脂质是食物的主要成分之一，同时，脂质也是构成细胞生物膜和构件的重要组成部分[1]，此外，脂质可以用于能量储存和代谢，并且是许多细胞活动的信号分子，因此，脂质代谢的调节对于维持稳态至关重要[2]。脂质代谢失调是很多疾病中突出的代谢改变之一，例如各种肥胖、代谢紊乱相关疾病。有研究表明脂质代谢失调是癌症中最突出的代谢改变[1]，通过对脂质代谢进行监控，对人体健康监测有着重要意义。
通过微生物组学+脂质代谢组学+其他组学的研究方式，可以对脂质在代谢活动中变化、宿主代谢变化等多维度监测，全面解读微生物代谢与宿主之间相关联系，探索微生物-代谢产物-宿主三者之间互作机制。
图1.脂质代谢[3]
今天，我们将从三个案例，见证脂质代谢组学与多重组学结合的非凡效果，认识脂质代谢组在研究中的重要性。
宏基因组+代谢组+转录组
英文名称：The gut microbiome modulates the protective association between a Mediterranean diet and cardiometabolic disease risk[4]
中文名称：肠道微生物组调节地中海饮食与心脏代谢疾病风险之间的保护性关联
杂志：Nature Medicine
影响因子：53.440
发表时间：2021.02
图2.文章实验策略（肠道微生物+饮食+心脏代谢性疾病联合）
主要研究方法与结论：
（1）实验对象：307位男性参与者
（2）研究思路：
①饮食量化：连续三十年跟踪307位被试者的饮食，问卷调查
②宏基因组+转录组：纵向采集每个受试者粪便（4个时间点），宏基因组及转录组测序，确定受试者肠道微生物种类及功能
③生理特征+代谢组：受试者血液样本中葡萄糖稳态，脂质代谢以及炎症的生物标志物，评估受试者心血管代谢疾病风险
④风险评估：血脂异常+血糖+炎症综合评分
（3）研究结果：
坚持健康的地中海饮食模式与肠道微生物组的组成、功能以及酶种类和结构相关，地中海饮食指数与膳食纤维代谢物和短链脂肪酸的生产者呈正相关，与产气荚膜梭状芽胞杆菌呈负相关。全谷类、蔬菜、水果和加工肉类是饮食特性与微生物特征关联主要驱动因素，地中海饮食影响微生物植物多糖的降解潜力、脂质代谢为短链脂肪酸和果胶代谢，坚持地中海饮食与风险评估评分负相关，在普雷沃特菌（Prevotella copri.）丰度降低的参与者中，坚持地中海饮食与心脏代谢疾病风险之间的保护性关联显著增强。
结论：证明了长期饮食对肠道微生物群的影响，饮食驱动的慢性病风险受到肠道微生物群的调节。
微生物组+脂质代谢组
英文名称：Alterations in the human oral and gut microbiomes and lipidomics in COVID-19[5]
中文名称：新冠肺炎患者口腔和肠道微生物组及脂质组学的变化
杂志：Gut
影响因子：23.059
发表时间：2021.07.01
图3.微生物组和脂质代谢组之间的联合分析
主要研究方法与结论：
缩写：CPs（确诊患者），SPs（疑似患者），CPRs（确诊后康复），SPRs（疑似后康复），HCs（健康对照）
（1）实验对象：我国中部和东部地区392份舌苔样本、172份粪便样本和155份血清样本。
（2）研究思路：
①微生物组：口腔微生物+粪便微生物
②代谢组（血浆）：脂质代谢组，检验受试者血浆脂质代谢组
（3）研究结果：
与健康对照相比，确诊患者的口腔微生物多样性显著降低， 确诊患者口腔微生物组某些与丁酸及脂多糖产生的菌种丰度发生显著变化，这可能与新冠患者炎症反应有关。确诊患者的肠道微生物多样性显著降低，通过随机森林方法，构建了基于口腔微生物的新冠肺炎分类器，使用同种方法，建立了基于肠道微生物的新冠肺炎分类器并验证了分类器的准确性。代谢组分析表明CPs和CPRs之间脂质代谢产物存在显著差异，通过口腔和肠道微生物组以及脂质代谢组联合分析表明，脂质分子与口腔和肠道微生物群落的变化密切相关，脂质分子和微生物群落与新冠肺炎的恢复密切相关
总结：该研究首次描述了COVID-19患者的口腔微生物群和康复患者的口腔微生物群和脂质变化，探讨了它们之间的相关性，并发现了可能参与新冠肺炎发展和预后的关键细菌和脂质分子。
微生物组+转录组+脂质代谢组+FMT
英文名称：The gut microbiota during the progression of atherosclerosis in the perimenopausal period shows specific compositional changes and significant correlations with circulating lipid metabolites[6]
中文名称：围绝经期动脉粥样硬化进展过程中的肠道菌群表现出特殊的组成变化，并与循环脂质代谢产物显著相关
杂志：Gut Microbes
影响因子：10.245
发表时间：2021.03.11
图4.不同组别小鼠脂质代谢物图
主要研究方法与结论：
缩写：AS（动脉粥状硬化），CVD（心血管疾病）
（1）实验对象：高脂喂养的C57BL/6小鼠，高脂喂养ApoE-/-(动脉粥样硬化模型)小鼠，去卵巢高脂喂养ApoE-/-小鼠，去卵巢高脂喂养ApoE-/-小鼠并投喂雌性激素
（2）研究思路：
①小鼠患病率：实验鼠生理状态表征（血脂水平：TC，TG，LDL-c，HDL-c）
②微生物组+转录组：小鼠组别之间基因表达差异
③脂质代谢组（血浆）：小鼠组别之间脂质代谢差距
④FMT：粪菌移植验证肠道微生物作用。包括：高脂喂养的C57BL/6小鼠/去卵巢高脂喂养ApoE-/-小鼠并补充雌性激素——去卵巢高脂喂养ApoE-/-小鼠，
（3）研究结果：
切除卵巢后，小鼠患AS几率上升，但补充雌激素后，其患AS几率下降；切除卵巢小鼠肝脏脂质代谢相关酶水平显著升高，脂质转运酶mRNA水平显著降低，通过喂养雌激素，可减少切除卵巢小鼠与未切除小鼠之间差异。去卵巢HFD小鼠脂质代谢组学发生明显改变，通过补充雌激素可逆转变化，四组小鼠肠道微生物组成均不同，去卵巢小鼠补充雌激素后，肠道微生物逆转为未去卵巢小鼠肠道微生物组成。粪菌移植重塑了去卵巢高脂饲料喂养的ApoE-/-小鼠肠道微生物并减轻动脉粥样硬化，并逆转去卵巢高脂饲料喂养的ApoE-/-小鼠的脂质代谢组。
总结：围绝经期AS进展过程中肠道微生物组表现出特殊的变化，并与脂质代谢产物显著相关，补充雌激素可能对肠道细菌和脂质代谢产生有益影响。
基于以上3篇文章我们可以发现，首先可以选择价格较低，周期较快的微生物多样性（16S rRNA基因测序）测序，初步了解不同处理组样本微生群落组成的变化，得到差异的物种，若需要进一步在功能层面上进行研究，可进行宏基因组测序，探究功能的组成和变化规律，同时通过代谢组分析（非靶，靶向，广靶等）得到代谢组的组成和差异，最后通过微生物+代谢联合分析，全面的解析相关生物学问题，深入探究疾病发展机理，微生物与动植物互作机制等（如下图所示）。
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参考文献：
[1] Xueli Bian, Rui Liu, Ying Meng,and etc.Lipid metabolism and cancer. J Exp Med 4 January 2021; 218 (1): e20201606.
doi: https://doi.org/10.1084/jem.20201606
[2] Röhrig, F., and A. Schulze. The multifaceted roles of fatty acid synthesis in cancer. Nat. Rev. Cancer. 2016.16:732–749.
doi: https://doi.org/10.1038/nrc.2016.89
[3] Clara Ibáñez, Lamia Mouhid, Guillermo Reglero, and Ana Ramírez de Molina
Journal of Agricultural and Food Chemistry 2017 65 (36), 7827-7842
doi: 10.1021/acs.jafc.7b02643
[4] Wang, D.D., Nguyen, L.H., Li, Y. et al. The gut microbiome modulates the protective association between a Mediterranean diet and cardiometabolic disease risk. 2021Nat Med 27, 333–343
doi:https://doi.org/10.1038/s41591-020-01223-3
[5] Ren Z, Wang H, Cui G, et al.Alterations in the human oral and gut microbiomes and lipidomics in COVID-19Gut. 2021;70:1253-1265.
doi:http://orcid.org/0000-0003-0798-3444
[6] Qinghai Meng, Menghua Ma, Weiwei Zhang, and etc. ) The gut microbiota during the progression of atherosclerosis in the perimenopausal period shows specific compositional changes and significant correlations with circulating lipid metabolites, Gut Microbes, 2021,13:1
doi: 10.1080/19490976.2021.1880220
京公网安备 11011302003368号