皮肤微生物组与代谢组整合分析揭示银屑病发病机制中的微生物-代谢互作网络

《BMC Microbiology》：Integrated Microbiome and metabolome analysis reveals Microbial-Metabolic interactions in psoriasis pathogenesis

本研究针对银屑病病因不明、皮肤微生物群与代谢紊乱作用不清的问题，通过整合微生物组与非靶向代谢组分析，发现银屑病皮损中Cutibacterium减少、Staphylococcus与Corynebacterium增加，并鉴定出63种差异代谢物，主要涉及脂质代谢、炎症通路和氧化应激。微生物-代谢物相关性分析揭示了Cutibacterium与抗氧化代谢物正相关、Staphylococcus/Corynebacterium与炎症介质正相关的互作模式，首次提出Propionibacteriaceae与谷胱甘肽水平显著相关（r=0.821），为银屑病发病机制提供了新的微生物-代谢互作视角。

　　

银屑病作为一种慢性炎症性皮肤病，困扰着全球约2-3%的人口，其典型的红斑鳞屑皮损不仅影响外观，更给患者带来沉重的心理负担。尽管科学家已发现IL-23/IL-17轴在疾病发生中的关键作用，并开发出相应的生物制剂，但银屑病的具体病因和触发因素仍笼罩在迷雾之中。近年来，研究焦点逐渐转向皮肤微环境——这个由微生物、宿主细胞和代谢物共同构成的复杂生态系统。已有证据表明，银屑病患者的皮肤微生物组成发生改变，代谢通路也出现紊乱，但这两者之间如何相互作用、共同推动疾病进展，仍是一个待解的科学谜题。

为揭开这一谜团，来自山东大学和青岛大学的研究团队在《BMC Microbiology》上发表了最新研究成果。他们招募了29名银屑病患者和31名健康志愿者，采用16S rRNA基因测序技术分析皮肤微生物组成，结合液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）进行非靶向代谢组学分析，通过多变量统计和相关性分析，深入探索了银屑病中的微生物-代谢互作网络。

研究结果显示，银屑病皮损的微生物α多样性显著降低，群落结构明显改变。在属水平上，Corynebacterium和Staphylococcus相对丰度显著增加，而Cutibacterium则明显减少。代谢组学分析鉴定出63种差异代谢物，其中39种上调、24种下调，主要富集于甘油磷脂代谢、鞘脂代谢和花生四烯酸代谢通路。值得注意的是，相关性分析揭示了微生物与代谢物之间的显著关联：Cutibacterium与多种磷脂代谢物呈负相关，而与抗氧化代谢物呈正相关；Staphylococcus和Corynebacterium则与炎症介质和异常脂质代谢物正相关。特别值得关注的是，Propionibacteriaceae的丰度与谷胱甘肽水平呈现强正相关（r=0.821, P<0.001），提示微生物可能通过调节氧化应激参与银屑病发病。

阿尔法多样性分析

通过ace指数和chao1指数评估，发现银屑病皮损的微生物多样性显著低于健康对照，表明银屑病皮肤微生物群落丰富度和均匀度下降。

代谢组学分析

主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）显示银屑病与健康对照的代谢谱明显分离。鉴定出的差异代谢物主要涉及脂质代谢异常（磷脂酰胆碱、神经酰胺等上调）、氨基酸代谢紊乱（谷氨酸、精氨酸等升高）、能量代谢重编程（TCA循环代谢物增加）以及氧化应激标志物变化（还原型谷胱甘肽降低、氧化型谷胱甘肽升高）。

微生物-代谢物相关性分析

通过Spearman相关性分析构建微生物-代谢物互作网络，发现Cutibacterium与抗氧化代谢物正相关，而Staphylococcus和Corynebacterium与炎症介质正相关。典型相关分析（CCA）进一步证实了微生物群落与代谢谱之间的整体关联模式。

Propionibacteriaceae与谷胱甘肽的显著关联

相关性散点图清晰显示Propionibacteriaceae丰度与谷胱甘肽水平呈强正相关，表明该菌科可能在维持皮肤抗氧化防御中发挥重要作用。

微生物对代谢物的贡献度分析

以肌苷为例，回归分析显示Cutibacterium对其水平有最大正贡献，而Staphylococcus和Corynebacterium呈负贡献，提示微生物变化可能直接影响特定代谢物水平。

本研究通过整合多组学方法，揭示了银屑病皮肤微生物群与代谢物之间的复杂互作网络。研究发现，银屑病皮损中具有保护作用的Cutibacterium减少，而可能促进炎症的Staphylococcus和Corynebacterium增加。这种微生物失衡与脂质代谢异常、炎症通路激活和氧化应激增强密切相关。特别值得注意的是，Propionibacteriaceae与谷胱甘肽水平的强相关性，为理解微生物通过调节氧化应激参与银屑病发病提供了新证据。这些发现不仅深化了对银屑病发病机制的理解，也为开发针对皮肤微生物组的治疗策略提供了新方向。未来的研究需要进一步验证这些关联的因果关系，并探索通过调节微生物-代谢轴治疗银屑病的潜在价值。