不同临床特征患者肠道微生物群的多样性

《Gene Reports》：Diversity of the instestinal microbiota of patients with different clinical profiles

　　

卢伊扎·佩利尼·达内卢斯|弗拉维安妮·埃娃·马格里尼|伊戈尔·维尼修斯·马查多·索菲亚蒂|佩德罗·恩里克·帕埃西·杜特拉|爱德华多·布拉姆比利亚|苏伦·帕埃西

巴西南里奥格兰德州卡希亚斯杜苏尔大学，分子诊断实验室，生物技术研究所

摘要

肠道微生物群是一个复杂的生态系统，由数万亿微生物组成，包括细菌、病毒和真菌，它们栖息在人类的胃肠道中。这一群体在消化、代谢、免疫调节甚至心理健康方面发挥着关键作用。当其平衡被打破——即出现菌群失调时——可能会引发或加重多种疾病，如炎症性肠病和坏死性小肠结肠炎。肠道微生物群的构成受多种因素影响，包括遗传、年龄、饮食、药物使用以及个体的免疫和心理状况。本研究旨在分析不同临床特征患者的微生物多样性，以更好地了解微生物群组成与肠道健康之间的关系。研究采用下一代测序技术的宏分类方法分析粪便样本，并将微生物学检测结果与参与者的临床数据相结合。通过对一名健康对照组患者和八名患有胃肠道疾病的患者进行比较分析，发现对照组患者体内有益菌属的数量更高，比如与丁酸生成及肠道屏障维持相关的Eubacterium、Faecalibacterium、Gemmiger和Blautia。而具有胃肠道症状的患者则表现出菌群失调的特征，其体内以机会性或促炎性菌类为主，包括Escherichia-Shigella、Klebsiella、Bacteroides、Enterococcus、Clostridioides和Fusobacterium。这些患者还存在变形菌门数量增加以及厚壁菌门与拟杆菌门比例失衡的情况。总体而言，这些研究结果凸显了肠道微生物群的临床重要性，表明微生物群失衡可能会加剧胃肠道症状。此外，微生物群分析还有助于制定个性化的治疗策略，包括针对性的益生菌干预。

引言

肠道微生物群是由数万亿微生物组成的生态系统，包括细菌、病毒和真菌，它们存在于人体的胃肠道中。研究表明，这一群体在维护身心健康方面起着至关重要的作用，不仅影响着新陈代谢和消化功能，还关系到免疫系统和心理健康（Cryan等人，2019年）。Paix?o和Castro（2016年）认为，从儿童时期到成年期保持微生物群的多样性和稳定状态极为重要。肠道生态系统的失衡被称为菌群失调，它可能由各种内部和外部因素引发，这些因素会引发代谢变化，进而导致坏死性小肠结肠炎、炎症性肠病、特应性疾病等多种疾病。

肠道微生物群的构成受多种因素影响，包括遗传、饮食、生活方式、年龄、药物使用以及分娩方式（Gomes，2017年）。菌群失调与肥胖、糖尿病、自身免疫性疾病和精神障碍等多种疾病有关，这进一步凸显了保持健康微生物群的重要性（Shreiner等人，2015年）。Forbes等人（2016年）指出，尽管肠道稳态失衡已被广泛认知，但一些生物机制的紊乱也可能导致菌群失调。因此，在某些情况下，很难确定菌群失调是某种疾病的起因还是结果。

分子检测技术的进步，尤其是下一代测序技术，让我们更深入地了解了微生物群的组成和功能，使得原本无法培养的微生物也能被识别，同时也有助于我们更好地理解它们之间的相互作用（整合型HMP研究网络联盟，2019年；Turnbaugh等人，2007年）。这些进展推动了针对疾病预防和治疗的微生物调控策略的发展（Zmora等人，2018年）。在各类研究方法中，益生元、益生菌、合生元、特定饮食以及粪便微生物群移植尤为突出。粪便微生物群移植需要先对捐赠者的粪便进行处理，再通过内窥镜或耐胃酸胶囊将其植入患者体内（Holscher，2017年）。这种疗法在炎症性肠病、代谢性疾病、自身免疫性疾病、肝脏疾病和精神疾病的治疗中显示出良好效果，尤其是在治疗耐抗生素的Clostridioides difficile感染方面，不过关于捐赠者选择的标准仍存在争议（Mejía-Granados等人，2022年）。菌群失调在炎症性肠病、慢性便秘和腹泻等疾病中也起着核心作用（Flório和Silva，2024年）。

Quaresma等人（2022年）在《柳叶刀美洲区域健康》杂志上发表的研究显示，全球有超过500万人患有炎症性肠病。在此背景下，研究肠道微生物群的多样性和功能有助于制定个性化的预防和治疗策略，从而减少对抗生素的依赖。基于此，本研究旨在通过下一代测序技术，分析不同临床特征患者的肠道微生物多样性，探究其组成和功能与健康状况及疾病之间的关联。

内容节选

项目向CONEP和CEP/UCS的提交情况

由于该项目涉及研究对象的数据，研究小组已将其提交给国家人类研究伦理委员会（CONEP），登记编号为85436624.5.0000.5341，同时也将该项目提交给卡希亚斯杜苏尔大学研究伦理委员会（CEP-UCS）进行审核。研究人员还向CEP提交了数据使用承诺书，以保护参与者的权益。用于研究的患者数据被存储在设备上的一个文档文件夹中。

案例1和案例2：对照组与结肠炎患者

患者1被定为对照组，她是一名54岁的健康女性营养师，没有任何疾病，她的肠道微生物群被用作捐赠物，其粪便被转赠给了患者2，后者需要进行粪便微生物群移植治疗。患者2是一名89岁的退休男性，患有高血压和糖尿病，因肺炎和慢性腹泻（持续40天）入住重症监护室，其腹泻症状疑似由耐甲硝唑和万古霉素的Clostridioides difficile引起的结肠炎，他曾接受过多次治疗。

研究的局限性

本研究存在一些局限性，在解读研究结果时需予以考虑。样本量较小且所评估的临床状况存在差异，这限制了研究结果的普遍适用性。此外，由于这是一项回顾性描述性研究，无法确定肠道微生物群组成与疾病状态之间的因果关系。另一个局限性是用于比较分析的健康对照组仅有一名参与者。

结论

本研究分析了不同临床特征患者的肠道微生物群多样性，发现不同疾病状态下存在不同的微生物模式。研究结果表明，微生物组成、菌群失调与胃肠道健康状况之间可能存在关联。此外，这些结果也凸显出微生物群分析作为临床评估辅助工具的潜在价值，同时也说明有必要开展更大规模的研究来进一步深入探讨这一问题。

CRediT作者贡献说明

卢伊扎·佩利尼·达内卢斯：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，可视化，验证，方法学，研究实施，正式分析，数据整理，概念构建。弗拉维安妮·埃娃·马格里尼：撰写——初稿，软件应用，方法学，研究实施，正式分析，数据整理，概念构建。伊戈尔·维尼修斯·马查多·索菲亚蒂：软件应用，方法学，研究实施，正式分析，数据整理。佩德罗·恩里克·帕埃西·杜特拉：撰写——审阅与编辑，可视化。

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。