桥本甲状腺炎合并多自身免疫背景下的肠道菌群特征研究

《Frontiers in Endocrinology》：Gut microbiota signature in patients with Hashimoto’s thyroiditis framed in polyautoimmunity

　　

背景 肠道菌群（gut microbiota, GM）组成在包括甲状腺自身免疫性疾病在内的多种自身免疫性疾病发病机制及临床表现中的作用已被提出假设。目前尚缺乏关于桥本甲状腺炎（Hashimoto's thyroiditis, HT）合并另一种非内分泌自身免疫性疾病患者GM组成的相关数据，本研究旨在填补这一空白。 患者与方法 研究人员对58名甲状腺功能正常的成年HT患者（50女/8男）的粪便微生物组成进行了检测，并将其分为三组：24例孤立性HT（iHT）；22例HT合并胃萎缩（HT+CAG）；12例HT合并白癜风（HT+VIT）。所有患者均无饮食失衡、其他疾病或使用干扰药物。19名匹配的健康受试者（HS）作为对照组。通过Illumina MiSeq平台对16S rRNA基因高变区V3–4进行测序以确定微生物组成，α-和β-多样性指数及所有统计分析均在QIIME2中完成。 结果 所有患者组厚壁菌门（Firmicutes spp.）和放线菌门（Actinobacteria spp.）相对丰度均升高（p<0.00001），而变形菌门（Proteobacteria spp.）和拟杆菌门（Bacteroidetes spp.）相对丰度较HS降低（p<0.001）。iHT、HT+CAG和HT+VIT组的厚壁菌门/拟杆菌门比值均显著高于HS（p<0.0001）；值得注意的是，HT+VIT组的该比值高于iHT组（p=0.046）。各患者组的α-多样性指数（丰富度和系统发育多样性）均高于HS（p<0.001和p<0.0001）。与HS相比，所有患者组的系统发育距离（β-多样性）均呈聚集分布。LEfSe分析显示，毛螺菌科（Lachnospiraceae）、消化链球菌科（Peptostreptococcaceae）和双歧杆菌科（Bifidobacteriaceae），包括解糖梭菌属（Fusicatenibacter saccharivorans）、Anaerostipes hadrus和Blautia massiliensis菌种，与HT+VIT患者显著相关。相比之下，HT+CAG患者与毛螺菌科和链球菌科（Streptococcaceae）密切相关，以唾液链球菌（Streptococcus salivarius）为主，而HT患者则主要与Blautia faecis相关，上述结果与ANCOM分析结果一致。 结论 总体而言，研究结果凸显了孤立性HT或合并其他自身免疫性疾病（慢性萎缩性胃炎或白癜风）的患者与健康受试者之间，在相对类群丰度及GM群落系统发育距离方面存在显著差异。值得注意的是，与HT并发的最常见器官特异性自身免疫性疾病具有特定的细菌特征。

论文解读：桥本甲状腺炎合并多自身免疫背景下的肠道菌群特征

一、研究背景与目的

自身免疫性疾病在过去数十年间全球患病率呈上升趋势。桥本甲状腺炎是最常见的自身免疫性疾病，全球患病率约为7.5%，女性患病风险为男性的四倍，且患病率随年龄增长而升高。HT的发病源于遗传易感背景与外部刺激（主要为微生物、外源性物质、营养或生存因素）的共同作用。值得注意的是，累及不同器官和组织的自身免疫性疾病在遗传易感背景和环境触发因素方面存在相似性，即所谓的“自身免疫同源性”。这些共享的致病因素可导致多自身免疫现象：同一患者体内可发生一种以上的自身免疫性疾病，约30%患有单一自身免疫性疾病的患者可检出多自身免疫状态，其中甲状腺自身免疫最为常见。一项前瞻性研究对3000余名门诊患者进行了评估，发现HT患者中其他自身免疫性疾病的患病率高达19.5%，其中慢性萎缩性胃炎和白癜风是最常见的合并自身免疫性疾病（分别为2.8%和2.7%）。

遗传因素在自身免疫性疾病易感中的作用已有较多研究，但双胞胎中的遗传一致性仅为低至中度，促使研究者深入探索环境因素的作用。肠道菌群组成近年来受到关注，因为约70%的人体免疫系统位于小肠水平。菌群失调已被证实与多种自身免疫性疾病相关，包括HT。然而，大多数研究仅纳入单一自身免疫性疾病的患者，关于多自身免疫状态下GM组成的数据极为有限。本研究旨在表征孤立性HT（iHT）以及HT合并胃萎缩（HT+CAG）或白癜风（HT+VIT）患者的GM组成，并与健康受试者进行比较。

二、研究设计与方法

研究于2021年至2024年间在意大利罗马“Sapienza”大学三级内分泌科进行。共纳入58例确诊HT至少5年的甲状腺功能正常患者，分为三组：24例iHT、22例HT+CAG和12例HT+VIT。对照组为19名匹配的健康受试者。排除标准包括：甲状腺功能亢进或减退、甲状腺癌或既往甲状腺手术、严重慢性或肿瘤性疾病、上述三种之外的自身免疫性疾病、既往胃肠手术、使用干扰甲状腺或肠道稳态的药物、近六个月使用益生菌/益生元/合生元、妊娠或哺乳期、吸烟、饮食失衡及BMI>30 kg/m²。所有患者均遵循地中海饮食。

关键技术方法包括：粪便样本采集后于-80°C保存，采用Zymo Research试剂盒提取总DNA；通过两步PCR扩增16S rRNA基因V3–V4高变区，在Illumina MiSeq平台进行双端测序（2×300 bp）；使用QIIME 2软件框架进行生物信息学分析，包括质量控制和去噪（DADA2）、以97%相似度聚类操作分类单元（OTUs，operational taxonomic units）、基于Greengenes2参考树进行物种注释；α-多样性以Shannon多样性和Faith系统发育多样性指数评估，β-多样性基于加权和非加权UniFrac距离矩阵进行主坐标分析（PCoA）；差异分类单元通过线性判别分析效应量（LEfSe）和微生物组组成分析（ANCOM）鉴定。

三、研究结果

门水平组成差异：所有患者组的厚壁菌门和放线菌门相对丰度较HS显著升高（p<0.00001），而变形菌门和拟杆菌门相对丰度显著降低（p<0.001）。HT+VIT组拟杆菌门相对丰度较iHT组进一步降低（p<0.05）。

厚壁菌门/拟杆菌门比值：iHT、HT+CAG和HT+VIT组的F/B比值均显著高于HS（p<0.0001）。值得注意的是，HT+VIT组的F/B比值显著高于iHT组（p=0.046），提示合并白癜风时菌群失调程度更为严重。

α-多样性分析：所有患者组的微生物群落丰富度（Shannon指数，p<0.001）和系统发育多样性（Faith's PD指数，p<0.0001）均显著高于HS。但三个患者组之间的α-多样性无显著差异。

β-多样性分析：非加权（p=0.001）和加权（p=0.001）UniFrac分析均显示，HS的GM组成与所有患者组呈显著聚类分离。三个患者组之间的β-多样性无显著差异。

差异菌群特征：ANCOM分析鉴定Blautia faecis与iHT显著相关（W=275），唾液链球菌与HT+CAG组显著相关（W=279）。LEfSe分析（LDA>4.0）进一步揭示：HT+VIT组与毛螺菌科、消化链球菌科和双歧杆菌科显著相关，涵盖解糖梭菌属、Anaerostipes hadrus和Blautia massiliensis；HT+CAG组与毛螺菌科和链球菌科相关，以唾液链球菌为主；iHT组主要与Blautia faecis相关；HS则与拟杆菌科、氨基酸球菌科、理研菌科和Tannerellaceae相关，包括Bacteroides stercoris和Bacteroides uniformis，这些菌种通常被认为有助于维持肠道菌群稳态。

四、讨论与结论

本研究首次报道了HT合并其他器官特异性自身免疫性疾病（CAG或VIT）患者的GM组成特征。F/B比值在HT+VIT患者中显著高于iHT患者，与孤立性白癜风患者的既往报道一致。α-多样性在所有患者组中均升高，可能与自身免疫性疾病确诊时间较长（≥5年）有关。β-多样性分析显示不同自身免疫状态患者共享GM组成改变，与既往跨疾病荟萃分析结果一致。

iHT患者的Blautia faecis特征与既往研究相符。HT+CAG患者中唾液链球菌富集，可能与胃酸分泌减少导致口腔细菌在胃转运中存活率增加有关，即“口腔化”现象。HT+VIT患者中解糖梭菌属的富集值得关注：该菌属可产生短链脂肪酸和促炎性琥珀酸盐，而白癜风患者血清中琥珀酸显著升高，琥珀酸可增强CD8+ T细胞的存活，可能参与白癜风发病中黑素细胞的细胞毒性损伤。

研究局限性包括样本量相对较小、单中心设计、病例对照设计无法确定因果关系，以及对照组中无男性受试者可能存在的性别混杂。但严格的纳入和排除标准以及所有患者均为甲状腺功能正常状态，最大限度地减少了潜在偏倚。

结论：总体而言，研究结果凸显了孤立性HT或合并其他自身免疫性疾病（慢性萎缩性胃炎或白癜风）的患者与健康受试者之间，在相对类群丰度及肠道微生物群落系统发育距离方面存在统计学显著差异。此外，与HT并发的最常见器官特异性自身免疫性疾病具有特定的细菌特征。