肠道菌群特征区分老年西班牙裔阿尔茨海默病患者:与认知障碍和疾病严重程度的关联

【字体: 时间:2025年08月06日 来源:Scientific Reports 3.9

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  本研究针对波多黎各人群,首次揭示了阿尔茨海默病(AD)患者与健康对照者肠道菌群组成的差异特征。研究人员通过16S rRNA测序分析100名受试者粪便样本,发现Faecalibacterium和Bacteroides在对照组显著富集,而APOE E4携带者中促炎菌属Eggerthella增加。该研究为AD的微生物组诊断和干预提供了种族特异性证据,发表于《Scientific Reports》。

  

随着全球老龄化加剧,阿尔茨海默病(AD)已成为威胁公共健康的重大挑战。特别值得注意的是,西班牙裔人群的AD患病率预计到2060年将增长423%,远高于其他族裔。在波多黎各,AD更是位列第四大死因。尽管已知载脂蛋白E(APOE)基因变异是AD的主要遗传风险因素,但近年研究发现肠道微生物群通过"肠-脑轴"(GBA)调控神经炎症和淀粉样蛋白沉积,这为AD防治提供了新思路。然而,关于西班牙裔人群特别是波多黎各人的AD相关微生物组特征仍属空白。

针对这一科学缺口,波多黎各大学医学科学校区(University of Puerto Rico, Medical Sciences Campus)的研究团队开展了一项开创性研究。该团队招募了100名55-94岁的波多黎各参与者(50名AD患者和50名对照),通过蒙特利尔认知评估(MoCA)和临床痴呆评定量表(CDR)进行认知功能分级,并采集粪便样本进行16S rRNA基因测序分析。研究同时检测了APOE基因型,系统探讨了微生物组特征与认知损害程度、APOE状态的关联。这项重要成果近期发表在《Scientific Reports》期刊。

关键技术方法包括:1)建立包含100名波多黎各人的AD患者-对照队列;2)采用MoCA和CDR量表进行认知功能评估;3)实时荧光定量PCR进行APOE基因分型(检测rs429358和rs7412 SNPs);4)DNeasy PowerSoil Pro Kit提取粪便微生物DNA;5)Illumina MiSeq平台进行16S rRNA V4区测序;6)QIIME2和R语言进行生物信息学分析。

研究结果呈现以下重要发现:

微生物组成分析揭示AD患者与对照间的细微差异

尽管整体微生物多样性无显著差异,但对照组显示出更高的Bacteroidota门水平丰度,而AD患者中Actinobacteriota、Verrucomicrobiota和Euryarchaeota门相对富集。在属水平上,对照组富含Faecalibacterium(p=0.015)和Bacteroides(p=0.025)等有益菌属,AD组则出现Eggerthella(p=0.034)等促炎菌属的增多。

MoCA评分降低与菌群多样性下降直接相关

根据MoCA分组的β多样性分析显示显著差异(PERMANOVA p=0.017),AD伴中度认知障碍患者的微生物丰富度(Chao1指数)显著低于认知正常对照(p=0.010)。值得注意的是,认知功能下降伴随Firmicutes门减少和Proteobacteria门增加的趋势。

CDR评估的痴呆严重程度与菌群变化相关

CDR分组显示AD伴轻中度痴呆患者富集Eubacterium siraeum等菌属,而中重度患者则呈现CAG 56、Eggerthella等菌属增多。所有AD患者均显示产短链脂肪酸(SCFA)菌属如Faecalibacterium的减少。

APOE基因型影响肠道微生物组成

E4/E4基因型携带者表现出Firmicutes/Bacteroidota比值降低,且富含Lachnoclostridium和Tyzzerella等菌属。随机森林分析进一步鉴定出Clostridia UCG 014在E3/E3和E3/E4基因型个体中富集,而E4/E4个体中Roseburia和Dorea等产丁酸盐菌属减少。

这项研究首次系统描绘了波多黎各人群AD相关的肠道微生物组特征,揭示了APOE E4等位基因与特定促炎菌属的关联,为理解AD的种族差异提供了新视角。研究发现认知功能下降与产SCFA菌群减少、促炎菌群增加密切相关,这为开发基于微生物组的AD干预策略(如益生菌、饮食调节)提供了理论依据。特别值得注意的是,研究强调APOE基因型可能通过调节肠道菌群影响AD进程,这一发现为个性化防治提供了潜在靶点。尽管存在样本量和饮食因素未完全控制等局限,但该研究填补了西班牙裔人群AD微生物组研究的空白,对推动精准医学在神经退行性疾病领域的应用具有重要意义。

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