帕金森病患者肠道微生物组基因共表达网络揭示分类与功能多样性的丧失

本研究通过整合多组学（宏基因组与宏转录组）方法，解析了帕金森病（PD）与健康对照（HC）肠道微生物组的基因共表达网络。研究发现PD患者存在枢纽基因的显著耗竭，包括次级胆汁酸合成、细菌微区室（BMCs）、多糖转运及鞭毛组装（FA）相关基因，且Blautia、Roseburia等关键菌属表达水平降低。研究首次揭示了BMCs与FA基因表达的强相关性，以及PD患者基因表达多样性的降低，为未来肠道微生物组修复提供了靶点。

　　

帕金森病（PD）作为第二大神经退行性疾病，其非运动症状如便秘常早于运动症状出现，暗示肠道可能是疾病起源地。尽管肠道菌群失调与PD的关联已被多次证实，但微生物生态与功能层面的具体机制仍不明确。卢森堡系统生物医学中心（Luxembourg Centre for Systems Biomedicine, LCSB）的研究团队通过创新性的多组学整合分析，揭示了PD患者肠道微生物组在分类和功能层面的系统性崩溃，相关成果发表于《npj Biofilms and Microbiomes》。

研究团队采用加权基因共表达网络分析（WGCNA）技术，对49名健康人和46名PD患者的肠道微生物组进行宏基因组（MG）与宏转录组（MT）联合分析。通过构建微生物转录活性（MTA）比值模型，结合KEGG通路富集和枢纽基因筛选，系统评估了基因表达网络的结构与功能特征。

微生物转录活性与疾病状态相关
研究发现PD患者中Blautia、Roseburia等菌属的MTA显著降低，且整体基因表达多样性（tDGE）下降。主成分分析显示两组样本的MTA谱存在显著分离（Goodness of fit=0.02），提示微生物转录调控紊乱是PD的潜在生物标志物。

基因共表达网络揭示模块特异性
通过构建包含4,789个基因的共表达网络，鉴定出17个功能模块。其中4个模块与健康状态显著相关（如富含鞭毛组装基因的M13），5个模块与PD相关（如富含甘油酯代谢基因的M3）。拓扑分析发现健康相关模块具有更高的连接度和基因多样性，而PD相关模块呈现功能碎片化特征。

枢纽基因的生态意义
95%的枢纽基因集中于健康相关模块，包括细菌微区室（BMCs）的pdu/eut操纵子和多糖转运体togBMNA等关键功能基因。这些基因在PD患者中表达显著下调，尤其在Blautia massiliensis和Faecalibacterium prausnitzii等菌种中（q<0.05）。值得注意的是，PD患者中BMCs与鞭毛组装（FA）基因的表达呈现强相关性（Spearman R>0.8），暗示跨菌种互作网络的瓦解。

功能多样性的系统性丧失
研究首次提出"基因表达分类多样性（tDGE）"概念，发现PD患者中高表达基因的tDGE显著降低（p<0.01）。例如Roseburia菌属的表达基因数量减少35%，而条件致病菌PeH17的表达谱反而扩展。这种功能收缩与扩张的失衡，可能加剧肠道生态系统的脆弱性。

该研究通过系统生态学视角，揭示了PD肠道微生物组的三重崩溃：枢纽功能基因的丢失、跨菌种代谢协作的中断以及表达多样性的萎缩。特别是BMCs和FA通路的关联性发现，为理解微生物"肠-脑轴"调控提供了新机制。未来研究可针对Blautia等关键菌属设计精准干预策略，通过功能菌群移植（FMT）或代谢产物补充，重建肠道生态系统的稳定性。这项研究不仅为PD的早期诊断提供了潜在微生物标志物，也为神经退行性疾病的微生态治疗开辟了新思路。