儿童克罗恩病复发预测新突破：组织与粪便微生物组标志物Barnesiella的发现与验证

《Gut Pathogens》：Tissue and stool microbiome in pediatric inflammatory bowel disease patients: diversity differs in patients with relapsing and non-relapsing Crohn’s disease

本研究针对儿童炎症性肠病(pIBD)预后预测难题，通过对33例初治pCD患者、23例pUC患者和26例非IBD对照的组织与粪便样本进行16S rRNA测序分析，发现复发pCD患者组织微生物组α多样性显著降低，其中Barnesiella属丰度下降最为显著。ROC曲线显示Barnesiella联合wPCDAI可高精度预测pCD复发(组织AUC=0.872，粪便AUC=0.852)，为儿童克罗恩病的精准医疗提供了非侵入性预后标志物。

当医生面对一名刚被诊断为儿童克罗恩病(pediatric Crohn's disease, pCD)的小患者时，最棘手的难题往往不是诊断本身，而是如何预测疾病的未来走向——这个孩子会顺利进入缓解期，还是会在一年内再次出现症状复发？目前临床常用的加权儿童克罗恩病活动指数(weighted Pediatric Crohn's Disease Activity Index, wPCDAI)和粪便钙卫蛋白(fecal calprotectin, FCP)虽然能评估当前疾病活动度，但对预后预测的准确性仍有局限。更令人担忧的是，约30%的pIBD患者在诊断后一年内会出现复发，而儿童发病的IBD通常比成人更具侵袭性，病程更为复杂。

近年来，科学家们将目光投向了人体内庞大的微生物生态系统——肠道微生物组。已有研究表明，IBD患者的肠道微生物组成与健康人群存在显著差异，表现为微生物多样性降低和特定菌群比例失调。然而，大多数研究集中于粪便微生物组，而对直接与肠道黏膜接触的组织微生物组关注较少。更重要的是，能否利用微生物特征来预测疾病复发，尤其是针对初治的儿童患者，仍是一个悬而未决的问题。

在这项发表于《Gut Pathogens》的研究中，Matěj Hrala等人开展了一项前瞻性队列研究，旨在填补这一空白。他们收集了33名初治pCD患者、23名pUC患者和26名非IBD儿童对照的组织活检和粪便样本，通过16S rRNA基因测序分析微生物组成，并随访一年观察疾病复发情况。研究团队特别关注了那些在诊断后一年内出现复发的患者，试图找出能够早期预测不良预后的微生物标志物。

关键技术方法包括：采集患者三个肠道区域（回肠末端、右半结肠、左半结肠）的组织活检和粪便样本；使用ZymoBIOMICS DNA Miniprep Kit进行DNA提取；针对16S rRNA基因V1-V2区域进行双轮PCR扩增和Illumina MiSeq测序；通过DADA2进行扩增子序列变异(Amplicon Sequence Variant, ASV)分析；使用SILVA数据库进行物种注释；采用α多样性（Shannon指数、物种丰富度）和β多样性（Bray-Curtis、UniFrac距离）分析微生物群落特征；通过ANCOM-BC进行差异物种分析；利用受试者工作特征(Receiver Operating Characteristic, ROC)曲线评估预测性能。

组织微生物组在pIBD患者与非IBD对照间的差异

研究人员首先比较了pIBD患者与非IBD儿童的组织微生物组特征。虽然α多样性（包括物种丰富度和Shannon指数）在患者组中呈现降低趋势，但未达到统计学显著性。然而，β多样性分析却揭示了明显的组间差异：pCD和非IBD对照之间的微生物群落结构显著不同（p=0.004），pUC和对照组之间也是如此（p=0.001）。在物种水平上，pCD患者的组织样本中有15个类群富集、3个类群减少，而pUC患者则有9个类群富集、24个类群减少。其中，肠球菌属(Enterococcus)在两种疾病类型中均显示为最显著富集的菌属。

微生物组织多样性和分类学特征区分复发与非复发pCD

当研究人员将注意力转向疾病预后时，一个有趣的模式出现了。在16名出现复发的pCD患者与11名未复发患者的比较中，复发组表现出显著降低的物种丰富度（p=0.023）和Shannon指数（p=0.020）。β多样性分析也证实了两组间微生物群落结构的显著差异（p=0.034）。更重要的是，在属水平上，复发组有3个类群显著富集（摩根菌属Morganella最为突出），而有12个类群显著减少（巴恩西菌属Barnesiella减少最为明显）。

克罗恩病患者的复发指标识别

为了评估这些微生物特征的预测价值，研究团队进行了ROC曲线分析。结果显示，单独使用wPCDAI临床指标预测pCD复发的AUC值为0.744，而微生物标志物表现更为出色：Barnesiella属的AUC高达0.818，丁酸单胞菌属(Butyricimonas)和柯林斯菌属(Collinsella)的AUC也分别达到0.790和0.773。值得注意的是，所有这些预测性能良好的微生物标志物都是复发组中减少的类群，而复发性中富集的类群无一达到AUC>0.7的阈值。当将Barnesiella与wPCDAI结合时，预测性能进一步提升，AUC达到0.872。

儿科克罗恩病组织复发指标在粪便样本中的验证

考虑到组织活检的侵入性限制，研究人员进一步探讨了是否能在更易获取的粪便样本中复制这些发现。虽然粪便样本中α多样性的组间差异未达到统计学显著性，但Barnesiella和UCG-003（ Oscillospiraceae科的一个暂时分类单元）在复发组中的减少趋势与组织样本一致。单独使用粪便中的Barnesiella进行预测的AUC值为0.696，但当与wPCDAI结合后，AUC显著提高至0.852，与组织样本的结果高度一致。这一发现特别有意义，因为它表明基于粪便的微生物组分析可能为pCD复发预测提供一种非侵入性方法。

研究结论与讨论部分强调，这项工作的核心贡献在于首次系统比较了儿童IBD患者的组织与粪便微生物组特征，并确定了Barnesiella作为预测pCD复发的潜在微生物标志物。Barnesiella的预测价值在之前的研究中已有暗示：Alipour等人曾报道IBD患者中Barnesiellaceae科的减少，Chen等人则发现Barnesiella可能与抗TNF-α药物阿达木单抗的治疗反应相关。本研究进一步巩固了Barnesiella作为肠道健康相关菌属的地位。

研究的创新性体现在多个方面：同时分析组织与配对的粪便样本，避免了单一样本类型的局限性；专注于初治患者，排除了药物治疗对微生物组的干扰；前瞻性设计确保了复发数据的可靠性。然而，作者也坦率指出了研究的局限性：样本量相对较小，患者与非IBD对照的活检部位未能完全匹配，以及排除了诱导治疗后疾病持续活动的患者可能引入选择偏倚。

从临床转化角度看，Barnesiella丰度检测结合wPCDAI评分有望成为一种实用的预后工具，帮助医生在诊断初期识别高风险患者，从而采取更积极的治疗策略。未来研究需要在更大规模队列中验证这些微生物标志物，并探索它们在成人IBD患者中的适用性。

总之，这项研究为儿童克罗恩病的精准医疗开辟了新途径。通过揭示组织与粪便微生物组在预测疾病复发方面的价值，它不仅增进了我们对IBD发病机制的理解，更重要的是，为临床医生提供了一种潜在的非侵入性工具，用于识别那些最需要密切监测和强化治疗的患者，最终改善患儿的长期预后。