背景
在过去的十年中，人们对肠道微生物群的兴趣和知识呈指数级增长。使用关键词——肠道微生物群在NCBI上搜索产生非常多以人类健康和慢性疾病（如炎症性肠炎、肥胖、2型糖尿病、心血管疾病等）为基础的在果蝇和小鼠以及其他模式动物中的研究，以及在进化过程中的保守机制上，肠道微生物群对于免疫、代谢、发育和行为的产生占据多大的影响，是如何影响的。肠道微生物甚至被称为果蝇额外的器官。食品行业将这一点推向了极致，商店货架上充斥着大量鼓吹“益生菌”或“发酵食品”的食品和补充产品；在杂志、互联网和电视广告中都可以找到他们的广告。这个话题快速增长的同时让很多研究人员也看到了许多未回答的问题。
我们这次的Journal主题主要针对肠道微生物群是怎样参与果蝇免疫、行为、代谢和发育进行介绍。
一 肠道微生物与果蝇免疫
肠道微生物群与果蝇免疫系统的相互作用主要发生在中肠，因为中肠含有大量的抗菌效应物，目前已知的抗菌效应物主要有三类：1.中肠的酸性区域，一般PH<3，当中肠酸性区域PH升高时果蝇对某些致病菌的敏感性增加，死亡率值升高，但是对于肠道微生物群的两类共生菌（醋酸杆菌和乳酸杆菌）来说其数量反而上升，表明酸性区域具有抑菌或杀菌活性，这也与人类肠道功能一致。2.抗菌肽——是昆虫体内经诱导产生的一类具有抗菌活性的碱性多肽物质。3.双重氧化酶Doux。后两类抗菌效应物经过肠道微生物表面多聚糖的诱导进而产生级联反应产生不同程度表达的抗菌物质，以此来保持肠道菌群的稳态，肠道免疫反应是微生物群组成和密度的重要调节器。除此之外在其他的蝇类（东非舌蝇）中肠道微生物还参与免疫细胞的发生。因此肠道微生物群和果蝇相互作用来维持肠道稳态。
二 肠道微生物与果蝇行为
肠道和大脑之间的双向沟通影响行为，包括焦虑、认知、伤害感受和社会互动等。协调的运动行为对动物的生存和繁殖至关重要，并受内部和外部感觉输入的调节，目前研究所知肠道微生物群影响果蝇很多行为，比如locomotion、求偶、打斗、睡眠等。近年对肠道微生物影响行为等研究大多集中在肠道微生物会影响什么行为、哪类肠道微生物对某类特定行为会产生影响，然而，关于肠道微生物组如何调节先天和社会行为，包括运动、求爱和攻击行为涉及的分子和细胞机制，还很不清楚。
三 肠道微生物与果蝇代谢和发育
对于肠道微生物群影响果蝇代谢和发育的研究主要集中在肠道微生物的代谢产物、肠道稳态以及肠道微生物群通过参与果蝇代谢细胞信号通路进而影响发育等方面。根据大部分相关文献报道肠道微生物对果蝇发育上的影响分为两个阶段：成蝇时期及幼虫时期。在果蝇幼虫时期，一个完整的微生物群对于低营养环境下生存的幼虫生长和化蛹时间是必不可少的，对于幼虫的最佳发育是必要的。微生物群可以通过对低营养物质的消化代谢进而产生幼虫所需要的营养物质和能量（脂肪，蛋白质，氨基酸等）帮助幼虫生长，主要是植物乳酸杆菌L. plantarum通过作用于tor依赖的宿主营养感知系统的上游来发挥其优势，控制激素生长信号。在成蝇中，研究发现肠道微生物可以影响果蝇卵巢的发育继而影响了果蝇的产卵行为。其次肠道微生物也是同样在低营养环境下，特定的微生物直接促进氨基酸的吸收营养的饮食和作为源来拯救营养失衡,而不是增强宿主代谢,刺激肠道间接过程,如运输时间,或修改摄食行为来拯救果蝇营养不良。此外研究表明共生微生物通过几种机制促进宿主生长。首先，它们通过不同的方式改善宿主的营养，果蝇幼虫可以利用惰性微生物的生物量作为额外营养物质的来源，特别是在营养缺乏的条件下。其次，活菌可以通过提高宿主肠道肽酶活性来提高氨基酸的吸收。细胞水平上，共生微生物对寿命和发育的影响可以类比，共生微生物刺激祖细胞的增殖，幼虫中的AMP 和成蝇的ISCs[小肠干细胞]触发活性氧的产生。同样，在这两个阶段，共生微生物都可以通过提供或增加营养物质的吸收来激活营养感知途径(TOR和胰岛素受体信号)。这导致了更快的发育和更快的衰老。因此，共生微生物似乎倾向于“活得快，死得早”的方式。
肠道微生物组近年成为比较热门的话题，但是还有很多问题，比如肠道微生物组影响行为的分子机制是什么、脑肠怎么沟通、为什么在不同的无菌培养方式对果蝇运动的影响不同、肠道微生物群是否可以作为未来对抗人类某些疾病一个重要的工具等。希望我们这次汇报会给大家带来一些思考。
本次journal club的 slides 见附件pdf：
by 张豫宁