慢性自發(fā)性蕁麻疹患者的腸道菌群和代謝異常

曾躍平，張莉珊

作者單位：100730 北京，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院皮膚科

慢性自發(fā)性蕁麻疹(chronic spontaneous urticaria，CSU)是臨床上常見的一種炎癥性疾病，其病因和發(fā)病機(jī)制復(fù)雜。越來越多的證據(jù)表明，腸道微生物在過敏和自身免疫的發(fā)病中發(fā)揮關(guān)鍵作用。然而，腸道菌群異常與慢性自發(fā)性蕁麻疹之間的關(guān)系仍未確定。

2020年2月，山西醫(yī)科大學(xué)Wang等應(yīng)用16S rRNA 基因測序和非靶向代謝組學(xué)分析評估了腸道微生物群與血清代謝物之間的關(guān)系。與健康人相比，CSU 患者中擬桿菌屬、糞桿菌屬、雙歧桿菌屬和不明瘤胃球菌科的豐度顯著降低。血清代謝組分析CSU 血清代謝物的組成與健康對照之間存在顯著差異。結(jié)果顯示二十二碳六烯酸、花生四烯酸、谷氨酸和琥珀酸水平發(fā)生顯著變化，表明不飽和脂肪酸和丁酸代謝途徑發(fā)生了變化。

2021年發(fā)表的一項(xiàng)研究再次證實(shí)了慢性自發(fā)性蕁麻疹與健康人群的腸道菌群組成及功能不同。除此之外，該研究還發(fā)現(xiàn)CSU患者與健康人群的腸道微環(huán)境中的代謝組之間也存在差異。該研究采集了39例CSU患者和40例健康對照者(healthy controls，HCs)的糞便標(biāo)本，并采用16S核糖體RNA (rRNA) 基因測序和非靶向代謝組學(xué) (12例CSU和12例HC) 分析CSU組和HCs組腸道微生物群的組成和代謝變化。

1 CSU患者與HCs腸道微生物組多樣性比較

研究者使用了6個(gè)指數(shù)(Chao1、evenness、Faith’s PD、OTUs以及Shannon和Simpson指數(shù))評估兩組間腸道微生物多樣性的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組間腸道菌群的α-多樣性差異不顯著，β-多樣性有顯著差異(α-多樣性：指特定群落或生境內(nèi)的物種多樣性，主要關(guān)注群落內(nèi)的物種多樣性。β-多樣性：是生境之間的物種多樣性，用以衡量群落之間的差別)。從β-多樣性的結(jié)果表明與HCs相比，CSU患者的個(gè)體微生物群落差異更大，這與之前的研究結(jié)果一致。

2 CSU患者與HCs腸道微生物組豐度比較

接著，研究者在不同的分類水平上，研究了兩組間的細(xì)菌群落和相對豐度。在門水平上，CSU患者腸道菌群與HCs相似，包括Firmicutes(厚壁菌門)、Bacteroidetes(擬桿菌門)、Proteobacteria(變形菌門)和Actinobacteria(放線菌門)。 CSU患者中厚壁菌門的相對豐度增加，變形菌門的相對豐度降低。在屬水平上，與HCs相比，F(xiàn)aecalibacterium (糞桿菌屬)、 Roseburia (羅氏菌屬)、 Lachnospira (毛裸菌屬)、 Gemmiger(芽殖菌屬) 、 Prevotella (普雷沃氏菌屬)和 Bifidobacterium (雙歧桿菌屬)的相對豐度在CSU患者中增加，而 Blautia(布勞特氏菌屬)、 Ruminococcus (瘤胃球菌屬)、 Oscillospira (顫螺菌屬)、 Megamonas(巨單胞菌屬)、 Dialister (小桿菌屬)、 Bacteroides (擬桿菌屬)、 Parabacteroides(多種副桿狀菌屬)、 Alistipes(理研菌屬)、Sutterella (薩特氏菌)在CSU患者中減少。

3 CSU患者特征腸道菌群代謝功能預(yù)測

為了評估CSU患者與HCs的腸道微生物群落的功能差異，研究者使用PICRUSt計(jì)算它們的豐度，使用KEGG將它們分配到代謝途徑，然后檢測兩組之間的差異。與健康人相比，在檢測的328條代謝途徑中，CSU組G蛋白偶聯(lián)受體(G protein-coupled receptors，GPCRs)途徑與腸道微生物組相關(guān)。然后，研究者還考察了Lactobacillaceae(乳桿菌科)、Turicibacteraceae(蘇黎世桿菌科)、Peptostreptococcaceae(消化鏈球菌科)等細(xì)菌是否與GPCRs有關(guān)，以深入了解特定的菌群如何在CSU的異常代謝途徑中起作用。有趣的是，在CSU組，Lactobacillaceae及Turicibacter與GPCRs呈正相關(guān)。這表明 CSU患者腸道菌群的改變可能通過對GPCRs的影響而促進(jìn)CSU的進(jìn)展。

4 CSU患者與HCs腸道代謝組學(xué)分析差異

研究者從上述糞便樣本選取24例糞便標(biāo)本(12例CSU患者，12例HCs)中提取的代謝物進(jìn)行了代謝組學(xué)分析。共獲得6377個(gè)分子特征，使用MetaAnalyst 3.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。PLS-DA顯示CSU患者和HCs表現(xiàn)出明顯的聚類。其中，在CSU患者中，α-山竹素(α-MG)和甘草酸表達(dá)上調(diào)，3-吲哚丙酸(IPA)、黃嘌呤和異丁烯酸表達(dá)下調(diào)。

該研究通過高通量分子技術(shù)揭示了CSU患者和健康人群腸道微生物組成和代謝產(chǎn)物之間的差異，這為研究CSU的發(fā)病機(jī)制提供了潛在的線索。為進(jìn)一步研究腸道細(xì)菌與代謝產(chǎn)物和免疫之間的分子相互作用建立了一個(gè)重要的知識框架。