本期《美格指南》為您播報代謝組的最新研究進展！
題目：代謝超速假說：雙相躁狂症中的高糖酵解和谷氨醯胺溶解
代謝超驅動假說：雙相躁狂症中的高糖酵解和谷氨醯胺分解。
作者： Iain H Campbell et al.
發布日期： 2024-01-25
發表期刊：Molecular Psychiatry
影響因子：11
doi：10.1038/s41380-024-02431-w
總結：
來自時間生物學、代謝組學和磁共振波譜等不同研究領域的證據表明，能量失調是雙相情感障礙病理生理學的核心特徵。 本研究提出，躁狂症代表了一種由高糖酵解和谷氨醯胺分解促進的腦能量代謝增強的狀態。 當大腦中的氧化葡萄糖代謝受損時，神經元可以使用谷氨酸作為替代底物，通過氧化磷酸化產生能量。 星形膠質細胞中的糖酵解促進谷氨酸的產生，谷氨酸可以通過轉氨轉化為酮戊二酸，然後進行還原羧化以補充三羧酸迴圈中間體，三羧酸迴圈中間體可作為神經元線粒體的燃料**。 以這種方式上調糖酵解和谷氨醯胺分解導致大腦中代謝和興奮活動增加的狀態，研究人員認為這是躁狂症主觀體驗的基礎。 在正常情況下，這種機制具有適應性功能，可以瞬時上調大腦新陳代謝以響應急性能量需求。 然而，當這種機制長期用於抵消受損的氧化代謝時，它可能成為一種病理過程。
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本研究闡述了躁狂症的代謝超速假說，並通過相關實驗結果予以支援，可為理解躁狂症的生物學基礎提供新的途徑。
題目：來自藥物的人類微生物群 - 強迫症患者通過琥珀酸在小鼠中驅動口腔症狀和神經炎症
來自強迫症患者的人類微生物群通過琥珀酸驅動小鼠的行為症狀和神經炎症。
作者： Ying-Dan Zhang， et al.
發布日期： 2024-01-25
發表期刊：Molecular Psychiatry
影響因子：11
doi：10.1038/s41380-024-02424-9
總結：
新的證據表明，腸道微生物群與精神疾病密切相關。 然而，人們對腸道微生物群在強迫症 （OCD） 發展中的作用知之甚少。 為了研究腸道菌群對強迫症發病機制的貢獻，該研究將首次發作的、未接受過藥物的強迫症患者或人口統計學匹配的健康個體的糞便微生物群移植到抗生素治療的非特異性病原體（SPF）小鼠中，結果表明，強迫症微生物群的定植足以誘導核心行為缺陷，包括異常的焦慮樣和強迫行為。 研究人員採用16S RNA全長測序分析小鼠糞便菌群，結果顯示，OCD定植小鼠的糞便菌群與對照組存在顯著差異。 值得注意的是，OCD小鼠中微生物群的定植導致MPFC的神經元形態和功能受損，以及MPFC和結腸中的炎症**。 血清和MPFC區域的非靶向代謝組分析顯示，琥珀酸（SA）在OCD定植小鼠中積累。 SA阻礙神經元活動，誘導結腸和MPFC的炎症反應，影響腸道通透性和腦功能，而琥珀酸是腸道菌群-腦免疫串聯過程中的重要訊號傳導介質。 據報道，丙二酸二甲酯（DM）可抑制琥珀酸氧化的積累，減少下游炎症反應和神經元損傷，從而發揮神經保護作用，並有助於部分改善強迫小鼠的異常行為，減輕神經炎症和腸道炎症。
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研究結果表明，腸道菌群可能通過琥珀酸訊號傳導調節小鼠的大腦功能和行為，通過腸腦串擾促進強迫症的病理生理學，並可能為這種疾病提供新的見解。
題目：生活史階段決定了蜜蜂宿主體外寄生蟎的飲食
翻譯：生活史階段決定了蜜蜂宿主體外寄生蟎的飲食。
作者： Bin Han et al.
發布日期： 2024-01-25
發表期刊：Nature Communications
影響因子： 166
doi：10.1038/s41467-024-44915-x
總結：
Varroa屬和Tropilaelap屬的體外寄生蟎在傳播和繁殖交替的進化生活史階段專門使用蜜蜂作為食物**。 研究發現，破壞者瓦羅亞使用的主要食物**取決於宿主的生活史階段。 如前所述，當以成年蜜蜂為食時，分散的 v破壞者以腹膜為食以獲得脂肪體。 然而，通過傷口分析、生物標誌物的優先轉移以及寄生蟲和宿主組織之間的蛋白質組學比較證實了這一點當破壞者在蜜蜂繁殖階段以蜂蛹為食時，它們主要消耗血淋巴。 生物染色和蛋白質組學的結果與mercedesae蟎的相應發現一致，這是一種僅以蜂蛹為食的蟎蟲，其傳播階段大大縮短。 v.破壞因子的代謝組學分析證實了分散的成蟲和繁殖的雌性蟎蟲之間的飲食差異。 種成蟲和分散成蟲在蛋白質組和代謝組上的差異表明，種成蟲的血液淋巴食物與氨基酸代謝和蛋白質合成一致，而非種成蟲的代謝與脂質代謝相容。
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本研究的結果揭示了宿主內體外寄生蟎的飲食特化，這與宿主和寄生蟲的生活史相吻合。
題目：工程益生菌利用訊號干擾和抗生素生產克服病原體防禦，以治療小鼠感染
工程益生菌利用訊號干擾和抗生素生產來克服病原體對**小鼠感染的防禦。
作者： hackwon do et al.
日期： 2024-01-16
發表期刊： Nature Microbiology
影響因子：283
doi：10.1038/s41564-023-01583-9
總結：
益生菌補充劑被認為可以通過防止病原體定植來促進體內健康的維持。 然而，它們在體內功效的機制基礎尚未完全了解。 利用代謝組學和細菌遺傳學，結果表明，人類口服益生菌唾液鏈球菌K12（SAL）產生唾液內酯，唾液內酯是一種抗生素，可有效抑制體外和小鼠的致病性化膿性鏈球菌（GAS）。 然而，SAL的預防性給藥增強了GAS在小鼠和人類唾液中的定植。 研究表明，GAS 在共定植時對 SAL 細胞間肽訊號傳導有反應，從而控制 SAL 唾液半乳糖蛋白的產生。 GAS 產生一種分泌的蛋白酶 SPEB，靶向 SAL 衍生的沙林並提高 GAS 的存活率。 利用這些知識，研究人員重新設計了益生菌SAL，以防止GAS獲得訊號，同時增強SAL抗菌劑的作用。 這種工程益生菌在防止體內 GAS 定植方面顯示出卓越的功效。
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本研究的結果表明，物種間相互作用的知識可以確定基於抗生素和益生菌的抗感染策略。
標題：長期新冠勞累後不適後肌肉異常惡化
翻譯：長期 COVID 患者的運動不適會加劇肌肉異常。
作者： Brent Appelman et al.
發布日期： 2024-01-04
發表期刊：Nature Communications
影響因子： 166
doi：10.1038/s41467-023-44432-3
總結：
長期 COVID 患者的乙個突出症狀是運動後疲勞，這與急性精神或體育鍛煉後疲勞和疼痛相關症狀的惡化有關，但其潛在的病理生理學尚不清楚。 通過這項縱向病例對照研究 （NCT05225688），研究人員對長期 COVID 患者運動後疲勞的病理生理學有了新的認識。 研究發現，骨骼肌結構與運動能力下降有關，在誘發運動後不適後，區域性和全身代謝紊亂、嚴重的運動誘發肌病以及骨骼肌中澱粉樣蛋白沉積物的組織浸潤會在長期 COVID-19 患者中惡化。
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本研究為了解長期 COVID 和其他感染後疾病患者勞累後不適的病理生理學提供了新的思路和方法。