA（UIA）患者和161名IA破裂（RIA）患者，对血浆代谢组学和粪便宏基因组学进行综合分析。研究人员利用机器学习算法建立了一个分类模型，随后在一个独立群组中进行了验证。建立IA小鼠模型，验证所鉴定的特定代谢物的潜在作用。在不同的IA阶段，观察到肠道微生物群及其相关代谢物的分类和功能特征发生了明显的变化。值得注意的是，RIA 血浆中的色氨酸代谢物，尤其是硫酸吲哚酯（IS）明显升高。同时，RIA肠道微生物组中观察到色氨酸酶表达上调和吲哚生成微生物群。利用肠道微生物群衍生的色氨酸代谢物建立的模型在区分验证组中的RIA和UIA患者方面显示出显著的效果（AUC=0.97）。通过抗生素对肠道菌群的消耗降低了小鼠的血浆IS浓度，减少了IA的形成和破裂，并下调了动脉瘤壁中基质金属蛋白酶-9的表达，弹性蛋白降解减少。补充IS可逆转肠道微生物群耗竭的影响。
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该研究强调了肠道微生物组衍生的色氨酸代谢物作为区分RIA和UIA患者的生物标志物的潜力。研究结果表明，肠道微生物组衍生的IS在内脏壁弹性蛋白降解导致内脏破裂的过程中发挥着新的致病作用。
标题：Multi-parametric atlas of the pre-metastatic liver for prediction of metastatic outcome in early-stage pancre atic cancer
译名：用于预测早期胰腺癌转移结果的转移前肝脏多参数图谱
作者：Linda Bojmar等
时间：2024-06-28
期刊：Nature Medicine
影响因子：58.7
DOI：10.1038/s41591-024-03075-7
摘要
胰腺癌（PaC）切除术后经常发生转移。在这项研究中，研究者假设对转移前肝活检组织进行多参数分析，可根据转移风险、时间和器官部位对患者进行分类。研究者结合代谢组学、组织和单细胞转录组学以及多重成像方法，分析了在胰腺切除术中获得的肝脏活检组织，这些活检组织分别来自49名胰腺癌局部患者和19名胰腺非癌病变对照组患者。对患者进行前瞻性随访（中位3年），并分为4个复发组；早期（切除后<6个月）或晚期（切除后>6个月）肝转移（LiM）；肝外转移（EHM）;和无病幸存者（无疾病证据（NED））。总体而言，与对照组相比，肝癌患者的肝脏表现出炎症加强的迹象。中性粒细胞胞外陷阱（NET）的富集、Ki-67的上调和肝肌酸的显著降低区分了未来转移的患者和NED。与发生EHM的患者相比，未来发生LiM的患者具有T细胞小叶浸润少、脂肪变性少且瓜氨酸化H3水平高的特点，而发生EHM患者具有干扰素靶基因（MX1和NR1D1）过表达和CD11B自然杀伤（NK）细胞增多。sortilin-1的上调和突出的NET，以及T细胞的缺乏和CD11B NK 细胞的减少，将早发性LiM患者与晚发性LiM患者区分开来。NED的肝脏特征与对照组非常相似。利用上述参数开发出的基于机器学习的模型成功预测了手术时的转移结果，准确率为78%。
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因此，在肝癌诊断时对肝活检进行多参数分析可以确定转移风险和器官趋向性，并指导临床分层以获得最佳治疗选择。
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