ABSTRACT Structural and molecular myelination deficits represent early pathological features of Huntington disease (HD). Recent evidence from germ-free (GF) animals suggests a role for microbiota-gut-brain bidirectional communication in the regulation of myelination. In this study, we aimed to investigate the impact of microbiota on myelin plasticity and oligodendroglial population dynamics in the mixed-sex BACHD mouse model of HD. Ultrastructural analysis of myelin in the corpus callosum revealed alterations of myelin thickness in BACHD GF compared to specific-pathogen free (SPF) mice, whereas no differences were observed between wild-type (WT) groups. In contrast, myelin compaction was altered in all groups when compared to WT SPF animals. Levels of myelin-related proteins were generally reduced, and the number of mature oligodendrocytes was decreased in the prefrontal cortex under GF compared to SPF conditions, regardless of genotype. Minor differences in commensal bacteria at the family and genera levels were found in the gut microbiota of BACHD and WT animals housed in standard living conditions. Our findings indicate complex effects of a germ-free status on myelin-related characteristics, and highlight the adaptive properties of myelination as a result of environmental manipulation.

While research into gut-microbe interactions is common and advanced, with multiple defined impacts on human health, studies exploring the significance of skin-microbe interactions remain underrepresented. Skin is the largest human organ, has a vast surface area, and is inhabited by a plethora of microorganisms which metabolise sebaceous lipids. Sebaceous free fatty acids are metabolized into bioactive lipid mediators with immune-modulatory properties by skin-resident microbes, including Malassezia. Intriguingly, many of the same lipid mediators are also found on human skin, implying these compounds may have microbial or mixed microbial/human origin. To support this hypothesis, we isolated lipids and microbial DNA from the skin of prepubescent, adult, pre- and post-menopausal volunteers and performed correlational analyses using skin lipidomics and metagenomics to compare lipid mediator profiles and microbiome compositions on skin with either low or high sebaceous gland activity. We found that specific microbial taxonomies were positively and negatively correlated with skin lipid mediator species with high statistical significance. 2D in vitro co-cultures with Malassezia and keratinocytes also directly linked the production of specific lipid mediators, detected on healthy human skin, to secretion of immuno-stimulatory cytokines. Together, these findings further support the hypothesis that microbial-derived skin lipid mediators influence healthy skin homeostasis and skin disease development and progression, thereby spotlighting the relevance of the skin microbiome footprint on human health.

There is growing attention surrounding hospital acquired infections (HAIs) due to high associated healthcare costs, compounded by the scourge of widespread multi-antibiotic resistance. Although hospital environment disinfection is well acknowledged to be key for infection control, an understanding of colonization patterns and resistome profiles of environment-dwelling microbes is currently lacking. We report the first extensive genomic characterization of microbiomes (428), common HAI-associated microbes (891) and transmissible drug resistance cassettes (1435) in a tertiary hospital environment based on a 3-timepoint sampling (1 week and >1 year apart) of 179 sites from 45 beds. Deep shotgun metagenomic sequencing unveiled two distinct ecological niches of microbes and antibiotic resistance genes characterized by biofilm-forming and human microbiome influenced environments that display corresponding patterns of divergence over space and time. To study common nosocomial pathogens that were typically present at low abundances, a combination of culture enrichment and long-read nanopore sequencing was used to obtain thousands of high contiguity genomes (2347), phage sequences (1693) and closed plasmids (5910), a significant fraction of which (>60%) are not represented in current sequence databases. These high-quality assemblies and metadata enabled a rich characterization of resistance gene combinations, phage diversity, plasmid architectures, and the dynamic nature of hospital environment resistomes and their reservoirs. Phylogenetic analysis identified multidrug resistant strains as being more widely distributed and stably colonizing across hospital sites. Further genomic comparisons with clinical isolates across multiple species supports the hypothesis that multidrug resistant strains can persist in the hospital environment for extended periods (>8 years) to opportunistically infect patients. These findings highlight the importance of characterizing antibiotic resistance reservoirs in the hospital environment and establishes the feasibility of systematic genomic surveys to help target resources more efficiently for preventing HAIs.

While rapid demographic changes in Asia are driving the incidence of chronic aging-related diseases, the limited availability of high-quality in vivo data hampers our ability to understand complex multi-factorial contributions, including gut microbial, to healthy aging. Leveraging a well-phenotyped cohort of community-living octogenarians in Singapore, we used deep shotgun-metagenomic sequencing for high-resolution taxonomic and functional characterization of their gut microbiomes (n = 234). Joint species-level analysis with other Asian cohorts identified distinct age-associated shifts characterized by reduction in microbial richness, and specific Alistipes and Bacteroides species enrichment (e.g., Alistipes shahii and Bacteroides xylanisolvens). Functional analysis confirmed these changes correspond to metabolic potential expansion in aging towards alternate pathways synthesizing and utilizing amino-acid precursors, vis-à-vis dominant microbial guilds producing butyrate in gut from pyruvate (e.g., Faecalibacterium prausnitzii, Roseburia inulinivorans). Extending these observations to key clinical markers helped identify >10 robust microbial associations to inflammation, cardiometabolic and liver health, including potential probiotic species (e.g., Parabacteroides goldsteinii) and pathobionts (e.g., Klebsiella pneumoniae), highlighting the microbiome's role as biomarkers and potential targets for promoting healthy aging.

Sebaceous free fatty acids are metabolized by multiple skin microbes into bioactive lipid mediators termed oxylipins. This study investigated correlations between skin oxylipins and microbes on the superficial skin of pre-pubescent children (N = 36) and adults (N = 100), including pre- (N = 25) and post-menopausal females (N = 25). Lipidomics and metagenomics revealed that Malassezia restricta positively correlated with the oxylipin 9,10-DiHOME on adult skin and negatively correlated with its precursor, 9,10-EpOME, on pre-pubescent skin. Co-culturing Malassezia with keratinocytes demonstrated a link between 9,10-DiHOME and pro-inflammatory cytokines IL-1β and IL-6 production. We also observed strong correlations between other skin oxylipins and microbial taxa, highlighting life stage differences in sebum production and microbial community composition. Our findings imply a complex host-microbe communication system mediated by lipid metabolism occurring on human skin, warranting further research into its role in skin health and disease and paving the way towards novel therapeutic targets and treatments.