肠道微生物群诱导的代谢物增强了水飞蓟素作为HIV阳性免疫无应答者辅助治疗药物的作用

《Gut Microbes Reports》：Gut microbiome-induced metabolites promote the role of Silybin as adjunctive drug in HIV-positive immunological nonresponders

HIV免疫非应答者（INRs）长期面临T细胞功能障碍和慢性炎症，西里宾（silybin）作为植物提取物具有抗炎和免疫调节特性。本研究对54例INRs进行3个月西里宾治疗，结合多组学分析发现，肠道菌群和代谢物通过调控Ras/MAPK/PI3K-Akt信号通路影响西里宾疗效。52%的受试者CD4+ T细胞计数显著提升，且基线肠道菌群特征（如Phenylobacterium丰度）与治疗响应相关，构建了包含7种代谢物和3种菌属的预测模型（AUC=0.96）。该研究揭示了肠道微生物-代谢物-炎症蛋白轴在调节西里宾免疫效应中的作用，为个性化治疗提供新靶点。

　　在人类免疫缺陷病毒（HIV）感染的背景下，免疫功能不全的非应答者（INRs）是面临严重健康风险的特殊群体。这些患者虽然接受标准的抗逆转录病毒治疗（ART），但其CD4+ T细胞数量仍然无法恢复正常，导致慢性炎症和免疫功能紊乱，进而增加了多种并发症和死亡的风险。目前，针对INRs的有效治疗方案仍较为有限，因此探索新的治疗策略具有重要意义。Silybin，一种植物提取物的主要成分，因其抗炎和免疫调节特性而受到关注。此外，肠道菌群在调节免疫反应和药物疗效方面的作用也逐渐被认识。本研究通过多组学技术，系统分析了Silybin对INRs的免疫调节效果及其与肠道菌群的关系，为个性化治疗策略提供了新的视角。

研究背景表明，HIV感染在全球范围内造成了巨大的公共卫生负担。据联合国艾滋病规划署（UNAIDS）估计，到2024年底，全球约有4080万HIV感染者。尽管ART可以有效抑制病毒复制，但仍有10%-40%的患者在治疗后无法恢复CD4+ T细胞水平，这使得他们成为免疫功能不全的非应答者。这些患者的免疫系统存在显著的功能障碍，包括胸腺活性降低、细胞消耗增加、病毒残留复制和异常的免疫激活。这些因素共同导致了较差的预后。虽然已有部分免疫辅助药物被用于调节INRs的免疫功能，但尚无有效措施能促进CD4+ T细胞的恢复。

近年来，一些传统草药因其潜在的免疫调节作用而被研究用于治疗INRs。例如，在一项包含149名INR患者的II期临床试验中，发现一种名为Tripterygium wilfordii Hook F的植物药物能够促进CD4+ T细胞的恢复并降低炎症水平。其作用机制可能与抑制干扰素信号通路和STAT1的磷酸化有关。这一发现表明，植物药物可能在调节INRs免疫功能方面发挥关键作用，为开发新的治疗策略提供了启示。

Silybin作为一种从植物乳蓟中提取的化合物，其主要成分在silymarin中占比约为60%-70%。Silybin被广泛用于治疗各种肝脏疾病，并且在中国国家药品监督管理局（NMPA）的批准下，它是唯一一种被认可的具有肝保护作用的植物来源的中药。除了抗炎作用外，Silybin还具有抗氧化、抗凋亡和抗增殖等多重生物学功能。在SARS-CoV-2疫情期间，研究发现Silybin具有抗炎和抗凝血特性，并且能够与SARS-CoV-2的主要靶标蛋白相互作用，这使其成为治疗新冠的潜在候选药物。对于HIV感染，体外和小鼠实验均表明，Silybin或其提取物能够抑制T细胞的激活和增殖，调节T细胞亚群、调节T调节性细胞（Treg）、Th1和Th17细胞的功能，并减少炎症因子的水平。然而，尚无直接的临床证据证明Silybin能够有效恢复INRs的CD4+ T细胞水平和改善其免疫功能。

肠道菌群在健康和疾病状态下的免疫调节作用日益受到重视。研究发现，肠道菌群及其代谢产物能够通过多种途径影响免疫反应。例如，针对细胞毒性T淋巴细胞相关抗原（CTLA-4）和程序性死亡1（PD-1）蛋白的免疫检查点抑制剂在治疗黑色素瘤等癌症方面取得了显著进展。然而，这些药物的疗效在不同患者中存在显著差异。临床和动物研究表明，具有“有利菌群”的黑色素瘤患者对PD-1抑制剂的免疫治疗反应更佳，这可能与肠道菌群通过增强抗原呈递和改善效应T细胞功能有关。此外，一些机制已经被发现，这些机制涉及肠道菌群通过细菌-代谢物-免疫途径增强抗肿瘤免疫。同样，肠道菌群及其代谢产物也能够影响药物的疗效，例如心脏药物地高辛可以通过肠道菌群编码的酶转化为无活性的二氢地高辛，而降糖药物阿卡波糖则可以被肠道细菌特异性磷酸化。

基于上述研究背景，本研究旨在探讨Silybin对INRs的免疫调节效果，并分析治疗初期肠道菌群如何影响Silybin的疗效。通过为期三个月的口服Silybin治疗，研究人员观察到54名INRs中有52%的患者的CD4+ T细胞水平有所上升，这表明Silybin在一定程度上能够改善这些患者的免疫功能。然而，个体间的效果存在显著的异质性，即部分患者对Silybin的反应不明显。因此，研究人员进一步开发了一个基于治疗初期肠道菌群和代谢产物的疗效分类模型，以预测哪些患者更可能对Silybin产生积极反应。

为了评估肠道菌群与Silybin疗效之间的关系，研究团队对所有可获得的样本进行了16S rDNA测序分析，发现Silybin反应者（SIL-R）和非反应者（SIL-NR）在肠道菌群组成和功能上存在显著差异。在门水平上，SIL-R组中Bacteroidota和Actinobacteriota的丰度较高，而SIL-NR组中Proteobacteria和Verrucomicrobiota的丰度较高。在属水平上，SIL-R组中一些有益菌如Streptococcus、Bifidobacterium、Alloprevotella和Rombotusia的丰度较高，而SIL-NR组中则主要含有某些可能对免疫功能不利的菌群。进一步的LEfSe分析揭示了这些菌群在SIL-R和SIL-NR组之间的显著差异。同时，通过PICRUSt2工具预测的功能富集分析显示，SIL-R组中某些代谢通路的活性较高，包括L-组氨酸降解I通路、丙酮酸发酵为丁酸的通路以及Clostridium acetobutylicum酸生成发酵的超级通路。

为了进一步了解肠道代谢产物对Silybin疗效的影响，研究人员对治疗初期的粪便样本进行了非靶向代谢组学分析。结果显示，SIL-R和SIL-NR组之间存在183种差异代谢物，其中19种被成功鉴定。这些代谢物主要分布在脂质和脂样分子以及有机杂环化合物中，而SIL-R组中的某些代谢物则表现出与免疫功能改善相关的特征。通过使用MetaboAnalyst 6.0在线工具进行通路富集分析，研究人员发现这些代谢物与一些重要的细胞信号通路有关，如RORA激活基因表达、BMAL1:CLOCK、NPAS2激活昼夜节律相关基因表达等。这些通路在调节免疫反应和炎症水平方面发挥重要作用，因此可能影响Silybin的治疗效果。

此外，研究团队还通过Olink多组学蛋白质组学技术检测了治疗初期的血浆炎症相关蛋白（IRPs），发现SIL-R组中某些IRPs的水平显著低于SIL-NR组。这些IRPs的下调可能与Silybin对免疫功能的改善有关。通过Spearman相关性分析，研究人员发现某些代谢物与免疫指标的变化存在显著相关性，例如7-氧胆固醇与CD4+ T细胞和CD8+ T细胞的增加呈正相关，而与某些炎症因子如CSF-1和TGFα呈负相关。这些发现表明，肠道菌群及其代谢产物可能通过调节炎症水平和免疫反应，间接影响Silybin的疗效。

本研究的另一重要发现是，Silybin的疗效可能受到肠道菌群的调节。例如，SIL-R组中的一些有益菌如Latilactobacillus和Christensenella能够产生短链脂肪酸（SCFAs），这些代谢产物具有抗炎和免疫调节作用。同时，这些菌群还能通过抑制NF-kB和MAPK信号通路，减少炎症反应，并调节糖、脂质和能量代谢。此外，SIL-R组中Clostridiaceae的高丰度与PICRUSt2预测的代谢功能一致，表明这些菌群在Silybin治疗中的作用可能更为显著。

研究结果还显示，某些代谢物如7-氧胆固醇可能在调节炎症和免疫功能方面发挥关键作用。7-氧胆固醇是一种胆固醇的氧化产物，通常被认为具有毒性，与心血管疾病的发展有关。然而，在乳腺癌的研究中发现，7-氧胆固醇水平的升高可能与肿瘤的消退有关，这提示其在某些情况下可能具有抗炎和免疫调节的潜力。通过进一步的分析，研究人员发现7-氧胆固醇与SIL-R组中的一些有益菌群和免疫指标的变化呈正相关，同时与某些炎症因子呈负相关。这些结果表明，肠道菌群和代谢产物可能通过多种机制影响Silybin的疗效，包括直接的抗炎作用和间接的调节昼夜节律和脂质代谢。

为了提高Silybin治疗的预测能力，研究团队开发了一个基于随机森林分类器的模型，该模型结合了治疗初期的肠道菌群和代谢产物信息。通过分析这些变量的重要性，研究人员筛选出十种最具影响力的特征，其中包括七种代谢物和三种菌群。模型的预测效果显示，七种代谢物的组合具有最高的预测能力，而Phenylobacterium与四种最具影响力的代谢物的组合也表现出良好的预测效果。这些结果表明，代谢物在预测Silybin疗效方面具有更高的潜力，而菌群与代谢物的联合分析可能进一步提高诊断的准确性。

本研究的局限性包括：基于16S rDNA数据的功能预测可能不够精确，与宏基因组测序相比存在一定的偏差；此外，IRPs的检测仅限于部分样本，这可能影响结果的全面性；最后，肠道菌群和代谢产物如何影响Silybin疗效的异质性仍需进一步研究。尽管如此，本研究的发现为HIV感染患者的免疫功能改善提供了新的思路，并强调了基于肠道菌群的干预策略在个性化治疗中的重要性。

总之，本研究发现，肠道菌群及其相关代谢产物在Silybin治疗INRs的效果中起到了关键作用。这表明，通过调节肠道菌群和代谢产物，可能有助于提高Silybin在改善免疫功能方面的疗效。此外，研究还提出，某些有利的菌群和代谢产物可能通过降低Silybin相关信号通路的炎症激活水平，促进CD4+ T细胞的恢复。这些发现不仅为HIV感染的免疫功能改善提供了新的治疗方向，也为个性化医疗策略的发展提供了重要的科学依据。未来的研究需要进一步探讨这些机制，并探索如何通过调节肠道菌群来提高Silybin的疗效。