《eLife》重磅！全球首次闡明腸道微生物與糖尿病相關性背后的原因 | 腸道君周刊
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eLife：腸道微生物分泌的蛋白可誘導胰島β細胞擴增進而提高胰島素水平
來自俄勒岡大學研究團隊發(fā)現(xiàn)β細胞的生長分裂可能是由腸道微生物控制的。眾所周知，β細胞是唯一能夠分泌胰島素的細胞，這一發(fā)現(xiàn)的重要性不言而喻。這一發(fā)現(xiàn)可能給糖尿病的診斷和治療增加一利器。研究人員首先比較了腸道無菌斑馬魚和有菌斑馬魚在受精6天之內胰島里的β細胞情況。發(fā)現(xiàn)，與正常的斑馬魚相比，腸道無菌斑馬魚的β細胞占據的面積明顯小很多。再測腸道無菌斑馬魚的血糖，發(fā)現(xiàn)顯著高于腸道有菌斑馬魚。接下來，研究人員把正常斑馬魚腸道微生物一種一種放回到無菌斑馬魚腸道里，看看哪種腸道微生物加進去之后，斑馬魚的β細胞可以恢復到正常水平。最終研究人員從斑馬魚的腸道微生物里找到了三種氣單胞菌屬(Aeromonas)細菌和一種希瓦氏菌屬(Shewanella)細菌，這四種細菌可以讓無菌斑馬魚的β細胞恢復到正常斑馬魚水平。為了搞清楚背后的機制，研究人員在體外培養(yǎng)了那三種氣單胞菌屬細菌，用它們的培養(yǎng)液處理腸道無菌的斑馬魚，發(fā)現(xiàn)β細胞一樣可以恢復到正常水平。如此看來，就是這些氣單胞菌在腸道里產生了特殊的物質，這些物質通過體液循環(huán)跑到胰腺了。這種物質是蛋白質還是無生物活性的化學物質？研究人員干掉細菌培養(yǎng)液中的所有蛋白質，發(fā)現(xiàn)腸道無菌斑馬魚的β細胞終于不能恢復到正常水平了。由此看來，是腸道微生物分泌的一種蛋白質在起作用。具體是哪種蛋白？研究人員又將一種氣單胞菌屬細菌A. veronii最主要的那個分泌蛋白質的大門堵上。再用這種氣單胞菌屬的細菌培養(yǎng)液處理腸道無菌的斑馬魚，發(fā)現(xiàn)斑馬魚的β細胞還是可以恢復到正常水平。這就表明，促進β細胞分裂的蛋白可以通過其他的通道出來。接下來，研究人員采用化學和物理方法，將范圍縮小到了163種蛋白質，并確定了它們的蛋白序列。通過層層篩選，最終找到了一個含261個氨基酸的蛋白質，這個蛋白質可以使腸道無菌斑馬魚的β細胞恢復到正常水平，研究人員把這個蛋白質命名BefA。當把氣單胞菌細菌的BefA基因去掉之后，這種細菌就喪失了促進β細胞分裂的能力。這再次證明，BefA蛋白是A. veronii唯一可以促進β細胞的分裂。同時，他們在人腸道內也找到幾種腸道微生物可以分泌跟BefA很像的蛋白，只是相似度不一樣。于是用相似度最高和最低的兩種蛋白處理腸道無菌斑馬魚，驚喜發(fā)現(xiàn)，斑馬魚的β細胞同樣可以恢復到正常水平。這暗示著，在人體內極有可能存在類似的現(xiàn)象。原文：A conserved bacterialprotein induces pancreatic beta cell expansion during zebrafish development.
GeroScience：滅活的人源益生菌同樣具有減少炎癥標記并促進健康的作用
來自美國維克森林醫(yī)學院的新研究測試了一種人源副干酪乳桿菌 D3-5菌株（D3-5）的健康潛力。研究發(fā)現(xiàn)，即使滅活后，D3-5在實驗中也可以有效地延長線蟲壽命，并且還可以減少老年小鼠的炎癥并改善其認知功能。研究人員首先在秀麗隱桿線蟲中測試了8種不同的滅活益生菌。秀麗隱桿線蟲的壽命大約為11-20天。發(fā)現(xiàn)D3-5延長了線蟲的壽命，并改善其生理功能。接下來，研究團隊決定在老年小鼠模型中測試滅活的D3-5，研究發(fā)現(xiàn)給予老年小鼠（79周以上）滅活的D3-5可以預防高脂肪飲食引起的代謝功能障礙，還能改善腸道通透性，減少腸道滲漏，并減少炎癥和改善認知功能。結果顯示，D3-5顯著增加粘蛋白的產生，與之成比例的是，降解粘蛋白的細菌Akkermansia muciniphila豐度也有所增加。研究人員發(fā)現(xiàn)，產生這些積極作用的關鍵成分是脂磷壁酸（LTA），這是D3-5的細胞壁成分，通過調節(jié)TLR-2/ p38-MAPK / NF-kB途徑增強粘蛋白（Muc2）的表達，從而減少與年齡有關的滲漏腸和炎癥。原文：Lipoteichoic acid fromthe cell wall of a heat killed Lactobacillus paracasei D3-5 amelioratesaging-related leaky gut, inflammation and improves physical and cognitivefunctions: from C.elegans to mice.
JCI Insight：胎兒中存在的腸道微生物來自母體
近日，來自西北大學的研究人員在人類和小鼠上進行的一項研究表明，早在胚胎時期，胎兒體內已經具有自己的腸道微生物群落，并且對免疫系統(tǒng)和新陳代謝起著重要作用。研究人員還證實，胎兒體內的微生物組來自于母體。該研究與其他僅依賴于下一代DNA測序的研究不同，還通過顯微鏡和培養(yǎng)技術驗證了測序結果，從而解決了關于胎兒中是否有微生物組存在的長達數十年的爭議。研究結果表明，促進胎兒免疫系統(tǒng)的發(fā)展可以通過刺激母親的微生物組來實現(xiàn)，通過早期干預來預防未來的疾病是可行的。此前研究已經表明，特定的微生物組在肥胖，過敏，哮喘，糖尿病，自身免疫性疾病，抑郁癥和各種癌癥中起著重要的作用。原文：Fetal exposure to thematernal microbiota in humans and mice.
Nature Communications：基因工程細菌助力炎癥性腸病治療
近日，來自哈佛大學Wyss研究所的團隊開發(fā)出基因工程大腸桿菌 Nissle 1917（EcN）產生的納米纖維網與腸道黏液結合，填充腸道發(fā)炎區(qū)域，促進腸黏膜愈合。在之前的研究中，團隊已經證明，可自我再生的益生菌水凝膠在體外能牢固地粘附在黏膜表面。這種水凝膠能經受住胃和小腸的惡劣pH值及消化環(huán)境，從而確保益生菌能安全到達目標部位。該團隊對EcN進行基因編程，使其合成并分泌一種改性的CsgA蛋白。作為大腸桿菌卷曲菌毛系統(tǒng)的一部分，這種蛋白在細菌的外表面聚集成長的納米纖維，并與腸壁表面的黏液蛋白結合。實驗證明，工程EcN口服后會在小鼠腸道內定居并繁殖，它們的卷曲菌毛纖維能與腸道黏液層結合在一起。并且分泌的融合（CsgA-TFF3）卷曲菌毛無致病性。療效研究顯示，在葡聚糖硫酸鈉（dextran sodium sulfate，DSS）誘導的小鼠結腸炎模型實驗中，從DSS處理前3天開始，每日接受工程EcN給藥的小鼠具有明顯更快的愈合和更低的炎癥反應，與對照組相比，它們體重減輕少得多，且恢復得更快。該團隊開發(fā)的這種生物相容的、安全的粘著性生物材料可作為現(xiàn)有的IBD抗炎、免疫抑制劑和抗生素療法的輔助治療，以幫助患者減少藥物暴露，并有可能為IBD復發(fā)提供保護。原文：Engineered E.coli Nissle1917 for the delivery of matrix-tethered therapeutic domains to the gut.
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