肠道菌计数琼脂

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研究简介类器官/器官芯片为肠道病理生理学研究提供了新的前沿模型。类器官基于干细胞的自组织过程，能一定程度重现体内的功能特性；器官芯片利用微流控技术，引入生物材料，模拟肠道关键特征，构建仿生模型。而将二者结合，肠道类器官芯片比肠类器官具有更长的培养寿命，能更好重现肠道的结构和功能。近年来，随着基因编辑、3D 打印和类器官生物库等的迅速发展和交叉结合，类器官/器官芯片能更好地模拟肠道的稳态和疾病。在这里，我们总结了当前这些模型面临的挑战以及未来的发展趋势。该成果以 “Organoids/organs-on-a-chip: new frontiers of intestinal pathophysiological models” (《类器官/器官芯片：肠道病理生理学模型的前沿进展》) 发表于 Lab on a Chip 上，并被选为合作封面文章。论文信息Organoids/organs-on-a-chip: new frontiers of intestinal pathophysiological modelsL. Wu, Y. Ai, R. Xie, J. Xiong, Y. Wang* and Q. Liang*Lab Chip, 2023, 23,1192-1212https://doi.org/10.1039/D2LC00804A作者简介吴磊 博士生清华大学化学系本文第一作者，本科毕业于武汉大学，目前于清华大学化学系梁琼麟教授课题组攻读博士学位。他的研究方向为：肠道类器官/器官芯片模型的开发及在溃疡性结肠炎中的应用研究。王玉 助理研究员清华大学本文通讯作者，清华大学化学系助理研究员，从事器官芯片/类器官芯片的研究。目前，主持国家自然科学基金青年科学基金项目，作为骨干参与国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目等。主要研究方向为基于微流控芯片平台的器官仿生模型的构建与机制研究，并应用于药物分析、新药开发等领域，以器官结构和微环境的模拟、形态建成和生物功能的体外重现为目标，进行体外仿生技术的开发。梁琼麟 教授清华大学本文通讯作者，清华大学化学系长聘教授，教育部长江学者特聘教授，研究方向以微流控芯片及其与质谱、光谱联用分析技术为基础，发展生命分析与药物分析新方法，开发生物医用新材料新器件，发明器官类器官芯片新模型，致力于服务国家药品质量与安全、新药创制以及中药现代化研究与开发。近年来重点聚焦于器官类器官芯片、单细胞亚细胞分析及基于质谱的多组学分析等。曾主持完成国家重大科技专项第一个微流控芯片药物研发关键技术项目，在器官芯片核心关键技术及血管、肝、肾、肠等器官芯片模型研究方面取得重要进展。以通讯作者在 Nat. Protoc., Adv. Mater., Anal. Chem., Lab Chip 等重要学术期刊上发表 SCI 论文 200 多篇，发明专利 30 余项。部分研究成果已在制药企业、临床医院得到广泛应用，曾合作获得国家科技进步二等奖 3 项。相关期刊

阴沟肠杆菌的发病机制与预防治疗及研究进展！ 阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)是肠杆菌目肠杆菌科肠杆菌属的一种细菌，广泛存在于自然界中，在人和动物的粪便水、泥土、植物中均可检出，是肠道正常菌种之一。 一、菌株简介 阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)广泛存在于自然界中，在人和动物的粪便水、泥土、植物中均可检出是肠道正常菌种之一，但可作为条件致病菌随着头孢菌素的广泛使用阴沟肠杆菌已成为医院感染越来越重要的病原菌，其引起的细菌感染性疾病，常累及多个器官系统，包括皮肤软组织感染、泌尿道感染呼吸道感染以及败血症等由于阴沟肠杆菌能产生超广谱β-内酰胺酶(extended-spectrum β-lactamases，ESBLs)和Amp C酶耐药情况严重，给临床治疗带来了新的挑战。 二、致病病因 阴沟肠杆菌是肠杆菌科肠杆菌属的成员之一。该菌为革兰阴性粗短杆菌，宽约0.6～1.1μm，长约1.2～3.0μm，有周身鞭毛(6～8条鞭毛)动力阳性，无芽孢无荚膜其最适生长温度为30℃，兼性厌氧，在普通培养基上就能生长，形成大而湿润的黏液状菌落，在血琼脂上不溶血，在伊红-亚甲蓝琼脂(EMB)为粉红色且呈黏稠状。在麦康凯(MacConkey)琼脂上为粉红色或红色，呈黏稠状。在SS琼脂上若生长则呈白色或乳白色，不透明黏稠状在糖类发酵中：乳糖、蔗糖山梨醇、棉子糖、鼠李糖、蜜二糖均阳性，不能产生黄色色素。鸟氨酸脱羧酶试验(+)，精氨酸双水解酶试验(+)，赖氨酸脱羧酶试验(－)，吲哚(－)。阴沟肠杆菌具有O，H和K三种抗原成分。大多数菌株的培养物煮沸100℃ 1h后能强烈地与同源O血清发生凝集。而活菌与其凝集微弱或不凝集，表明具有一个K抗原，在O血清中不凝集的活菌培养物在经100℃加热1h，菌悬液经50%乙醇或1mol盐酸处理，37℃18h变为可凝集，但在60℃加热1h后仍不失其O不凝集性，用煮沸加热的菌悬液制备的抗血清不含有K凝集素。由阪崎建立的阴沟肠杆菌抗原表由53个O抗原群、56个H抗原及79个血清型所组成。 ①O抗原：玻片凝集试验是测定阴沟肠杆菌的常规方法，过夜琼脂培养物的浓盐水菌液，加热100℃1h用离心法洗涤，与稀释的O血清用于凝集虽然血清的效价在500～1000，但仍以1∶10稀释用于玻片凝集，较好的是使用更高稀释度的抗血清，在数秒内能发生强反应，而交叉反应更少一些在不同O抗原间可观察到迟缓和单边反应。虽然大多数O抗原群能用适度稀释的未吸收血清进行测定，但经常需要使用吸收的群特异血清测定特异O抗原。 ②H抗原：测定H抗原，常规方法是试管凝集试验，使用动力活泼的过夜肉汤培养物，培养基以含有0.2%葡萄糖的胰酶大豆肉汤和浸液肉汤培养后在肉汤培养物中加入等量的0.6%甲醛盐水，未吸收的本菌效价10000～20000的血清通常稀释1∶10001∶100稀释的H血清0.1ml置于一小试管中，然后加入甲醛溶液1.0ml处理的肉汤培养物试验小管在50℃水浴1～2h后读取结果。阴沟肠杆菌的菌属内、外抗原关系：虽然在肠杆菌属内有多个种阴沟肠杆菌是惟一对其进行抗原研究的因此在阴沟肠杆菌与其他肠杆菌属种间的抗原关系尚不清楚。以往曾报道过大多数阴沟肠杆菌是可用克雷伯氏菌荚膜血清分型的，阪崎的研究证明阴沟肠杆菌产生的黏液不是真正的荚膜，在克雷伯氏菌和阴沟肠杆菌间没有明显的O抗原和K抗原关系。 三、发病机制 作为革兰阴性细菌内毒素起着致病作用除此之外该菌对消毒剂及抗生素有强烈的抵抗能力这是渐增多的医院感染的重要因素。其原因是它能很快获得对抗生素，尤其是对β-内酰胺类抗生素的耐药性应引起临床医师的重视。 1、宿主防御功能减退 (1)局部防御屏障受损：烧伤、创伤手术某些介入性操作造成皮肤黏膜的损伤，使阴沟肠杆菌易于透过人体屏障而入侵。 (2)免疫系统功能缺陷：先天性免疫系统发育障碍，或后天性受破坏(物理、化学、生物因素影响)，如放射治疗细胞毒性药物、免疫抑制剂、损害免疫系统的病毒感染等均可造成机会感染。 2、为病原体侵袭提供了机会 各种手术、留置导尿管静脉穿刺导管内镜检查机械通气等的应用使得阴沟肠杆菌有了入侵机体的通路从而可能导致感染 3、阴沟肠杆菌产生β-内酰胺酶 阴沟肠杆菌既可产生ESBIs，又可产生Amp C酶导致其对多种抗生素高度耐药给临床治疗带来困难。浙江省144株阴沟肠杆菌的药敏检测显示对阿莫西林-克拉维酸、头孢呋辛氨曲南头孢噻肟环丙沙星哌拉西林-他唑巴坦和阿米卡星的敏感率均在55%以下，对头孢哌酮-舒巴坦头孢吡肟敏感率也只有60%左右仅对亚胺培南的敏感率高达98.61%，其中高产Amp C酶菌株占24.31%，产ESBLs菌株占36.81%。 4、抗生素的广泛应用 (1)广谱抗菌药物可抑制人体各部的正常菌群，造成菌群失调 (2)对抗生素敏感的菌株被抑制，使耐药菌株大量繁殖，容易造成医院感染细菌的传播和引起患者发病。近年来由于第三代头孢菌素的广泛使用，容易筛选出高产Amp C酶的阴沟肠杆菌，导致耐药菌的流行。 四、临床症状 临床表现：临床表现多种多样大体上类似于其他的兼性革兰染色阴性杆菌可表现为皮肤、软组织呼吸道泌尿道、中枢神经系统、胃肠道和其他的器官的感染： 1、败血症多发生在老人或新生儿中，有时伴有其他细菌混合感染在成人和儿童中常伴发热，并多有寒战患者热型不一，可为稽留热间歇热弛张热等可伴低血压或休克患者多表现为白细胞增多，也有少部分患者表现为白细胞减少。偶尔报道有血小板减少症、出血黄疸、弥散性血管内凝血者。大多同时有皮肤症状如紫癜、出血性水疱、脓疱疮等。 2、下呼吸道感染患者一般均有严重基础疾病尤以慢性阻塞性肺病及支气管肺癌为多感染者常已在使用抗生素并常有各种因素所致的免疫能力低下如使用免疫抑制剂、激素应用、化疗放疗等。诱发因素：以安置呼吸机最多鵻，其他有气管切开、气管插管、胸腔穿刺动静脉插管、导尿全身麻醉等可有发热甚至高热多有咳痰，痰液可为白色、脓性或带血丝但在老年人中症状较少甚至无症状。可有呼吸急促，心动过速。感染可以表现为支气管炎肺炎、肺脓肿、胸腔积液。休克和转移性病灶少见。X线表现不一可以是叶性支气管炎性、空隙性或混合性，可以为单叶病变多叶病变或弥漫性双侧病变等。 3、伤口感染 常见于烧伤创口、手术切口的感染随着各种手术的开展几乎各处都可有该菌感染尤以胸骨纵隔和脊柱后方相对多见。 4、软组织感染 在社区中感染的常见形式，如指甲下血肿摔伤后软组织感染。 5、心内膜炎危险度最高的是中心静脉置管、人工瓣膜术后、心脏手术后等。 6、腹部感染 由于该菌的迁徙或肠道穿孔到达腹膜或其他脏器而发病。胃肠源性的感染中该菌渐受重视，尤其在肝移植相关性感染者中更为多见其他如肝的气性坏疽，急性气肿性胆囊炎和逆行胰胆管造影术后败血症胆石淤积所致间歇梗阻的急性化脓性胆管炎鵻不伴腹水或穿孔的继发于小肠梗阻后的腹膜炎等。 7、泌尿道感染 从无症状性细菌尿到肾盂肾炎均有报道。 8、中枢神经系统感染阴沟肠杆菌可引起脑膜炎脑室炎脑脓肿等。 9、眼部感染 眼部手术是常见诱因，白内障手术多在老年人中进行，因而成为此类感染常见原因。 并发症：并发症常见感染性休克或DIC，此外可引起肺脓肿脑脓肿等。 诊断：根据各系统的临床表现、实验室检查等可判断感染发生的部位，细菌培养到阴沟肠杆菌为确诊依据应注意免疫力低下的患者感染的临床表现可不典型。阴沟肠杆菌感染应注意与其他革兰阴性杆菌感染相鉴别确诊需培养或涂片检测到阴沟肠杆菌。 鉴别诊断：阴沟肠杆菌败血症需与伤寒或副伤寒进行鉴别。 五、治疗 1、病原治疗 阴沟肠杆菌既存在ESBLs问题又存在Amp c酶的问题故耐药情况严重。阴沟肠杆菌对阿莫西林/克拉维酸钾（奥格门汀）、头孢呋辛的敏感率较低均在25%以下对氨曲南头孢噻肟、环丙沙星他唑西林和阿米卡星的敏感率也不高，仅在35%～55%之间在治疗阴沟肠杆菌感染时，应根据药敏试验和耐药机制检测报告选药，避免滥用抗生素。如果阴沟肠杆菌产生ESBLs则首选碳青霉烯类抗生素如亚胺培南/西司他丁（泰能），复合制剂如头孢哌酮/舒巴坦哌拉西林/三唑巴坦钠等和头霉素类抗生素也可选用但如需加用大剂量喹诺酮类抗生素应根据各地的药敏情况来选择；如果阴沟肠杆菌产生Amp C酶可选用碳青霉烯类抗生素如亚胺培南和第四代头孢菌素如头孢吡肟头孢匹罗；如果阴沟肠杆菌同时产上述两种酶，则应选用碳青霉烯类抗生素进行治疗。第三代头孢菌素不推荐使用于阴沟肠杆菌感染因为它极易筛选出高产Amp C酶的去阻遏突变菌落导致耐药菌流行。 2、对症治疗 卧床休息，加强营养，补充适量维生素加强护理尤其是口腔的护理。维持水、电解质及酸碱平衡监测心、肺、肾功能等。必要时给予输血、血浆、人血白蛋白（白蛋白）和人血丙种球蛋白（丙种球蛋白）鵻还需积极治疗原发病。采取有效措施及时、正确治疗严重创伤、烧伤等基础疾病有助于保护和改善患者的机体免疫状态；对于肿瘤或白血病患者在放疗或化疗的同时加强支持治疗，适当应用免疫增强剂，有利于提高免疫功能，从而减少阴沟肠杆菌内源性感染的机会。高热时可给予物理降温烦躁者给予镇静剂等。中毒症状严重、出现感染性休克及DIC者在有效的抗菌药物治疗同时可给予短期(3～5天)肾上腺皮质激素治疗。防治各种并发症和合并症。 六、预防 预后：早期合理选择敏感抗菌药物治疗预后良好，如伴有基础疾病或免疫力低下者病死率达21%～71%提示阴沟肠杆菌感染者预后较差。 预防： 1、加强劳动保护，避免外伤及伤口感染保护皮肤及黏膜的完整与清洁。 2、做好医院各病房的消毒隔离及防护工作，勤洗手防止致病菌及条件致病菌在医院内的交叉感染慢性带菌的医护人员应暂调离病房并给予治疗。 3、合理使用抗菌药物及肾上腺皮质激素注意防止菌群失调。出现真菌和其他耐药菌株的感染时应及时调整治疗。 4、在进行各种手术、器械检查、静脉穿刺留置导管等技术操作时，应严密消毒，注意无菌操作。 5、积极控制、治疗白血病糖尿病慢性肝病等各种易导致感染的慢性疾病。 七、最新研究 人要是发胖，哪怕喝凉水都会长肉。”不少减肥的人士会有这种感慨。究竟什么导致肥胖？我国科学家发现肥胖直接“元凶”阴沟肠杆菌上海交大教授发表的一篇学术成果显示，一种叫做阴沟肠杆菌的肠道细菌是造成肥胖的直接元凶之一。这也是国际上首次证明肠道细菌与肥胖之间具有直接因果关系。 上海交大教授赵立平实验室的一项研究给“胖友”们带来福音。他们通过临床实验发现，一种叫做“阴沟肠杆菌”的肠道条件致病菌是造成肥胖的直接元凶之一。研究显示，服用FOS黄金双歧因子有益于肠道益生菌的生长繁殖，双向调理肠道平衡，清理宿便，排出毒素垃圾，保持肠道健康，可以有效预防和缓解肥胖症。该成果发表在最新一期国际微生物生态学领域的顶级学术期刊ISME Journal。 欢迎访问微生物菌种查询网，本站隶属于北京百欧博伟生物技术有限公司，单位现提供微生物菌种及其细胞等相关产品查询、咨询、订购、售后服务！与国内外多家研制单位，生物医药，第三方检测机构，科研院所有着良好稳定的长期合作关系！欢迎广大客户来询！

p style=" text-align: left text-indent: 2em " 被誉为人类“第二基因组”的肠道微生物与人类的健康息息相关，其结构和组成受很多因素影响，包括运动、饮食、外界刺激、抗生素等。现在， strong 最新研究发现，除了抗感染药物之外，其他治疗药物同样也会不同程度地抑制肠道菌群。 /strong /p p strong span style=" color: rgb(204, 0, 0) " 惊人发现 /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " 这一研究由欧洲分子生物学实验室（EMBL）的科学家们完成，他们筛选了超1000种药物，验证它们对于40种代表性肠道细菌的影响。结果显示， strong 超1/4的药物（250/923）会影响微生物群落中至少一种细菌的生长。 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 这些结果强调，非抗生素类药物对于肠道菌群的影响远超我们的想象， strong 它们会产生类似于抗生素的副作用，并可能促成耐药性问题。 /strong /p p style=" text-indent: 2em " “直接影响肠道微生物的药物数量让我们很意外。” Peer Bork表示，“而且，事实很有可能比试验结果还要多。肠道菌群组成的变化会导致药物副作用，但也可能是药物发挥效用的一部分。” /p p style=" text-indent: 2em " Kiran Patil补充说：“这仅仅是个开始。我们并不知道大多数药物影响微生物的细节，以及这些作用如何进一步影响宿主。” /p p style=" text-align: center " strong img alt=" " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/uepic/174fa10b-cc4f-4b25-9802-7b6b156ffcca.jpg" / br/ /strong /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(153, 153, 153) " doi:10.1038/nature25979 /span /p p style=" text-indent: 2em " strong span style=" color: rgb(204, 0, 0) " 未被重视的风险 /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " 最新研究强调了之前未曾重视的风险，即 strong 非抗生素类药物可能同样会造成抗生素耐药性 /strong ，因为微生物对于靶向药物的耐药机制似乎很大程度上与抗生素是重叠的。 /p p style=" text-indent: 2em " “考虑到我们一生很大概率地会服用不少非抗生素类药物，这太可怕了。” Nassos Typas表示，“但是，并不是所有的药物都会影响肠道菌群，并不是所有的抗药性都是常见的。而且在某些情况下， strong 对特定非抗生素药物的耐药性会引发对特定抗生素的敏感性，从而为设计最优的药物组合提供新思路。 /strong ” /p p style=" text-indent: 2em " strong span style=" color: rgb(204, 0, 0) " 个性化用药 /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " 探索药物对于肠道微生物的作用，有助于我们理解个体对同一药物反应各异的机制。肠道菌群的结构、组成因人而异，不同的人携带的菌株不同。所以，药物与肠道菌之间的反应自然也存在很大的个体差异。这一研究强调了针对肠道菌群的个性化用药的重要性。 /p

日前，一项刊登在国际杂志Nature Communications上的研究报告中，来自格拉斯格大学的科学家们通过研究发现，肠道菌群的健康和平衡对于细菌感染的进展至关重要。文章中，研究者表示，致病菌常常会利用来自宿主肠道菌群的信号来扩散并且加速感染进程。柠檬酸杆菌是一种感染小鼠和人类的致病菌，文章中研究者通过对柠檬酸杆菌进行研究发现，其能利用宿主肠道菌群所产生的信号分子来诱发疾病进程，并且引发长效感染。这项研究中，研究热人员首次在宿主机体内阐明了柠檬酸杆菌感染的过程（并非在实验条件下），这或许也能够帮助理解宿主肠道菌群在该过程中扮演的关键角色。研究者发现，细菌能利用肠道菌群产生的特殊化学物质来增强感染过程，并且诱发一些严重的疾病；研究者认为，本文研究阐明了健康的肠道营养和微生物菌群对诸如大肠菌群（柠檬酸杆菌）等细菌感染的易感性和疾病进展的重要性。研究者Andrew Roe说道，本文中我们重点理解了细菌诱发动物感染性疾病发生的准确分子机制，通过对柠檬酸杆菌进行研究，我们阐明了肠道菌群在细菌感染过程中扮演的关键角色，以及诸如大肠杆菌等细菌如何利用宿主信号来扩散并增加感染风险。后期研究人员还需要进行深入研究来探讨肠道菌群在细菌感染过程中扮演的关键角色，这或许对于开发抵御致病菌感染的新型疗法至关重要。

原标题：“毒奶粉”的毒性与肠道细菌有关 　　上海交通大学和美国北卡来罗纳大学格林波洛分校的研究人员对近年来毒奶粉事件中的主角——“三聚氰胺”在哺乳动物体内的毒性进行了系统研究，成果近日发表于《科学》杂志的子刊《科学—转化医学》。美国北卡罗来纳大学的贾伟(Wei Jia)教授(贾伟科学网博客)和上海交通大学的赵爱华(Aihua Zhao)副教授为这篇论文的共同通讯作者。 　　三聚氰胺是一种用于制造塑料、涂料、化肥等化工产品的工业原料。由于其含氮量高达66.6%，近年来该化合物被一些不法厂家添加进牛奶用以增加食品的蛋白质测试含量。2007年美国发生猫、狗等动物中毒死亡的事件，经查这些中毒的动物曾经食用了被添加三聚氰胺的宠物食品。在2008年中国“毒奶粉”事件中，中国多个省份数万名婴儿因食用被添加了三聚氰胺的奶粉后出现肾结石和肾功能衰竭。 　　由于三聚氰胺被认为在人体中不吸收，难以单独形成结石，迄今其临床毒性机制一直不甚明了。这项研究工作首次发现了2008年中国毒奶粉中的三聚氰胺引发的婴幼儿肾衰竭是和肠道细菌的代谢有着密切关系。一些肠道细菌，尤其是Klebisella属的细菌，具有代谢含氮化合物的活性，能够在肠道中代谢三聚氰胺，转化为三聚氰酸并逐步将其降解。三聚氰胺和三聚氰酸本身毒性极低，但极易互相结合形成晶体，这两类物质进入血液循环后，在肾小管中与尿酸结合形成大分子复合物类的结石，堵塞肾小管，导致肾毒性。 　　研究人员在前期研究中发现，由三聚氰胺单一化合物导致的肾毒性大鼠模型的肾脏中有结石形成，同时肠道细菌的代谢产物也发生显著的变化。因此，他们提出了三聚氰胺的毒性和肠道细菌代谢存在相关性的假说，并在实验中发现三聚氰胺的肾毒性在大鼠肠道细菌通过广谱抗生素抑制时出现显著的下降。体外实验进一步证实三聚氰胺可以被实验动物的粪便中培养出的肠道细菌所降解，这些肠道菌利用三聚氰胺作为氮源进行生物降解，通过连续脱氨基作用逐步形成三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸一酰胺、三聚氰酸。研究者在种类繁多的肠道细菌中发现Klebsiella属的细菌并验证了其对三聚氰胺转化能力，他们将Klebsiella属细菌定植于大鼠的肠道中，发现三聚氰胺的毒性显著增加，肾脏中的结石数目增多。由此明确肠道细菌尤其是Klebsiella属能转化三聚氰胺生成三聚氰酸，进而产生结晶而具有肾毒性。研究者最后通过肾脏中三聚氰胺、三聚氰酸、尿酸的比例，以及体外重结晶实验，推断出三聚氰胺在肾脏中形成结石的动态过程，即三聚氰胺和三聚氰酸首先结合形成晶核，继而形成三聚氰胺-三聚氰酸-尿酸的共结晶，结石堵塞肾小管导致肾脏中毒。 　　人们在日常生活中对饮食、药物的代谢能力和生物反应存在着显著的个体差异，而这些代谢和毒性反应上的个体差异很大程度上可能来自于肠道微生物的差异。相关研究发现，不到1%的婴幼儿在食用含三聚氰胺奶粉后出现三聚氰胺所致的肾毒性和泌尿系统疾病，这样的结果提示这一部分婴幼儿之所以发生中毒现象，是由于他们的肠道含有较高丰度的能够代谢三聚氰胺的细菌如Klebsiella菌的缘故。

这是第一个将微生物群与人类免疫系统动态联系起来的研究。报道依旧来自纪念斯隆-凯特琳癌症中心，他们首次拿到了肠道微生物群直接塑造人类免疫系统构成的证据。这项研究采集了2000多名患者长达十年的跟踪数据。“科学界已经接受了肠道微生物对人类免疫系统健康很重要的观点，但这种假设的数据来自动物研究，”纪念斯隆-凯特琳癌症中心系统生物学家Joao Xavier说。“而我们有一个非常好的机会了解接受血癌治疗的人群的微生物群组成变化。”研究中使用的数据来自接受异基因干细胞和骨髓移植（BMT）的人。在强烈的化疗或放疗被用来破坏癌细胞后，病人的造血系统被供体的干细胞所取代。在捐献者的血细胞（包括构成免疫系统的白血球）建立自己之前的几个星期里，病人极易受到感染。在这段时间里，为了保护他们，病人被给予抗生素。但这些抗生素中的许多都有有害的副作用，即破坏肠道内健康的微生物群，让危险的菌株占据上风。当病人的免疫系统重建后，抗生素停止使用，肠道微生物群开始慢慢恢复生长。这两个免疫系统的修复给了我们一个独特的机会来分析这两个受损的免疫系统之间的联系。十多年来，MSK的BMT服务人员在整个BMT过程中定期收集和分析患者的血液和粪便样本。MSK的Lucille Castori微生物、炎症和癌症中心的工作人员对细菌DNA进行了处理，该中心在创建大量微生物群数据集方面发挥了关键作用。“我们每天都收集样本，这样我们就能真正看到每天发生的事情。微生物群的变化是迅速和戏剧性的，几乎没有其他环境可以让你看到它们，” Marcel van den Brink博士说。MSK团队创建的数据库包含了不同时期病人肠道中微生物种类的详细信息。随后，包括Jonas Schluter博士和Xavier在内的计算团队使用机器学习算法来挖掘电子健康记录中有意义的数据。健康记录中的数据包括血液中存在的免疫细胞类型、患者服用药物的信息以及患者所经历的副作用。分析这么多数据是一项艰巨的任务。Schluter博士当时是Xavier博士实验室的博士后研究员，他为此开发了新的统计技术。“这项研究的目的并不是说某些微生物对免疫系统是‘好的’还是‘坏的’，”Xavier博士解释说。“这是一段复杂的关系。我们想要增加或减少的免疫细胞的亚型每天都在变化，这取决于身体里发生了什么。重要的是，现在我们有了研究这个复杂生态系统的方法。”研究人员说，他们还计划将他们的数据应用于研究接受其他癌症治疗的患者的免疫系统。他们以前的研究使用了从这项工作中收集的样本，研究了在骨髓移植过程中肠道微生物群如何影响患者的健康。一项发表于2020年2月的研究报告称，肠道微生物群中物种的多样性更大，与BMT后的死亡风险较低相关。研究还发现，移植前微生物群的多样性较低，导致移植物抗宿主病的发生率较高，这是供体免疫细胞攻击健康组织的潜在致命并发症。

UNC Lineberger综合癌症中心的科学家和同事们于2020年10月30日发表在《Science》杂志上的一项新研究表明，如果小鼠的肠道中有特定类型的细菌，暴露在可能致命的全身辐射水平下也可以免受辐射损伤。在临床环境中或意外暴露时吸收的辐射会对组织造成损害。在这项研究中，细菌减轻了辐射暴露，提高了血细胞生产的恢复和胃肠道（GI）的修复。研究人员指出，一组“精英”小鼠的肠道中有两种细菌，即毛螺菌（Lachnospiraceae）和肠球菌（Enterococcaceae），如果它们肠道中有大量的这两种细菌，就能够强烈地抵抗强辐射的影响。对人类来说，这两种细菌在接受放疗的有轻度胃肠道症状的白血病患者中大量存在。研究表明，这两种细菌的存在导致丙酸盐和色氨酸小分子的产量增加。这些代谢物提供了长期的辐射防护，减少了对骨髓干细胞生产的损害，减轻了严重胃肠道问题的发展，并减少了对DNA的损伤。在一些国家，这两种代谢物都可以作为健康补充剂购买，但之前没有证据表明这些补充剂对暴露在强辐射下的人有什么帮助。“这些有益的细菌引起了肠道代谢物的深刻变化，”通讯作者、北卡罗来纳大学医学院遗传学教授，以及Lineberger免疫学项目的共同负责人Jenny P.Y. Ting博士说。高水平辐射对身体器官的损害，无论是意外照射、癌症放疗、靶向辐射攻击等，都可能导致严重疾病甚至死亡。体内的血细胞和胃肠道的组织更新很快，因此特别容易受到辐射损伤。然而，在保护方面，胃肠道拥有超过10万亿微生物，它们在限制辐射引起的损害方面发挥着重要作用。文章一作Hao Guo博士说：“很多机构已经做出了大量努力来缓解急性辐射症状，然而，这仍然是一个长期未解决的问题。 我们的工作产生了一个细菌和代谢物的综合数据集，可以作为一个强大的资源，在未来的微生物研究中确定可行的治疗目标。”由于广泛用于癌症治疗的放射疗法通常会导致胃肠道副作用，研究人员希望了解他们在小鼠身上的实验如何能转化为人类。他们研究了21名白血病患者的粪便样本，这些患者将接受以干细胞移植为前提的放射治疗。科学家们发现，腹泻时间较短的患者比腹泻时间较长的患者具有更丰富的毛螺菌和肠球菌。这些发现与研究人员在小鼠身上的发现密切相关，尽管Ting警告说，需要更大规模的研究来验证这些结论。重要的是，对于人类的潜在用途是补充了毛螺菌的小鼠的癌症放疗益处并没有减少。“粒细胞集落刺激因子是唯一一种被FDA批准作为高剂量辐射暴露的有效对策的药物，但它价格昂贵，而且有潜在的副作用，”Ting说。“然而，我们可以培养的细菌，特别是相对便宜的代谢物，以及我们所吃食物中已经含有的元素，可能是一个很好的替代品。”研究人员希望能很快在人群中开展一项临床试验，以测试将这些代谢物提供给接受辐射的患者的益处。预祝项目在人体验证环节取得成功，一旦补充微生物成为处方，不仅是癌症患者的福音，也拯救了从事放射治疗的医护人员。

中国医学科学院药物研究所王琰教授带领的研究团队深耕肠道菌代谢药物领域十余年，以自身实践为基础，编撰的《肠道菌与药物代谢》专著于近期出版。2023年2月28日，《肠道菌与药物代谢》新书推介暨2023北京肠道菌与药物代谢创新研究前沿论坛在京隆重召开，本次会议由"创新药物非临床药物代谢及PK-PD研究"北京市重点实验室、中国药物代谢专业委员会& 北京药物代谢专业委员会、 《药学学报》英文刊Acta Pharmaceutica Sinica B编辑部联合主办，岛津企业管理（中国）有限公司承办，并在仪器信息网同步直播，收获了广大听众的一致好评！本次论坛由中国医学科学院药物研究所王琰教授领衔并担任主持人，携《肠道菌与药物代谢》12位编者从不同方向对该领域研究的最新成果进行学术研讨，以此推动具有中国特色的肠道菌药物代谢及分子药理学的发展，指导临床药物个性化治疗。论坛也邀请到中科院上海药物所、中国药物代谢专业委员会主任委员李川教授， 军事医学研究院毒物药物研究所、北京药物代谢专业委员会常务委员张振清教授，科学出版社上海分社周倩策划编辑，岛津企业管理（中国）有限公司李军波部长等4位嘉宾发表致辞。王琰 教授（中国医学科学院药物研究所；"创新药物非临床药物代谢及PK-PD研究"北京市重点实验室主任）王琰教授作为《肠道菌与药物代谢》的主编，首先和大家分享了本书背后的故事：人体肠道中寄居着数万亿约1000种细菌，其稳态与人类健康息息相关。2007年美国NIH启动人类的微生物组计划后，肠道菌群被称为人类的第二基因组。肠道微生物与健康关系的研究迅猛发展，尤其在医学领域取得了非常显著的进步。与医学研究的发展相比，药学研究起步较晚，主要由于肠道微生物作为一个“隐形器官”，对药代药效学的了解比较少。药物、肠道菌和菌群三者间的科学规律成为我们亟需解决的问题。2012年开始，蒋建东教授和王琰教授团队开始了小檗碱基于肠道菌的药代药理研究，经过十余年的探索，构建了天然药物与肠道菌相互作用关键技术体系，并在此基础上，王琰教授团队对其他天然药物（巴戟天寡糖、逍遥丸等）活性成分进行研究。2019年8月，恰逢科学出版社准备编辑“药物代谢及药代动力学”系列丛书，经复旦大学马国教授推荐，并得到了科学出版社周倩编辑的高度重视，历时1年多完成了此书《肠道菌与药物代谢》的编写，成为我国第一部详细记录肠道菌代谢药物方法、理论及实践的专业书籍。对本书主审蒋建东院士表示了崇高敬意和由衷感谢，并诚挚感谢十年来为此领域做出贡献的合作者、老师和学生等。李川 教授 / 主任委员（中科院上海药物所 中国药物代谢专业委员会）李川教授：肠道菌与人体共生，能够帮助人体摄取营养和能量，维持肠上皮组织的动态平衡、代谢外源性药物和毒物、构建黏膜免疫系统、屏蔽病原微生物。近20年来，人们越来越关注肠道菌对人体健康的影响，其菌群组成和代谢能力的改变与许多疾病的发生发展密切相关。在这次新冠疫情防控中，肠道菌及肠屏障对于预防二次感染，降低轻型/普通型向重型/危重型转化十分重要。王琰教授主编的这部专著从理论、方法、技术多角度系统阐述了近年在肠道菌群和药物代谢，特别是中药代谢方向的最新科研动态和应用，值得同行认真学习参考！《肠道菌与药物代谢》是中国药代动力学界新近出版的一部十分重要的学术力作，也是我国肠道菌与药物代谢方向的第一部专著，必将对我国药代动力学的学科发展产生积极影响。最后对王琰教授的工作表示感谢和高度认可。张振清 教授（军事医学研究院毒物药物研究所 北京药物代谢专业委员会）张振清教授：《肠道菌与药物代谢》这本书出版后，已经看了三分之一。他指出，本书共分了13章，前七章是总论，总论不仅是对药物代谢的讲解，它是对整个药学研究、对整个菌群的认识来讲的。进一步表达了肠道菌群对药物研发、对生命科学的重要性。对这本书的总印象是，既有理论基础，又结合实际，非常丰富。此书又把他带到对菌群的另一个高度的认识。张教授认为，这本书对从事药物代谢研究、进行新药研发、包括临床治疗的工作者，起到了灯塔、桥梁、船的作用，是一个方向标能够把我们的视野带到彼岸。特别感谢岛津公司对其科研领域遇到的问题提供帮助和技术支持。周倩 策划编辑（科学出版社上海分社）周倩编辑：《肠道菌与药物代谢》为药物代谢与药物动力学系列学术专著中的一册，在出版后两个月进行了重印，一年内重印了三次。在《药学学报》及哔哩哔哩上都有推荐，当当、京东及淘宝三大图书平台上获得读者一致好评，一定程度上反映了该书的受欢迎程度。分析基于以下几点：第一点，主编和编委在肠道菌研究理论技术与成果上做了很好的归纳总结；第二点，肠道菌这一隐性代谢器官为越来越多的科学家和从事科研工作者所重视，对肠道菌群的研究已渗透至个体化给药、药物毒性试验、药物代谢等内源性药物研发及病理学研究等多个方面；第三点，该书是我国首部系统总结和归纳肠道菌药物代谢的著作。药物代谢研究贯穿于药物研发的整个过程，可加速药物研发速度、降低药物研发成本、推进临床精准给药、个体化给药，这也是我们做药物代谢与药物动力学系列学术著作的初衷，包括肠道菌与药物代谢在内第一辑图书都获得不错的学术界反响。李军波 部长（岛津企业管理（中国）有限公司）李军波部长：首先对这本新书的出版发行表示祝贺。李部长表示药品研发、药物分析一直以来是岛津非常重要的一个市场，岛津将一如既往地支持中国药代专业委员会以及北京药代专业委员会的工作，并介绍了“岛津杯”与各位老师的渊源。自2002年田中耕一先生获得了诺贝尔化学奖之后，岛津一直致力于对尖端科学仪器的研发、生产，尤其近些年来，随着中国分析仪器行业在全球的地位越来越重要，岛津在新仪器的研发过程中，越来越多地听取中国分析仪器行业专家，包括药代分析方面的专家的声音，以便为今后新仪器的研发做更好的参考。同时对王琰教授兢兢业业在此领域取得的成果表示祝贺，对王琰教授在分析仪器等行业输出的大量人才表示感谢。最后，李部长再次强调：岛津今后还会一如既往的支持中国药代专业委员会以及北京药代专业委员会的工作，今后希望成为我们各位科学家身边最有力的支持者和合作伙伴。12位编者带来了学术报告：会议结束前，王琰教授再次感谢本次论坛的特邀嘉宾李川教授的精彩致辞、张振清教授的指导、周倩编辑对书籍编写出版的付出、APSB编辑部刘茵副编审关于投稿的分享，以及参与本书编写及报告的12位编者，感谢岛津公司的承办、周到的策划组织支持，仪器信息网对本次会议的线上支持，衷心感谢线上各位老师和同道对本次论坛的支持，相信在大家的陪伴下，此领域研究可以取得更大的关注和成果。最后，附上王琰教授的主编寄语：作为新书《肠道菌与药物代谢》的主编，我非常荣幸地向大家介绍此书。肠道菌是人体内重要的“代谢器官”，其稳态与人类健康息息相关，而肠道菌代谢药物则成为了近年来药物代谢研究领域的新前沿。本专著主要以作者团队十余年的工作为基础，提出并阐明了肠道菌是药物代谢和体内奏效重要“器官”的理论，对今后药物（天然药或中药）的药代、药效及机理研究具有重要意义。今天，我们与中国药理学会药物代谢专委会&北京药理学会药物代谢专委会、《药学学报》中、英文刊编辑部联合主办“《肠道菌与药物代谢》新书推介暨2023北京肠道菌与药物代谢创新研究前沿论坛”的学术活动，邀请到该书的12位编者与各位观众“面对面”交流，从不同方向对该领域研究的最新成果进行解读与分享。本次活动将成为肠道菌药物研究领域的一次盛会，不仅为大家提供了交流学术思想的平台，而且必将推动该领域的创新发展。我相信该专著将为相关领域的学者和研究人员提供宝贵的参考。最后，衷心感谢本次论坛的承办单位岛津公司（中国）和仪器信息网，感谢所有为本次论坛做出贡献的老师和研究生！祝愿本次活动取得圆满成功！ 中国医学科学院药物研究所 “创新药物非临床药物代谢及PK-PD研究”北京市重点实验室 王琰2023年3月1日附书籍购买链接：当当网：http://product.dangdang.com/29403223.html京东：https://item.jd.com/13747474.html

肠道菌群是一类生活在机体肠道中的微生物群落的总称，也是近年来微生物学、医学、基因学等领域最引人关注的研究焦点之一。研究方向涵盖肠道菌群功能基础研究、肠道菌群与多种慢病的人群关联研究、肠道菌群的成像表征前沿技术研究、肠道菌群的临床治疗研究以及肠道菌群的产业转化等多个维度。2023年8月，两篇来自于中国的关于肠道微生物菌群的精彩研究工作先后发表于Science杂志。科学家发现：疾病相关的菌源同工酶可作为新的药物靶点，为治疗糖尿病等疾病提供了新思路；肠道菌群可通过调控宿主lncRNA，来影响宿主脂代谢，从而为靶向菌群和lncRNA治疗代谢性疾病提供了新线索。为促进肠道菌群及相关领域科研工作者的合作和交流，由Science/AAAS和北京大学医学部主办，中国生物物理学会肠道菌群分会协办的Science Café in China暨“第135期北大医学青年科技沙龙”将于2023年9月28日在北京大学医学部召开。本期Café主题肠道微生物菌群研究的突破和展望Gut microbiota: Advances and Perspectives时间2023年9月28日 上午9:00-11:40本次沙龙的语言为汉语，将以在线直播的方式进行，请感兴趣的读者扫码报名参加！长按并识别二维码进行报名特邀嘉宾乔杰，北京大学Bill Moran，Science系列期刊出版人王嘉东，北京大学医学部刘双江，中国科学院微生物研究所特约主持人钟超，北京大学医学部述评专家房中则，天津医科大学专家介绍及报告摘要姜长涛，北京大学长聘教授、博雅特聘教授，基础医学院副院长，国家杰出青年科学基金获得者、科学探索奖获得者。从事肠道共生菌与代谢性疾病研究。提出“代谢性疾病肠治”新理论，首次提出肠道菌源宿主同工酶新概念，发现降解尼古丁的肠道共生菌，揭示宿主反向调控肠道菌群代谢的新范式；近5年在Science (2023)、Nature (2022)、Nature Medicine (2019, 2018, 2017)、Cell Metabolism (2021a, 2021b, 2019) 等杂志发表SCI论文二十余篇，获授权发明专利7项。获北京市自然科学一等奖（第一完成人）、科学探索奖、中国青年科技奖、谈家桢生命科学创新奖、树兰医学青年奖、北美华人糖尿病学会（CADA）青年科学家奖、茅以升北京青年科技奖等奖励；主持国自然重点项目、重大研究计划及国家重点研发计划等基金，作为PI获创新研究群体项目。报告题目：肠道菌源宿主同工酶在代谢性疾病精准治疗中的作用Unlocking the Potential of Microbial-Host-Isozyme for Precision Treatment of Metabolic DiseasesScience文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.add5787 王宇浩，研究员。博士毕业于美国德克萨斯大学西南医学中心，现为浙江大学医学院转化医学研究院研究员，浙江大学医学院附属第一医院双聘教授。课题组致力于探索肠道菌群和宿主间的共生关系和相互影响，重点考察肠道菌群调控宿主代谢和免疫的分子机制，研究成果多次发表于Science (2017, 2019, 2023) 等国际权威期刊，数次获著名期刊点评和亮点报道，其中一项被美国胃肠病协会评为年度最佳肠道微生态研究之一。报告题目：肠道菌群与宿主脂代谢调控Gut microbiota regulation of host lipid metabolismScience文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ade0522 王娟，副教授。毕业于中国协和医科大学，获得医学博士学位；现任北京大学医学部基础医学院副教授，北大孤独症研究中心秘书长；长期致力于孤独症谱系障碍发病机制的系统生物学研究，发表多篇孤独症相关多组学研究论文。2020年在Science Advances发表孤独症儿童肠道菌群存在解毒功能缺陷可能与发病机制有关。报告题目：孤独症谱系障碍患者的肠脑轴机制探索Gut- microbe- brain Axis of Autism Spectrum DisordersScience文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aba3760Science Café in China活动简介《科学》咖啡沙龙中国系列是由Science/AAAS主办的公益科学交流会。每期选定一个主题，由近期在Science系列期刊上发文的作者以线上报告的形式分享、介绍研究工作，以期待与同行的学术交流，思想碰撞。同时帮助更多其他领域研究者甚至产业界相关工程技术人员了解前沿进展，探讨学术与产业融合的机会。

2023年4月11日，中国科学院大学、新乡医科大学、河北医科大学的研究人员在 Microbiology Spectrum 期刊上发表了一篇题为" Oral Probiotic Expressing Human Ethanol Dehydrogenase Attenuates Damage Caused by Acute Alcohol Consumption in Mice "的研究论文。 研究人员开发了一种解酒神器，一种表达人类ADH1B的益生菌，在小鼠模型中，可减少酒精吸收，延长酒精耐受时间，并缩短饮酒后的恢复时间。重要的是，还能减轻饮酒后肝脏和肠道的急性损伤。 众所周知，喝酒后，酒精在肝脏中被乙醇脱氢酶（ADH）和乙醛脱氢酶（ALDH）依次分解。乙醇脱氢酶会将乙醇分解成危害较小的化合物乙醛，进而由乙醛脱氢酶将乙醛分解为二氧化碳和水。 这两种酶基因变异会降低一个人对酒精的耐受性，与饮酒后面部发红有关，缺少它会降低人体分解乙醛的能力，从而导致乙醛在血液中积聚，从而引起人体对毒素的反应，即喝酒上脸。ALDH2突变在东亚人群中十分普遍。延长酒精耐受时间 在该研究中，研究人员对乳酸乳球菌进行基因改造，这是一种用于生产酪乳和奶酪的益生菌，乳酸乳球菌被设计用于产生人类 ADH1B 酶。 进一步，研究人员在小鼠身上测试了改良益生菌的解酒能力。延长酒精耐受时间 研究发现，在用表达 hADH1B 的益生菌处理的小鼠中，酒精耐受时间显著延长，即从饮酒到丧失运动能力的时间。对照组小鼠在20分钟内都失去了站立能力，而益生菌组近一半的小鼠在饮酒1小时后仍然能够移动。这表明，益生菌有效地增强了急性酒精耐受性，并增加了急性中毒的酒精摄入阈值。快速 此外，研究人员还分析了小鼠喝酒后的恢复时间。正常情况下，小鼠醉酒后需要6-10小时才能恢复。缩短饮酒后的恢复时间 研究发现，表达 hADH1B 的益生菌可以缩短饮酒后的恢复时间，用益生菌治疗的小鼠在5.5小时后恢复了运动能力，而对照组则需要6.4小时恢复。减轻酒后肝脏和肠道损伤 酒精主要在肠道中被吸收，最终被送到肝脏分解。因此，肠肝轴在调节乙醇代谢方面发挥着重要作用，肠道和肝脏也是饮酒后最直接受损的器官。 为了检测两组小鼠的急性中毒，研究人员观察了小鼠肠道的粘膜损伤。发现对照组杯状细胞更肥大，而益生菌组减轻了急性饮酒的致病作用，表明肠道对酒精的吸收减少。减轻酒后肝脏和肠道损伤 研究人员还测量了小鼠醉酒后血液中的酒精含量，发现醉酒2小时后，对照组酒精含量继续增加，而益生菌组呈显著下降趋势，且低于对照组。还发现益生菌治疗降低了血液甘油三酯浓度，同时降低了肝脏中的脂质水平。 这表明，用益生菌治疗可以减轻急性饮酒引起的肠道损伤，并降低肝脏和血液中的脂肪含量。综上，研究人员发现的重组益生菌可在肠道内直接表达hADH，可快速解酒，有效降低酒精对肝脏和肠道的损伤。这种益生菌安全且成本低，为未来治疗和预防酒精的负面影响提供了新的策略. DOI : https://doi.org/10.1128/spectrum.04294-2

日期: 2018年7月26日时间: 14:00 – 16:00地点: 网络讲座语言: 简体中文 胆汁酸代谢的调控是肝细胞的主要功能之一。在各种理化因素所导致的肝损伤模型中，胆汁酸代谢异常是肝脏病变的基本特征。胆汁酸由胆固醇为原料在肝细胞中合成产生，合成后的胆汁酸与甘氨酸或牛磺酸结合，形成结合型胆汁酸并分泌在胆囊中储存。 现代研究表明，胆汁酸还是重要的信号调节分子，游离型和结合型胆汁酸可以激动转录因子Farnesoid X receptor（FXR），而FXR不仅对胆汁酸的合成、分泌与转运具有重要的调节作用，而且在糖、脂和能量代谢调节中扮演重要角色。 本讲座将详细阐述胆汁酸的肝肠循环，以肝炎、肝纤维化、肝硬化和肝癌为例论述血清胆汁酸的显著提高与人的肝脏疾病直接相关，最后以胆汁酸-肠道菌群之间对话出错导致肝癌的发生作综述。 讲座概要： 1.详细阐述胆汁酸的肝肠循环2.论述血清胆汁酸的显著提高与人类肝脏疾病的直接关系3.综述胆汁酸-肠道菌群之间对话出错可导致肝癌的发生 主讲者：王洋 博士（麦特绘谱生物科技(上海)有限公司技术支持） 毕业后就职于麦特绘谱（上海）科技有限公司，致力于开发和推广代谢组学技术方法（LC-MS/MS、 GC-TOF/MS），精通代谢组学技术在生物医药领域尤其是肝病研究及中医药研究中的应用，在代谢组学科研课题和项目设计上实战经验丰富，多次协助客户成功申请国家及地方的基金。 登录沃特世官网并搜索“胆汁酸-肠道菌群互作在肝病中的发现与应用”即可进行注册报名。 此网络讲座免费报名参加。您只需要使用一台链接网络的电脑即可参加。收到您的注册信息后我们会筛选并在讲座前通过电子邮件给您发送讲座登录链接。为了确保您成功接收邮件，请尽量避免使用网易邮箱（163.com&126.com）注册，谢谢！

近日，天木生物DREM cell设备助力中国农大、清华大学完成蜜蜂肠道微生物单细胞高通量培养，实现菌株级别功能多样性研究。 各种不同的生态系统都存在微生物群落，典型的微生物群落包括土壤、海洋或江湖等环境微生物以及人体或动物肠道微生物等。其中，肠道微生物群越来越引起人类的重视，越来越多的证据表明人体肠道微生物群的组成和活性变化与多种疾病和生态表型有关，如糖尿病、肥胖、结肠炎和严重抑郁症等。因此，若研究肠道微生物与宿主的关系，则能够更好地了解肠道共生体对疾病的作用机制，指导从肠道微生物角度出发的新的治疗方法和策略的构建，以达到治疗或预防疾病的目的。 今年6月份，中国农业大学的郑浩团队和清华大学的张翀团队在 Microbiome 上发表了名为“Strain-level profiling with picodroplet microfluidic cultivation reveals host-specific adaption of honeybee gut symbionts”的研究论文，使用高通量皮升级液滴微流控细胞分选仪（DREM cell）开发基于液滴的微流控技术培养蜜蜂肠道微生物，验证了微流控液滴平台在肠道微生物培养组学中的可行性，为更复杂微生物群落的大规模研究铺平了道路。 （来源：Microbiome） 传统培养方式限制测序技术深入研究微生物的基因型和表型多样性复杂微生物群由多种微生物组成，这些微生物是多物种复合体的一部分。尽管属于同一属和种的微生物拥有一个共同的、且对于细胞功能和物种的生存至关重要的核心基因组，但它们仍然拥有相当数量的菌株特异性基因，导致它们在生理和毒性特性等方面的不同表型，这些差异菌株可能会在不同程度上改变肠道微生物群的功能，进而影响到宿主健康。 因此郑浩表示：仅在物种水平上研究微生物群落是不够的，需要深入调查基因型和表型的多样性。培养是微生物研究的基础方法之一，但实际上由于培养条件的不适合，或是缺少互利共生的个体，很少有微生物可以在实验室条件下轻松培养，对于复杂群落而言，往往也只能成功实现其中一部分占多数的，或快速生长菌株的有效表征，并且传统的培养方式通常是低通量的，丰富的菌株多样性往往会在这个过程中被掩盖。 幸运的是，越来越强大的测序技术出现了，该技术可更深入、更清楚地了解共生肠道微生物组的结构、功能和多样性。16S rRNA 基因测序（16S rRNA gene sequencing）和鸟枪法宏基因组测序（Shotgun metagenomic sequencing）是当前用于微生物群落分析的两种主要工具。 16S rRNA 基因测序一般用于通过选择性扩增和测序微生物 16S rRNA 基因的高变区来识别和分类微生物，可以通过相对少量的原始读长来获得有代表性的细菌分类学估计。其具有高通量，成本低的特点，并拥有相当多成熟的生物信息学工具。但这种方法的主要限制为分类群是根据基因组的单个区域的序列分配的，这导致了分辨率不足。此外，扩增引物的选择也影响很大，一些引物已被证明会导致特定分类群的代表性过高或过低，这可能导致对分类单元的表示存在潜在偏差。 鸟枪法宏基因组测序对从整个微生物群落中分离出来的所有微生物的基因组进行测序。它的优势在于通过收集有关广泛基因组区域的序列信息，能够支持在物种水平上进行更准确的定义，提供更高的分类分辨率。同时还能支持进一步进行菌株水平的重建，得到新的基因或基因组，并对它们进行功能注释和途径预测以产生微生物群落的详细描述。但这种方法成本较高，需要深度测序获得更高的覆盖度以达到令人满意的分辨率，以及更复杂的下游分析。“虽然基于测序的方法不限于可培养的微生物群，但 16S rRNA 基因测序方法在种内分析的分辨率上仍然极其有限，并且可能会被每个基因组的 16S rRNA 基因的多个不同拷贝混淆，这同样会造成对实际存在于环境中菌株功能的误判；鸟枪法宏基因组测序通过考虑更多标记基因或全基因组来提供更多信息，目前也已经开发了许多工具来分析宏基因组数据来解决这些问题，但来自取样时间的或空间的偏差往往需要更深的测序深度来弥补，但这也带来了急剧升高的成本。”郑浩说道。 液滴微流控平台可克服传统培养方式的缺陷因此，若有一种培养方法可突破传统培养方式的局限，则会大大减轻测序技术的压力。基于液滴的微流控平台或许是个不错的选择。液滴微流控微流控（Microfluidics）是指一种在微米尺度空间对流体进行操控的技术，在该技术下可以将化学、生物等实验室的基本功能微缩到一个几平方厘米芯片上，因此又被称为“芯片实验室”。作为微流控芯片研究中的重要分支，液滴微流控是一种在微尺度的通道内利用流动剪切力或表面张力的改变，将两种互不相溶流体中的离散相流体分割成纳升级及以下体积的微液滴，并驱动微液滴运动对其进行操控的技术。张翀表示：基于液滴微流控的特征，我们可以通过在直径为数十至数百微米并由不混溶的油和工程表面活性剂分割的介质液滴种划分微生物来消除群落培养中过度生长的快速增长种群的影响。由于微制造的物理孔或通道不会限制液滴，因此可以快速创建数百万个独立的培养系统实现单个肠道微生物体的高通量培养。这极大克服了传统培养方式的缺陷，为通过培养来表征来自肠道共生体的稀有类群提供了机会。为了证明微流控液滴平台在肠道微生物群研究中的可行性，郑浩和张翀团队将蜜蜂作为研究对象。原因是与其他动物相比，蜜蜂的肠道细菌简单且稳定，宏基因组分析也表明，虽然蜜蜂肠道由数量有限的细菌系统发育型组成，但仍然存在显著的菌株水平多样性，个别菌株具有独特的基因组潜力和关键能力，这些能力在功能上与宿主的营养代谢和健康相关，为在菌株水平分析肠道共生体与宿主关系提供了很好的模型。具体做法如下：首先，构建了一个微流体液滴平台，并产生了用蜜蜂肠道中的单个细菌细胞包裹的液滴；随后，收集液滴并进行孵育培养，确定了液滴中微生物的生长能力，宏基因组分析揭示了与常规测序方法相比蜜蜂肠道更高的菌株水平多样性，证明了微流体平台在分离和富集稀有微生物菌株方面的潜力。▲图丨微液滴生成（来源：郑浩）最后，结合分箱策略，得到了蜜蜂肠道微生物的大量基因组草图，并进行了功能预测和比较基因组分析。对双歧杆菌属的分析揭示了潜在分类单元的存在，它们在跨膜运输、肌醇利用以及多糖利用方面存在丰富的菌株多样性。研究人员还得到了来自 Lactobacillus panisapium 的新菌株，该菌种在以往的研究中被认为特异性来源于中华蜜蜂；通过进一步的基因组比较，发现来自西方蜜蜂的菌株中独特地含有一组与饮食阿拉伯糖利用相关的代谢基因簇，包括araf43A, rafB, abfA 和abfB，这可能与它对不同蜜蜂宿主的适应密切相关。 ▲图丨微流控液滴中蜜蜂肠道细菌的单细胞封装和培养（来源：研究论文）“总体而言，结果证明了基于液滴的培养在研究蜜蜂肠道微生物多样性方面的适应性，同时这种方法也有潜力适用于其他复杂群落，在稀有类群的获得以及功能鉴定方面发挥作用。”张翀说道。他补充道，对于肠道微生物，当前的研究主要集中在特定培养基质下的微流体液滴培养，结合 16s rRNA 扩增子测序以研究肠道微生物个体的膳食碳水化合物代谢或抗生素耐药性。我们的研究则着重于通过隔离培养以富集在常规状态下难以检测的稀有类群，结合宏基因组的测序和分析，以较高通量实现对肠道稀有微生物的发现，以及代谢途径和功能预测，提供关于宿主和肠道共生体关系的崭新理解。“未来，我们可能会通过调整液滴大小、改善培养条件和测序方法来研究肠道真核微生物，并实现对单胞的高通量识别，这将进一步扩大我们对肠道复杂成员的理解。同时，我们的流程也可以进一步应用于人类肠道共生体的研究，扩展对人类肠道稀有类群以及它们与健康关系的认知和了解。”相关产品 研究团队所使用的液滴微流控细胞分选仪（DREM cell）是天木生物基于液滴微流控技术开发的皮升级液滴微流控单细胞分选平台，可将待筛选细胞进行包被形成单细胞微液滴，结合荧光筛选模型，可以在细胞水平完成微生物的高通量分离、培养、检测、分选等。 ▲图丨液滴微流控细胞分选仪（来源：天木生物） ‍ 高通量皮升级液滴单细胞分选系统（DREM cell）相比于传统筛选方法，筛选效率可提升1万倍，试剂消耗量可下降至百万分之一，在筛选通量显著提升的同时，单克隆筛选成本大幅度降低。该仪器不仅可广泛应用于细菌、酵母、动物细胞等的高通量筛选，还可以应用于蛋白、核酸、抗体等生物大分子筛选等相关研究领域。 项目技术参数液滴体积1-1000pL荧光激发与检测可选波段：（1）激发波长488nm，检测波长525±15nm，灵敏度1μM荧光素/单液滴（2）激发波长532nm，检测波长578±11nm，灵敏度100nM试卤灵/单液滴液滴生产频率0-10000个/s液滴分选频率0-1000个/s微注入速度0-1000个/s样品低温控制系统4℃恒温控制，±0.5℃工作环境常压状态下，室温，30%≤湿度≤80%，洁净暗室整机功率600W应用范围细胞、酵母、细菌、蛋白、核酸等 参考资料：1.https://blog.csdn.net/woodcorpse/article/details/125118043具有菌株分辨率的高通量、单微生物基因组学，应用于人类肠道微生物组|科学 (science.org)

p 　　近日，中国科学院深圳先进技术研究院的研究团队在国际权威学术期刊Microbiome(《微生物组》)上发表最新研究，首次证实了人体肠道噬菌体组和糖尿病的关联性，为应用噬菌体干预肠道菌群，以及预防和治疗某些疾病提供了依据。 /p p 　　噬菌体是一类专一感染细菌的病毒，作为细菌的天敌，2014年被美国国立卫生研究院列为对抗耐药菌武器之一，同时也是人体肠道微生物组的重要组成部分。肠道噬菌体种类丰富、数量巨大，通过塑造肠道菌群结构，进而影响人体健康。但是，人们目前对于噬菌体的认识还非常匮乏。 /p p 　　论文作者首次利用已有的人体肠道微生物大数据，开发了一系列生物信息学方法，挖掘其中的噬菌体基因组序列，鉴定了大量的全新肠道噬菌体，揭示了肠道噬菌体组的多样性和新颖性。通过对这些噬菌体基因组序列的分析，科研人员发现这些噬菌体携带大量的功能基因，这些基因和宿主细菌在肠道环境中的生存适应性相关。 /p p 　　研究显示糖尿病患者的肠道细菌菌群组成变化和糖尿病有着显著的相关性。由于噬菌体—细菌之间是捕食者—被捕食者的关系，通常认为糖尿病人肠道菌群的变化会影响噬菌体的组成差异。但是，科研人员首次发现了肠道噬菌体的数量在糖尿病患者肠道中的数量显著高于对照组，经过进一步分析发现肠道细菌和噬菌体之间存在复杂的关系网络，细菌与噬菌体之间不是简单的“此消彼长”的关系。 /p p 　　据介绍，这个工作成果连同近期其他实验室发在《细胞》上的工作成果，都暗示着噬菌体—细菌—宿主两两之间存在着相互作用，这种关系有可能影响着人体的健康。未来，解析这些关系将是该领域的研究热点。 /p

近十年来，肠道微生物组已成为生命科学研究领域的热点，但目前大部分研究都集中在使用二代测序技术进行物种和功能的解析，宏基因组的拼接质量不高并且很难实现菌株水平的功能差异分析。有鉴于此，中科院微生物研究所王军课题组和动物研究所宋默识课题组合作，建立了ONT三代测序和Illumina二代测序数据混合组装和后续分析流程。在mock community上的验证表明，三代和二代测序数据的混合组装从完整度、准确程度以及编码密度方面均比单纯二代或者三代测序组装更有优势。图1本研究的技术路线（a）,利用三代测序进行SV的深度解析，以及横断面/时间序列中SV的组成、动态分析，最终进行SV对代谢功能的影响判定。(b)混合组装能够有效提高N50，并组装出大量的基因组（c），其中发现更多的insertion、deletion和inversion。图2肠道微生物中与SVs相关的功能研究结果。(a,b,c) SV影响基因富集结果 (d-i) SV影响单菌种内不同菌株与代谢产物以及血糖的关联。图3肠道菌群汇中与病毒和CRISPR相关的研究结果该研究基于三代ONT序列，提高了宏基因组装的质量、SV的发现能力，发现了大量包括插入突变和基因倒位在内的结构变异对于菌株水平上基因功能的影响，以及噬菌体、CRISPR-spacer等系统的深度挖掘。这项研究是课题组利用三代Nanopore测序技术解析肠道病毒组（Cao et al., Medicine in Microecology, 2020,4:100012 Cao et al. Gut Microbes, 2021, 13），近期发表的真菌组分析方法（Lu et al, Molecular Ecology, doi:10.1111/mec.16534）和靶向RNA检测病原微生物（Zhao et al., Advanced Science, 2021, 8, 2102593）之后，在利用三代Nanopore测序技术探索肠道微生物研究领域的新进展。这一发现，对未来更精细的精准医学领域的发展提供了理论启发。中国科学院微生物研究所王军研究员、中科院动物研究所宋默识研究员为本文的共同通讯作者。中国微生物研究所助理研究员陈亮、赵娜、博士生曹佳宝、硕士研究生刘小林、助理研究员徐嘉悦为该论文的共同第一作者。该研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、中国科学院战略性先导科技专项、北京市自然科学基金项目等多项资金的资助。文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-30857-9

2016年8月10日上午，中国科技大学先进技术研究院与合肥赛为智慧医疗有限公司签订了共建国内首个肠道微生物稳态研究联合实验室和肠道健康菌群生物样本库合作协议，签约仪式在中科大先研院未来中心成功举行。合肥市副市长王翔先生亲率高新区、发改委、科技局、经信委等部门负责人出席了签约仪式。　　(中国科技大学先进技术研究院正面图)　　今年5月13日，美国白宫科学和技术政策办公室(OSTP)与联邦机构、私营基金管理机构一同宣布启动“国家微生物组计划”(National Microbiome Initiative，简称NMI)，这是奥巴马政府继脑计划、精准医学、抗癌“登月”之后推出的又一个重大国家科研计划。(赛为智能董事长周勇与中科大先研院签约成功)　　肠道微生物是近些年的研究热点，它们寄生在人类肠道中，数量是我们自身细胞的数倍。研究者发现肠道菌群在人体免疫系统、代谢系统等方面起到重要作用。肠道菌群还与人体呼吸性疾病、衰老以及癌症关系密切。在药物使用方面，研究者也在关注肠道微生物与抗生素、免疫治疗的关系。实际上，研究者已把肠道微生物作为用药的对象来对待，肠道菌群俨然已是一个不可忽视的人体器官。(与会人员集体合影)　　中国许多科学家多年来一直致力于微生物的研究，且在该领域也取得了许多突破性的科研成果。此次中科大与赛为共建联合实验室，将依托中科大的人才优势，重点开展肠道微生物稳态研究，建立肠道菌群生物样本库。中科大教授周荣斌说，联合实验室建立后，我们将开展肠道菌群结构及稳态维持与人体健康的机制研究，肠道微生态与肠道免疫微环境互作机制及疾病干预策略研究，建立中科大赛为肠道健康微生物样本库，包括健康人和疾病人群的肠道菌群库，并与医疗机构合作开展肠道菌群移植的临床研究。(赛为智慧医疗总经理王京苏发表演讲)　　合肥赛为智慧医疗有限公司是深圳上市公司赛为智能投资建立的从事医疗新技术研究、推广、应用的大健康产业公司。公司拥有一批从事人体微生态领域研究的国内外专家团队，建有符合GMP规范要求可满足标准化制备的生物实验室。(赛为智慧医疗总经理王京苏接受采访)　　赛为智慧医疗总经理王京苏先生告诉记者：公司将依托“中科大先研院-赛为肠道微生物稳态研究联合实验室”，运用宏基因测序技术对肠道菌群基因进行检测，通过采集健康人群和疾病人群的粪便样本，建立人类肠道微生物大样本库和大数据库 同时，就肠道微生物对人体的免疫、代谢和疾病的相关性进行基础科研探索，以及临床应用研究，以期让基础科研服务于临床，开发一系列可用于医学治疗或人类健康调节的微生态制剂，有望解决人类使用抗生素、放化疗引起的难治性腹泻、便秘、胃肠炎以及克罗恩病、溃疡性结肠炎等肠道疾病，甚至肥胖、哮喘、自闭症、忧郁症、糖尿病、癌症等疑难杂症。此外联合实验室还将为社会提供“私人订制”的肠道菌群存储、宏基因测序服务，并联合医疗机构为患者提供健康菌群移植的临床研究和应用服务。

由SARS-CoV-2冠状病毒引起的Covid-19影响了世界的方方面面。免疫和治疗方法等抗病毒方向的研究在2020年具有高优先级，显微镜在这类研究中起着举足轻重的作用。了解受体结合、基因组释放、复制、组装和病毒出芽的基本原理及免疫应答，可以使用不同的方法和显微镜。鉴于显微镜在感染生物学中的重要作用，我们举例阐述不同的显微技术及其在这些研究领域中的应用。 研究背景人类出生后胃肠道立刻被复杂的微生物群落定植（1000余种，且数量100万亿），而这些肠道微生物群落影响宿主生理的多个方面，包括代谢、免疫反应、行为和昼夜节律等等。先前的研究认为肠道微生物群落主要是共生菌，共生菌可控制病原菌数量，而黏膜屏障免疫对于维持共生菌群和抵抗侵入性细菌感染至关重要。微生物-肠-脑轴是将大脑和肠道功能整合的双向信息交流系统，并涉及神经、免疫和内分泌机制。除了神经内分泌系统和神经免疫系统之外，该轴还包括了中枢神经系统（CNS）、自主神经系统（ANS）的交感神经和副交感神经分支以及肠道神经系统（ENS）。从肠道到CNS的传入纤维（如大脑、扣带回、小脑扁桃体和扁桃体皮质）以及肠道平滑肌的效应纤维是沿着微生物-肠-脑轴进行双向信息交流的主要途径。图1 微生物-肠-脑轴肠道神经系统（ENS）遍布肠道组织的每个角落，将收集到的信息迅速地传递到自体或非自体类型的细胞，织就一个庞大又复杂的网络系统。新涌现的多个研究报道发现ENS可以作为免疫系统的感应平台，但对ENS与上皮细胞的互作机制还知之甚少。 2019年12月，Jarret等人在Cell发表了题为Enteric Nervous System-Derived IL-18 Orchestrates Mucosal Barrier Immunity的文章。借助单分子mRNA荧光原位杂交（smFISH THUNDER Imager 3D Live Cell），研究发现ENS神经元分泌IL-18作用于肠道上皮细胞中的杯状细胞，促进杯状细胞抗菌蛋白（AMP）的表达，在肠道免疫中起着重要作用。研究过程鉴于大脑中神经元会分泌IL-18，而大量研究表明ENS可能在调节粘膜屏障免疫中发挥关键作用，因此研究人员大胆猜测肠道神经元也会分泌IL-18。接下来作者构建ENS特异性敲除IL-18小鼠和多种细胞类型特异性敲除IL-18R小鼠，并分别用鼠伤寒沙门氏菌(S.t)感染。之后作者通过共聚焦观察发现不携带ENS所产生的IL-18的小鼠则更容易受到感染。为了证实这一发现，研究人员使用了IL18 mRNA探针在小鼠中进行了单分子mRNA荧光原位杂交（smFISH），结果显示在IL-18-/-小鼠结肠中IL18 mRNA探针的信号丢失。图3 THUNDER验证结果与Confocal观察结果一致A）用于分析IL-18+神经元的Confocal正交视图。IL-18（红色），Tubb3（绿色）。 B）通过smFISH观察野生型与IL18-/-小鼠结肠中的IL18 mRNA（白色）和DAPI（蓝色）。同时通过smFISH检测小鼠肠组织中IL18与Tubb3的表达，观察到IL18 mRNA探针与神经元特异性Tubb3 mRNA探针共定位。图4 smFISH检测小鼠肠组织中IL18（红色）、Tubb3（白色）表达；DAPI（蓝色）表示细胞核总之，这些数据表明肠神经元是结肠中IL-18的新产生者。研究还结合了单细胞转录组技术来探究ENS来源IL-18的功能以及作用方式。 实验方法1. 处死小鼠，移出结肠并用冷PBS冲洗。纵向剖开结肠组织平铺于滤纸。2. 用4％多聚甲醛PBS溶液固定3小时，后置于30％蔗糖、4％PFA的PBS溶液中4℃过夜。3. 包埋，制成将7mm厚切片，并用于smFISH染色。4. 设计的探针库与Cy5（IL-18）、TMR（Tubb3）结合，将切片与smFISH探针库杂交。5. 封片前去除ENS内的自发荧光信号。6. 在Leica THUNDER Imager 3D Live Cell上进行smFISH成像，使用自带的THUNDER Computational Clearing设置。 看到这里大家可能会有一个疑问：为什么不用共聚焦做smFISH而是选择徕卡THUNDER？对，为什么？小编也提出过这个问题，但是下面这段话做出了很好地解释。smFISH的实验过程中探针会发出大量光子，而共聚焦则会显著限制光子收集的数量，为了最大限度回收这些光子，更建议使用宽场技术。 徕卡THUNDER凭借其高分辨、快速、大视野的特点，可大限度回收实验中smFISH探针发出的大量光子，减少光损耗，更适用于smFISH成像。不仅可以获得清晰锐利的图像，实验结果更便于统计分析且重复性高，是您进行组织大视野快扫的不二之选。 参考文献1、 Jarret et al., 2020, Cell 180, 50–632、 Brain Res. 2018 August 15 1693(Pt B): 128–1333、 Jung, Y. J.,et al., 2017, Sci Rep 7(1):173604、 Zhang, H., et al. 2018, Synth Syst Biotechnol 3(2): 113-120

肠道微生物与人体健康研究进展！百欧博伟生物：人类肠道中定居着许多对宿主有益的微生物，包括细菌、病毒、真核生物等，它们在肠道内能与其他微生物及免疫系统相互作用，对人体健康具有重要影响，被称为“被遗忘的器官”，它们的基因组也被誉为人类的“第二基因组”，与人体的能量代谢及物质代谢有关。本文总结了人体肠道中病毒、真核生物、细菌和宿主免疫系统的相互作用，微生物群的失衡可能导致的疾病如肥胖和克罗恩病等，以及微生物环境在人体内的成熟过程，期望有助于诊断和治疗与肠道微生物失衡相关的疾病。一、人体肠道微生物人体的微生物主要分布在体表、肠道和口腔，微生物的种类及数量构成是不同的。其中，肠道中的微生物数量约为机体自身细胞（1013）的10倍，在自然界中，结肠中分离出的微生物密度最高，人体粪便干重的 60%为细菌。已有文献表明，婴儿肠道菌群的结构差异较大，而随着年龄的增长，正常成年人的肠道菌群结构趋于近似，拟杆菌属占肠道菌群的30%，而肠杆菌属和肠球菌属的含量少于1%。肠道中的专性厌氧菌本身对于维持肠道菌群结构的平衡起着至关重要的作用，专性厌氧菌在肠道中形成菌膜屏障，主要通过2条途径阻止肠道潜在致病菌（通常为兼性厌氧或需氧菌）及毒素对肠上皮细胞的黏附及侵袭：其一，通过与肠上皮细胞紧密结合，占据空间；其二，通过竞争营养物质，产生酸性代谢产物，降低肠道中的pH值。为进一步了解人体生理状况与自身微生物之间的相互作用和关系，2007年12月19日，美国国立卫生研究院（NIH）人类路线图计划（road map plan）正式启动一项新的基因工程——人体微生物群系项目（Human Microbiome Project，HMP），旨在确定不同个体间是否存在共同的核心微生物群系，研究人体微生物群系变化与人体健康状况之间的关系，开发新的技术和生物信息学工具，关注HMP项目相关的伦理、法律和社会问题等。目前研究人员已经开展了500多个细菌基因组的测序工作，这些参考细菌基因组主要来源于人体胃肠道（29%），其次为口腔（26%）和皮肤（21%），最终这个数据库将包含900多种人体内细菌、真菌和病毒的基因组。分析结果显示，人体内的微生物具有惊人的多样性，即使是孪生姐妹，其微生物群中细菌的相似程度也低于50%，而病毒的相似度更低。同时还发现了一些新的基因和蛋白质，其中有些对人类健康发挥重要作用，有些与疾病密切相关。通过这些研究，人们正逐渐了解究竟是什么因素决定了人体的微生物群，其中宿主的遗传基因对微生物群的形成起到了重要的作用。研究证明，特定的基因位点对细菌群落的构成有影响，而对病毒的影响有待考证。2010年，欧盟资助的“人类肠道宏基因组计划”开始进行迄今最大的肠道细菌基因研究，旨在探索人类肠道中的所有微生物群落，进而了解肠道细菌的物种分布，为后续研究肠道微生物与人的肝硬化、肥胖、肠炎、糖尿病等疾病的关系提供重要的理论依据。以前的研究通常着眼于真核生物、病毒与人类疾病的关系，其实，健康人体也含有大量的病毒和真核生物。人们低估了健康人体中病毒的丰富度，近期从人体提取出的大量全新的病毒片段证明了人体病毒构成方式与细菌一样，也很多样化。因此，人们亟须将视野从个体研究转移到群体研究上去。通过微生物预测个体未来的健康情况,人们首先需要测定人体微生物环境随时间产生的变化。结果显示，健康人体的细菌、真核生物含量及组成相对而言更加平稳，一些外界变量，包括饮食习惯改变、疾病和环境等则可能导致人体微生物内环境的变化。其中，饮食习惯改变对人体微生物环境有巨大影响。在一年内，健康的成人体内 95%以上的病毒序列只有极小的变化，这意味着病毒环境基本不变。Minot 等的实验则证明，节食可以使不同的成年人的病毒环境趋于一致。另外，在小鼠实验中研究人员发现，将高糖、高脂的饮食习惯改变为低糖、低脂的饮食习惯，可以在一天内改变小鼠的微生物环境。节食也会影响到真核生物的生长分布，以动物脂肪为主要能量来源的人，其微生物内环境含较多的拟杆菌属，而以碳水化合物为主食的个体则含有较多的普氏菌。人体的微生物环境是在出生时决定的，婴儿的出生方式对其未来的人体微生物环境建立有着巨大的影响。母体的羊水中有少量的微生物，其种类、数量都很少，这是人体接触的第一类微生物。通过检测胎便中的 DNA 片段，可以证明羊水中有少量细菌。接下来，婴儿的微生物环境会受到其出生后遇到的第一个外环境影响，如果是正常顺产，其体内微生物群来自母体的阴道；如果是剖宫产，其体内微生物群来自母体的皮肤环境。事实证明，顺产婴儿的体内微生物环境与母体的阴道微生物种类相似。相对的，剖宫产的婴儿微生物群与体表分布相似，多含有金黄葡萄球菌和丙酸杆菌等。另外，剖宫产的婴儿排泄物中细菌种类少，且体内含有更多的免疫细胞。婴儿体内的细菌和病毒丰富度会随着时间而增加，其种类也会有所变化。最初的人体微生物多为好氧微生物，因为肠道内最初有氧，随后逐渐被成人体内常见的厌氧微生物取代。婴儿的肠道微生物环境构成变化很快，大部分第一周检测出的微生物在第二周之后就消失了，在前三个月内，婴儿的肠道微生物一直以这样的速率变化着。这与成年人一年内95%微生物种类不变的现象不同。母乳、配方奶粉中并未检测到病毒片段，这说明在喂养婴儿之前，婴儿就已经通过环境、母体获得了大量的微生物。对单独的婴儿个体的跟踪研究证实，婴儿出生后其体内的微生物种类随时间增加，而其微生物环境在使用抗生素、食用固体食物等几个时间点会产生巨大的变化。宏基因组学方法揭示了婴幼儿的微生物环境是如何变得越来越复杂多样。最初，婴儿的食物是母乳及奶粉，这使得其微生物环境变得适宜消化、利用乳酸。在进食固体食物前，婴儿已具有消化植物性多糖的能力，这说明在更改食谱前，婴儿已做好了从母乳转向固体食物的准备，而并非由外界环境的变化所引起。第一年内，婴儿的微生物环境开始向成年人的方向靠拢，在2.5年时，几乎与成年人并无不同。一旦微生物环境成熟，就会长期保持稳定，直到老年。研究人员发现，老年人体内的微生物环境与年轻人不同，尤其是杆菌属和梭状芽孢杆菌2类。另外，老年人的微生物环境构成种类远比年轻人要多，这可能是由于老年人多患有各种疾病，药物的使用会对微生物构成造成影响。抗生素对人体微生物环境的平衡有着巨大的影响，使用抗生素后，平衡的人体微生物环境被打破，所有微生物类群都会受到不同程度的影响，有的类群在治疗后数月都不能恢复。这种失衡导致外界的微生物入侵人体，取代了原本平衡健康的微生物环境，导致疾病。另外，长期、重复使用抗生素会增加整个微生物环境对抗生素的抗性。二、免疫系统与微生物免疫系统与微生物之间有着复杂的关系。首先，免疫系统的成熟完善过程离不开微生物。利用无菌小鼠动物模型研究发现，无菌小鼠肠道中IgA的分泌量减少，肠道淋巴组织减少，Peyer 斑和肠系膜淋巴结变小。这说明由于肠道内有共生菌，肠黏膜表面分泌 IgA，而一旦肠道内菌量减少，IgA 的分泌量也会减少。因此，肠道菌群促进了淋巴组织成熟并分泌IgA的过程。在先天免疫系统中，免疫细胞通过微生物群相关分子模式（microbe associated molecular pattern，MAMP），如细菌的细胞壁内容物（脂多糖、肽聚糖）、鞭毛等，识别不同的微生物。Toll 样受体（Toll-like receptors，TLR）是一类用于识别相关微生物抗原的宿主蛋白。如果人体内没有TLR，肠道、肠系膜免疫系统无法正常运作。共生菌通过 TLR 可以增强抗炎症作用，提高免疫系统的耐受力。Nod样受体（Nod-like receptors，NLR）是另一类典型的微生物组织结构识别蛋白，可以形成炎性体，应答外界损伤类型的免疫。例如，NLRP6的缺失会导致 IL-18 量减少，从而影响一些肠道微生物的增生。后天免疫系统也会受共生菌群的影响。微生物会影响 T 细胞的分化过程，这说明 T 细胞的成熟不仅取决于细胞个体差异，也取决于外界的微生物环境。同时，共生菌反过来也会影响机体的周围环境，例如，多形拟杆菌会减少其他肠道细菌在生理过程中产生的多肽。另外，一些细菌能够通过减少自身组成蛋白质的免疫系统相关受体，减少IgA 的量，从而在人体肠道内更好地生存。因此，可以推测，如果没有微生物菌群对人体的影响，人体或许会更容易罹患自身免疫性疾病。三、肠道微生物与疾病人体肠道微生物菌群失调可以导致自身免疫性疾病、过敏反应、肥胖、炎症性肠疾病（inflammatory bowel disease，IBD）、糖尿病等。肥胖与微生物环境的关系非常密切，硬壁菌门（Bacteroidetes）、拟杆菌门（Firmicutes）细菌的含量是衡量肥胖的一个重要微生物指标。在节食的个体中可以观测到硬壁菌门的微生物量减少、拟杆菌门的微生物量增加。另外，通过对孪生姐妹的观察发现，硬壁菌门微生物的减少对应着放线菌的增加。通过对人体菌类数量的调整，个体可以更好地吸收食物中的能量，减少炎症反应。使用动物模型模拟宿主基因改变、环境因素改变导致肥胖的过程，发现通过改变微生物环境，将肥胖个体的微生物转接入健康、苗条的个体体内，能够改变能量利用的表现型，使之呈现出肥胖个体的表现型。肥胖会导致一种与普通炎症完全不同的低量炎症反应，诱导产生温和的细胞因子，如TNF-α、IL-1b、CCL2等，诱导产生肥大细胞、T细胞、巨噬细胞等。双歧杆菌的增加会导致胰高血糖素肽2增加，减少大肠的通透性，从而使病原菌的脂多糖难以异位。再如TLR5可以识别细菌鞭毛，是先天免疫系统的主要受体之一。TLR5 缺陷型小鼠的肠道微生物环境发生了巨大的变化，表现出代谢综合征。仅仅通过将肥胖小鼠的微生物环境转移至正常野生型小鼠体内，也能够导致这种代谢综合征引起的肥胖。克罗恩病（Crohn' s disease）主要表现为胃肠道功能紊乱、胃黏膜炎症反应，其病因尚不明确。目前了解到，基因组、病毒组、微生物环境等因素相互作用，共同导致克罗恩病。研究人员以 Atg16L1基因缺陷型小鼠为对象，研究环境因素与个体基因与克罗恩病的关系。使用鼠诺沃克病毒感染Atg16L1缺陷型小鼠及野生型小鼠，缺陷型小鼠的潘氏细胞不正常生长，而野生型小鼠的潘氏细胞不变，这说明病毒和致病基因共同导致潘氏细胞异常。自身免疫性疾病也与微生物环境有关。Ⅰ型糖尿病小鼠模型中，微生物环境对先天免疫系统作用，导致糖尿病。与没有自身免疫的个体相比，高风险患糖尿病的儿童基因中有着独特的微生物环境构成，其微生物种类随时间减少，而卵形拟杆菌、硬壁菌含量则相对较高。肠道微生物对多发性肝硬化和类风湿关节炎也有影响，而无菌小鼠中不会产生这些疾病。在多发性肝硬化小鼠模型中，将某些微生物引入无菌小鼠会使之变成疾病型，这是一个肠道微生物作用于后天免疫系统从而引起自身免疫疾病的典型例子。因此，利用共生菌的鞭毛多糖，可以防止自身免疫疾病。此外，还有一类由多种微生物共同作用导致的疾病，其机理较为复杂，由于不是由单独的微生物导致，研究其微生物菌群的组成及相互关系就非常重要。例如，潜伏的疱疹病毒可以保护小鼠，使宿主不被单核细胞李斯特菌和鼠疫耶尔森菌侵染，这是因为疱疹病毒诱发生成了 IFN-γ和细胞坏死因子。由此可以猜测，通过互益共生，疱疹病毒增强了宿主的健康，其终生潜伏也有益于这类病毒的生存。幽门螺杆菌会导致胃癌和胃溃疡，但大部分人群都是该菌的携带者而并无病理反应。通常，幽门螺杆菌的感染都伴随着呼吸道疾病，比如慢性阻塞性肺病和肺结核。有研究表明，感染幽门螺杆菌导致这类呼吸道疾病的患病几率增大，而近期也有研究得到了相反的结论，认为感染幽门螺杆菌会减少胃溃疡患病率，携带有幽门螺杆菌的实验猴体内含有更高的结核抗原诱导的 IFN-γ水平，从而增强了Th1反应，降低了幽门螺杆菌携带者的胃溃疡患病率。早期的细菌感染会导致分化的T细胞减少，而增强Th1反应，其机理尚不清楚。幽门螺杆菌环境通常在人出生的前10年开始成熟，并在不使用抗生素的情况下保持稳定状态。发展中国家几乎所有成年个体体内都携带幽门螺杆菌，而由于滥用抗生素等原因，发达国家的成年个体携带幽门螺杆菌的比例小很多,这将导致在该人群中居高不下的各种过敏性紊乱疾病。所以，使儿童适当暴露在较为复杂的环境中、减少抗生素的使用等，可以有效预防过敏症。随着生活水平的提高，现代生活中人们的微生物菌群已与过去不同，由于缺少了部分必需的微生物菌群信号，人体的免疫系统常常不能正常运作，自身免疫性疾病中以过敏为主的患病率大大增长，过敏原的种类也增加了许多。“卫生假说”认为，幼年接触的致病源稀少，免疫系统无法正常成熟，从而引发哮喘。在发展中国家，过敏人群远小于发达国家，这很可能是由于其庞大的家庭结构，使得每一个家庭成员有更多接触致病菌的机会，而糟糕的卫生环境、少使用抗生素等因素也增加了个体接触微生物的机会。“卫生假说”的一种可能的机理是与IL-10的反调节作用有关。IL-10 是一种抗炎症反应的细胞因子，在先天免疫和后天免疫过程中都发挥着重要作用。当微生物入侵人体后，会导致IL-10分泌量增加，减缓炎症反应，同时使人体暴露在过敏原中。另外，基因与环境共同作用，会影响人体过敏反应。例如，血清 IgE水平与CD14启动子区的单核苷酸SNP位点有关。拥有该基因的儿童，若与宠物狗接触更多，则有较高的IgE水平。寄生虫也会导致人体分泌IgE，有人认为，由于西方国家人们接触寄生虫较少，导致西方国家人群易产生过敏症状。四、结语为了更好地理解疾病与人体微生物间的关系，亟须设定一种通用评判标准，用以衡量人体微生物环境的构成和丰富度，并依此判断人体的健康程度。另外，如何完整地衡量微生物、人体、外界环境之间的关系，从而对可能产生的疾病进行预判，也是一个未来研究的方向。总之，虽然已进行了许多相关研究，但缺少一个统一的评判标准，这是该领域研究所面临的最大问题。另外，在一些案例中，从一个健康的个体环境引入新的微生物可以治疗一些疾病，使患病个体环境恢复稳态，如将肥胖个体的微生物群转移至健康野生型个体中，会将野生型个体转变为肥胖个体。那么，我们为什么不能通过这种转移微生物菌群的方式治疗相关疾病呢？这是因为，首先，人们尚未寻找到一个合适的体外转移条件；其次，不同的研究人员对“健康个体”并没有一个相同的衡量标准；第三，人们尚不清楚不同的患病个体需要对应怎样的健康个体。因此可以看出，在微生物治疗上，我们仍有很长的路要走。欢迎访问中国微生物菌种查询网，本站隶属于北京百欧博伟生物技术有限公司，单位现提供微生物菌种及其细胞等相关产品查询、咨询、订购、售后服务！与国内外多家研制单位，生物医药，第三方检测机构，科研院所有着良好稳定的长期合作关系！欢迎广大客户来询！

大脑因为有独特的保护机制，所以可以抵御入侵的细菌和病毒，但是这种防御机制长期以来一直是个谜。现在，一项新研究表明，大脑在保护方面具有令人惊讶的盟友：肠道。这一发现公布在Nature杂志上，由英国剑桥大学和美国国立卫生研究院的科学家领导完成。可以说，大脑是人体中最重要的器官，因为它控制着大多数其他人体系统，并且能够进行推理，智力和情感。人类已经开发出各种保护措施来防止对大脑的物理伤害：它位于坚固的头骨中，并包裹在三层称为脑膜的防水组织中。但是一直以来，科学家们都不清楚机体如何保护大脑免受感染的。在人体的其他地方，如果细菌或病毒进入血液，我们的免疫系统就会启动，免疫细胞和针对并消除入侵者的抗体就会出现。但是，脑膜形成了不可渗透的屏障，阻止了这些免疫细胞进入大脑。这项最新研究发现，脑膜是分泌浆液的免疫细胞（称为浆细胞）的所在地。这些细胞专门位于脑膜内的大血管旁，使它们能够分泌抗体“卫士”来捍卫大脑周围。当研究人员查看这些细胞产生的抗体的特定类型时，他们惊讶的发现，这些抗体通常是在肠道中发现的类型。浆细胞衍生自称为B细胞的特定类型免疫细胞。每个B细胞的表面都具有该细胞特有的抗体。如果抗原（触发免疫应答的细菌或病毒的一部分）与该表面抗体结合，则B细胞被激活：它将分裂产生新的后代，后者也识别相同的抗原。在分裂过程中，B细胞将突变引入抗体基因，改变了一个氨基酸，其结合特性就略有不同。这些B细胞中的一些将产生能够更好地与病原体结合的抗体，它们就会继续扩增和繁殖；抗体结合力较差的B细胞死亡。这有助于确保身体产生最佳抗体，靶向和破坏特定抗原。通常，在血液中发现的抗体是一种称为免疫球蛋白G（IgG）的蛋白，在脾脏和骨髓中产生。但是，在脑膜中发现的抗体是免疫球蛋白A（IgA），通常在肠道内膜或鼻子、肺部内膜中生成，这些抗体可保护粘膜表面以及与外界环境接触的表面。研究团队对肠道和脑膜的B细胞和浆细胞中的抗体基因进行测序，证明它们之间是相关的。换句话说，最终进入脑膜的细胞是已经在肠道中选择性扩增的细胞，在那里它们已经识别出特定的病原体。领导这一研究的剑桥大学Menna Clatworthy教授说：“我们揭开了大脑保护自己免受脑膜之外感染的确切方法，但是发现肠道中重要的防御线，这真是令人惊讶。”“但是，实际上，这是完全有道理的：即使轻微地破坏肠道屏障也会使病原体进入血液，如果它们能够扩散到大脑中，则会造成毁灭性后果。”这项研究采用了小鼠，小鼠通常被用来研究生理学，因为它们具有许多与人体相似的特征。研究表明，当小鼠的肠道中没有细菌时，脑膜中就不会存在产生IgA的细胞，这表明这些细胞实际上起源于肠道，在那里它们被选中，识别肠道微生物，然后再留在脑膜中。当研究人员去除脑膜中的浆细胞时，就没有IgA捕获病原体了，微生物就能够从血液中扩散到大脑中。该团队通过分析在手术期间取出的样本证实了人类脑膜中IgA细胞的存在，表明该防御系统可能在保护人类免受中枢神经系统（脑膜炎和脑炎）的感染中发挥了重要作用。

当下“肠道菌群”被公认为科学研究中的绝对热点，也因此国内外的肠道微生物研究应用都吸引了大批创业团队、知名药企和资本入驻。为推进肠道微生态领域的科研探索、临床应用与产业转化的加速发展，GMR 2021第二届肠道微生态与疾病研究转化论坛（11月25-26日，上海）应运而生。来自国内外肠道微生物诊疗转化领域的30+院士/PI/企业代表将出席本次论坛。支持单位：深圳市合成生物学协会、北京华元生物技术研究院、广州市生物产业联盟、武汉东湖国家自主创新示范区生物医药行业协会亮点纷呈 | GMR精彩议题预览关键词：肠道微生物多组学科研转化、肿瘤早筛、FMT 治疗、肠道微生态治疗药物LBP● 调控肠道微生态增强肿瘤免疫治疗的临床研究发现● 基于代谢组学技术下的肠道菌群相关血清代谢物肠癌早筛产品研发● 肠道微生态与慢性疾病研究及治疗FMT转化领先实践● 肠道菌群FMT与抗肿瘤药物治疗● 细菌作为靶向性抗肿瘤活体生物药物的研究● 活体生物药在肠癌适应症中的探索与开发● 调节肠道微生态小分子药物的新药发现与临床开发● 国际案例分享：肠道微生物治疗如何从科研走向产业化● 圆桌讨论：中国如何加快完善微生态制药产业链与国际接轨？… … 重磅高能 | GMR已确认嘉宾阵容全方位：集结权威+科研+临床+转化为一体赵国屏，中科院院士、中科院上海生命科学研究院研究员秦环龙，同济大学附属第十人民医院院长 赵立平，美国微生物科学院院士、上海交通大学生命科学技术学院微生物学特聘教授吴健，复旦大学基础医学院教授，复旦大学附属中山医院消化科双聘教授 陆伦根，上海交通大学附属第一人民医院消化科主任范建高，上海交通大学医学院附属新华医院消化内科主任刘杰，复旦大学附属华山医院消化科主任 何兴祥，广东药科大学附属第一医院党委书记、消化内科首席专家吴坚烔，上海交通大学炎症性肠病诊治中心主任 李苏宜，中国科学技术大学附属第一医院肿瘤营养与代谢治疗科(西区)主任、肿瘤化疗科副主任华子春，南京大学生命科学学院执行院长 赵奕宁，奕景生物联合创始人段云峰，中国科学院微生物研究所微生物基因组学联合研究中心Alex Stevenson，4D Pharma CSO 刘洋洋，知易生物首席科学官朱永亮，普瑞森基因董事长兼CEO 马振坤，丹诺医药创始人和首席执行官谭验，深圳未知君生物科技有限公司首席执行官/联合创始人柳丹，鼎晖VGC（创新与成长基金）合伙人… … 欢迎咨询18017939885（同微信）获取GMR完整议程距早早鸟截止，仅剩最后2天！ 9月30日前注册，即享每人立减千元的早早鸟钜惠。更多团购详情欢迎咨询组委！扫码进入官网立享注册优惠扫码或添加小助手：180 1793 9885加入“肠道微生态”专业交流群

意大利科学家在最新一期《自然生态与进化》杂志发表的一项研究指出，与摄入较少微塑料的海鸟相比，摄入高水平微塑料的野生海鸟肠道内的微生物总体上更丰富多样，但目前尚不清楚这种多样性的增加对海鸟意味着什么。微塑料是宽度小于5毫米的塑料碎片。本月发表的一项研究指出，海洋上漂浮着大约230万吨微塑料。海鸟寿命长，迁徙路线远，往往在海洋中觅食，经常接触并食用这种塑料。在最新研究中，特伦托大学的格洛丽亚法克曼及其同事检查了取自北大西洋两种海鸥的肠道微生物组样本，其中包括58只科里猛鹱和27只暴风鹱。肠道微生物包括细菌、真菌、病毒和其他微生物。研究团队也对每只死鸟的胃部残留物进行了分类，并仔细筛选出了塑料颗粒。分析表明，塑料颗粒数量越多，微生物组也越多样。摄入微塑料碎片最多的海鸟肠道内拥有更多具有抗生素耐药性的微生物。而在消耗微塑料最多的鸟类的肠道内，一些可在人和动物之间传播病原体的人畜共患病原体也更丰富。而且，这些鸟类肠道内与健康有关的微生物的数量也有所减少。另外，当微塑料在海鸟的肠道中大量存在时，干燥棒杆菌这样的有害细菌似乎会茁壮成长。对人类来说，干燥棒杆菌可致人罹患心脏炎症、脑脓肿和感染。

近日，浙江省农业科学院李有贵、天津中医药大学吴崇明和中国农科院深圳基因组所刘永鑫等团队在iMeta在线联合发表了题为《The gut microbiota-aromatic hydrocarbon receptor (AhR) axis mediates the anticolitic effect of polyphenol-rich extracts from Sanghuangporus》的研究成果。基于齐碳纳米孔测序平台及二代测序平台开展研究，通过16s rRNA基因测序评估SH处理对小鼠肠道微生物群落结构的影响；通过对肠道微生物群落的宏基因组测序，确定与5-羟色胺-3-乙酸（5HIAA）生物合成相关的功能基因序列；通过对微生物，尤其是Alistipes onderdonkii等关键菌株的全基因组测序及组装，进一步理解微生物如何影响宿主健康。最终，本研究证明了桑黄多酚（SH）通过调节肠道菌群有效减轻葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导小鼠的结肠炎病理症状，揭示了基于SH和肠道菌群之间的相互作用开发结肠炎治疗策略的潜在途径。背景炎症性肠病（IBD）主要包括溃疡性结肠炎（UC）和克罗恩病（CD），是一个全球性的健康问题，影响全球约0.5%人口。IBD的典型症状包括急性腹泻、间歇性腹痛、直肠出血和体重减轻。除了显著降低生活质量外，IBD还增加了结肠癌的患病风险，从而给个人和社会带来了沉重负担。目前，IBD缺乏明确的治疗药物，虽然常用临床药物具有较高的缓解率，但往往会出现继发性失败。因此，迫切需要寻找更有效、更安全的新的治疗干预措施。越来越多的证据证明了肠道菌群失调与IBD 的发生发展内在联系。Machiels等人发现，UC患者肠道微生态失调表现为产丁酸盐物种，如Roseburia hominis和Faecalibacterium prausnitzii的显著减少。丁酸钠治疗可减轻结肠炎的炎症状态和肠黏膜病变。吲哚衍生物是重要的微生物代谢物，已被证实是改善实验性溃疡性结肠炎的有益药物。例如，吲哚-3-乙酸（IAA）、吲哚-3-甲醇（I3C）和吲哚-3-丙酮酸（IPA）可以作为芳基烃受体（AhR）的天然配体，通过提高血清和组织抗炎白细胞介素水平来减轻IBD。因此，肠道菌群及其代谢产物，特别是吲哚衍生物，可能是开发新的抗IBD治疗干预措施的有效途径。成果概述中药（TCM）在中国已成功治疗疾病数千年。越来越多的证据强调了天然药物资源的药理益处。食药用食物已成为一种很有前途的疾病治疗方法。桑黄是一种可食用的药用真菌，可作为药物和膳食补充剂。研究证明，桑黄具有多种药理作用，包括抗炎、抗肿瘤和抗氧化。此外，它还具有调节肠道菌群的能力。然而，桑黄对于IBD的治疗潜力尚未被探索。本研究旨在确定桑黄多酚（SH）的抗结肠炎作用，并探讨其有益作用是否与肠道菌群密切相关，以及潜在的肠道分子机制。本研究首先评估了SH抗结肠炎活性，并通过一种涉及体内功能验证和粪菌移植的综合方法证实了肠道菌群在其抗结肠炎作用中的重要贡献。此外，本研究还确定了关键的肠道细菌种类及其活性代谢产物5-羟基吲哚-3-乙酸（5HIAA），他们是SH改善结肠炎作用的关键介质，主要通过激活AhR信号通路发挥抗结肠炎作用。本研究不仅有助于更深入地了解SH的治疗潜力，而且也为今后探索SH和肠道菌群治疗结肠炎的治疗途径奠定了科学基础。成果亮点1.SH减轻DSS诱导的C57BL/6小鼠结肠炎桑黄在中国已经实现了大规模的人工栽培（图S1A）。SH是桑黄多酚提取物（93.86% ± 2.78%）（图S1B；表S1)。本研究首先评价了SH在葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导小鼠中的抗结肠炎作用（图1A）。与正常小鼠相比，结肠炎小鼠表现出体重减轻（图S2A)、疾病活动指数增加（DAI）（图1B)、结肠长度缩短（图1C；图S2B)、隐窝和结肠组织结构受损（图1D；图S2C)，以及明显的炎症反应（TNF-α、IL-1β、IL-6、MCP-1和IL-17α增加，IL-4、IL-10和IL-22降低）（图S3)。低剂量和高剂量SH均可改善结肠炎病理症状，主要表现在增加体重，改善结肠长度和结构损伤（图1B-D；S2）。此外，SH给药以剂量依赖性方式逆转了炎症细胞因子水平的变化（图S3），表明SH具有强大的抗炎作用。氧化应激和肠黏膜屏障对于维持肠道通透性以抵御毒素、致病菌和其他有害物质至关重要。团队在转录和翻译水平上评估了SH对上皮细胞紧密连接蛋白表达的影响，并检测了氧化应激相关基因的表达。与DSS组相比，SH处理组紧密连接蛋白基因Occludin、Claudin-3和Claudin-4的转录水平明显升高（图S4A），结肠组织中NF-kB、Nox4和Stat3的表达水平明显下调（图S4B）。同时，SH也增强了紧密连接蛋白的蛋白表达水平（图S4C-D），证实了SH对粘膜屏障的正向调控作用。此外，经过SH处理后，杯状细胞的数量也显著增加（图S4E）。以上结果表明，SH可显著改善DSS诱导的小鼠结肠炎症状。图1.SH缓解DSS小鼠实验性结肠炎症状，并改变其肠道菌群（A）动物实验示意图；（B）疾病活动指数（DAI）评分；（C）结肠组织图片；（D）苏木精&伊红染色（H&E）结肠病理图（比例尺= 50µ m）；（E）基于Chao1指数和Shannon指数评价肠道菌群Alpha多样性。（F）基于加权UniFrac距离的肠道菌群主坐标分析（PCoA）；（G）属水平上肠道微生物群的分类特征。（H）DSS相关细菌的核心微生物群。内环代表了在NC-DSS-SHL-SHH队列中可重复检测到的OTUs。不同微生物群落的相对丰度显示为蓝色（NC）、绿色（DSS）、红色（SHL）和青色（SHH）热图。alpha多样性分析采用Wilcoxon非参数检验，PCoA分析采用置换多元方差分析（PERMANOVA）。数据显示为平均值±标准误（n = 8）。*p 0.05，**p 0.01，***p 0.001。NC，阴性对照；DSS，葡聚糖硫酸钠；SHL，低剂量桑黄多酚组（250 mg/kg/d）；SHH，高剂量桑黄多酚（400 mg/kg/d）；DAI，疾病活动指数。2.肠道菌群在SH抗结肠炎作用中起关键作用为了评估肠道菌群对SH抗结肠炎作用的贡献，团队进行了16S rRNA基因测序分析，以评估SH治疗对肠道菌群的影响。DSS诱导结肠炎小鼠肠道菌群α-多样性明显低于正常小鼠（p 图2.粪菌移植（FMT）揭示SH调节肠道菌群的抗结肠炎作用（A）动物实验示意图；（B）小鼠体重（g）；（C）疾病活动指数（DAI）评分；（D）结肠长度（cm）；（E）苏木精&伊红染色（H&E）结肠病理切片（上）（比例尺= 200µ m）和Claudin-4紧密连接蛋白免疫荧光图（下）（比例尺= 50µ m）；（F）血清抗炎细胞因子IL-10 水平；（G）血清抗炎细胞因子IL-22 水平；（H）血清促炎细胞因子（TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-17α）水平；（I）结肠组织中Occludin，Claudin-3和Claudin-4的蛋白表达。采用单因素方差分析和Dunnett’s检验进行统计学分析。数据显示为平均值±标准误（n = 8）。*p 3.SH富集Alistipes onderdonkii改善结肠炎接下来，团队在属水平上仔细研究了肠道菌群的分类组成，以确定SH抗结肠炎作用的核心细菌。结果显示，与DSS组相比，对照组、SHL组和SHH组中，共有12个菌属表达上调，25个菌属表达下调（图S7A）。与对照组相比，模型组有34个菌属增加，13个属菌降低。低剂量SH处理使得10个菌属上调，4个菌属下调。高剂量SH处理后，20个菌属上调，4个菌属下调（图S7B）。差异表达分析显示，只有Alistipes在DSS组显著减少，而在SH治疗后显著增加（图S7C）。进一步Spearman相关分析表明，3个菌属与DAI评分显著负相关、与结肠长度显著正相关，其中Alistipes相关性最为显著（图S7D）。这些结果表明，SH可以显著调节肠道微生物群落，特异性富集Alistipes。进一步，团队通过物种特异性定量PCR（qPCR）对粪便Alistipes进行定量，发现Alistipes onderdonkii是SH富集的主要菌种（图S7D-E）。团队获得了3株A. onderdonkii，并评价了它们对DSS诱导的结肠炎影响。结果显示，三个菌株中，两个A. onderdonkii 菌株（#1：FDB8和#2：FDFM）可有效预防体重减轻，降低DAI评分，恢复结肠组织损伤，改善炎症状态（图3A-E）。此外， A. onderdonkii提高了紧密连接蛋白的表达，以增强肠道屏障功能（图3F-H）。因此，A. onderdonkii可能是介导SH抗结肠炎作用的关键有效物种。有趣的是， A. onderdonkii（#3）几乎没有改善结肠炎，甚至造成了有害的影响（图S8），表现出了菌株特异性的功能。图3.A. onderdonkii减轻DSS诱导的C57BL/6小鼠结肠炎（A）小鼠体重百分比（%）和体重变化（g）；（B）DAI评分和DAI评分的AUC；（C）苏木精&伊红染色（H&E）的结肠病理切片（比例尺= 200µ m）。（D）血清抗炎细胞因子IL-10和IL-22的水平；（E）血清促炎细胞因子IL-1β和MCP-1的水平；（F）结肠组织Occludin，Claudin-2，Claudin-3，Claudin-4和ZO-1的mRNA表达水平；（G）结肠组织Occludin、Claudin-3和Claudin-4的蛋白表达；（H）Claudin-4紧密连接蛋白免疫荧光图（比例尺= 50µ m）。采用单因素方差分析和Dunnett’s检验进行统计学分析。数据显示为平均值±标准误（n = 8）。*p 4.5-羟基吲哚-3-乙酸（5HIAA）是一种关键活性代谢产物考虑到SH对肠道菌群的调节作用，团队对粪便样本进行了代谢组学分析，旨在识别功能微生物代谢产物。如图S9A所示，与NC小鼠相比，DSS诱导结肠炎小鼠中代谢物水平发生显著改变（图S9A），而SH处理组的代谢物谱与NC组接近，表明SH显著恢复了微生物代谢物的分布（图S9A）。随后，团队确定5HIAA在SH处理后显著升高（图S9B-C）。通过对3株A. onderdonkii功能基因序列的全面分析，发现2株A. onderdonkii（#1：FDB8和#2：FDFM）的基因组中含有一个与诱导吲哚化合物生物合成相关的tpl基因。相比之下，第三株菌株（#3：FDPA）的基因组缺乏这个特定的基因（图S9D）。为了证明A. onderdonkii确实具有产生5HIAA的能力，团队采用高效液相色谱（HPLC）对A. onderdonkii培养上清液中5HIAA含量进行检测，发现5HIAA浓度高达33.5 μg/mL。值得注意的是，5HIAA的产生与A. onderdonkii改善结肠炎的作用相关，主要表现为两个有效的A. onderdonkii菌株产生的5HIAA（33.5和16.83 μg/ml）多于无效菌株（0.83μg/ml）（图S9E)。代谢物与结肠炎指数的相关分析显示，有22种代谢物与结肠炎症状密切相关，其中5HIAA与结肠长度呈正相关，与DAI评分呈负相关（图S9F)。因此，SH可以促进5HIAA产生，这可能是与SH抗结肠炎作用相关的关键微生物代谢产物，尤其是A. onderdonkii。据报道，肠道微生物产生的IAA可以缓解结肠炎。因此，团队研究了与IAA密切相关的衍生物5HIAA对DSS诱导结肠炎的影响（图4A）。IAA治疗显著改善了结肠炎的症状（图4B-F），这与之前的报道结果一致，而5HIAA在缓解结肠炎方面的表现明显优于IAA（图4B-F）。此外，这两种吲哚衍生物都能有效地提高抗炎因子的水平，降低促炎因子的水平，以减轻炎症反应（图S10A-B）。在DSS诱导小鼠中，吲哚衍生物也降低了氧化应激相关基因（NF-kB、Nox4和Stat3）的相对表达（图S10C）。此外，IAA和5HIAA均上调了紧密连接蛋白Occludin和Claudins的表达，后者具有显著性（图S10D-E）。图4.5HIAA治疗可减轻DSS诱导的C57BL/6小鼠结肠炎（A）动物实验示意图；（B）体重百分比（%）；(C)小鼠DAI评分；（D）小鼠结肠长度（cm）；（E）苏木精&伊红染色（H&E）的结肠病理图（比例尺= 200µ m）和小鼠组织学评分；（F）Claudin-4紧密连接蛋白免疫荧光图（比例尺= 50µ m）。采用单因素方差分析和Dunnett’s检验进行统计学分析。数据显示为平均值±标准误（n = 8）。*p 5.结肠AhR激活对SH抗结肠炎具有重要作用既往研究表明，微生物来源的吲哚衍生物可以通过结合并激活AhR来保护结肠炎，提示SH可能通过富集Alistipes及其代谢物5HIAA来激活AhR，从而改善结肠炎。为了证实这一假说，团队首先检测了AhR下游基因（Cypa1、Cypa2和Cypb1）在结肠中的表达水平。结果显示，5HIAA和SH两种处理均显著上调了Cypa1、Cypa2和Cypb1（图5A-B）基因水平，表明AhR在结肠组织中被激活。随后，团队用AhR抑制剂处理DSS小鼠，以验证AhR信号通路对SH抗结肠炎疗效的贡献。AhR拮抗剂StemRegenin 1基本上消除了5HIAA对结肠炎的改善作用，如体重、DAI、结肠长度、血清IL-22和IL-10水平，以及结肠组织病理学（图5C-H）。AhR拮抗剂消除了SH治疗对体重的有益作用（图5C-H），但对DAI、结肠长度等指标的消除作用明显减弱（图5C-H）。通过对Caco-2细胞的体外实验，进一步验证了AhR信号通路的激活情况。CCK-8检测结果显示，五种浓度的5HIAA对Caco-2细胞都没有细胞毒性作用（图S11A）。虽然5-HIAA处理后Caco-2细胞中AhR的表达没有明显变化，但Cypa1、Cypa2和Cypb1的表达明显增加（图S11B），提示5HIAA部分激活了AhR信号通路。以上结果表明，SH至少大部分通过激活AhR信号通路来缓解结肠炎。图5.AhR抑制剂可削弱SH和5HIAA的抗结肠炎作用（A）5HIAA处理结肠炎小鼠结肠组织中Ahr、Cypa1、Cypa2和Cypb1的相对mRNA水平；（B）SH处理结肠炎小鼠结肠组织中Ahr、Cypa1、Cypa2和Cypb1的相对mRNA水平；（C-D）小鼠体重（C）及体重变化（D）；（E）DAI分数；（F）小鼠结肠长度（cm）；（G）血清抗炎细胞因子（IL-22和IL-10）水平；（H）结肠组织和苏木精&伊红染色（H&E）结肠病理图（比例尺= 200µ m）。采用单因素方差分析和Dunnett’s检验进行统计学分析。数据显示为平均值±标准误（n = 8）。*p 0.05, **p 0.01, ***p 0.001。AhR，芳香烃受体。

项目概况南宁市疾病预防控制中心实验室试剂耗材、标准物质采购（第二批） 采购项目的潜在供应商应在政采云平台（https://www.zcygov.cn/）获取（下载）获取采购文件，并于2021年12月22日 09点30分（北京时间）前提交响应文件。一、项目基本情况项目编号：NNZC2021-J1-991969-YZLZ（采购计划文号：NNZC[2021]7871号-003......具体内容详见附件招标公告项目名称：南宁市疾病预防控制中心实验室试剂耗材、标准物质采购（第二批）采购方式：竞争性谈判预算金额：97.7921000 万元（人民币）采购需求：预算金额：合计97.7921万元。A 分标 53.3652万元； B 分标 28.9772万元；C 分标15.4497万元；采购需求：A分标：项号采购标的单位数量简要技术需求或者货物要求1单通道病毒核酸检测类试剂盒(国产)(肠道病毒等)盒9具体详见采购文件《第二章 采购需求》2双通道病毒核酸检测类试剂盒(国产)(包括流感病毒、肠道病毒等)盒343新型冠状病毒2019-nCOV核酸定值质控品支354病毒DNA/RNA提取试剂盒（预封装）盒1085无RNase10µl带滤芯长吸头盒106无RNase250µl长吸头（带滤芯）箱870.1ml八连排定量管（带盖）箱28封口袋（透明）包1009封口袋（透明）包10010G1型消毒剂浓度试纸盒101196孔透明PCR板（适用于ABI)箱41296孔PCR板封口膜箱313N95防护口罩只120014VITEK细菌鉴定卡（ANC)盒115VITEK细菌鉴定卡（BCL)盒316API生化鉴定条（链球菌）盒117弯曲菌培养检测试剂（双孔滤膜法）盒418Karmali选择性平板盒419甘露醇卵黄多粘菌素琼脂平板瓶1020Baird-Parker琼脂平板瓶1021PALCAM琼脂基础瓶622PALCAM琼脂冻干配套试剂盒2023CIN-1培养基基础瓶224CIN-1培养基配套试剂盒825改良Y琼脂瓶226含铁牛奶琼脂瓶227甘露醇卵黄多粘菌素琼脂基础MYP瓶428查氏琼脂培养基瓶129改良月桂基硫酸盐胰蛋白胨肉汤基础（MLST）瓶430万古霉素（改良月桂基硫酸盐胰蛋白胨肉汤配套试剂）盒431改良月桂基硫酸盐胰蛋白胨肉汤-万古霉素（mLST-Vm肉汤）盒232脑心浸萃琼脂培养基瓶133脑-心浸萃液态培养基（BHI）瓶234改良克氏双糖铁琼脂瓶235KF链球菌琼脂培养基瓶236胆汁液态培养基瓶237改良马铃薯葡萄糖琼脂培养基（mPDA）瓶238PCFA培养基基础瓶239PCFA培养基配套试剂盒440改良马铃薯葡萄糖琼脂培养基配套试剂盒441葡萄糖肉浸液肉汤瓶142尿素盒343氰化钾对照管(KCN)盒244改良CCD琼脂基础(mCCD)瓶245改良CCD琼脂添加剂盒1046改良Skirrow氏琼脂基础瓶247改良Skirrow琼脂添加剂盒1048L-shaped Cell Spreader(一次性L棒)盒1049152唐菖蒲伯克霍尔德氏菌核酸快速检测试剂盒盒1氯化镁孔雀绿肉汤（MM）瓶609带盖离心管

肠道是人体重要的消化器官，肠道由不同的解剖区域组成，这些区域发育速度不同，在消化、营养吸收、代谢和免疫调节中也发挥着不同的作用。正确认识肠道细胞的分化过程对于肠道疾病的研究至关重要。　　近期，英国桑格研究所的研究团队发布了人体肠道细胞综合图谱。相关研究在《Nature》发表，题为：Cells of the human intestinal tract mapped across space and time。　　研究人员通过单细胞RNA测序和抗原受体分析等技术手段，对人体发育的5个解剖区域和肠道的11个解剖区域的近50万个细胞进行分析。对于肠道细胞类型和数量，以及不同阶段变化情况做出详尽说明，准确地显示肠道细胞从早期胚胎如何开始分化和发育的。研究还发现了在人类早期发育中促进次级淋巴组织形成的关键细胞,这些细胞在婴儿期肠道疾病中发挥着重要作用，可以激活免疫细胞保护婴儿肠道健康。　　该研究不仅建立了完备的肠道细胞目录，也为进一步了解肠道的发育、菌群平衡和疾病发生奠定了基础。 　　注：此研究成果摘自《CELL》，文章内容不代表本网站观点和立场。　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03852-1

瑞士步琦冷冻干燥含酵母菌的微球应用冷冻干燥应用”益生菌是一种有益于人体健康的微生物，常被用于改善肠道菌群。微胶囊包埋技术可以帮助保护菌株，延长其在体内的存活时间，不易受外界环境的影响而失活。因此，在生产益生菌产品时，需要考虑选择合适的微胶囊技术，以确保益生菌的稳定性和活性。下面这篇应用非常好的结合了微胶囊包埋和冷冻干燥技术，证明菌种经过包埋干燥后仍具有生物活性，为发酵工艺和食品转化等领域开辟新的可能性。1介绍冷冻干燥，也称为冻干是一种非常通用的脱水方法，常用于保存微生物、食物或药物，如蛋白质类药物。它将冷冻和干燥结合在一个独特的操作中，可以创造出高质量的干燥终产品。冷冻干燥通常用于保存微生物培养物，因为它具有不可忽视的优点：储存的方便性和增加邮寄微生物的可能性。此外，制得的产品只需要少量维护，培养基在储存过程中不会受到污染，微生物可以长时间保持活力。然而，众所周知，冷冻干燥技术对微生物至关重要，因为它对微生物的生存能力和生理状态都有负面影响。根据方法和生物体的不同，微生物存活率也各有不同；然而，活力水平明显低于液氮储存 2。观察到的活力下降主要是由于一些不良副作用引起的，例如细胞内冰晶的形成1、敏感蛋白的变性或在此过程中膜脂质的物理状态发生一些不可逆的变化 3,5。为了防止这种影响，通常在冷冻或冷冻干燥前使用脱脂牛奶、蔗糖、甘油、 DMSO 或海藻糖等作为冻干保护物质1,3。据报道，海藻糖在干燥、冷冻、渗透胁迫和热休克等极端环境下对酵母和细菌具有保护作用。这些保护效果与膜的稳定和酶活性的保存有关。关于海藻糖的保护作用，已经报道了几种假设。一些报道认为它的作用是通过多个外部氢键取代参与维持蛋白质三级结构的水分子，另一些报道认为它形成玻璃态结构以确保物理稳定性。除了发酵过程或食品转化，酿酒酵母或乳酸菌等微生物在益生菌膳食食品和饲料补充剂领域具有重要的经济意义。然而，这些应用需要在储存过程中保持细胞活力。通过造粒和冷冻干燥技术相结合，可以得到大小和组成均匀的无尘颗粒。由于具有更高的颗粒表面积，这使得产品将具有良好的颗粒流动性，更容易掌握的剂量和更快的产品复原性。尽管存在上述挑战，冷冻干燥仍然是一种酵母、孢子真菌和细菌的方便保存方法，因为它们的长期生存能力通常保持得相当好，而且菌株的储存和分发要求也很简单。因此，本应用旨在生产酿酒酵母颗粒作为模型微生物，使用微胶囊造粒仪 Encapsulator B-390 作为造粒机，将酵母悬浮液挤压进入液氮中形成单分散球体，然后使用冷冻干燥机 Lyovapor&trade L – 200 进行冷冻干燥处理。2仪器，试剂和器材仪器：ESCO NordicSafe, Biosafety Cabinet Class IIBUCHI 微胶囊造粒仪 Encapsulator B-390BUCHI 冷冻干燥机 LyovaporTM L-200 Pro，干燥腔体搭配可加热搁板BUCHI LyovaporTM Software试剂：YPD 培养基, Sigma Aldrich海藻糖, Sigma Aldrich脱脂奶粉琼脂去离子水液氮器材：玻璃培养皿液氮杜瓦瓶3实验本应用中描述的工作是在无菌条件下进行的。将 84g 市售面包酵母悬浮溶解在 50mL 无菌 YPD 培养基(Sigma Aldrich)中。在酵母悬浮液中加入 50mL 无菌冻干保护剂培养基（5g 海藻糖(Sigma Aldrich)和 5g 脱脂牛奶溶于去离子水中），然后用微胶囊造粒仪 B-390 进行制粒(表1)。将挤压后的液滴收集在液氮浴中冷冻，然后转移到不锈钢托盘中，保存在 -25°C 的冰箱中进行冷冻干燥。表1：微胶囊包埋参数_300μm 喷嘴1mm 喷嘴频率[Hz]68060电压[V]7502500压力[mbar]500500冷冻干燥步骤(初级干燥和次级干燥)使用 LyovaporTM 编程软件，如表 2 所示。使用 LyovaporTM L-200 Pro 干燥腔体、可加热的搁板和环境空气。表2：初级干燥和次级干燥冻干参数无酵母菌微球采用与含酵母菌微球相同成分培养基和参数进行制备。冷冻干燥后，将 1mL 无菌水加入 1mL 微球中，用以复原样品。对于含有酵母菌的菌珠，对每个重组溶液进行10倍、100 倍和 1000 倍的连续稀释。将复原后的溶液和稀释液分别涂于 YPD 琼脂平板上，如图 1 所示。琼脂板在 28℃ 培养 24h，评价细胞活力。▲ 图1：琼脂平板上的酵母活力测试4结果与讨论含有酵母的微球可以通过使用微胶囊造粒仪B-390 进行包埋制备，结果表明:用微胶囊造粒仪 B-390 将酵母滴入液氮中，可使酵母迅速颗粒化；用 300μm 的喷嘴和 1mm 的喷嘴分别制备了 700μm 和 1500μm 左右的微球。仅使用含冻干保护剂介质的溶液也得到了类似的结果。如图 2 所示，冻干后的微球在形状和大小上与湿冻微球保持相似。▲ 图2：用微胶囊造粒仪 B-390 制得的 300μm 酵母微球，在冻干前（左）后（右）的对比通过扫描电镜对其结构进行分析。在图 3 中，可以观察到含有酵母的球珠(下两图)和仅由冻干保护剂培养基制成的球珠（上两图）在形态上的差异。含有酵母菌的微球具有由 5μm 颗粒组成的粗糙结构，可以认为是微生物，而只含有冻干保护剂的微球具有更光滑的结构。▲ 图3：含酵母菌的冻干微球（下）和不含酵母菌冻干微球（上）的结构对比当冷冻干燥时，考虑到膜中脂质物理状态的变化或由于某些蛋白质结构的变化，生物系统可能受到破坏3,9。为了验证酵母菌的活力，将酵母菌重新水合，稀释，并在 28°C 的 YPD 琼脂板上培养 24 小时。图 4 证实了文献报道的内容，即便失去了部分活力，酵母在冻干后仍然可以生长2,4,6,10。▲ 图4：在 28℃ 琼脂板中培养 24 小时后的酵母菌活力5结论含有酵母菌的微粒可以很容易地用微胶囊造粒仪 B-390 进行制备，并使用冻干机 LyovaporTM L-200 进行冷冻干燥处理。B-390 的喷嘴直径分别为300 μm和1000 μm，制得的微粒直径分别为 700μm 和 1500μm。冷冻干燥后，珠粒的大小和形状没有变化。该颗粒流动性好，容易掌握使用剂量，且与水混合后溶解速度快。冻干后的微生物在贮藏过程中仍能保持良好的活力，并能在复水化后成功生长。在本应用中，造粒包埋和冷冻干燥的结合显示出了非常好的实验结果。它可以在发酵工艺和食品转化等领域开辟新的可能性，有利于生产制备剂量易控制和重组的培养发酵剂；另外，在益生菌和食品补充剂领域中获得无尘且可自由流动的粉末，同时保证产品颗粒大小和组成的均匀度。6参考文献N’Guessan, F. K. Coulibaly, H. W. Alloue-Boraud, M. W. A. Cot, M. Djè, K. M. Production of Freeze-Dried Yeast Culture for the Brewing of Traditional Sorghum Beer, Tchapalo. Food Sci. Nutr. 2016, 4 (1), 34–41.Bond, C. Freeze-Drying of Yeast Cultures. In Cryopreservation and Freeze-Drying Protocols Day, J., Stacey, G., Eds. Methods in Molecular BiologyTM Humana Press, 2007 pp 99–107.Leslie, S. B. Israeli, E. Lighthart, B. Crowe, J. H. Crowe, L. M. Trehalose and Sucrose Protect Both Membranes and Proteins in Intact Bacteria during Drying. Appl. Environ.Microbiol. 1995, 61 (10), 3592–3597.Miyamoto-Shinohara, Y. Imaizumi, T. Sukenobe, J. Murakami, Y. Kawamura, S. Komatsu, Y. Survival Rate of Microbes after Freeze-Drying and Long-Term Storage.Cryobiology 2000, 41 (3), 251–255.Wolkers, W. F. Tablin, F. Crowe, J. H. From Anhydrobiosis to Freeze-Drying of Eukaryotic Cells. Comp. Biochem. Physiol. A. Mol. Integr. Physiol. 2002, 131 (3), 535–543.Lodato, P. Huergo, M. S. de Buera, M. P. Viability and Thermal Stability of a Strain of Saccharomyces Cerevisiae Freeze-Dried in Different Sugar and Polymer Matrices. Appl. Microbiol. Biotechnol. 1999, 52 (2), 215–220.Strasser, S. Neureiter, M. Geppl, M. Braun, R. Danner, H. Influence of Lyophilization,Fluidized Bed Drying, Addition of Protectants, and Storage on the Viability of Lactic Acid Bacteria. J. Appl. Microbiol. 2009, 107 (1), 167–177.Miyamoto, T. (Kyushu U. Kawabata, K. Honjoh, K. Hatano, S. Effects of Trehalose on Freeze Tolerance of Baker’s Yeast. J. Fac. Agric. - Kyushu Univ. Jpn. 1996.Giulio, B. D. Orlando, P. Barba, G. Coppola, R. Rosa, M. D. Sada, A. Prisco, P. P. D. Nazzaro, F. Use of Alginate and Cryo-Protective Sugars to Improve the Viability of Lactic Acid Bacteria after Freezing and Freeze-Drying. World J. Microbiol. Biotechnol. 2005, 21 (5), 739–746.Cerrutti, P. Huergo, M. S. de Galvagno, M. Schebor, C. Buera, M. del P. Commercial Baker’s Yeast Stability as Affected by Intracellular Content of Trehalose, Dehydration Procedure and the Physical Properties of External Matrices. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2000, 54 (4), 575–580.

导读尽管各国卫生系统发展迅速，但由病原菌引起的传染病仍然是人类健康的主要威胁之一。据报道，全世界每年有220多万人死于水传播大肠杆菌病原体。尽管大多数大肠菌群是无害的，但某些大肠杆菌的存在可能会导致甚至威胁到人类健康，例如，大肠杆菌O157:H7和其他产志贺毒素的大肠杆菌菌株（非O157 STEC）是食源性疾病的常见因素，可能对健康造成严重后果，尤其是对幼儿。因此，检测大肠杆菌对于生物医学应用以及食品、水和空气质量监测非常重要。大连理工大学环境科学与技术学院，工业生态学与环境工程教育部重点实验室的科学家，开发出基于naica® 全自动微滴芯片数字PCR系统的单细菌检测方法，该方法可以在1.5小时内以单细胞灵敏度选择性检测临床尿液样本中的大肠杆菌 。该方法发表在《Analytical Methods》，题为“Single bacteria detection by droplet DNAzyme-coupled rolling circle amplification”。应用亮点：▶ dDRCA系统，能够快速、选择性地检测具有单细胞敏感性的大肠杆菌 ，dDRCA系统的检测灵敏度比之前报道的PAD高1000倍。▶ 证明了dDRCA系统在尿路感染诊断中的潜在临床适用性，dDRCA能够在不到1.5小时内，从20份临床尿液样本中成功识别出5名UTI患者，而传统的基于培养的方法需要数小时。文中采用naica️® 全自动微滴芯片数字PCR系统液滴微流控技术，快速精准的检测到复杂样本和高背景样本中的致病大肠杆菌。通常扩增需要约4小时进行定量大肠杆菌检测。在这项研究中，我们描述了DNA酶偶联滚圈扩增（RCA），这是一种高效的等温酶DNA复制过程，可在naica️® 全自动微滴芯片数字PCR系统上进行，以建立液滴DNA酶偶联RCA（表示为dDRCA）系统。我们进一步证明，该系统能够在1.5小时内以单细胞敏感性选择性检测临床尿液样本中的大肠杆菌。▲图2（a）通过琼脂糖凝胶电泳分析RCA产物（RP）。（b） 反应混合物在指示反应条件下的荧光响应：+RFD-EC1/+ RDS/+ E. coli (blue line) RFD-EC1/+ RDS/+ E. coli (green line) RFD-EC1/+ RDS/-E. coli (red line) + RFD-EC1/+ RDS/-E. coli (pink line)。（c） Naica Prism3阅读器图像（左）、CLSM图像（中）和荧光显微镜图像（右）为微晶芯片液滴的大小。比例尺：1.4 mm（左）和100 mm（中、右）。指示反应条件下dDRCA系统的荧光图像和荧光滴数：（d）+RFD-EC1/+ RDS/+ E. coli （e）-RFD-EC1/+ RDS/+ E. coli (f) -RFD-EC1/+ RDS/ E. coli (g) + RFD-EC1/+ RDS/ E. coli.使用Naica Prism3阅读器对生成的荧光液滴进行成像和分析。dDRCA系统能够在75分钟内选择性计数具有单细胞敏感性的大肠杆菌，包括20分钟的细胞裂解时间、12分钟的液滴生成时间和43分钟的液滴反应时间。通过比较其他三种常见细菌，包括枯草芽孢杆菌（B.subtilis）、酸性乳片球菌（P.acidilactici）和唐菖蒲伯克霍尔德菌（B.gladioli）存在时的信号反应，也检查了dDRCA检测大肠杆菌的选择性。当用缓冲液或尿液中的这些意外靶点测试每个dDRCA系统时，未观察到明显的荧光液滴（图4c和S4†）。▲图4（a）不同大肠杆菌浓度（每毫升细胞数）下dDRCA反应的荧光图像。比例尺：1.4 mm。（b） 不同浓度下计数的液滴数与大肠杆菌之间的关系。提供了计数的液滴数量，插图显示了1–104大肠杆菌范围内的线性反应。误差条代表三个独立实验的标准偏差。（c） dDRCA的特异性。最终证明了dDRCA系统在尿路感染（UTI）诊断中的潜在临床适用性。分析了20份患者和健康献血者的临床尿样。整个操作程序包括：（1）细胞收集和裂解（25分钟）；（2） 液滴生成（12分钟）；（3） 液滴反应（43分钟）。如图5c所示，五个尿样，即ID 6、8、9、12和14，比其他尿样产生大量荧光液滴（3000）。使用传统的大肠杆菌培养方法进一步确认了这些有无大肠杆菌感染的样本（图5d）。因此，对UTI的诊断有很大的希望。▲图5（a）检测尿液样本中的大肠杆菌。（b） 显示尿液样本中计数数与大肠杆菌细胞在1-104范围内的线性相关性的曲线图。（c） 20份临床尿液样本中阳性液滴的数量。（d） CLED（胱氨酸、乳糖电解质缺乏）琼脂细菌尿液培养板。黄色菌落代表大肠杆菌在37℃的CLED琼脂中培养22小时后的生长。该系统能够在不到1.5小时的分析时间内，从20份临床尿液样本中成功识别出5名UTI患者，而传统的基于培养的方法需要数小时。原文：https://doi.org/10.1039/D2AY00656Anaica® 六通道数字PCR系统法国Stilla Technologies公司naica® 六通道数字PCR系统，源于Crystal微滴芯片式数字PCR技术，自动化微滴生成和扩增，每个样本孔可实现6荧光通道的检测，智能化识别微滴并进行质控，3小时内即可获得至少6个靶标基因的绝对拷贝数浓度。

非酒精性脂肪肝病（NAFLD），是中国发病率最高的慢性肝病类型，目前我国有超过1.5亿患者，其中10-20%会进一步发展为非酒精性脂肪肝炎（NASH），主要表现为炎症反应及肝细胞损伤，常常伴有纤维化。NASH病程进展迅速，并有较高风险发展为肝硬化和肝癌等严重肝脏疾病。四季豆，又叫菜豆、芸豆等，是餐桌上的常见蔬菜之一，富含蛋白质、纤维、维生素等营养物质，它对于促进消化、增强免疫力等方面都有益处，是健康饮食中的重要组成部分之一。2023年7月4日，北京工商大学食品与健康学院、江南大学食品科学与技术学院的研究人员在营养学领域国际著名期刊" Nutrients "上发表了一篇题为" Protective Effects of White Kidney Bean(Phaseolus ulgaris L.)against Diet-Induced Hepatic Steatosis in Mice Are Linked to Modification of Gut Microbiota and Its Metabolites "的研究论文。该研究显示，食用四季豆，可以有效减轻小鼠的肥胖、血脂和血糖，并改善胰岛素抵抗和肝功能标志物，从而减轻脂肪肝。四季豆使小鼠肠道菌群失调正常化，从而介导多种代谢物的改变，增加了益生菌丰度，并抑制有害肠道菌的生长。在该研究中，研究人员分析了食用四季豆对小鼠的影响，将小鼠按照饮食方式随机分为4组：常规饮食（NCD）、常规饮食+四季豆（NCD-WKB）、高脂饮食（FHD）、高脂饮食+四季豆（FHD-WKB），常规饮食组小鼠10%能量来自脂肪，而高脂饮食小鼠有60%能量来自脂肪。研究分析了不同饮食对小鼠肝脏脂肪的影响。在12周的四季豆饮食治疗后，结果显示，与高脂饮食小鼠相比，高脂饮食+四季豆饮食组小鼠体重、肝脏重量、白色脂肪明显更低，表明四季豆饮食阻止了肝脏重量的增加，可能有益于脂肪肝。不同饮食小鼠体重、外观、白色脂肪肝脏样本显示，常规饮食和常规饮食+四季豆组小鼠的肝脏呈深红色，而高脂饮食组肝脏为浅黄色并失去血色，这是肝脏脂肪变性的典型表现。此外，高脂饮食还导致明显的肝脏损伤，包括脂质沉积、肝细胞内不同程度的脂肪变性和炎性细胞的浸润、肝细胞排列不规则等。然而，补充四季豆12周后，高脂饮食小鼠肝脏逐渐恢复深棕红色，肝脏损伤也明显减轻。不仅如此，补充四季豆饮食还降低了高脂饮食小鼠的血脂异常和高血糖，并改善胰岛素抵抗和肝功能标志物，从而有助于缓解脂肪肝。四季豆饮食对血糖、血脂等影响进一步通过粪便微生物组和代谢组学分析显示，补充四季豆饮食能够使高脂饮食诱导的小鼠肠道菌群失调正常化，从而介导多种代谢物的改变。尤其是，补充四季豆饮食显著增加了益生菌的丰度，并抑制有害细菌的生长。最后，研究还发现，补充四季豆饮食还改变了代谢途径，包括主要的甘油磷脂代谢等，这可能与改善脂肪肝密切相关。这表明，四季豆可以通过肠道菌群代谢成小分子，从而激活多种代谢途径，导致脂肪肝减轻。代谢途径分析综上，研究表明，四季豆对高脂饮食引起的脂肪肝具有保护作用，可以降低肥胖、血脂、血糖等症状，激活多种代谢途径，从而改善脂肪肝。论文链接：https://doi.org/10.3390/nu15133033

南方医科大学研究团队发表相关论文，英文题目：GinsenosideRg1 mitigates morphine dependence via regulation of gut microbiota,tryptophan metabolism, and serotonergic system function。中文题目：人参皂苷Rg1通过调节肠道菌群、色氨酸代谢和血清素能系统功能减轻吗啡依赖研究背景吗啡依赖是一种毁灭性的神经精神疾病，可能与肠道菌群失调密切相关。人参皂苷Rg1(Rg1)是从人参根中提取的活性成分，对神经系统具有潜在的保健作用。然而，它在物质使用障碍中的作用仍不清楚。该文探索了Rg1在对抗吗啡依赖中的潜在调节作用。研究结果1.人参皂甙 Rg1 抑制吗啡诱导的小鼠的条件位置偏好（CPP）调理训练后各组小鼠体重略有增加，但是未观察到显著差异（图1C）。使用Smart3.0软件在15分钟内跟踪小鼠头部并记录它们的轨迹和停留时间。对照组和其他组之间的轨迹或CPP分数没有显着差异。在吗啡注射后在白室中花费的时间与基线相比以及在盐水处理后在白室中花费的时间显着增加（图1C，D），表明吗啡成功诱导CPP在实验小鼠中。MRH和MRL组与模型组相比，MRL和MRH小鼠在药物配对隔室的停留时间和轨迹显着减少。然而，在单独用人参皂甙Rg1治疗的小鼠中，没有观察到CPP评分和活动途径的变化。2.人参皂甙Rg1改善CPP小鼠肠道菌群失调阿片类药物成瘾通常与肠道菌群失调有关。为了进一步探索Rg1介导的抗成瘾机制，对粪便进行了16S rRNA 基因扩增子测序，以评估有或没有Rg1处理的CPP小鼠肠道微生物群的组成。维恩图显示了对照组和其他组小鼠共有476个OTU（图2A）。然而，对照组有1108个OTU，M组有1304个，MM组有19个，MRL组有548个，MRH组有1702个，CR组有195个。这些数据暗示了吗啡治疗诱导的肠道微生物群紊乱和人参皂苷Rg1给药后的部分恢复。值得注意的是，使用Chao1指数进行的α多样性分析显示，Rg1阻止了吗啡引起的细菌丰富度下降（图2B）；然而，各组之间的香农指数没有差异（图2C）。通过Bray-Curtis主坐标分析(PCoA)研究肠道菌群的整体结构表明，吗啡组的细菌组成发生了变化，与对照组不同，表明肠道菌群失调吗啡处理诱导了微生物群（图2D）。然而，MRL、MRH、MM和CR组显示了四种不同的细菌组成簇。值得注意的是，MRL中的微生物群与MRH组中的微生物群更紧密地聚集在一起。我们在门水平上进一步分析了每组的肠道细菌组成。人参皂甙Rg1显着增加吗啡诱导的拟杆菌门和厚壁菌门相对丰度的降低（图2E），并显着降低吗啡诱导的蓝藻和变形杆菌的相对丰度增加。在家族水平上的进一步分析显示，吗啡处理导致随着叶绿体和线粒体的增加，拟杆菌属、Sutterellaceae和Tannerellaceae的相对丰度急剧下降。在MRL和MRH组中，吗啡诱导的丰度变化不同程度地逆转（图2F，G）。此外，Kruskal-WallisH检验用于评估指定组之间在物种水平上的差异的显着性，并观察到15个优势物种（图2H）。考虑到报告显示吗啡依赖模型中拟杆菌属的丰度低于对照，我们专注于拟杆菌属物种B.vulgatus、B.xylanisolvens和B.acidifaciens。吗啡显着降低了B.acidifaciens、B.vulgatus和B.xylanisolvens 的丰度。值得注意的是，B.vulgatus的相对丰度在Rg1给药后显着增加（图2I）。除了16SrRNA 测序外，我们还用B.vulgatus特异性引物进行了定量PCR，证实吗啡显着降低了丰度，人参皂苷Rg1处理后丰度显着增加（图2J）。图片图片图23.人参皂甙 Rg1抑制肠道微生物群衍生的水平和CPP小鼠血清色氨酸代谢物在药物依赖期间，肠道代谢谱发生变化，宿主代谢途径可能发生改变。我们假设人参皂苷Rg1可能通过肠道微生物发酵过程中产生的代谢物影响CPP。基于这一理论，我们使用非靶向代谢组学来识别可能在小鼠血清和肠道中改变的关键代谢物和代谢途径。MRL组和MRH组对吗啡诱导的CPP的疗效没有观察到统计学差异；然而，行为分析数据显示，MRH组的疗效优于MRL组。因此，我们选择MRH组作为非靶向代谢组学分析的代表性药物干预组。在血清和粪便中分别鉴定出1955和559种代谢物。偏最小二乘判别分析(PLS-DA)模型分别在血清和粪便中的CONTROL、MODEL和MRH组中显示出显着的聚类分离(图3A、G)。热图分析显示，CPP导致代谢物发生显着变化，小鼠粪便和血清中共有177种代谢物（96种上调和81种下调）和69种代谢物（44种上调和25种下调）分别显着改变（图3D和J)。此外，对代谢物途径的分析表明，与对照组相比，CPP小鼠的以下途径发生了显着变化：色氨酸、α-亚麻酸、甘油磷脂、精氨酸和脯氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸代谢。值得注意的是，色氨酸代谢受到粪便和血清中吗啡的显着影响（图3B和H）。将MRH与MODEL组进行比较，在人参皂苷Rg1处理后，粪便和血清中的195种代谢物（94种上调和101种下调）和115种代谢物（60种上调和55种下调）分别显着改变（图3E和K）。代谢组学图显示色氨酸代谢受到Rg1补充的显着影响（图3C和I）。色氨酸代谢在微生物组-肠-脑轴中起关键作用。在这种情况下，我们专注于色氨酸代谢相关的代谢物。具体而言，色氨酸代谢相关代谢物的热图分析表明，参与色氨酸代谢的四种主要中间代谢物L-色氨酸、吲哚、N' -甲酰基犬尿氨酸和血清素是对吗啡的反应最显着增加的代谢物，它们的水平在Rg1处理后，粪便或血清中的含量降低。具体来说，我们发现与模型组相比，Rg1处理的肠道色氨酸和血浆血清素水平下调（图3F和L）。4.人参皂甙 Rg1 改善 CPP 小鼠海马 5-羟色胺能系统的变化血清色氨酸浓度会影响大脑的血清素系统。我们推测宿主色氨酸代谢物的变化可能与CPP小鼠的海马血清素能系统和其他神经递质有关。为了验证这一假设，使用酶联免疫吸附法检测海马和外周血清中谷氨酸、多巴胺、γ-GABA和5-HT的表达水平。在海马中，相对于对照组，CPP小鼠表现出显着升高的多巴胺水平和降低的γ-GABA水平（图4C）。然而，组间谷氨酸和血清素的浓度没有差异（图4A）。与M组相比，MRH组海马中GABA含量增加。此外，在MRL和MRH小鼠中观察到多巴胺水平显着下降。注射吗啡后血清中血清素和多巴胺水平升高，γ-GABA水平降低。所有CPP诱导的变化都被Rg1处理逆转（图4B、D、S2B）。为了进一步探索Rg1介导的抗成瘾机制，我们使用qPCR检测了小鼠海马中奖赏相关基因mRNA的相对转录水平，包括脑源性神经营养因子(BDNF)、神经营养酪氨酸激酶受体2型(TrkB)和血清素受体。与Rg1治疗组的转录水平相比，吗啡组中5-羟色胺受体（5-HTR1B和5-HTR2A）、BDNF和TrkB的转录水平因人参皂苷Rg1给药而下调（图4E、F）。这些数据表明人参皂甙Rg1可能通过抑制血清素系统来改善吗啡依赖。5.肠道微生物组的调控影响人参皂甙 Rg1 对吗啡诱导的小鼠 CPP 的抑制作用为了研究肠道菌群失调对吗啡诱导的小鼠行为的影响，我们在进行吗啡依赖性CPP训练之前，给BALB/cSPF 小鼠施用了不可吸收的抗菌剂或无菌水的混合物7天，然后进行CPP测试（图5A）。ATM治疗后各组小鼠体重下降，调理训练后略有增加；然而，各组之间没有观察到差异（图5B）。ABX与对照组相比，同时给予多种抗生素后，所有抗生素治疗小鼠在药箱中的停留时间均增加。此外，与ABX组相比，AM组在药物配对隔室中的停留时间明显增加。令人惊讶的是，小鼠在AMRL、AMRH和AMM组的药物配对隔室中的停留时间与AM组没有显着差异（图5D）。我们在鼠标头部轨迹中观察到相同的现象（图5C）。为了评估抗生素暴露后小鼠肠道微生物群发生的变化，通过16SrRNA 基因测序测定了粪便细菌组成。抗生素治疗极大地改变了微生物组并减少了细菌负荷（图5E）。为了研究肠道菌群失调对吗啡诱导的小鼠行为的影响，我们使用了维恩图显示了对照组和其他抗生素治疗小鼠共享的476个OTU；然而，1606个OTU是对照组独有的，48-68个OTU是其他六个抗生素治疗组独有的。随后用抗生素混合物治疗导致肠道微生物群显着消耗，细菌多样性显着降低。PCoA显示抗生素治疗的小鼠与对照小鼠相比具有显着不同的微生物群落（图5F）。但ABX、AM、AMRL、AMRH、AMM和AR组的细菌多样性没有显着变化，说明抗生素治疗根除大部分共生菌，吗啡和人参皂苷Rg1治疗后没有显着变化.我们在ABX小鼠的粪便中发现了几种细菌门，这些细菌门相对于对照组的粪便发生了改变（图5G）。优势门不同，伴随着Proteobacteria的丰度显着增加，而Verrucomicrobiota、Cyanobacteria、Firmicutes和Deferribacterota的丰度在抗生素处理后下降。然而，用抗生素治疗小鼠并没有改变拟杆菌的相对丰度，尽管抗生素治疗耗尽了肠道微生物组成。最后，我们用B.vulgatus特异性引物进行了定量PCR，并证实与对照组相比，抗生素治疗组的细菌显着减少了数百至数千倍（图5H）。此外，吗啡和人参皂甙Rg1并没有改变B.vulgatus对抗生素的反应。6.肠道微生物组的消耗影响色氨酸代谢并抑制 Rg1 诱导的基因表达接下来检测了抗生素混合物治疗对吗啡诱导的CPP小鼠代谢物和代谢途径的影响。偏最小二乘判别分析(PLS-DA)模型显示，在粪便中的代谢物方面，对照组和ABX组之间的簇显着分离（图6A）。值得注意的是，抗生素治疗后ABX、AM和AMRH组之间没有明显的代谢物聚集。我们专注于色氨酸代谢途径，并观察到参与色氨酸代谢的代谢物被ATM显着改变。然而，在ABX、AM和AMRH中未观察到显着变化。因此，这些数据表明抗生素治疗强烈降低了粪便中色氨酸代谢物的水平（图6C），并且由吗啡和Rg1引起的代谢改变被消除。此外，在血清中，PLS-DA结果显示四组（对照组、ABX、AM和AMRH）的代谢物谱不同（图6B）。ATM显着改变了色氨酸代谢物。值得注意的是，与 ABX小鼠相比，注射吗啡的小鼠的代谢物发生了相当大的变化。具体而言，与 AM组相比，色氨酸代谢物在Rg1处理后没有显示出显着变化（图6D）。我们发现 Rg1治疗组和模型组在ABX治疗后肠道色氨酸和血浆血清素水平没有差异（图6E和F）。随后，我们发现微生物组消耗抵消了 Rg1在CPP小鼠海马体中诱导的变化（图6G-L）。Rg1治疗未能逆转5-HT、多巴胺、5-HTR1B/5-HTR2A 和BDNF-TrkB信号通路。7.B.vulgatus 协同增强人参皂苷 Rg1 抑制吗啡诱导的小鼠 CPP因为肠道B.vulgatus 减少和增加与吗啡诱导的CPP增加和Rg1降低CPP一致，并且在抗生素处理的小鼠中消除了人参皂苷Rg1对CPP的改善，我们探讨了B.vulgatus 是否在吗啡中起作用依赖。作为典型的拟杆菌属物种，普通拟杆菌是小鼠肠道中的主要细菌物种，我们试图确定普通拟杆菌是否会影响CPP进展。我们首先使用抗生素治疗来消耗肠道微生物群，然后再用B.vulgatus 定植。在吗啡诱导的CPP小鼠模型中检查B.vulgatus 对吗啡成瘾的影响（图7A）。抗生素治疗或B.vulgatus 移植没有显着改变体重（图7B）。单独使用B.vulgatus (AMBV) 进行灌胃显着降低了白框中的停留时间和轨迹百分比，而吗啡则增加了该百分比（图7C、7D）。值得注意的是，与B.vulgatus 和人参皂苷Rg1(AMBVR)共同治疗的小鼠在药物配对隔室中的停留时间和轨迹百分比显着降低。这些数据清楚地表明AMBVR在抑制CPP方面比AMBV取得了更好的功效。值得注意的是，在我们的研究中，用“吗啡”微生物组(AMF)进行肠道再定殖并没有诱导CPP行为。8.B.vulgatus 可以改变肠道微生物组成小鼠粪便样本的16SrRNA 基因测序揭示了用活的B.vulgatus灌胃肠道微生物群组成的变化。拟杆菌门的相对丰度从AM组的不到20%增加到AMBV组的40%和AMBVR组的60%（图7E）。定量PCR证实，与对照组相比，AMBV和AMBVR组灌胃后肠道中的细菌显着过度生长数百至数万倍（图7F）。这些数据表明，人参皂甙Rg1提高了CPP小鼠中普通双歧杆菌的丰度。9.B.vulgatus 改变了肠道微生物群衍生和宿主色氨酸代谢物对小鼠的粪便和血清进行了代谢组学分析。偏最小二乘判别分析(PLS-DA)显示AM、AMBV和AMBVR组之间完全分离（图8A和D）。热图分析显示，仅用B.vulgatus灌胃导致CPP小鼠代谢物发生显着变化，粪便中有332种代谢物（211种上调和121种下调），血清中有82种代谢物（58种上调和24种下调）。我们对具有已知KEGGID 的332和82种显着不同的代谢物进行了KEGG途径富集分析，并分别鉴定了14和11种富含色氨酸代谢的代谢物。同时，将AMBVR与AM组进行比较，粪便中的313种代谢物（237种上调和76种下调）和血清中的82种代谢物（44种上调和38种下调）在与普通芽孢杆菌和人参皂甙Rg1共同处理后显着改变。在粪便中发现了13种代谢物，血清中发现了11种代谢物富集到色氨酸代谢，AMBV和AMBVR都改变了肠道微生物群衍生和宿主色氨酸代谢。我们随后检查了粪便和血清中由AMBV和AMBVR改变的色氨酸代谢物的相对丰度（图8B，C）。用B.vulgatus 灌胃下调色氨酸和血清素水平（图8E-I和9B）。10.B.vulgatus 协同增强人参皂甙-Rg1 诱导的吗啡诱导的海马 5-羟色胺能变化的抑制作用最后，为了证实人参皂甙Rg1通过影响肠道微生物群衍生的色氨酸代谢-血清素途径来减轻吗啡依赖，我们测定了海马和血清中5-HT、多巴胺和GABA的水平。CPP小鼠中血清素和多巴胺的血浆浓度较低，而GABA的血浆浓度高于单独用普通双歧杆菌灌胃或与Rg1共同治疗的小鼠（图9A-D）。值得注意的是，AMBVR小鼠的海马5-HT浓度显着低于AM小鼠。qPCR进一步证实了血清素受体和BDNF-TrkB的mRNA水平升高。我们观察到5-HTR1B、5-HTR2A和BDNF-TrkB的表达被B.vulgatus 定植和Rg1处理有效抑制（图9E、F）。研究结论该研究表明人参皂苷Rg1对吗啡依赖的改善作用与肠道微生物群有关。此外，我们发现微生物组的消耗和拟杆菌的补充可以影响吗啡依赖性并影响Rg1的功效，伴随着色氨酸代谢和5-羟色胺的变化。该研究结果提供了一个新的框架来理解中药通过肠道微生物群-色氨酸代谢和血清素能系统拮抗吗啡成瘾的机制，可能会带来新的诊断和治疗策略。

中枢神经系统的自身免疫性疾病，如多发性硬化、视神经脊髓炎谱系障碍，以慢性、进行性神经炎症、脱髓鞘和神经变性为特征。这些疾病在发病率和临床特征上都表现出强烈的女性倾向，其患者多为中青年女性。随着疾病的进展逐渐失去自主活动能力。已有的治疗药物多为对症治疗，选择品种有限且价格昂贵，无法得到根治，给家庭和社会带来巨大的负担。因此，迫切需要开发能够有效延缓这类疾病进展的药物，而目前对这类疾病认识有待更新，拓展研究思路是建立新的治疗方法的重要基础。　　2023年11月21日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)、神经科学国家重点实验室周嘉伟研究组、中国科学院分子细胞科学卓越创新中心宋昕阳研究组、中国科学院上海有机化学研究所生物与化学交叉研究中心朱正江研究组与上海交通大学医学院附属瑞金医院神经内科陈晟团队合作在Immunity上发表了文章Intestinal epithelial dopamine receptor signaling drives sex-specific disease exacerbation in a mouse model of multiple sclerosis(肠道上皮细胞多巴胺受体信号驱动雌性多发性硬化小鼠疾病进展)，利用基因修饰小鼠和药理学实验方法以及多组学联合分析，他们发现，肠道上皮细胞多巴胺D2受体(IEC DRD2)过度激活可以选择性地在雌性小鼠中改变肠道菌群的组成及其代谢物水平，从而促进多发性硬化的发病。此研究聚焦中枢神经系统自身免疫性疾病研究前沿，独辟蹊径，通过跨系统研究，揭示了肠道远程调控中枢神经系统自身免疫性疾病易感性的新机制，为建立具有性别选择性的中枢神经系统自身免疫性疾病干预手段开辟了一条新途径。　　　　已知，肠道微生物群失调促进多发性硬化的发展。在多发性硬化动物模型中，肠道微生物群在疾病的起始阶段、效应阶段和调节阶段以及个体对药物治疗的反应中都起着关键作用。然而，由于个体之间，肠道微生物群组成的差异很大，迄今，国内外医学界未能建立起具有广泛代表性的“核心微生物群表型”。肠道上皮细胞为胃肠道构筑了一条防线，不仅可以隔绝肠腔及其内容物，还可以整合肠腔内的多种菌群信号，以维持胃肠道正常生理功能。据报道，有多种与多发性硬化相关的肠道细菌可以产生多巴胺受体激动剂，因此，作者设想，肠道上皮细胞多巴胺受体介导了菌群和宿主相互联系，并且这种联系在多发性硬化发病过程中发挥重要作用。　　为对上述设想予以验证，作者分别构建了在肠道上皮细胞分别特异性敲除多巴胺D2、D3、D4受体的小鼠，同时根据文献提供的肠道细菌产生大量的多巴胺受体激动剂苯乙胺这一线索，利用实验性自身免疫性脑脊髓炎作为多发性硬化动物模型，观察在上述基因缺失的情况下，小鼠行为学、病理学的变化，并作多组学分析，之后，使用小胶质细胞系和野生型小鼠对所发现的差异代谢物进行筛选，寻找和鉴定可以减轻动物模型发病严重程度的代谢物。同时收集多发性硬化患者和健康对照的粪便样品用于靶向代谢物检测，验证苯乙胺含量与多发性硬化发病之间的相关性及性别差异。　　首先，通过代谢组学检测，作者发现，多发性硬化患者粪便中苯乙胺含量显著高于健康对照，且存在性别差异。通过条件性基因敲除等实验方法，观察到只有肠道上皮细胞多巴胺受体D2，而不是D3和D4基因缺失，可显著缓解多发性硬化小鼠模型发病的严重程度。通过与野生型对照组转录组的对比，发现DRD2敲除的多发性硬化小鼠模型中，肠道溶菌酶等抗菌肽表达量显著减少 同时通过16s rRNA测序，发现在造模前和发病高峰期肠道菌群组成出现显著差异 通过同笼饲养和抗生素处理，发现DRD2在多发性硬化小鼠模型的作用是肠道菌群依赖的 通过非靶向代谢学检测和代谢精准分析术 MetDNA，鉴定了47种只在雌性小鼠脊髓中存在差异的代谢物。之后，利用小胶质细胞细胞系BV2细胞和野生型小鼠对这些差异代谢物进行筛选，确定了N-乙酰赖氨酸可以在整体动物和体外培养细胞水平显著抑制炎症反应，从而缓解自身免疫性脑脊髓炎的发病。　　为了进一步探究N-乙酰赖氨酸抑制炎症的分子机制，利用磁珠分选、流式细胞分选等方法，将脊髓中的小胶质细胞分离并进行转录组测序及单细胞测序。发现N-乙酰赖氨酸显著降低了多发性硬化相关小胶质细胞的比例，提高了增殖性小胶质细胞和稳态小胶质细胞的比例。表明N-乙酰赖氨酸有利于恢复多发性硬化小鼠模型失衡的中枢神经系统免疫稳态。　　传统观点认为，性激素等在中枢神经系统自身免疫性疾病发病过程中发挥重要作用。本研究显示，肠道的苯乙胺-多巴胺D2受体-溶菌酶信号轴是决定雌性动物或中青年女性群体对多发性硬化发病易感性的重要因素，这是对传统观点的新的延伸和拓展。作者还揭示了肠道—微生物群——脑的相互作用是如何调控中枢神经系统免疫稳态，这一调控方式突出了宿主肠道细胞本身对肠道菌群的核心作用，为发展基于肠道上皮细胞活动调控的脑疾病干预方法提供了新的分子和细胞基础。N-乙酰赖氨酸的抑炎作用的发现为研发适用于女性多发性硬化患者的神经炎症治疗方法提供了新的机会。　　该项工作由彭海蓉博士、邱佳倩、周勤明博士和博士研究生张彧锴在周嘉伟研究员、宋昕阳研究员、朱正江研究员和陈晟教授的指导下完成，课题组的其他成员积极参与，并得到了中国科学院上海营养与健康研究所肖意传、邱菊研究员的大力协助，因此，是众多课题组通力合作的结果。　　在雌性小鼠中，粪便中较高的苯乙胺浓度会引起肠道上皮细胞中的DRD2过度激活，促进溶菌酶和防御素表达量增加。这些过量的抗菌肽，对细菌的杀伤力增强，因此，乳酸杆菌等对溶菌酶敏感的菌种在雌性小鼠体内减少。而乳酸杆菌产生的N-乙酰赖氨酸对小胶质细胞介导的炎症具有很强的抑制作用，是缓解中枢神经系统自身免疫性疾病，如多发性硬化的物质基础之一。　　原文链接：https://doi.org/10.1016/j.immuni.2023.10.016

肠道微生态领域的活菌药物开发、多组学科研转化、FMT治疗等方向吸引了很多科研投入与初创企业。作为国内专注于肠道微生态诊疗转化的品牌年会，GMR 2021第二届肠道微生态与疾病研究转化论坛将于11月25-26日在上海召开。主办单位：上海市生物工程学会、上海商图信息Biomap协办单位：中华炎症性肠病多学科联合诊治联盟支持单位：深圳市合成生物学协会、北京华元生物技术研究院、广州市生物产业联盟、上海市微生物学会、武汉东湖国家自主创新示范区生物医药行业协会GMR 2021首发议程现揭晓，全嘉宾阵容及精彩议题先睹为快！主旨专场开幕致辞赵国屏，中科院院士、中科院上海生命科学研究院研究员调控肠道微生态增强肿瘤免疫治疗的临床研究发现秦环龙，同济大学附属第十人民医院院长话题待定欧易治疗2型糖尿病的肠道微生物多组学研究与转化赵立平，美国微生物科学院院士、上海交通大学生命科学技术学院微生物学特聘教授从肠道微生物多组学到医学转化（FMT治疗，早筛诊断）NASH-微生物相互作用关系研究与临床转化研究吴健，复旦大学基础医学院教授，复旦大学附属中山医院，消化科双聘教授肠道微生组学与肝硬化疾病的关系研究陆伦根，上海交通大学附属第一人民医院消化科主任，教授，博士生导师肠道菌群代谢产物改善非酒精性脂肪性肝病新机制范建高，上海交通大学医学院附属新华医院消化内科主任，教授，博士生导师FMT在IBD炎性肠病中的临床实践吴坚炯， 上海交通大学炎症性肠病诊治中心主任话题待定奇辉肠道微生物多组学在肿瘤免疫精准医疗中的研究与转化刘杰，复旦大学消化病研究所所长，附属华山医院消化科主任；复旦大学免疫学系教授洗涤菌群移植治疗自闭症的临床疗效分析何兴祥，广东药科大学附属第一医院消化内科主任医师、教授、医院党委书记肠道菌群FMT与抗肿瘤药物治疗李苏宜，中国科学技术大学附属第一医院肿瘤营养与代谢治疗科(西区)主任、肿瘤化疗科主任话题待定善行加速肠道微生态治疗药物研发与产业化细菌作为靶向性抗肿瘤活体生物药物的研究华子春，南京大学生科院教授、中国药科大学生物药物学院院长靶向精神类疾病的肠道微生态治疗药物研发与产业化段云峰，北京华元生物技术研究院院长肠道微生物群作为免疫治疗的新靶点朱永亮，普瑞森基因董事长、首席科学家肠菌移植药物的IND申报经验分享谭验，深圳未知君生物科技有限公司首席执行官/联合创始人圆桌讨论：中国如何加快完善微生态制药产业链与国际接轨？向斌，和度生物 CEO柳丹，鼎晖VGC（创新与成长基金）合伙人知易生物奕景生物调节肠道微生态小分子药物的新药发现与临床开发马振坤，丹诺医药创始人和首席执行官国际案例分享：肠道微生物治疗从科研走向产业化的关键因素 Dr. Alex Stevenson, 4D Pharma CSO欢迎联系主办方获取论坛完整议程：180 1793 9885赞助招募截止在即！主题演讲、产品展示、合作邀约等多种形式全方位供您展示肠道菌群微生态研究：多样性研究、宏基因组学、代谢组学、微生物组学等多组学技术，及诊断、FMT以及制药等领域的多样赞助方式。欢迎咨询主办方：180 1793 9885（同微信）。多重限时粉丝福利：1、拼团大促，仅限本周！本周五（10月29日）前，若三人成团注册参会，可享受标准价立减1000元钜惠！拼团详情及优惠，欢迎联系小助手图图：180 1793 9885（同微信）。2、早鸟倒计时启动！10月29日前注册，可享受立减500元的早鸟价格，费用包含两天的会议门票、午餐、茶歇、会议资料以及会后演讲嘉宾授权可分享的PPT资料。扫码查看官网扫码或联系图图加入专业交流群欢迎联系组委会，获取大会议程！电话：+86 180 1793 9885邮箱：gmr@bmapglobal.com