肠道上皮与肠道微生物相互作用的研究现状

肠道上皮是肠上皮细胞及其分泌物有机构成的黏膜界面。随着技术的进步和对肠道菌群作用的逐渐重视,研究者对肠道上皮与肠道微生物相互作用的认识也不断深入。研究表明,肠道上皮调节并维持肠道微生物的定殖与分布,肠道微生物也影响肠道上皮的多种屏障功能,二者通过一系列细胞分子机制紧密联系,共同维持肠道稳态。此外,其过程中产生的宿主-肠道菌群共代谢物被发现可以反映宿主的生理病理状态,作为指标被应用于临床疾病诊断、治疗效果评估和预后推测。本文基于近年的研究,综述了肠道上皮与肠道微生物的相互作用及其细胞分子机制,为进一步研究和临床应用总结了理论基础,并探讨了未来可能的研究方向。     

限制活动加剧2型糖尿病小鼠肠道菌群和糖脂代谢紊乱

【背景】久坐行为在2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)患者群体中广泛存在,对于患者的血糖控制具有严重的不良影响,但是其具体机制还缺乏较为完善的阐述。【目的】通过限制小鼠活动模拟久坐行为,从而阐明久坐导致2型糖尿病小鼠糖脂代谢紊乱加剧的具体机制,为相应的健康教育和干预提供一定的理论基础。【方法】利用C57BL/6J雄性小鼠构建糖尿病模型,小鼠随机分为3组：正常组(CON)、2型糖尿病模型组(MOD)和2型糖尿病限制活动组(SED),通过限制小鼠活动的方法使其进行8周的久坐行为;采用试剂盒和形态学观察法测定小鼠糖脂代谢紊乱情况;HE和PAS染色观察小鼠回肠组织受损情况;采用RT-qPCR法测定小鼠粪便微生物的变化;采用TBA试剂盒测定小鼠血清和肝脏中总胆汁酸含量;分别通过荧光定量PCR(RT-qPCR)和Western blotting测定小鼠回肠和肝脏组织中法尼醇X受体(farnesoid X receptor,FXR)和G蛋白偶联胆汁酸受体5(G protein coupled bile acid receptor 5,TGR5)的mRNA和蛋白表达水平。【结果】与正常组相比,模型组小鼠血糖升高、血脂增加、胰岛素抵抗和口服葡萄糖耐量紊乱,而且肠道病理学变化明显,限制活动使T2DM小鼠糖脂代谢紊乱增加(P<0.05);T2DM小鼠肠道菌群失调,在门和属水平上的有益菌减少、有害菌增加,限制活动加剧了这一情况;与正常组相比,T2DM小鼠血清和肝脏组织中总胆汁酸含量增加,限制活动组总胆汁酸进一步增加(P<0.05);模型组小鼠胆汁酸受体FXR和TGR5表达较正常组显著降低(P<0.01),限制活动后进一步抑制了这些受体的表达。同时,Spearman相关性分析也显示小鼠糖脂代谢水平与肠道菌群及肠道菌群代谢物胆汁酸存在显著相关性。【结论】限制活动致使T2DM小鼠糖脂代谢紊乱加剧,其机制可能与肠道菌群和胆汁酸代谢失调,以及胆汁酸受体的进一步下调有关。     

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Cell | 基因治疗领域重大突破：新型类病毒载体eVLPs实现治疗性大分子的高效递送     

嗜肺军团菌II型分泌系统及其底物的研究进展

嗜肺军团菌(Legionella pneumophila,L. pneumophila)是研究病原菌-宿主相互作用的重要模式菌株之一,其独特的分泌系统及底物效应蛋白的结构与功能是病原微生物领域的研究热点。II型分泌系统(type II secretion system,T2SS)对促进细菌在环境和人类宿主中的生存至关重要。嗜肺军团菌Legionella secretion pathway (Lsp)系统是革兰氏阴性病原菌中一个典型的T2SS。本文综述了L. pneumophila的T2SS及其底物效应蛋白的研究进展,重点介绍其结构与功能,为深入了解革兰氏阴性病原菌的T2SS功能和作用机制提供参考。     

意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道中ame-miR-bantam对靶基因USP和P300的表达调控

【目的】本研究旨在通过饲喂法对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂幼虫肠道中ame-miR-bantam进行过表达与敲减,明确ame-miR-bantam对靶基因USP和P300表达的调控作用。【方法】通过饲喂ame-miR-bantam模拟物(mimic-ame-miR-bantam)和抑制物(inhibitor-ame-miR-bantam)及相应的阴性对照mimic-NC-ame-miR-bantam和inhibitor-NC-ame-miR-bantam,对意大利蜜蜂工蜂4-6日龄幼虫肠道组织中的ame-miR-bantam分别进行过表达和敲减。利用生物信息学软件进行ame-miR-bantam的靶向预测及分析。通过RT-qPCR检测4-6日龄意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道中ame-miR-bantam的过表达和敲减效果及靶基因USP和P300的相对表达量。【结果】相较于饲喂mimic-NC-ame-miR-bantam,饲喂mimic-ame-miR-bantam后,ame-miR-bantam在意大利蜜蜂4-6日龄工蜂幼虫肠道中均显著上调;相较于饲喂inhibitor-NC-ame-miR-bantam,饲喂inhibitor-ame-miR-bantam后,ame-miR-bantam在4日龄工蜂幼虫肠道中显著下调,在5日龄和6日龄工蜂幼虫肠道中下调表达。ame-miR-bantam共靶向222个基因,可注释到细胞进程等35个GO条目和Wnt信号通路等160条KEGG通路。相比于饲喂mimic-NC-ame-miR-bantam的阴性对照组,过表达ame-miR-bantam后,4日龄工蜂幼虫肠道中USP和P300的表达量均为上调;5日龄工蜂幼虫肠道中USP的表达量下调,P300显著下调表达;6日龄工蜂幼虫肠道中USP和P300均显著下调表达。相比于饲喂inhibitor-NC-ame-miR-bantam的阴性对照组,敲减ame-miR-bantam后,4和5日龄工蜂幼虫肠道中USP和P300的表达量均为上调;6日龄工蜂幼虫肠道中USP显著上调表达,P300的表达量上调。【结论】通过饲喂模拟物和抑制物能够分别实现意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道中ame-miR-bantam的有效过表达和敲减;幼虫肠道中ame-miR-bantam可负调控USP和P300的表达。     

ame-miR-79负调控意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道中靶基因CYP450和FG的表达

【目的】本研究旨在通过饲喂ame-miR-79的模拟物(mimic)和抑制物(inhibitor)对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂幼虫肠道内的ame-miR-79分别进行过表达和敲减,探究ame-miR-79对幼虫肠道内靶基因表达的调控作用。【方法】通过分子克隆与Sanger测序验证意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道内ame-miR-79的序列真实性。通过饲喂mimic-miR-79和inhibitor-miR-79对意大利蜜蜂工蜂4-6日龄幼虫肠道内的ame-miR-79分别进行过表达和敲减。采用相关生物信息学软件进行ame-miR-79的靶基因预测与分析。通过RT-qPCR检测ame-miR-79的过表达和敲减效果及过表达和敲减ame-miR-79后靶基因的相对表达量。【结果】ame-miR-79在意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道内真实存在。与无义模拟物(nonsense mimic, mimic-NC)组相比,mimic-miR-79组的4-6日龄幼虫肠道内ame-miR-79的表达量皆极显著上调;与无义抑制物(nonsense inhibitor, inhibitor-NC)组相比,inhibitor-miR-79组的4和5日龄幼虫肠道内ame-miR-79的表达量显著下调,6日龄幼虫肠道内ame-miR-79的表达量极显著下调。ame-miR-79共靶向303个基因,涉及27个GO条目和179条KEGG通路。相较于mimic-NC组,靶基因细胞色素P450基因CYP450在mimic-miR-79组的4和5日龄幼虫肠道内均极显著下调表达,而在6日龄幼虫肠道内上调表达;靶基因fringe糖基化转移酶(fringe glycosyltransferase, FG)基因在4日龄幼虫肠道内下调表达,在5日龄幼虫肠道内显著下调表达,而在6日龄幼虫肠道内上调表达。相较于inhibitor-NC组,CYP450在inhibitor-miR-79组的4日龄幼虫肠道内极显著上调表达,在6日龄幼虫肠道内上调表达,而在5日龄幼虫肠道内下调表达;FG的表达水平在4日龄幼虫肠道内显著上调,在5和6日龄幼虫肠道内极显著上调。【结论】ame-miR-79在意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道内真实存在;通过饲喂模拟物和抑制物能分别实现意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道内ame-miR-79的有效过表达和敲减;ame-miR-79负调控意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道内CYP450和FG的表达。     

美洲大蠊成虫肠道抗细菌共生放线菌的筛选及鉴定

【目的】鉴于野外美洲大蠊Periplaneta americana对恶劣环境适应性强,本研究旨在从云南省大理州的野外美洲大蠊成虫肠道中分离、筛选出抗细菌活性放线菌,为抗生素开发提供菌种资源。【方法】采用涂布平板法和平板划线法对美洲大蠊成虫肠道放线菌进行分离;以金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa、粪肠球菌Enterococcus faecalis、大肠杆菌Escherichia coli和鼠伤寒沙门氏菌Salmonella typhimurium共6种人体病原细菌为指示菌株,采用牛津杯法对分离自这些放线菌的次生代谢产物进行抗菌活性测定;通过形态学特征和16S rRNA基因序列分析,对具有广谱和明显抗菌活性的放线菌进行鉴定,并经16SrRNA基因序列的BlAST同源性比对及系统发育分析确定它们的分类地位。【结果】从美洲大蠊成虫肠道共分离获得41株放线菌。抗菌活性测定结果表明,34株(82.9%)放线菌对至少1种指示病原细菌具有抑制作用,其中有7株对3种以上病原细菌具有抑制作用,9株表现出明显的抗菌活性。根据系统发育分析结果,这些放线菌均被鉴定为链霉菌属Streptomyces spp.。【结论】野外美洲大蠊成虫肠道含有丰富的抗细菌活性的放线菌资源,为后续挖掘新型抗生素提供重要的微生物资源。     

福建省生态保护重要性评价

生态保护重要性是表征区域生态系统结构和功能重要性程度的综合指标,确定生态保护空间范围是协调保护与发展、保障生态服务持续供给的基础。在明确福建省生态本底和关键生态问题的基础上,综合分析生态服务功能重要性和生态敏感性,构建福建省生态保护重要性评价指标体系,识别具有重要保护意义的生态极重要地区,能够为优化生态保护策略、划定生态红线和主体功能区划提供技术支持。研究结果表明,福建省生态保护极重要区占福建省陆地总面积的38.94%,生态重要性空间格局基本沿福建省闽西大山带、闽中大山带与海岸带分布,其中生态服务功能极重要区面积为3.96万km~2,以生物多样性维护功能和水源涵养功能为主;生态极敏感性区面积占福建省陆地总面积的9.71%,水土流失是主要的生态问题,占福建省陆地总面积的8.93%,土地沙化极敏感区集中在海岸带附近,与海岸侵蚀极敏感区空间范围基本一致。研究建议,生态保护极重要区作为划定生态红线和重点生态功能区的依据,支撑福建省开展有针对性的生态保护,保障和维护生态安全。     

叶脉结构与功能及其对叶片经济谱的影响

叶脉由贯穿于叶肉内部的维管组织及其外围机械组织构成, 多样化的脉序及网络结构使叶脉系统发生变异和功能分化。该文综述了叶脉系统结构与功能的最新研究进展。通过聚焦叶脉分级系统的结构与功能及其在叶片经济谱(LES)中的重要性, 解释叶脉性状与其它叶片功能性状之间的关系及机制。不同等级叶脉在机械支撑与水分运输方面存在功能分化, 其中1-3级粗脉在维持叶片形状和叶表面积以及物理支撑方面发挥重要作用, 有利于维持叶片最大受光面积; 4级及以上细脉具有水分调节功能, 它们与气孔相互协调, 影响叶片水分运输、蒸腾散热和光合作用速率。叶片生长过程与叶脉发育的动态变化模式决定叶脉密度, 并影响叶脉密度与叶片大小之间的关系: 叶面积与粗脉密度呈显著负相关, 与粗脉直径呈显著正相关, 而与细脉密度无关。与叶脉性状相关的叶片经济谱框架模型预测, 叶脉密度较高的叶片寿命短、比叶重较小, 叶片最大碳同化速率、代谢速率以及资源获取策略潜力较高。     

草地贪夜蛾核型多角体病毒对我国草地贪夜蛾不同地理种群毒力的比较分析

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda（J. E. Smith）入侵我国多个地区,逐渐形成地理种群。在草地贪夜蛾核型多角体病毒Spodoptera frugiperda multiple nucleopolyhedrovirus（SfMNPV）生物农药的生产过程中发现,不同地理来源的宿主对SfMNPV的敏感性和产量存在明显差异,显著影响了SfMNPV的生产效率。为解析其敏感性差异及其产生的原因,本研究首先对云南德宏、广东广州、广西钦州、西藏林芝4个地区草地贪夜蛾种群基因型进行了鉴定,采用生物测定法测试SfMNPV对4龄幼虫的口服毒力,然后,通过向幼虫体内注射草地贪夜蛾核多角体病毒出芽型病毒粒子（budded virions,BVs）的方式,越过口服感染中肠的过程,分析敏感性差异发生的阶段。最后比较了高敏感和低敏感种群中肠肠液pH,并基于16S rDNA测序测定了肠道菌群组成。结果表明,广西种群属于纯合玉米型,其余种群为带有水稻型COI标记的杂合玉米型。广西种群对SfMNPV的口服敏感性最低,西藏种群的敏感性最高,但两者注射BV后死亡率差异无统计学意义,暗示病毒敏感性差异发生在口服感染阶段。广西种群中肠pH略低于西藏种群,并且较于西藏种群,广西种群相肠道乳杆菌Lactobacillus丰度高。本文结果表明,肠道微环境的差异可能是不同地理种群草地贪夜蛾对SfMNPV口服敏感性产生差异的原因。