一圖讀懂菌群-腸-腦軸互作(綜述)Annual Review of Medicine——[13.739] ① 腸-腦-菌群(GBM)通過免疫、神經(jīng),、內(nèi)分泌等途徑發(fā)生雙向互作,;② 內(nèi)感受維持腸腦軸穩(wěn)態(tài),其信號異常與腸腦互作障礙相關(guān),;③ 菌群通過3類信號分子作用于CNS:食物相關(guān)代謝物(如SCFA),、內(nèi)源性分子的代謝物(如次級膽汁酸、色氨酸代謝產(chǎn)物),、微生物胞壁組分(如LPS),;④ GBM軸信號需通過腸屏障和血腦屏障,菌群、炎癥信號和應(yīng)激等可調(diào)節(jié)其通透性,;⑤ IBS存在腸腦互作改變,,但菌群作用不明,靶向GBM的療法有飲食干預(yù),、藥物和認(rèn)知行為治療等,。 【主編評語】 Annual Review of Medicine發(fā)表的綜述,從系統(tǒng)的視角介紹了腸-腦-菌群(GBM)軸的互作途徑,、信號分子和屏障,,并以腸易激綜合征(IBS)為例回顧了GBM相關(guān)研究進(jìn)展。我們特意將配圖編譯為一圖讀懂,,希望能助你長知識,。(@mildbreeze) 【原文信息】 The Gut–Brain Axis 2021-10-20, doi: 10.1146/annurev-med-042320-014032 Science:腸-腦軸中的炎癥信號(一圖讀懂)Science——[47.728] ① 多種免疫細(xì)胞和神經(jīng)等非免疫細(xì)胞形成復(fù)雜互作網(wǎng)絡(luò),調(diào)控大腦和腸道的炎癥反應(yīng),;② 腸腦軸中,,炎癥信號經(jīng)系統(tǒng)-體液(腸源炎癥因子、HPA軸),、細(xì)胞免疫(壓力誘導(dǎo)的菌群失調(diào)促進(jìn)免疫細(xì)胞活化,、腸道免疫細(xì)胞遷移入腦、菌群相關(guān)代謝物影響大腦免疫細(xì)胞功能)和神經(jīng)(迷走,、背根神經(jīng)節(jié))途徑,,雙向傳遞炎癥信號;③ 自閉癥(母腸→胎腦),、IBD和IBS(迷走神經(jīng)調(diào)控腸巨噬細(xì)胞),、肥胖(腸屏障損傷、菌群失調(diào)促進(jìn)大腦炎癥)等疾病中存在腸腦軸的炎癥?,,活化的腸道免疫細(xì)胞進(jìn)入大腦可促進(jìn)多發(fā)性硬化,、卒中和帕金森病。 【主編評語】 Science發(fā)表了由4篇綜述組成的炎癥主題的特刊,,包括這篇關(guān)于腸腦軸的文章,。這篇綜述中,作者討論了參與腸-腦軸的炎癥信號傳遞的分子和細(xì)胞機制,,強調(diào)腸道和大腦在炎癥相關(guān)疾病中的相互作用,。我們特別將配圖編譯為一圖讀懂,希望能助你長知識,。(@mildbreeze) 【原文信息】 Signaling inflammation across the gut-brain axis 2021-11-26, doi: 10.1126/science.abi6087 環(huán)境微生物毒素經(jīng)腸腦軸引發(fā)帕金森病Gut——[23.059] ① 口服微生物神經(jīng)毒素β-N-甲氨基-L-丙氨酸(BMAA),,導(dǎo)致小鼠回腸粘膜菌群改變,使調(diào)節(jié)腸粘膜免疫的分節(jié)絲狀菌大幅減少,,伴隨腸道和系統(tǒng)性炎癥增加,、腸屏障和黑質(zhì)血腦屏障損傷,;② BMAA還靶向中腦線粒體,造成線粒體功能障礙,、斷裂和心磷脂暴露,,激活神經(jīng)天然免疫;③ BMAA可引起從腸至腦的α突觸核蛋白聚集(可能通過迷走神經(jīng)),;④ 這些會促進(jìn)神經(jīng)炎癥,,造成黑質(zhì)變性、多巴胺能神經(jīng)元丟失,,引起帕金森樣的運動功能障礙,。 【主編評語】 帕金森病可能始于腸道,由微生物或其毒素引起,,促進(jìn)腸道慢性炎癥最終影響大腦,。此前研究表明,β-N-甲氨基-L-丙氨酸(BMAA)是一種具有神經(jīng)毒性的環(huán)境微生物毒素,,由藍(lán)細(xì)菌產(chǎn)生,,可存在于水產(chǎn)食品中,被認(rèn)為是誘發(fā)肌萎縮側(cè)索硬化一帕金森癡呆綜合癥等神經(jīng)退行性疾病的重要環(huán)境因子,。Gut近期發(fā)表的一項研究在小鼠中表明,,長期飲食攝入BMAA可引發(fā)一系列的腸道、炎癥和神經(jīng)事件,,重現(xiàn)從腸至腦的帕金森病理進(jìn)展,。這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了對食品中BMAA的監(jiān)測和控制的重要性。(@mildbreeze) 【原文信息】 Footprints of a microbial toxin from the gut microbiome to mesencephalic mitochondria 2021-11-26, doi: 10.1136/gutjnl-2021-326023 腸道菌群通過小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)節(jié)小鼠大腦的Aβ淀粉樣變性Journal of Experimental Medicine——[14.307] ① 斷奶前的APPPS1-21雄性小鼠經(jīng)高劑量抗生素處理7天,,可減少Aβ淀粉樣變性,、小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的斑塊定位形態(tài),、Aβ相關(guān)的退行性變,;② 將APPPS1-21小鼠或野生型小鼠的糞菌移植給抗生素處理后的APPPS1-21雄性小鼠,可恢復(fù)上述表型,;③ 抗生素處理可顯著改變APPPS1-21雄性小鼠的轉(zhuǎn)錄譜,,而糞菌移植可恢復(fù);④ CSF1R抑制劑可導(dǎo)致小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞缺失,,使抗生素處理無法減少APPPS1-21雄性小鼠的Aβ淀粉樣變性,。 【主編評語】 先前的研究發(fā)現(xiàn),長期使用抗生素可誘導(dǎo)APPPS1-21雄性小鼠(阿爾茲海默癥模型)的腸道菌群失調(diào),,并導(dǎo)致β淀粉樣蛋白(Aβ)病理減少及斑塊相關(guān)小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的表型變化,。Journal of Experimental Medicine上發(fā)表的一項最新研究結(jié)果,發(fā)現(xiàn)抗生素誘導(dǎo)的小鼠大腦Aβ淀粉樣變性減少依賴于小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,。(@aluba) 【原文信息】 Gut microbiota–driven brain Aβ amyloidosis in mice requires microglia 2021-12-02, doi: 10.1084/jem.20200895 菌群相關(guān)代謝物TMA和TMAO對血腦屏障有相反的調(diào)節(jié)作用Microbiome——[14.65] ① 對腦血管內(nèi)皮細(xì)胞系的體外實驗表明,,生理濃度的TMA會破壞緊密連接,、增加血腦屏障(BBB)通透性,而生理濃度的TMAO可增強BBB完整性,;② TMAO顯著上調(diào)了4個BBB相關(guān)基因表達(dá),,其中ANXA1信號介導(dǎo)了TMAO對BBB的保護(hù)作用;③ 小鼠中,,TMAO處理可短暫增強BBB完整性,,抵抗LPS炎癥損傷對BBB的不良影響,改變大腦基因表達(dá),;④ 長期低劑量補充TMAO可防止LPS輕度炎癥應(yīng)激誘導(dǎo)的小鼠BBB破壞和記憶障礙,,伴隨對星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞的腦區(qū)選擇性調(diào)節(jié)。 【主編評語】 腸道菌群和大腦之間的互作,,可通過菌群代謝產(chǎn)物來介導(dǎo),。源自膳食膽堿和左旋肉堿的?菌群相關(guān)甲胺類代謝產(chǎn)物,比如氧化三甲胺(TMAO)及其前體三甲胺(TMA),,被認(rèn)為與血管疾病有關(guān),,但它們對血腦屏障(BBB)的影響尚需研究。Microbiome近期發(fā)表的一項研究結(jié)合了細(xì)胞和小鼠實驗,,發(fā)現(xiàn)生理濃度的TMA和TMAO可直接作用于BBB,,對BBB完整性造成相反的影響,并表明TMAO有助于抵抗炎癥損傷對BBB和認(rèn)知功能的不良影響,。該研究強調(diào)了BBB是腸-腦軸中的一個關(guān)鍵界面,,并拓展了關(guān)于微生物代謝物對大腦影響的認(rèn)知。(@mildbreeze) 【原文信息】 Regulation of blood-brain barrier integrity by microbiome-associated methylamines and cognition by trimethylamine N-oxide 2021-11-27, doi: 10.1186/s40168-021-01181-z 認(rèn)知行為療法通過腦-腸軸干預(yù)IBSMicrobiome——[14.65] ① 納入34名腸易激綜合征(IBS)患者的接受認(rèn)知行為療法(CBT)前后的糞便樣本,;② 與非應(yīng)答者相比,,CBT應(yīng)答者的基線糞便5-羥色胺水平增加,并且表現(xiàn)為肉毒桿菌增加,、擬桿菌屬減少,;③ 微生物組預(yù)測CBT響應(yīng)精度較高;④ 隨著CBT的干預(yù),,應(yīng)答者表現(xiàn)出感知運動,、腦干等區(qū)域的功能連接性下降、腦白質(zhì)完整性改變等,,并且腦部的這些變化與擬桿菌豐度增加等微生物變化有關(guān),;⑤ 因此,微生物外圍信號可以調(diào)節(jié)CBT影響的中樞過程進(jìn)而產(chǎn)生IBS腹部癥狀,。 【主編評語】 消化道和腦部雙向信號對IBS均產(chǎn)生影響,。最近的一項84名接受認(rèn)知行為療法(CBT)的腸易激綜合征(IBS)患者的雙親隨機、對照,、平行研究,,發(fā)現(xiàn)CBT可持續(xù)改善其胃腸道癥狀,。本文基于其中34名CBT患者的糞便樣本,探究了微生物在CBT干預(yù)IBS過程的作用,,以及其中腦腸軸的改變,。研究結(jié)果顯示,CBT響應(yīng)與腦部網(wǎng)絡(luò)和腸道微生物的協(xié)同改變有關(guān),。(@Bingbing) 【原文信息】 Cognitive behavioral therapy for irritable bowel syndrome induces bidirectional alterations in the brain-gut-microbiome axis associated with gastrointestinal symptom improvement 2021-11-30, doi: 10.1186/s40168-021-01188-6 國內(nèi)團(tuán)隊:多組學(xué)分析揭示腸炎患者焦慮抑郁行為與菌群的關(guān)系Gut Microbes——[10.245] ① 納入129例潰瘍性結(jié)腸炎(UC)患者 (抑郁/非抑郁或焦慮/非焦慮)+111例非UC患者(抑郁焦慮或健康),,多組學(xué)分析UC中抑郁/焦慮與菌群的關(guān)系;② 過半UC患者焦慮/抑郁,,菌群多樣性較低,,乳桿菌和腸球菌屬增加,普氏菌和毛螺菌屬減少,。四環(huán)素生物合成和維生素B6代謝下調(diào),;③ 其血清2-脫氧-D-核糖、L-哌啶酸及多種免疫球蛋白減少,,相關(guān)菌群,、代謝物及蛋白間緊密相關(guān);④ 給予2-脫氧-D-核糖和L-哌啶酸可降低結(jié)腸炎小鼠抑郁樣行為并改善其炎癥反應(yīng),。 【主編評語】 這是剛剛發(fā)表在Gut Microbes上的南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院陳玉根,、施國平、朱磊及其團(tuán)隊的一份工作,。利用多組學(xué)聯(lián)合分析,,揭示了在活動期潰瘍性結(jié)腸炎(UC)患者中抑郁焦慮與腸道菌群的關(guān)系。值得注意的是,,抑郁/焦慮UC患者的腸道菌群結(jié)構(gòu)紊亂,,菌株之間的共生或拮抗關(guān)系減弱。(@好雨) 【原文信息】 Depression and anxiety in patients with active ulcerative colitis: crosstalk of gut microbiota, metabolomics and proteomics 2021-11-21, doi: 10.1080/19490976.2021.1987779 腸道菌群與腦網(wǎng)絡(luò)連接之間的多變量關(guān)聯(lián)模式Gut Microbes——[10.245] ① 納入58名健康女性,,進(jìn)行腦核磁共振成像和糞便菌群分析,,通過大腦連接的獨立成分分析(LICA),研究腸道菌群和4個腦網(wǎng)絡(luò)連接間的多變量關(guān)聯(lián)模式,,得到10個獨立成分,;② 分析同時涉及大腦連接和菌群相對豐度的4個成分,,揭示出不同腦網(wǎng)絡(luò)和細(xì)菌類群的差異性貢獻(xiàn),,以及腦網(wǎng)絡(luò)與特定細(xì)菌豐度的關(guān)聯(lián);③ 其中,,普氏菌屬的豐度與所有腦網(wǎng)絡(luò)都相關(guān),,雙歧桿菌屬的豐度則與默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)(DMN)和額頂注意網(wǎng)絡(luò)(FPN)相關(guān)。 【主編評語】 Gut Microbes近期發(fā)表研究,,首次探索了健康人的腸道菌群與腦網(wǎng)絡(luò)連接間的多變量關(guān)聯(lián)模式,,為未來研究奠定基礎(chǔ),。(@mildbreeze) 【原文信息】 Multivariate associative patterns between the gut microbiota and large-scale brain network connectivity 2021-12-02, doi: 10.1080/19490976.2021.2006586 Nature:小腦是抑制食欲的關(guān)鍵Nature——[49.962] ① 對遺傳性多食癥患者和小鼠的分析發(fā)現(xiàn),外側(cè)小腦深部核團(tuán)DCN神經(jīng)元對食物做出反應(yīng),;② DCN前部外側(cè)亞核aDCN-Lat神經(jīng)元的激活減少小鼠的進(jìn)食,,且不導(dǎo)致補償性進(jìn)食效應(yīng);③ 激活aDCN-Lat區(qū)域表達(dá)Spp1,Miat和Crhr1的I類谷氨酸能神經(jīng)元可以顯著抑制動物食物攝??;④ aDCN-Lat神經(jīng)元的激活抑制小丘腦弓狀核饑餓敏感的AgRP營養(yǎng)神經(jīng)元;⑤ aDCN-Lat神經(jīng)元的激活提高腹側(cè)紋狀體多巴胺基礎(chǔ)水平,,從而抑制VTA-DA神經(jīng)元的敏感性,,抑制食物攝取。 【主編評語】 肥胖是目前全球面臨的重要健康問題之一,。通過限制食物攝取會顯著影響機體代謝的穩(wěn)態(tài),,而用藥物針對后腦和下丘腦調(diào)控食物攝取神經(jīng)回路干預(yù)并不能有效的維持減肥的效果,提示人腦中可能存在其他對于食物的攝取的調(diào)控機制,。但具體涉及到哪些神經(jīng)元,,機制如何并不清楚。近期一篇發(fā)表在Nature的研究工作,,通過逆轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究方法,,從一種患者缺乏飽腹感的遺傳性疾病,普拉德-威利綜合征出發(fā),,通過解剖學(xué),、分子學(xué)和功能學(xué)的研究方法發(fā)現(xiàn)小腦中前部深層小腦核(aDCN)中具有一個顯著影響飽腹感的神經(jīng)元集合。這些神經(jīng)元受進(jìn)食或者營養(yǎng)元素激活,,通過增加紋狀體多巴胺水平終止食物攝入,。但該過程并不會導(dǎo)致代謝產(chǎn)生代償性變化。這一新的,、保守的食物攝取調(diào)控神經(jīng)元集合,,可作為重要的靶點用于臨床飲食管理。(@Zhonghua) 【原文信息】 Reverse-translational identification of a cerebellar satiation network 2021-11-17, doi: 10.1038/s41586-021-04143-5 Cell子刊:飽腹神經(jīng)信號經(jīng)腸腦軸抑制果蠅過度進(jìn)食Neuron——[17.173] ① 表達(dá)利尿激素44(DH44,,一種神經(jīng)肽)的神經(jīng)元是果蠅的營養(yǎng)傳感器,,但只在饑餓時活動;② 鑒定出抑制DH44神經(jīng)元的2個外周飽腹信號:由機械感受通道Piezo介導(dǎo)的攝食后嗉囊(果蠅類似胃的器官)擴(kuò)張,,以及腹腔神經(jīng)索(VNC)中響應(yīng)體內(nèi)葡萄糖水平升高的神經(jīng)介肽/Hugin分泌神經(jīng)元,;③ 一部分DH44神經(jīng)元表達(dá)Piezo并投射到嗉囊;④ 在DH44神經(jīng)元中敲低piezo,,或者沉默VNC中的Hugin神經(jīng)元,,能刺激DH44神經(jīng)元活性、促進(jìn)飽腹果蠅攝食,。 【主編評語】 營養(yǎng)傳感器使動物能夠識別富含特定營養(yǎng)素的食物,。利尿激素44(DH44)神經(jīng)元是果蠅的營養(yǎng)傳感器,,能幫助果蠅檢測糖類,在饑餓期間活動,。然而,,DH44神經(jīng)元的調(diào)節(jié)機制尚不清楚。Neuron發(fā)表的這項研究對此進(jìn)行了探索,,鑒定出兩種不同的飽腹感信號,,在進(jìn)食狀態(tài)下通過腸腦軸的神經(jīng)機制,抑制果蠅的DH44神經(jīng)元,,從而抑制對糖的過度攝入,。(@mildbreeze) 【原文信息】 Periphery signals generated by Piezo-mediated stomach stretch and Neuromedin-mediated glucose load regulate the Drosophila brain nutrient sensor 2021-05-19, doi: 10.1016/j.neuron.2021.04.028 |
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