微生物组在人类健康和疾病中扮演着重要的角色，人类疾病的发生常常与微生物有着密切的关系。如人体肠道、口腔、皮肤和阴道为人体微生物组的重要组成部分，与之相关疾病与微生物有着重要的联系，通过研究人体疾病与微生物的关系可从微生物组角度来解析发病机理，在疾病预防，诊断及治疗提供指导性建议。

文献解读一

Human Gut Microbiota from Autism Spectrum Disorder Promote Behavioral Symptoms in Mice

发表期刊：Cell

发表日期： 2019年5月30日

IF：31.398

背景：

        孤独症谱系障碍（ASD）表现为复杂的人类行为改变，包括社交行为和刻板印象。除了遗传风险外，典型发育（TD）和孤独症患者（ASD）的肠道微生物群也有所不同，大量的遗传学研究强调了ASD病因学中新突变、拷贝数变异以及罕见和常见变异的重要性，其中许多已经在动物上建立了模型。微生物可在与遗传风险结合时改变个体的疾病症状。或者，“致病性”微生物群本身可能足以引发疾病，即使在其他非易感人群中也是如此。例如，将抑郁症、肠易激综合征相关焦虑症或精神分裂症患者体内的微生物群移植到野生型小鼠体内，可促进特定的行为症状。

研究材料：

无菌（GF）雄性和雌性C57BL/6J小鼠；BTBR（孤独症症状）小鼠

典型发育儿童（TD）和孤独症（ASD）儿童粪便样本

测序策略：

16s rDNA扩增子测序：儿童粪便 Illumina MiSeq PE150 

宏基因组测序：Illumina Hiseq 4000

研究思路：

        主要结果：

        1、ASD患者的肠道微生物群促进小鼠行为的改变，更高的重复行为、更少的社交能力和更少的运动能力，引起的行为改变在雄鼠中更为明显；

        2、特定细菌可能导致ASD的各种症状；

        3、ASD菌群促进大脑中ASD相关基因的广泛选择性剪接；

        4、肠道细菌的代谢产物可以导致小鼠出现类ASD行为；

        5、5-氨基戊酸（5AV）和牛磺酸改善BBTR（孤独症）小鼠ASD行为，降低前额叶皮层神经元兴奋。

文献解读二

The vaginal microbiome and preterm birth

发表期刊：Nature Medicine

发表日期 : 2019年5月29日

IF：30.641

    背景：

        世界每年约有1500万早产儿在小于37周的妊娠期出生。早产仍然是全球第二大新生儿死亡原因，也是中高收入经济体中最常见的婴儿死亡原因。早产（Preterm birth，PTB）的影响从儿童早期一直持续到青少年和成人。遗传学和基因-环境相互作用在决定妊娠期长短方面起着明显的作用，但环境因素，包括微生物群，是PTB最重要的因素。由尿路感染、性传播感染（包括滴虫病）或细菌性阴道病引起的细菌性炎症被认为是PTB的原因。长期以来，以乳酸菌（Lactobacillus）为主的微生物群被认为是女性生殖道健康的标志。相比之下，细菌性阴道病所观察到的具有高度物种多样性的阴道微生物群与性传播感染、PTB和盆腔炎的传播风险增加有关。

    研究材料：

    45例自发性早产孕妇患者和90例足月孕妇阴道拭子

    测序策略：

   16s rDNA扩增子测序：Illumina MiSeq PE300

   宏基因组测序：Illumina HiSeq 4000 PE150

   研究思路：

        主要结果：

        1、足月分娩的孕妇阴道菌群以 L. crispatus 为优势菌。早产组孕妇的阴道菌群多样性偏高；L. crispatus 丰度降低，BVAB1、Prevotella cluster 2、S.amnii 和 TM7-H1 丰度升高，与阴道微生态失衡呈正相关。

        2、以 L. crispatus 为优势菌的样品，丙酮酸发酵到乙酸和乳酸II的途径以及戊糖磷酸途径的非氧化分支的基因的转录活性较低。

        3、宏基因组测序数据组装出BVAB1和TM7-H1基因组草图，这两种微生物都可以产生丙酮酸、乙酸酯、L-乳酸和丙酸盐，与短链脂肪酸促进炎症导致PTB有关。

        4、早产风险也随着 G. vaginalis 的转录活性有关，早产相关菌预测的基因编码蛋白转录量在早产组中非常高。

        5、在PTB中，阴道中IP-10/CXCL10的表达水平与BVAB1呈负相关。而在TB中，IP-10/CXCL10 的表达与L.crispatus 呈负相关，与L.iners 呈正相关

        6、建立了一个概念验证模型，BVAB1、Prevotella cluster 2、s.amnii和TM7-H1能够预测PTB的风险。

文献解读三

Gut bacteria selectively promoted by dietary fibers alleviate type 2 diabetes

发表期刊：Science

发表日期：2018年3月9日

IF: 41.037

   背景：

        肠道微生物群通过碳水化合物发酵产生短链脂肪酸(SCFA)使人类受益，SCFA产生不足与二型糖尿病(T2DM)有关。人类宿主饮食提供不可消化的碳水化合物以支持细菌生长，反过来，细菌产生SCFAS以提供能量亚单位。SCFA产生不足与疾病有关，包括T2DM。在临床试验中，增加膳食纤维的摄入可减轻T2DM的疾病表现，但与截然不同的治疗反应相关。许多类群中的数百种肠道细菌共享将碳水化合物发酵成SCFAS的基因。

   研究材料：

   W组：实验组，高膳食纤维饮食干预，27人

   U组：对照组，膳食指南，16人

   108份样品粪便样本

   测序策略：

   宏基因组测序：Hiseq 3000 PE150 测序

 

   研究思路：

        主要结果：

        1、高膳食纤维饮食改善二型糖尿病患者的血糖指标、体重及血脂，额外的高膳食纤维饮食，可以更有效快速地缓解疾病；

        2、菌群移植，高膳食纤维改变了菌群，进而改善血糖代谢；

        3、富集出15株在高纤维干预后显著富的菌株，这15株菌株使人体的肠道pH值降低，丁酸盐水平增加，抑制了其他“有害菌”，减少了有害代谢产物（例如吲哚、硫化氢）的产生；

        4、产乙酸假链状双歧杆菌是本研究中最显著的促进SCFA产生菌之一。接种假链球菌菌株C95可显著降低高脂饮食诱导肥胖小鼠的增重、体脂、空腹血糖等指标。

研究思路总结

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参考文献：

1.Fettweis, J. M, et al. The vaginal microbiome and preterm birth[J]. Nature Medicine, 2019.

2.Sharon et al. Human Gut Microbiota from Autism Spectrum Disorder Promote Behavioral Symptoms in Mice[J]. Cell, 2019.

3.Liping Zhao, et al. Gut bacteria selectively promoted by dietary fibers alleviate type 2 diabetes[J].Science, 2018, 359(6380):1151-1156.

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