与克罗恩病和溃疡性结肠炎家族风险相关的微生物、功能性和毒力生物标志物

《Biomarker Research》：Microbial, functional, and virulence biomarkers associated with familial risk of Crohn’s disease and ulcerative colitis

　　

摘要

背景

炎症性肠病（IBD）患者的直系亲属患病风险较高，这为我们研究临床前肠道微生物组的变化提供了独特的视角。我们探讨了家族性IBD风险是否与克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC）这两种主要IBD类型的特定肠道微生物组特征相关。

方法

通过鸟枪法宏基因组学技术，我们分析了68名CD患者、77名UC患者的粪便样本，以及他们的健康直系亲属（CD-HFDRs，37人；UC-HFDRs，30人）和497名无关健康对照组（HCs）的样本。研究内容包括物种水平分类、MetaCyc功能通路分析以及毒力因子基因（VFG）谱型分析，并对相关协变量进行了差异丰度校正。

结果

与患者和健康对照组相比，HFDRs的α多样性保持不变，但肠道菌群失调程度处于中间水平。CD-HFDRs表现出与CD相关的分类学变化，包括Faecalibacterium prausnitzii的减少以及与黏附和侵袭相关的VFGs的富集；在18个HFDRs中富集的VFGs中有16个也在CD患者中升高。尽管如此，CD-HFDRs的功能通路谱型与健康对照组非常相似，这表明分类学上的菌群失调与功能上的菌群失调之间存在分离。随机森林分类器在区分HFDRs和健康对照组方面表现优异：基于物种和VFG的模型在CD中的AUC分别为0.966，在UC中为0.946。最重要的预测特征是F. prausnitzii的减少和E. coli黏附基因fdeC的富集。UC-HFDRs的变化较为微妙，但分类器的性能仍然相当。

结论

IBD患者的直系亲属的肠道微生物组处于健康与疾病之间的过渡状态，这种状态在CD中更为明显。F. prausnitzii的减少和病原菌的毒力基因成为基于微生物组的可靠风险指标。

背景

炎症性肠病（IBD）患者的直系亲属患病风险较高，这为我们研究临床前肠道微生物组的变化提供了独特的视角。我们探讨了家族性IBD风险是否与克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC）这两种主要IBD类型的特定肠道微生物组特征相关。

方法

通过鸟枪法宏基因组学技术，我们分析了68名CD患者、77名UC患者的粪便样本，以及他们的健康直系亲属（CD-HFDRs，37人；UC-HFDRs，30人）和497名无关健康对照组（HCs，497人）的样本。研究内容包括物种水平分类、MetaCyc功能通路分析以及毒力因子基因（VFG）谱型分析，并对相关协变量进行了差异丰度校正。

结果

与患者和健康对照组相比，HFDRs的α多样性保持不变，但肠道菌群失调程度处于中间水平。CD-HFDRs表现出与CD相关的分类学变化，包括Faecalibacterium prausnitzii的减少以及与黏附和侵袭相关的VFGs的富集；在18个HFDRs中富集的VFGs中有16个也在CD患者中升高。尽管如此，CD-HFDRs的功能通路谱型与健康对照组非常相似，这表明分类学上的菌群失调与功能上的菌群失调之间存在分离。随机森林分类器在区分HFDRs和健康对照组方面表现优异：基于物种和VFG的模型在CD中的AUC分别为0.966，在UC中为0.946。最重要的预测特征是F. prausnitzii的减少和E. coli黏附基因fdeC的富集。UC-HFDRs的变化较为微妙，但分类器的性能仍然相当。

结论

IBD患者的直系亲属的肠道微生物组处于健康与疾病之间的过渡状态，这种状态在CD中更为明显。F. prausnitzii的减少和病原菌的毒力基因成为基于微生物组的可靠风险指标。