整合的绝对定量肠道微生物群分析和靶向代谢组学研究揭示了患有幼年特发性关节炎的儿童体内微生物及代谢变化的特征

《BMC Microbiology》：Integrated absolute-quantitative gut microbiota profiling and targeted metabolomics reveal microbial and metabolic alterations in children with juvenile idiopathic arthritis

　　

摘要

背景

肠道微生物群的改变与幼年特发性关节炎（JIA）有关，但大多数先前的研究仅依赖于相对丰度分析，缺乏直接的代谢物验证。本研究旨在对JIA儿童的肠道微生物群及短链脂肪酸（SCFA）/有机酸的组成进行定量分析，并识别潜在的生物标志物。

结果

绝对定量分析显示，JIA儿童与对照组在α多样性方面存在显著差异，包括Pielou均匀度指数、Shannon指数和Simpson指数；而相对定量分析未检测到此类差异。β多样性指数Bray–Curtis差异性在两组间也有显著差异（PERMANOVA，P?Escherichia-Shigella、Flavonifractor和Methyloversatilis在JIA患者中显著富集。靶向代谢组学研究发现粪便和血清中的代谢模式存在差异：在粪便中，JIA患者的琥珀酸含量显著降低（变化倍数=0.30，调整后的P?=?0.005）；而其他粪便代谢物未达到显著水平。在血清中，JIA患者的乙酸、丙酸、丁酸和2,3-二羟基-3-甲基丁酸含量显著升高，而乳酸、苹果酸、异丁酸、戊酸、戊二酸和己酸含量显著降低。值得注意的是，在整个队列中，JIA患者的血清丁酸水平明显高于对照组（中位数1543.71 ng/mL，IQR 1237.52–1874.68 vs. 96.98 ng/mL，IQR 78.68–109.65），升高了15.9倍。在分层敏感性分析中，无论是未接受药物治疗的患者（n?=?15；中位数1733.74 ng/mL，IQR 1461.95–2042.70；变化倍数=17.9 vs. 对照组）还是接受药物治疗的患者（n?=?34；中位数1499.60 ng/mL，IQR 1175.45–1755.05；变化倍数=15.5 vs. 对照组），血清丁酸水平均显著升高，两组之间无显著差异。血清丁酸在区分JIA患者和对照组方面具有很强的识别潜力，最佳临界值为511.94 ng/mL。

结论

本研究发现了JIA儿童的肠道微生物群和代谢物变化，并证明绝对定量分析能够揭示相对丰度分析无法检测到的细微差异。JIA的核心微生物和代谢特征主要是疾病固有的，但药物治疗可以调节这些特征。血清丁酸显示出作为JIA生物标志物的潜力。

试验注册

本研究于2023年4月11日在中国临床试验注册平台（注册编号ChiCTR2300070403）和中国国家卫生健康信息平台/医学研究注册与备案信息系统（注册编号MR3323015522）上进行了注册。