肠道菌群与代谢疾病

肠道菌群作为与人体共生的一个重要生态系统,长期以来与宿主共演化、共发育,桥接外界环境,与宿主各脏器发生互作,进而参与宿主代谢稳态调控。十几年来,已有多项研究支持肠道菌群失调通过各种与宿主互作的机制可能参与宿主多种疾病,尤其是肥胖、2型糖尿病等慢性代谢性疾病的发生与发展,并且肠道菌群在代谢性疾病的手术、药物等多种治疗方式中发挥重要作用。目前亦有多种有关开发靶向肠道菌群的代谢性疾病治疗的研究。文章对肠道菌群与代谢性疾病关系及相关机制、代谢疾病治疗中菌群的作用、肠道菌群相关治疗手段等方面的研究进展加以总结,以期为将来开发靶向肠道菌群代谢性疾病新型诊疗策略提供参考和思路。     

肠道菌群调控代谢性疾病发生和发展

人体肠道是一个巨大的复杂生态系统,肠道菌群、营养物质和宿主细胞的相互作用及其稳态对宿主健康以及疾病的发生发展至关重要.肠道菌群的各种菌落具有众多功能,如参与营养物质的合成与分解代谢、形成肠道天然屏障等.肠道菌群紊乱会对健康造成负面影响,许多代谢性疾病的发生和发展均与肠道菌群紊乱存在密切关系.肠道菌群与健康和疾病之间的紧...     

肠道菌群及益生菌干预:慢性肾脏病治疗的新视角

肠道是"隐形"的免疫器官,具有调节机体营养代谢、生理和免疫等重要功能.近年来,肠道菌群被认为参与了慢性肾脏病(chronickidneydiseases,CKD)的发生发展过程.CKD患者肠道功能屏障受到破坏,一些肠源性代谢毒素和细菌移位进入体循环,从而加重CKD全身炎症反应,促进其心脑血管并发症的发生.而益生菌治疗作为调节肠道菌群的主要干预措施,可能通过调节肠稳态,减少肠源性尿毒症毒素而延缓CKD的进展.由于益生菌对生理功能的调节具有菌株特异性,因此根据他们的功能特性选择适当的益生菌菌株干预是至关重要的.益生菌治疗更新了以往探讨疾病发生发展的分子机制的理念,为临床疾病的治疗提供了更开阔的视野.本文主要概述了CKD患者肠道菌群的变化以及益生菌在CKD治疗中的功效和可能作用机制.     

肠道菌群影响宿主行为的研究进展

肠道内定植了数量众多、种类丰富的肠道菌群,它们和宿主间形成了互利共生的关系,对宿主的健康产生着重大影响.近年来,随着对肠道菌群调控作用研究的不断深入,发现肠道菌群不仅调控肠道活动,还影响宿主的脑功能和行为.肠道菌群通过肠-脑轴调控宿主行为,而肠-脑轴是由免疫、神经内分泌和迷走神经途径构成的肠道和脑之间的交流系统.动物研究(无菌动物、肠道病原菌感染以及抗生素和益生菌处理动物)和临床观测结果表明,肠道菌群通过肠-脑轴对宿主的应激反应、焦虑、抑郁和认知功能产生重要影响.平衡的肠道菌群可以促进宿主的身心健康,而肠道菌群失调则可能引发肠-脑疾病(如肠易激综合征、炎性肠道疾病和肝性脑病)和中枢神经系统疾病(如多发性硬化症、阿尔兹海默症和自闭症等).深入了解肠道菌群对宿主行为的影响,有助于更好地理解肠易激综合征和多发性硬化症等的发病机理,并认识到调节和恢复正常肠道菌群的安全有效措施(补充益生菌)是治疗精神心理疾病的重要组成部分.     

益生菌:代谢性疾病调控新靶向

代谢综合征是一种代谢异常性疾病,近年来随着其发病率逐年升高,严重影响个人的生活质量,成为世界性公共卫生问题.代谢紊乱性疾病的流行与近几十年来膳食中大量营养素摄入量的动态变化和生活方式的改变有关.肠道微生物群失调被认为是代谢紊乱发生的影响因素之一,如何通过调节肠道菌群改善代谢综合征已成为目前的研究热点.益生菌作为一种广泛应用于食品中对人类健康有益的活的微生物,通过调节肠道微生物群起到改善血糖、调节血脂和降低胰岛素抵抗及胆固醇的作用.本文综述了益生菌在肥胖、2型糖尿病及高血压等代谢性疾病方面的具体作用效果及相关机制,提出在其应用过程中将面临的问题,为益生菌在未来的产业发展及应用提供新的思路.     

G四链体互作蛋白及其研究方法进展

G四链体是一种非经典的核酸二级结构,并且已经被证实大量存在于多种生物基因组及转录组中的关键调节位点.由于其特殊的四链结构, G四链体能够与多种功能的蛋白发生相互作用,从而参与生物体多种生理及病理过程的调控.因此, G四链体互作蛋白的结构及功能研究将有利于进一步揭示G四链体的生命活动调节机制,促进开发G四链体及其互作蛋白作为疾病治疗靶点的新型治疗方法.近年来,得益于核酸-蛋白互作研究方法的进步及G四链体互作蛋白研究新技术的开发,科学家已经发现了多种功能各异的G四链体互作蛋白.本文简要介绍了已知G四链体互作蛋白的种类和功能,综合评述近年来G四链体互作蛋白研究方法的发展,并对未来的发展方向进行展望.     

肠道微生物与自闭症研究进展

自闭症是一种严重的神经发育障碍,其患病率急剧上升,不符合哈迪-温伯格平衡,表明环境因素对其影响远大于遗传因素.自闭症与肠道微生物失衡及肠-脑轴异常密切相关.由于肠脑发育与头脑发育同步,因而在婴幼儿发育的关键期肠道微生物发育异常可增加自闭症风险.肠道微生物可通过代谢产物、免疫、神经内分泌以及迷走神经等途径影响自闭症.特定有益微生物菌株主要通过微生物-肠-脑轴、调节微生态平衡和抗感染、调节宿主代谢和吸收、改善肠漏等方式改善和治疗自闭症.益生菌以肠道菌群为靶点或可成为自闭症有效辅助治疗方法.本文对近年来与肠道微生物相关的自闭症研究进行综述,为我国今后全面防治自闭症提供人体共生微生物领域的参考.     

NLRP3炎症小体:2型糖尿病治疗的新靶点?

炎症之于机体是一把双刃剑,适度的炎症反应利于机体对抗外界病原微生物的感染,而失调的炎症反应又会使这把利剑挥向机体自身,过度放大或持续存在的炎症反应是导致机体组织损伤和器质性病变的主要原因.事实上,一直以来炎症就被认为与许多慢性疾病的发生发展有着千丝万缕的联系.鉴于此,Science于2005年提出的125个科学问题中就包括"炎症是否是所有慢性疾病发生的重要原因?".尽管在2型糖尿病、神经退行性疾病、动脉粥样硬化、痛风及肿瘤等多种严重危害人类健康的重大疾病中都检测到有慢性炎症参与的证据,但是长期以来慢性炎症在这些疾病当中发生的细胞和分子机制并不清楚,相关抗炎干预靶点也并未得到确切鉴定.近年,随着对固有免疫模式识别受体和信号转导机制的深入研究,人们发现,包括NLRP3在内的一些固有免疫模式识别受体通过识别上述慢性疾病当中的危险信号,从而启动炎症反应和疾病的发生,提示NLRP3等固有免疫模式识别受体及其信号通路可能成为包括2型糖尿病在内的相关炎性疾病治疗的新靶点.本文将着重介绍近年有关NLRP3炎症小体活化与T2DM的关系,以及靶向NLRP3炎症小体的T2DM治疗研究方面的进展.     

寨卡病毒与Ⅰ型干扰素反应相互作用研究进展

寨卡病毒(Zika virus,ZIKV)是一种主要通过蚊虫传播的RNA病毒,可引起新生儿小头畸形和成人格林-巴利综合征等严重疾病.目前,ZIKV已扩散至全球70多个国家和地区,对全球公众健康产生严重威胁.研究发现,ZIKV感染可激活包括Ⅰ型干扰素信号通路等在内的一系列抗病毒天然免疫反应,亦可通过多种机制阻断宿主的干扰素反应,借此逃避宿主天然免疫的监控.深入了解ZIKV与宿主干扰素反应相互作用不仅有助于研究ZIKV的致病机制,对开发ZIKV疫苗和研制抗ZIKV药物同样具有重要意义.本文就相关领域研究进展作一简要综述.     

人体肠道微生物群、营养与健康

人体肠道微生物群是人体消化道系统中栖息的微生物总称.这些微生物与人体长期共进化,形成了一个平衡的微生态系统.人体微生物群与健康和疾病密切相关,被视为人体最大的内分泌"器官".该器官具有调节功能,通过改变微生物群的构成、种类与比例实现维护和恢复人体健康的目的.因此,人体微生物群及其与机体互作平衡网络研究,将为精准医学的诊断、治疗和预后评估带来革命性变化.肠道微生物群与摄入食物营养密切互作,不仅有助于降解食物营养素,还能够合成多种营养素供人体利用.研究者逐步认识到人体、微生物群、营养和免疫存在密切互作关系,因此,解析这一互作网络将为精准营养学的发展带来前所未有的新机遇.本文在总结目前人体肠道微生物群、营养与健康关系研究成果的基础上,从多个视角综述了此交叉领域日新月异的进展.     

Bifidobacteria and host health——an update

The intestinal microbiota has a vital role in human health.Especially,Bifidobacteriumis a genus that is crucial for health and different diseases.Further potentially functional investigation of Bifidobacteriumis needed,which will be of great importance to human health.This review aims to describe bifidobacteria compositional changes associated with different ages,to highlight the impact of bifidobacteria on health and disease,and to indicate their clinical applications.Bifidobacterium longum,B.breve,and B.bifidumare dominant in infants,whereas B.catenulatumand B.adolescentis are more prevalent in adults.Bifidobacteria improve the treatment of diarrhea,inflammatory bowel disease(IBD),colon irregularity,colorectal cancer,necrotizing enterocolitis,diabetes and disorder of carbohydrate metabolism.     

Towards sustainable protection against insect-borne plant viral diseases:Phytohormones and beyond

Due to the immobility of plants,around 75% of 1100 plant virus species are piercing-sucking insect transmitted.Host plant-mediated interactions between viruses and insects play vital roles in the population dynamics of vectors and the epidemiology of plant diseases.A successful viral pathogen has to evolve multiple strategies to manipulate host immune responses and also the ecological environment to facilitate effective transmission by insect vectors.Among these strategies,reprogramming the phytohormone signaling pathways is critical to the establishment of an effective virus transmission among plants and disease pandemic.Here,we review recent studies on the plant-virus inter-relationships with a focus on molecular and biochemical mechanisms that drive vector-borne viral diseases.Defense-related phytohormones such as Jasmonic acid(JA),Salicylic acid(SA)and Ethylene(ET)have been reported to be directly regulated by viral proteins.This knowledge is essential for the further design and/or development of effective and sustainable strategies to protect viral damages so as to increase crop yield and food security.Future efforts in this area should be focused on integrating and meta-analysis of big data generating from dynamics and multiple dimensional pathogen-vector-crop interactions under real agricultural conditions to achieve sustainable protection against plant diseases.     

Improving the nutritional provision for pigs by considering digestive and fermentative characteristics of the feed ingredients

Determining the biological availability of nutrients in feed ingredients is the prerequisite to optimize the diet formulation and develop precision nutrition in swine production. However, the nutritional values demonstrated in current official feedstuff tables have some limitations, for example, no information about the digestive characteristics or fermentative capability, which are now still black box in the feed evaluation systems. While diets with various digestive and fermentative characteristics but similar nutritional values could result in distinct growth performance on pigs, new parameters including digestive and fermentative kinetics as supplemental indexes are expected to be helpful for precise feed formulation. Application of digestive kinetics can solve the problem of asynchronism release of glucose and amino acids from digestion, and ensure the glucose digested from starch meets the energy requirement of pigs including absorption of digested amino acids. Application of fermentative kinetics can make better combination of the fibrous ingredients, which are more common in agricultural by-products, and promote the healthy intestinal barrier with the mediation of microbiota. Therefore, in this review, we summarized the recent research advances on digestive and fermentative kinetics of the feed ingredients fed to pigs, particularly the strategies for their applications in facilitating balanced diet formulation for the whole gut and improving the nutritional provision for pigs.     

模式生物斑马鱼在心血管疾病研究中的应用

斑马鱼近年来被广泛地应用于医学研究中。斑马鱼个体小、养殖费用低廉、身体透明,及易于基因操作等优势,使其成为一种理想的模式生物。笔者综述了模式生物斑马鱼在心血管疾病研究中的应用。首先介绍了斑马鱼的心血管发育、心血管影像、相关遗传学技术及斑马鱼作为模式生物在心血管疾病研究中的优势与不足;然后通过总结既往的研究,重点阐述了斑马鱼在动脉粥样硬化、心律失常、心肌病、先天性心脏病、心力衰竭、心脏再生、炎症、动脉生成、血栓及心血管药物筛选等领域的应用进展。     

生命在于运动：运动对心脏和代谢的改善作用

根据能量代谢途径的不同,运动分为有氧运动(如慢跑、瑜伽)和无氧运动(如举重、跨栏)。运动不仅可以缓解压力,释放情绪,而且对神经系统、免疫系统、运动系统、内分泌系统、血液循环系统具有良好的保护作用。文章系统阐述了运动在生理性心肌肥大、病理性心肌肥大、心肌梗死、动脉粥样硬化、心衰等心脏疾病,以及肥胖、糖尿病、脂肪肝等代谢疾病中的重要调控作用。     

全外显子测序在糖尿病中的应用

糖尿病是一组由于胰岛素分泌缺陷或生物作用受损引起的以高血糖为特征的代谢性疾病，可导致各种组织尤其是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害及功能障碍。糖尿病的发病机制非常复杂，其中遗传因素在糖尿病的发病过程中起着至关重要的作用。全外显子组测序是指利用序列捕获技术将全基因组外显子区域DNA捕捉并富集后，进行高通量测序的基因组分析方法。基于其高特异性、高准确性和高覆盖度的优点，全外显子测序已在复杂疾病如糖尿病、肥胖等疾病易感基因的识别方面发挥了巨大作用。文章综述了全基因组外显子测序技术在糖尿病的遗传易感基因及其编码变异筛选中的应用。     

Role of cyclic AMP signaling in the production and function of the incretin hormone glucagon-like peptide-1

Pancreatic cells express the proglucagon gene （ gcg ） and thereby produce the peptide hormone glucagon , which stimulates hepa tic glucose production and thereby increases blood glucose levels. The same gcg gene is also expressed in the intesti nal endocrine L cells and certain neural cells in the brain. In the gut, gcg expression leads to the production of glucagon-like peptide-1 （GLP-1）. This incretin hormone stimulates insulin secretion when blood glucose, level is high. In addition, GLP-1 stimulates pancreatic cell proliferation, inhibits cell apoptosis, and has been utilized in the trans-differentiation of insulin producing cells.     

代谢综合征药物高通量筛选模型的建立

线粒体对于真核细胞至关重要, 除了为细胞提供能量, 还参与细胞信号转导、分化与生长、凋亡等生命过程. 许多疾病的发生与线粒体功能失常密切相关, 包括神经退行性疾病、糖尿病、肥胖、肿瘤等. 由于线粒体膜电位是反映细胞功能状态的重要指针, 因此选用了代谢性细胞L6大鼠肌管细胞建立了一种快速且高效地分析线粒体膜电位的高通量筛选模型. 通过对线粒体染料JC-1浓度及孵育时间、待筛选化合物孵育时间、阳性化合物CCCP(carbonylcyanide-m-chlorophenylhydrazone) 浓度等实验条件的优化, 确立了筛选条件, 并对鱼藤酮、丙二酸、抗霉素A、寡霉素和黄连素(berberine)等线粒体抑制剂进行验证, 证实该筛选体系的可靠性. 以10 μmol L^-1 CCCP作为阳性对照, 筛选体系的整体CV值(变异系数)为5.92%, Z'因子为0.575, 符合高通量筛选的要求. L6肌管细胞线粒体膜电位高通量筛选模型的建立, 将为发现治疗代谢综合征的新药先导化合物提供更多机会.     

人脑连接组研究:脑结构网络和脑功能网络

人脑是自然界中最复杂的系统之一,在这个系统中,多个神经元、神经元集群或者多个脑区相互连接成庞杂的结构网络,并通过相互作用完成脑的各种功能.近年来,结合基于图论的复杂网络理论,研究者们发现利用结构和扩散磁共振成像数据构建的脑结构网络以及利用脑电图/脑磁图数据和功能磁共振成像数据构建的脑功能网络具有很多重要的拓扑性质,如"小世界"属性、模块化的组织结构以及主要分布在联合皮层上的核心脑区(如楔前叶、额上回、额中回).另一方面,研究者发现许多神经精神疾病(如阿尔兹海默病和精神分裂症等)与脑结构和脑功能网络的异常的拓扑变化有关,这些研究不仅为理解神经精神疾病的病理机制提供了新视角,也可能为疾病的早期诊断和治疗评价提供脑网络影像学标记.本文以人脑结构和功能连接网络的研究为重点,介绍了人脑连接组和复杂网络理论的基本概念,并且回顾了近年来人脑结构和功能连接组的研究成果,并指出了该领域中存在的问题及未来的研究方向.     

雷帕霉素靶蛋白:细胞生长调控之门

雷帕霉素(rapamycin)是一种大环内酯类化合物,最初于1972年由塞加尔从复活岛吸水链霉菌中成功分离。1991年,霍尔首次从酵母中鉴定出雷帕霉素靶蛋白(TOR),从而打开细胞生长和发育机制研究之门。TOR或m TOR是一种重要的分子整合器,可感知来自生长因子、激素、氨基酸和氧状态等的信号,并通过调节下游因子而影响蛋白质、脂类和核苷酸等的合成。TOR/m TOR信号通路在生长和代谢中发挥着重要作用,它的调节紊乱可导致癌症、衰老和糖尿病等多种疾病的发生。雷帕霉素及类似物(rapalogs)已被美国FDA批准应用于预防器官移植排斥反应和治疗肾细胞癌和神经内分泌肿瘤等癌症。文章介绍雷帕霉素和TOR的发现历程以及TOR信号通路的生理作用、机制和临床应用等。