为合成代谢途径选择宿主生物,并为合成代谢途径中的外源反应确定外源酶是合成生物学和代谢工程的两大挑战问题.自然界中存在成千上万种微生物和生物合成反应,仅通过生物实验来确定这些目标既昂贵又耗时.本文设计开发了一种名为RPS(recommend metabolic pathway's species)的新型生物推理软件系统,以辅助合成代谢途径的设计.RPS软件可根据竞争性内源反应的比例和途径末端代谢物的数量为合成代谢途径推荐合适的宿主生物,并通过酶的系统发育距离和反应动力学信息为宿主生物中的外源反应识别合适的外源酶.有别于已有的以宿主为中心的合成代谢途径设计工具,RPS软件以代谢途径为中心的特点可帮助研究人员以不同视角评估合成代谢途径设计.实验结果表明,RPS软件工具可准确识别合成代谢途径潜在的宿主生物,并为合成代谢途径中的外源反应发现合适的外源酶.用户可通过https://biolab.gxu.edu.cn/RPS在线使用RPS软件工具.

肠道菌群是由许多细菌及其代谢产物组成的复杂生态系统,对人体消化、营养吸收、能量供应、脂肪代谢、免疫调节等诸多方面发挥着不可替代的作用.探索肠道菌群的结构与功能、关键基因与代谢产物,将有助于实现疾病的早期诊断与辅助诊断,发现新的治疗靶点与药物治疗效果评价,更好地指导抗生素的使用.肠道菌群的鉴定在临床诊疗及药物研发等领域都具有重要作用,因此,有必要对这一迅速发展的领域进行全面回顾.传统的鉴定方法无法全面捕捉肠道微生物多样性.随着分子生物学的快速发展,肠道菌群的分类鉴定也从最初的表型鉴定和化学鉴定演变到了分子水平鉴定.本综述整合了肠道菌群的主要鉴定方法及其应用评价,特别关注于分子生物学方法的研究进展,并重点介绍了高通量测序技术在肠道菌群鉴定中的应用,这种革命性的肠道菌群鉴定方法预示着人类对微生物世界认识的全新篇章.

本研究以福建三明森林生态系统国家野外观测研究站的青冈、格氏栲、马尾松、闽楠、香樟林5种人工林为研究对象,分析了 0～10 cm表层土壤微生物呼吸对葡萄糖添加的代谢响应.结果表明:与对照相比,葡萄糖添加使土壤微生物呼吸提高了 82.4％～349.5％,不同树种间差异显著.对照中,土壤微生物呼吸与微生物生物量、土壤有机碳及真菌/细菌有显著的相关关系,表明在没有活性碳供应时,微生物代谢受土壤有机碳含量的调控,且与土壤微生物生物量和群落结构有关.在葡萄糖添加处理中,土壤微生物呼吸与土壤总氮、溶解性有机氮和矿质氮呈显著正相关,表明当活性碳供应充足时,微生物代谢主要受土壤氮含量及其有效性制约.微生物呼吸的代谢响应,即葡萄糖添加处理与对照土壤微生物呼吸的比值,主要受土壤碳氮比的影响,呈现出微生物代谢响应随土壤碳氮比的下降而升高.此外,土壤pH也是影响微生物代谢响应的重要因素.土壤碳、氮含量及有效性对微生物呼吸的影响依赖于微生物是否受碳限制,土壤碳含量调控了碳限制时的微生物呼吸,而土壤氮含量及有效性调控了碳限制解除后的微生物呼吸.

人类肠道拥有复杂而丰富的菌群,肠道菌群参与营养吸收、免疫防御、调节代谢等生理功能.肠道微生物群落的变化涉及许多疾病如缺血性卒中、帕金森病的发生发展,甚至与疾病的严重程度相关.而针刺作为中国传统医学中重要的组成部分,被证实对肠道菌群具有调节作用.针刺可以通过调节肠道菌群的群落多样性、丰度调控宿主代谢、免疫应答,影响相关疾病的发展.肠道微生物群靶向治疗相关疾病的机制和模式仍需继续探索.

心力衰竭患者容易罹患抑郁,二者相互影响,导致患者生活质量降低与预后不良.肠道菌群作为人体最大的微生态系统,其组成、结构及功能变化与宿主的生理和病理状态密切相关.目前,"肠-心/脑轴"已用于解释肠道微生物、血管疾病及情绪状态之间的联系,是心力衰竭与抑郁的重要共病基础.本文综述了肠道微生物、代谢产物、迷走神经等在心力衰竭与抑郁发生、发展中的作用机制,提出地中海饮食、益生菌、菌群移植等具有改善微生物-肠-心/脑轴的潜力,为心力衰竭共病抑郁患者的治疗提供了新的切入点.

银屑病(psoriasis)是与免疫相关的、易复发的慢性炎症性皮肤病,目前还不能完全治愈.银屑病病因和发病机制复杂,炎症因子释放导致的免疫细胞失衡和功能紊乱是银屑病发病的关键.近年来,肠道菌群代谢物与炎症性疾病的研究越来越多,让人们对于肠道菌群代谢物的认识更加深入.胆汁酸(bile acid,BA)是在肠道菌群作用下生成的具有生物活性的代谢产物之一,具有调节免疫平衡、抑制炎症反应、维护内环境稳态等功能.现就BA与银屑病的关系以及相关作用机制作一概述,以期为银屑病的治疗提供新思路.

高脂血症(hyperlipidemia,HLP)是一种慢性代谢性疾病,由遗传因素、相关环境因素以及其他疾病等引起.随着现代医学的发展,人们逐渐将药食同源中药植物黄酮用于高脂血症的防治.天然来源的黄酮类化合物种类多样、结构复杂、生物活性丰富,可防治包括高脂血症在内的多种慢性疾病.然而,其防治高脂血症的具体机制尚不明确,应用药食同源植物黄酮治疗高脂血症周期长、见效慢,在一定程度上影响了对其疗效及安全性的判断.近年来,肠道微生物组、代谢组及转录组学等多组学研究技术和分析方法的不断发展和完善,为药食同源植物黄酮防治高脂血症提供了新的认知思路,基于多组学技术对药食同源植物黄酮降脂机制进行系统归纳和分析,有助于揭示植物黄酮与高脂血症病理过程中关键分子和信号通路的相互作用,为开发治疗高脂血症及其并发症的功能性食品提供指导意义.这不仅有助于推动中医药与现代医学在系统科学与生命组学领域的融合与创新,也为高脂血症防治提供了新的思路和方法.基于此,该文尽可能全面地阐述药食同源植物黄酮在高脂血症防治中的多组学联合作用机制,为高脂血症的防治提供重要理论依据.

失眠症是一种睡眠时间或睡眠质量不能满足机体需求,影响日常生活的主观感觉,主要表现为入睡困难,睡眠维持困难、易醒甚或彻夜难眠,日间可伴有疲乏、注意力不集中、焦虑、抑郁等症状.近年来,社会竞争等压力越来越大,失眠症的发病率也越来越高,随着分子生物学的不断发展,肠道菌群及其代谢产物成为研究热点.越来越多的研究表明,肠道菌群与失眠症关系密切,二者通过神经递质、下丘脑-垂体-肾上腺轴、免疫系统、迷走神经等途径相互影响.肠道菌群指肠道中各种微生物菌群的总称,一方面,失眠会导致肠道菌群失衡,有害菌大量繁殖,出现相应的肠道症状,另一方面,肠道菌群紊乱也会影响睡眠质量.中医药治疗失眠症具有独特的优势且疗效显著,大量研究表明,中医药可以通过调节神经递质、下丘脑-垂体-肾上腺轴、免疫系统、迷走神经等多种途径以调节肠道菌群的数量和种类,维持肠道菌群稳态,从而改善失眠症.该文围绕肠道菌群与失眠症的相关发病机制及中医药通过调节肠道菌群治疗失眠症的研究进行综述,为失眠症的防治提供新的思路和方法.

肠道微生物在维持宿主体内代谢稳态及宿主代谢性疾病发生发展过程中发挥重要作用，其通过代谢物与宿主相互作用，对机体代谢和免疫调节等生理病理过程产生影响。早期流产是常见妊娠并发症之一，占所有临床妊娠的10%~15%。既往研究表明，肠道微生物群在妊娠并发症的病理生理过程中发挥着重要的作用，有望成为早期自然流产临床预防和治疗的新候选者。早期自然流产与肠道微生物之间的相关性得到越来越多的关注，但肠道微生物群影响早期自然流产的机制需要进一步研究。本文综述了肠道微生物群与早期自然流产发病原因的相关性，显示其可能通过调节人体内分泌、免疫功能、子宫环境参与了早期自然流产的发生发展，希望能够为临床诊治及研究提供新的思路。

肠道微生物群，这一人体第二大"内分泌器官"，既是反映人体内分泌及代谢健康的晴雨表，也为我们在治疗靶点方面提供了新的广阔前景，这些治疗靶点可能会使肠道微生物群恢复到健康状态，并有助于预防和治疗内分泌代谢疾病。以下分别对肥胖、糖尿病、甲状腺疾病和多囊卵巢综合征(PCOS)等常见的内分泌代谢疾病的肠道菌群相关病理生理学进展，和近年来新兴的靶向肠道菌群的治疗策略作一综述。