纳米孔长读长测序解码多发性硬化症肠道菌群:揭示疾病严重程度与亚型特异性微生物特征

【字体: 时间:2025年07月20日 来源:Molecular Neurobiology 4.6

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  本研究针对多发性硬化症(MS)患者肠道菌群紊乱与疾病进展的关联问题,采用牛津纳米孔长读长测序技术,首次对埃及人群队列进行全16S rRNA基因分析。研究发现进行性MS患者富集促炎菌(如Enterococcus faecium)而缺乏短链脂肪酸(SCFA)产生菌,复发型MS则呈现免疫调节相关菌群失衡特征,为区域特异性微生物干预策略提供了新靶点。

  

多发性硬化症(MS)作为一种累及中枢神经系统的自身免疫性疾病,正以每年3%的增长率成为青壮年致残的主要病因。传统研究多聚焦于西方人群,但近年埃及等中东地区MS发病率显著上升,暗示地域特异性因素可能通过"肠-脑轴"影响疾病进程。现有微生物组研究受限于短读长测序技术,难以精确识别物种水平特征,更缺乏对阿拉伯饮食文化背景下菌群功能的深入解析。

针对这一空白,埃及艾因夏姆斯大学(Ain Shams University)生物化学系的研究团队创新性采用牛津纳米孔技术,对33名埃及MS患者(含20例复发型RRMS和13例进行性PMS)及10名健康对照进行全16S rRNA基因测序。研究发现进行性MS患者肠道中促炎菌Enterococcus faecium激增980%,而神经保护性菌Faecalibacterium duncaniae减少85%,这种"促炎-抗炎"失衡通过K03488(超氧化物歧化酶)等通路加剧氧化应激;复发型MS则呈现独特的Blautia intestinalis(增加241%)与SCFA产生菌双向失调模式。该成果发表于《Molecular Neurobiology》,首次揭示了阿拉伯人群MS微生物标志物的地域特异性。

关键技术包括:1)基于SQK-16S024试剂盒的V1-V9全长16S扩增;2)MinION流动芯片48小时实时测序;3)PICRUSt2预测KEGG通路功能;4)采用DESeq2进行差异物种分析。样本来自开罗艾因夏姆斯大学医院神经科MS专科门诊,严格匹配年龄、BMI并排除抗生素使用史。

微生物多样性分析
通过α/β多样性指数发现:MS组物种丰富度增加但均匀度降低(P<0.001),NMDS显示疾病持续时间与菌群结构显著相关(PERMANOVA p=0.03)。进行性MS组Bray-Curtis差异度达5.65,反映晚期患者菌群生态崩溃。

物种水平特征
热图聚类揭示:健康组富含Roseburia faecis等SCFA生产者(z-score=1.32),而进行性MS组Romboutsia timonensis增加640%(P=0.004),且与PWY-5022(多胺合成)通路强相关。复发组Blautia obeum升高228%(P=0.02),但Faecalibacterium butyricigenerans显著缺失。

功能预测
PICRUSt2分析表明:进行性MS组K04564(ROS清除)和K00681(谷氨酸代谢)上调,对应神经元兴奋毒性;复发组K03305(DNA修复)异常提示基因组不稳定性。COLANSYN-PWY(粘蛋白降解)通路抑制可能加剧肠漏。

这项研究开创性地建立了阿拉伯人群MS微生物数据库,证实进行性MS的菌群特征更接近慢性炎症状态,而复发型MS呈现代谢-免疫双重失调。发现的地域特异性标志物如Clostridium saudiense(与EDSS评分正相关)为个性化菌群干预提供了靶点。未来可探索基于纳米孔测序的临床分型辅助诊断,以及针对SCFA产生菌的膳食补充疗法,这对医疗资源有限的中东地区尤具实践价值。

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