《MicrobiologyOpen》：Tryptophan Metabolism and Aryl-Hydrocarbon Receptor Agonists in the Gut Microbiome of People With Myalgic Encephalomyelitis/Chronic Fatigue Syndrome
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肌痛性脑脊髓炎/慢性疲劳综合征（ME/CFS）是一种使人衰弱的慢性疾病，生物学基础未知且无治愈方法。已有报道指出ME/CFS患者存在微生物群失调（microbiome dysbiosis），但其与病理生理学的相关性尚不清楚。肠道微生物是色氨酸代谢物的重要来源，
肌痛性脑脊髓炎/慢性疲劳综合征（ME/CFS）是一种使人衰弱的慢性疾病，生物学基础未知且无治愈方法。已有报道指出ME/CFS患者存在微生物群失调（microbiome dysbiosis），但其与病理生理学的相关性尚不清楚。肠道微生物是色氨酸代谢物的重要来源，这些代谢物激活芳烃受体（aryl hydrocarbon receptor, AHR），后者是稳态和炎症基因的调节因子。AHR的失调激活参与多种神经免疫和慢性疾病的病理生理学，但其在ME/CFS中的作用尚未被研究。本研究旨在调查ME/CFS患者肠道微生物产生色氨酸代谢物和AHR激动剂的情况。研究人员发现ME/CFS患者微生物群落多样性降低、群落结构改变，以及与色氨酸代谢物相关的微生物亚群落发生变化。利用靶向代谢组学（targeted metabolomics），研究人员确定了ME/CFS患者粪便中九种代谢物升高，包括三种AHR激动剂。通过离体粪便培养物测试其在报告细胞系中激活AHR的能力及qPCR检测，研究人员发现ME/CFS患者与对照组的AHR激活无差异，但检测到具有神经认知症状（neurocognitive symptoms）的个体中激动剂活性升高，无论其基础疾病如何。这些发现与先前揭示ME/CFS患者肠道微生物组变化的研究一致，并进一步支持与该疾病相关的色氨酸代谢改变。肠道微生物代谢物引起的AHR活性改变可能是导致包括ME/CFS在内的疾病中神经认知症状的共同机制。
**论文解读：肌痛性脑脊髓炎/慢性疲劳综合征患者肠道微生物组中的色氨酸代谢与芳烃受体激动剂**
**研究背景与问题**
肌痛性脑脊髓炎/慢性疲劳综合征（myalgic encephalomyelitis/chronic fatigue syndrome, ME/CFS）是一种以运动后不适、认知功能障碍（"脑雾"）和直立不耐受为特征的慢性致残性疾病，其生物学基础尚不明确，目前无治愈方法。已有研究报道ME/CFS患者存在肠道微生物群失调（dysbiosis），但微生物失调与疾病病理生理学的具体关联仍不清楚。肠道微生物是神经活性和免疫调节代谢物的重要来源，其中包括色氨酸衍生的芳烃受体（aryl hydrocarbon receptor, AHR）配体。AHR是一种配体激活的核受体，调控与稳态、炎症和外源物反应相关的基因表达，在肠道、免疫细胞、小胶质细胞和星形胶质细胞中高表达，介导微生物-肠-脑轴的信号传导。AHR失调已被证实参与多发性硬化、慢性肾脏病神经效应、脑卒中后脑损伤、阿尔茨海默病、肠易激综合征及长新冠等多种神经免疫和慢性疾病的病理过程，但AHR在ME/CFS中的作用此前未被直接研究。此外，ME/CFS患者存在色氨酸合成菌减少、血浆吲哚-3-乳酸（部分AHR激动剂）降低等现象，且宿主犬尿氨酸通路（kynurenine pathway）失调也与疾病相关。因此，研究旨在探索ME/CFS患者肠道微生物产生色氨酸代谢物及AHR激动剂的情况，以揭示微生物代谢在疾病中的潜在作用。
**研究内容、结论与意义**
研究人员通过16S rRNA基因测序、靶向代谢组学（targeted metabolomics, 77种代谢物）、离体粪便培养及AHR报告基因和qPCR功能实验，系统分析了ME/CFS患者与对照组的肠道微生物群落结构、色氨酸代谢物浓度以及AHR激动活性。结果表明：ME/CFS患者肠道微生物α多样性降低（Shannon指数、Pielou均匀度、优势度）、群落结构改变（β多样性显著差异），且厚壁菌门/拟杆菌门（Firmicutes/Bacteroidetes）比值下降；粪便中色氨酸、吲哚（indole）、吲哚-3-乙酸（indole-3-acetate）等9种代谢物浓度升高，其中3种为AHR激动剂；与色氨酸代谢物相关的微生物亚群落在ME/CFS患者中多样性和结构发生显著变化；尽管ME/CFS与对照组整体AHR激活能力无差异，但存在神经认知症状（neurocognitive symptoms）的参与者（无论是否患有ME/CFS）其粪便离体培养物诱导AHR报告基因活性及下游基因（CYP1A1, AHRR）表达显著升高。该研究证实了ME/CFS相关的肠道微生物色氨酸代谢变化，并首次揭示微生物AHR激动剂活性可能与神经认知症状相关，为理解症状机制及潜在治疗干预提供了新方向。论文发表在《MicrobiologyOpen》。
**主要技术方法**（不超过250字）
该研究从Solve ME/CFS Initiative的You+ME患者登记处（SolveTogether）招募参与者（32例ME/CFS患者，35例对照），依据UK ME/CFS生物库症状评估问卷确认诊断。粪便样本经无防腐剂采集后，用于16S rRNA基因V3-V4区扩增子测序（Illumina iSeq 100），通过QIIME2处理获得扩增子序列变体（ASV），计算α多样性（Shannon指数等）和β多样性（加权/未加权UniFrac、Bray-Curtis、Jaccard指数），并用线性模型校正人口统计学及样本属性。靶向代谢组学（Precion Metabolomics）分析77种微生物特异性代谢物，采用LC-MS/MS定量并归一化至干重，经火山图筛选差异代谢物。离体粪便培养（含1 mM色氨酸）上清液用于AHR报告细胞系（H1L6.1c3细胞，含DRE驱动的荧光素酶）的活性测定以及Caco-2肠上皮细胞中AHR靶基因（CYP1A1, AHRR）的qPCR表达检测。
**研究结果**
**3.1 参与者**
ME/CFS患者（n=32）与对照组（n=35）在年龄、性别、BMI等方面无显著差异，但患者中残疾比例更高（12.5% vs 0%, p=0.047），对照组高收入家庭更多（45.7% vs 18.8%, p=0.019）。所有ME/CFS患者符合IOM或CCC标准，病程5~57年，感染为最常见诱因。患者Karnofsky功能评分、SF-12生理和心理组分评分均显著低于对照组，表明疾病对生活质量严重影响。
**3.2 粪便微生物组**
对61份样本（31对照，30 ME/CFS）的16S rRNA测序分析显示：ME/CFS患者Shannon指数降低（p<0.001）、Pielou均匀度降低（p=0.0024）、优势度升高（p=0.018），而Faith系统发育多样性无差异。Firmicutes/Bacteroidetes比值在ME/CFS中显著降低（p=0.0067）。β多样性分析（加权/未加权UniFrac、Bray-Curtis、Jaccard）均显示疾病状态对群落结构有显著影响（Permanova所有p<0.05），且与年龄、储存时间、粪便质地等因素独立。荧光显微镜活/死菌计数无明显疾病差异。
**3.3 代谢组学**
靶向代谢组学（19 ME/CFS vs 23对照）检测77种代谢物，最终分析61种。火山图显示10种代谢物差异（折叠变化>|2|, FDR校正p<0.05），排除低于定量限的血清素后，9种代谢物在ME/CFS粪便中显著升高，包括：色氨酸、吲哚、吲哚-3-乙酸（均为AHR激动剂）、苯乳酸、4-羟基苯乙酸、4-甲基苯酚、酪胺、犬尿氨酸（kynurenine）和5-羟色氨酸。线性模型校正人口统计学和样本属性后，疾病状态是唯一对所有9种代谢物均有显著作用的预测变量（所有p<0.05）。与色氨酸代谢物显著相关的373个ASV中，以梭菌纲（Clostridia）为主；该亚群落在ME/CFS中α多样性降低（Shannon指数p=0.0005, 优势度p=0.041）且β多样性（Bray-Curtis, 未加权UniFrac, Jaccard）显著偏离（Permanova均p<0.05）。
**3.4 AHR激活与神经认知症状**
离体粪便培养物在H1L6.1c3报告细胞中诱导AHR依赖的荧光素酶表达，ME/CFS患者与对照组间无差异（p=0.42）。同样，Caco-2细胞中CYP1A1和AHRR表达也无疾病差异。然而，若按神经认知症状分组（无论疾病状态，n=17无症状，33有症状），有症状组报告细胞活性显著升高（p=0.022），Caco-2细胞中AHRR（p=0.025）和CYP1A1（p=0.045）表达也升高。未培养的匀浆粪便样品未检测到AHR活性。
**3.5 症状与微生物组**
线性模型显示，肠易激综合征（IBS）症状或神经认知症状对α/β多样性均无显著影响，仅ME/CFS疾病状态仍为显著预测因子。代谢物方面，有神经认知症状的参与者中吲哚、吲哚-3-乙酸和4-羟基苯乙酸在未校正时升高，肠内酯（enterolactone）降低。提示微生物组和代谢组差异主要源于疾病，而非伴随症状。
**讨论与结论**
本研究证实了ME/CFS患者肠道微生物群落多样性和结构变化，尤其在色氨酸代谢相关的亚群落中，并发现粪便中色氨酸及其代谢物（包括AHR激动剂）升高。虽然离体培养中AHR整体活性无疾病差异，但神经认知症状（如"脑雾"）与AHR激动活性升高显著相关，且独立于基础疾病，提示该机制可能是一种跨疾病共同的神经炎症通路。这一发现与AHR在多发性硬化、肠易激综合征、长新冠等疾病中调控神经炎症的已知作用一致。研究局限性包括：自我报告诊断、缺乏医师评估；样本以白人为主、性别均衡；粪便无防腐剂收集导致储存时间影响群落结构，但校正后疾病效应仍显著。未来需采用定量认知测试和神经炎症指标，并探索AHR激动剂（如药物或膳食色氨酸耗竭）作为干预措施的可行性。总之，该研究揭示了ME/CFS相关色氨酸代谢改变及AHR在神经认知症状中的潜在作用，为治疗干预提供了新靶点。
**研究结论**：
"这些发现与先前揭示ME/CFS患者肠道微生物组变化的研究一致，并进一步支持与该疾病相关的色氨酸代谢改变。肠道微生物代谢物引起的AHR活性改变可能是导致包括ME/CFS在内的疾病中神经认知症状的共同机制。"（原文结论段）
