亚搏app登录 基因组代谢网络揭示功能冗余和精准合生制剂策略 | 热心肠日报



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哈佛大学刘洋彧团队:肠道菌群"挑食"指南,基因组代谢网络揭示功能冗余和精准合生制剂策略
Microbiome——[12.7]
① 研究背景与设计:为系统解析肠道微生物与代谢物/膳食化合物的相互作用,利用AGREDA数据库构建了818个微生物的基因组规模代谢网络模型,结合MCTS纵向队列数据绘制了微生物-代谢物-膳食化合物互作图谱。② 核心发现与意义:揭示了肠道微生物在属内具有高度代谢保守性而在属间存在巨大差异,通过网络分析阐明了群落功能冗余的稳定性,确立了利用特异性底物设计精准合生制剂的理论框架。③ 代谢能力变异:微生物代谢潜能与基因组大小正相关,物种代谢能力在同属内高度相似,而在不同属间差异可达约四倍;代谢物的可利用性呈双峰分布,即存在被广泛利用的通用代谢物与仅被少数物种利用的特异性化合物。④ 生态关联验证:在MCTS纵向数据中,代谢生态位相似的物种倾向于正相关共存,支持栖息地过滤(Habitat filtering)而非竞争排斥作为塑造肠道微生态结构的主导力量。⑤ 功能冗余分析:相比于通用代谢物或基因层面,肠道微生物处理膳食化合物的功能冗余度(nFRd)更高且随时间保持高度稳定,提示群落对饮食波动具有较强的缓冲适应能力。⑥ 特异性化合物筛选:鉴定出49种仅与不超过10种微生物物种关联的特异性膳食化合物,构建了“化合物-微生物”精准配对的合生制剂设计库。
【原文信息】
Revealing interactions between microbes, metabolites, and dietary compounds using genome-scale analysis
2026-01-30 , doi: 10.1186/s40168-025-02312-6
中科大白丽团队NC:菌群驯化肺泡巨噬细胞,牺牲免疫战力换取细胞存活
Nature Communications——[15.7]
① 背景与设计:为探究微生物群调控肺泡巨噬细胞(AMs)稳态与功能的机制,利用Lyz2creEi24fl/fl条件敲除鼠、无菌鼠及多组学技术解析分子机制。② 核心发现与意义:共生菌群通过TLR2/4信号诱导EI24表达,在维持巨噬细胞存活的同时限制了其抗肿瘤与抗病毒效能,揭示了“生存与功能”的代谢权衡。③ 表型与表观重塑:流式与ATAC-seq数据显示,Ei24缺失导致成熟巨噬细胞显著凋亡,但染色质可及性及AP-1结合基序显著增加,伴随吞噬能力与炎症反应增强。④ 活体防御与调控:Ei24缺陷小鼠对流感病毒及黑色素瘤肺转移表现出显著抵抗力;菌群移植及TLR激动剂实验证实微生物群通过TLR2/4轴维持Ei24高表达。⑤ 代谢重编程机制:海马体分析证实,Ei24缺失驱动糖酵解与氧化磷酸化(OXPHOS)双重增强,高水平OXPHOS导致线粒体ROS累积从而触发凋亡,同时赋能免疫激活。⑥ 免疫治疗转化:过继转移Ei24缺陷的骨髓来源巨噬细胞(BMDMs)在不引起肺部病理损伤的前提下,显著抑制了小鼠体内的肿瘤转移及病毒载量。
【原文信息】
Microbiota-induced EI24 improves homeostasis but impedes function of alveolar macrophages via metabolic regulation
2026-01-31 , doi: 10.1038/s41467-026-69000-3
重庆人民医院袁伟团队:肠菌衍生代谢物5-HTP或可延缓听力衰老
Advanced Science——[14.1]
① 背景与设计:为探究肠道菌群在年龄相关性听力损失(ARHL)中的作用,利用无菌(GF)小鼠、粪菌移植(FMT)及多组学技术,探究肠-内耳轴的分子互作。② 核心发现与意义:肠道菌群通过代谢物5-羟色氨酸(5-HTP)调节耳蜗PI3K/Akt-抗氧化信号通路,从而影响ARHL进程,为干预听力退化提供了新靶点。③ 菌群移植干预:将年轻小鼠菌群移植给老年受体,显著降低了听性脑干反应阈值并逆转了耳蜗螺旋神经节与血管纹的细胞衰老表型。④ 多组学图谱:宏基因组与代谢组联合分析提示,ARHL小鼠肠道双歧杆菌属丰度降低,伴随耳蜗5-HTP水平显著下调及PI3K/Akt信号通路抑制。⑤ 体外机制验证:在D-半乳糖诱导的耳蜗细胞衰老模型中,外源性5-HTP补充通过激活PI3K/Akt/Nrf2信号轴,上调抗氧化酶表达,并清除活性氧。
【原文信息】
Gut-Metabolome-Proteome Interactions in Age-Related Hearing Loss: Insights from Fecal Microbiota Transplantation and Multi-Omics Analyses
2026-01-31 , doi: 10.1002/advs.202514269
中风后肠菌入脑,交感神经如何驱动细菌跨越屏障?
Gut Microbes——[11]
① 背景与设计:针对卒中后系统性感染来源不明的问题,构建PT及pMCAO小鼠模型,结合16S rRNA测序与高分辨率成像,追踪细菌时空动态。② 核心发现与意义:卒中诱导的交感兴奋驱动肠道共生菌经受损屏障易位至缺血半球,该过程加剧运动障碍且独立于梗死体积,揭示了肠-脑轴干预的新路径。③ 细菌脑易位证据:卒中后 24-72 小时缺血核心区出现显著的副拟杆菌属、Blautia及Alistipes等肠源性细菌,无菌小鼠中无此现象证实其内源性。④ 屏障损伤:伊文思蓝示踪证实血脑屏障破坏,且结肠内ZO-1表达水平(肠屏障完整性)与脑内细菌载量显著负相关。⑤ 交感神经调控:使用β-受体阻断剂普萘洛尔抑制交感活性,可修复肠道屏障完整性并减少脑内细菌入脑量。⑥ 功能改善效应:普萘洛尔干预显著延长了卒中小鼠挂网时间,但未改变梗死体积、细胞凋亡或 CD45+ 免疫细胞浸润,提示功能获益与急性病理指标分离。
【原文信息】
Gut bacteria presence in the brain is increased after ischemic stroke in mice
2026-01-26 , doi: 10.1080/19490976.2026.2617694
南京农大熊武团队Cell子刊:原生生物捕食压力驱动根际菌群代谢合作并促进植物生长
Cell Host and Microbe——[18.7]
① 背景与设计:为探究原生生物捕食如何重塑土壤细菌代谢互作,整合全球757份土壤调查、基因组尺度代谢模型及多层级微宇宙实验进行解析。② 核心发现与意义:原生生物捕食压力驱动细菌群落从竞争转向代谢合作,通过筛选高GC含量物种并增强代谢物交换来促进植物生长,确立了根际微生物组工程化的新框架。③ 代谢模式转变:基于全球土壤数据的代谢模拟显示,原生生物多样性增加显著预测了更高的细菌代谢合作潜力及更低的代谢资源重叠度。④ 性状选择机制:宏基因组分析证实,捕食压力显著筛选出高GC含量且偏好酸性碳源的细菌类群,该表型与更强的代谢互养能力密切相关。⑤ 分子互作验证:合成群落共培养实验表明,捕食导致细菌间代谢物交换通量增加,并显著上调了生长素IAA合成及铁载体产生相关基因的表达。⑥ 表型结局:在无菌土复种及番茄盆栽实验中,原生生物的添加显著提升了根际细菌的代谢合作水平,并最终导致植物株高和生物量的显著增加。
【原文信息】
Predation by soil protists shifts bacterial metabolism from competitive to cooperative interactions
2026-01-29 , doi: 10.1016/j.chom.2026.01.006
Cell子刊:珊瑚共生功能体的昼夜节律调控
Cell Host and Microbe——[18.7]
① 背景与设计:为探究昼夜节律对珊瑚全生物功能的影响,对脑珊瑚Pseudodiploria strigosa及其共生藻Breviolum sp.进行连续3天的高分辨率原位转录组及微生物组分析。② 核心发现与意义:宿主展现出以黎明为节点的精确转录重置,共生藻节律较微弱,微生物群落虽组成稳定但通过共现网络重构实现昼夜代谢功能切换,揭示了共生功能体层面的节律调控框架。③ 宿主转录节律:宿主基因表达在黎明显著激增,主要涉及大分子合成与稳态维持,正午则通过PI3K-Akt及Ras通路驱动合成代谢与结构重塑。④ 共生藻响应:共生藻转录组波动较平缓,但正午显著富集溶酶体活性及异生物质代谢通路,提示其优先应对光合作用衍生的氧化压力。⑤ 微生物组动态:原核与真核微生物群落组成在昼夜间保持高度稳定,但网络分析揭示了从昼间碳水化合物代谢向夜间甲基营养代谢的转化。
【原文信息】
Temporal transcriptional rhythms govern coral-symbiont function and microbiome dynamics
2026-01-28 , doi: 10.1016/j.chom.2026.01.004
南京师大李亚楠团队:AI赋能器官芯片,肠屏障药物筛选新利器
Advanced Science——[14.1]
① 背景与设计:针对肠屏障功能缺乏连续无创监测手段的难题,构建了结合人工智能图像分割算法的超构表面等离子体共振比色传感器平台,以实时评估人源Caco-2细胞动力学。② 核心成果与意义:该系统实现了从细胞粘附到屏障修复全生命周期的无标记可视化监测,建立了高灵敏度体外筛选与体内疗效预测的转化医学新范式。③ 芯片优化:聚乙烯亚胺修饰的纯金纳米杯阵列芯片显著增强了细胞界面相容性,支持了长达72小时的高信噪比连续成像及屏障形成。④ 损伤监测:相较于传统CCK-8终点法,该平台对乙醇诱导的早期上皮微损伤检测灵敏度提升了2倍,能精准捕捉低浓度下的可逆性破坏。⑤ 修复评估:实时数据显示二氢槲皮素呈剂量依赖性地修复酒精性屏障损伤,且体外有效修复阈值被界定为20 μM以上。⑥ 体内验证:小鼠酒精性损伤模型证实,二氢槲皮素显著改善了肝肠病理并上调紧密连接蛋白表达,其量效关系与体外平台预测高度一致。
【原文信息】
Innovative Metasurface Colorimetric Cell-on-a-Chip Sensor for Continuous, Label-Free, Non-Destructive Assessment of Intestinal Barrier Dynamics
2026-01-28 , doi: 10.1002/advs.202523118
Science子刊:肠道如何控制成瘾?迷走神经是多巴胺系统的隐形开关
Science Advances——[12.5]
① 背景与设计:针对内感受信号如何调控奖赏行为的问题,利用膈下迷走神经切断(SDV)小鼠模型,结合光纤记录、膜片钳及病毒示踪技术,系统解析了肠-脑迷走神经轴对中脑边缘多巴胺系统的门控作用。② 核心发现与意义:肠-脑迷走神经轴构成性地调节腹侧被盖区(VTA)多巴胺神经元的自发及爆发式放电,是决定自然奖赏(食物)与药物奖赏(可卡因)强度的关键内感受闸门。③ 行为与多巴胺动态:SDV显著削弱了小鼠对高脂高糖食物及可卡因的条件位置偏爱与自身给药行为,光纤记录证实伏隔核(NAc)在奖赏预期及摄入阶段的多巴胺释放显著受损。④ VTA神经元机制:离体与在体记录显示,迷走神经阻断导致VTA多巴胺神经元兴奋性突触输入减弱,且谷氨酸受体(Grin1, Gria1)及即刻早期基因(cFos)表达显著下调。⑤ NAc突触重塑:SDV导致NAc中多巴胺受体阳性神经元(SPNs)发生结构重塑,D1R-与D2R-SPNs的树突棘密度均显著降低,且D2R-SPNs表现出膜电阻增加等异常兴奋性特征。⑥ 受体功能验证:药理学实验证实,SDV小鼠对D1R激动剂诱导的运动增多及D2R拮抗剂诱导的僵住症反应迟钝,表明迷走神经张力缺失损害了多巴胺受体下游的信号传导功能。
【原文信息】
The gut-brain vagal axis governs mesolimbic dopamine dynamics and reward events
2026-01-30 , doi: 10.1126/sciadv.adz0828
青大附院周岩冰团队JAMA子刊:2周术前"集训",改善衰弱老年胃癌患者手术预后
JAMA Surgery——[14.9]
① 研究背景与设计:纳入中国15个中心的368名老年衰弱胃癌患者,通过随机对照试验评估至少2周的监督式居家多模式预康复对围手术期功能及临床结局的影响。② 核心发现与意义:预康复(结合加速康复外科)显著降低术后并发症发生率,增强生理储备,并缩短重症监护及住院周期。③ 功能改善:预康复组术前6分钟步行试验(6MWT)距离较基线显著增加,同时显著降低C反应蛋白(CRP)及中性粒细胞与淋巴细胞比值(NLR)水平。④ 临床结局获益:预康复显著降低术后内科并发症及Clavien-Dindo Ⅱ级轻微并发症风险,减少术后入住ICU比例,缩短机械通气时间和住院天数。⑤ 术后恢复与心理:干预组术后4周6MWT距离维持在基线以上,且术前全球健康状况、躯体与情感功能评分显著优于标准加速康复外科组。
【原文信息】
Supervised Multimodal Prehabilitation and Clinical Outcomes in Older Patients With Frailty and Gastric Cancer: The GISSG+2201 Randomized Clinical Trial
2026-01-28 , doi: 10.1001/jamasurg.2025.6256
Gut:长期FIT肠癌筛查依从者,该提前停止检测吗?
Gut——[25.8]
{jz:field.toptypename/}① 背景与设计:为明确结直肠癌(CRC)筛查的长期依从性模式及其结果,本研究分析了加泰罗尼亚地区281万人群超过七轮的两年一次粪便免疫化学检测数据。② 核心发现与意义:筛查结果在初始轮次后显著下降并趋于稳定,但仍保持临床意义;不支持在依从性高的个体中过早终止两年一次的FIT筛查。③ 依从性分布:在全队列中,29.2%受邀者表现为持续依从(完成100%轮次),46.2%受邀者从未参与。④ 首轮结果峰值:无论是全体受邀者还是依从队列,首轮筛查的阳性率、CRC及其高危癌前病变的阳性预测值和检出率均为最高。⑤ 长期趋势:在依从队列中,上述指标在第三轮后显著下降并稳定在较低水平,且显著低于同年龄段首次参与筛查的人群。⑥ 持续筛查获益:即使在第七轮,依从队列的CRC检出率仍具临床意义,且FIT阳性后结肠镜检查完成率高达87.3%。
【原文信息】
Effect of long-term adherence on faecal immunochemical test positivity rate, positive predictive value and detection rate in organised population-based colorectal cancer screening
2026-01-30 , doi: 10.1136/gutjnl-2025-336994
二线之争,乌司奴单抗与JAKi在溃结治疗中胜过维得利珠单抗
Clinical Gastroenterology and Hepatology——[12]
① 背景与设计:针对抗肿瘤坏死因子α(TNF-α)治疗失败的溃疡性结肠炎患者的二线方案选择,通过多中心回顾性队列,比较维得利珠单抗、乌司奴单抗和Janus激酶抑制剂(JAKi)的有效性与安全性。② 核心发现与意义:乌司奴单抗和JAKi的临床与生物化学缓解率均高于维得利珠单抗,但JAKi的不良事件风险显著增加,为抗TNF-α失败后的治疗序贯提供了真实世界证据依据。③ 加权疗效比较:应用能量平衡加权法控制混杂后,与维得利珠单抗相比,乌司奴单抗和JAKi在12个月内获得无类固醇临床缓解(aHR为1.54和1.66)和生物化学缓解(aHR为2.26和3.37)的概率均更高。④ 症状改善差异:乌司奴单抗在降低排便频率和直肠出血评分方面优于维得利珠单抗与JAKi。⑤ 安全性结局:JAKi治疗相关不良事件(主要为感染)的发生率显著高于其他两组,而乌司奴单抗与维得利珠单抗的安全性相似。
【原文信息】
Ustekinumab and JAK inhibitors outperform vedolizumab as second-line therapy in anti-TNF-experienced patients with ulcerative colitis
2026-01-28 , doi: 10.1016/j.cgh.2026.01.017
药物还是信念?功能性消化不良临床试验的基因组学反思
Clinical Gastroenterology and Hepatology——[12]
① 研究设计与对象:针对三环类抗抑郁药治疗功能性消化不良证据有限的问题,在多中心临床试验中纳入经CYP2D6基因型预选的正常代谢型患者,对比去甲替林阶梯递增疗法与安慰剂的疗效。② 核心发现与价值:去甲替林并未显著降低患者症状应答率,但受试者治疗信念与临床改善显著相关,提示脑-肠互动障碍中预期效应可能主导治疗反应。③ 主要疗效结局:意向治疗分析证实去甲替林组(45.5%)与安慰剂组(58.3%)在12周时达到症状缓解的比例无显著差异。④ 安全性与生物学效应:基因型预选策略使两组不良事件发生率维持在相似水平,且去甲替林组内应答者的血浆药物浓度显著高于非应答者,提示存在潜在生物学剂量效应。⑤ 心理预期影响:探索性分析证实认为自己接受去甲替林的参与者应答率显著高于认为接受安慰剂者,且该效应独立于实际分配药物及不良事件。
【原文信息】
Tailored treatment of functional dyspepsia with nortriptyline: a multi-center, double-blind, placebo-controlled trial
2026-01-28 , doi: 10.1016/j.cgh.2026.01.013
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