基于16S rRNA测序的伴抑郁症状癫痫成人患者口腔微生物组特征及差异研究

《Frontiers in Microbiology》:A study on oral microbiome characteristics and differences in epilepsy adults with depressive symptoms based on 16S rRNA sequencing

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月16日 来源:Frontiers in Microbiology 5.8

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  专业术语翻译(摘要部分) 背景: 抑郁是癫痫常见的共病,但其潜在机制尚不清楚。尽管“口腔-脑轴”(oral-brain axis)在神经精神疾病中日益受到关注,但伴抑郁症状的癫痫患者口腔微生物特征在很大程度上仍未被探索。本研究旨在比较伴与不伴抑郁症状的癫痫患者

  
专业术语翻译(摘要部分) 背景: 抑郁是癫痫常见的共病,但其潜在机制尚不清楚。尽管“口腔-脑轴”(oral-brain axis)在神经精神疾病中日益受到关注,但伴抑郁症状的癫痫患者口腔微生物特征在很大程度上仍未被探索。本研究旨在比较伴与不伴抑郁症状的癫痫患者之间的口腔微生物组成,并鉴定可能与抑郁症状相关的细菌属和功能通路。 方法: 本研究纳入59例成人癫痫患者。根据癫痫抑郁量表(NDDI-E)评分,将受试者分为两组:伴抑郁症状的癫痫患者(EDS,NDDI-E > 12,n = 28)和单纯癫痫患者(EP,NDDI-E ≤ 12,n = 31)。采集舌拭子样本,并通过16S rRNA MiSeq测序进行分析。采用Firth校正logistic回归分析以识别与癫痫抑郁症状相关的潜在因素。 结果: 两组在一般临床数据或口腔微生物多样性(α-和β-多样性)方面未发现显著差异。以未校正p值<0.05作为筛选标准,微生物组成分析显示,Dialister和Olsenella在EDS组富集,而Bacillus、Fusicatibacter和[Eubacterium]_coprostanoligenes_group在EP组富集。LEfSe分析进一步提示Dialister和Bacillus是具有判别能力的关键差异菌属。基于PICRUSt2的功能预测结果显示,注释到RIG-I样受体信号通路(RIG-I-like receptor signaling pathway)的预测功能丰度在EDS组高于EP组。多因素Firth校正logistic回归分析显示,在校正潜在混杂因素后,Dialister的丰度仍与EDS相关(OR = 1.646,95% CI:1.007–2.896,p = 0.047)。 结论: 本研究利用16S rRNA测序阐明了与癫痫及并发抑郁症状相关的口腔微生物组变化。值得注意的是,在校正混杂变量后,Dialister的富集与抑郁症状独立相关,表明其作为微生物生物标志物的潜在价值。功能预测分析进一步表明,相关的口腔微生物改变可能涉及先天免疫相关功能特征,尤其是RIG-I样受体信号通路。这些发现为进一步研究口腔微生物群与伴抑郁症状癫痫之间的潜在关联提供了新线索。

论文解读文章

一、研究背景与研究意义

癫痫是全球最常见的慢性神经系统疾病之一,影响超过7000万人。癫痫患者合并精神疾病的比例高达43.3%,其中成人合并抑郁症状的患病率可达32%。共病抑郁症状不仅进一步降低患者的治疗依从性和生活质量,还加重了患者、家庭及社会的负担。因此,尽早筛查癫痫患者的共病抑郁症状并针对风险因素实施有效干预具有重要意义。
目前研究认为,癫痫伴抑郁症状的发病机制可能是多种因素相互作用的结果,包括神经递质失衡、神经炎症以及下丘脑-垂体-肾上腺轴异常等。近年来,肠道微生物群可通过自主神经、内分泌和免疫途径影响中枢神经系统功能,并参与神经精神疾病的进展。口腔微生物群是仅次于肠道微生物群的第二大微生物群落,口腔菌群失调可通过“口腔-脑轴”影响脑功能,涉及三叉神经、面神经、免疫炎症及代谢调节等途径。既往研究已发现癫痫患者口腔微生物α-多样性增加且群落结构与正常人存在差异,抑郁症患者的口腔微生物组成也与健康人不同。然而,目前关于癫痫伴抑郁症状患者口腔微生物组的研究相对缺乏。基于此,本研究通过16S rRNA基因测序技术比较伴与不伴抑郁症状的癫痫成人患者口腔微生物群特征,并评估相关功能通路,旨在识别与癫痫伴抑郁症状相关的潜在关键菌属和通路,为深入探索“口腔-脑轴”与癫痫伴抑郁症状之间的潜在联系提供初步线索。

二、研究设计与主要技术方法

本研究经中国人民解放军联勤保障部队第940医院伦理审查委员会批准,并在中国临床试验注册中心注册。研究人员于2026年4月至5月间从医院门诊纳入59例由神经科医生确诊的成人癫痫患者,根据NDDI-E评分分为EDS组(NDDI-E > 12,n = 28)和EP组(NDDI-E ≤ 12,n = 31)。所有受试者在采样前接受口腔健康筛查以排除可能影响口腔微生物组成的医学状况,并在入院后清晨刷牙和进食前采集舌背至舌中部的舌苔样本,样本立即置于无菌冻存管中于?80 °C保存。
研究采用的主要技术方法包括:使用MagPure Soil DNA KF Kit提取基因组DNA;以细菌16S rRNA基因V3-V4可变区为靶标,使用通用引物343F和798R进行PCR扩增;在上海欧易生物医学科技有限公司完成文库构建,并在Illumina NovaSeq 6000平台进行测序;使用Cutadapt修剪引物序列,通过QIIME2中的DADA2进行质量控制、去噪、双端拼接和嵌合体去除;代表序列与Silva(版本138)数据库比对进行物种注释;使用QIIME2进行α-多样性(Chao1、Shannon、Simpson指数)和β-多样性分析;采用Wilcoxon秩和检验进行差异丰度分析;使用LEfSe鉴定具有判别能力的关键差异菌属;应用PICRUSt2基于16S rRNA序列推断KEGG直系同源(KO)功能组成;采用Firth校正logistic回归模型进行单因素和多因素分析以减少小样本偏倚。

三、研究结果

3.1 受试者入组与基线临床特征
经严格筛选,共纳入59例患者(EDS组28例,EP组31例)。EDS组中位年龄27岁,EP组中位年龄33岁;EDS组男女比例为43%:57%,EP组为58%:42%。两组在抗癫痫药物使用数量、刷牙频率、吸烟、发作频率和发作类型方面均无统计学显著差异(所有p > 0.05)。
3.2 口腔微生物特征
3.2.1 测序深度与微生物多样性分析
稀释曲线分析显示,随着测序深度增加,各样本的系统发育多样性(PD)指数逐渐趋于平缓,表明本研究测序深度足以充分捕获样本中的微生物多样性。α-多样性分析显示EDS组口腔微生物群落的丰富度和均匀度略高于EP组,但Chao1指数(p = 0.2)、Shannon指数(p = 0.47)和Simpson指数(p = 0.83)的组间差异均无统计学显著性。β-多样性分析以主坐标分析(PCoA)图呈现,两组显示出一定的分离趋势,但二元Jaccard距离无显著差异(R = 0.0192,p = 0.093,Adonis),表明两组口腔微生物群落组成相似。维恩图显示EDS组(n = 1,202)与EP组(n = 1,117)共有848个ASV。
3.2.2 口腔微生物群落组成与差异菌属
在门水平上,两组总体微生物群落组成相似,优势菌门均为厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidota)、放线菌门(Actinobacteriota)、变形菌门(Proteobacteria)、梭杆菌门(Fusobacteriota)和弯曲杆菌门(Campylobacterota)。在属水平上,两组优势菌属均为链球菌属(Streptococcus)、普雷沃菌属(Prevotella)、放线菌属(Actinomyces)、奈瑟菌属(Neisseria)和嗜血杆菌属(Haemophilus),总体群落结构一致。基于Wilcoxon秩和检验并以未校正p值<0.05为筛选标准,差异丰度分析显示Bacillus、Fusicatibacter和[Eubacterium]_coprostanoligenes_group在EP组显著富集,而Dialister和Olsenella在EDS组显著富集。值得注意的是,Cryptobacterium、Pseudoramibacter和Thermomonas仅在EDS组中检出。
3.2.3 关键差异菌属与功能通路
LEfSe分析鉴定出具有判别能力的关键菌属:Bacillus在EP组显著富集,而Dialister在EDS组高度富集,二者可能作为区分EP和EDS的潜在标志菌属。基于PICRUSt2的功能预测分析显示,EDS组注释到RIG-I样受体信号通路的预测功能丰度高于EP组(p = 2.2 × 10?2)。
3.2.4 与EDS相关的Firth校正logistic回归分析
单因素Firth校正logistic回归分析结果显示,使用≥2种抗癫痫药物(OR = 5.727,95% CI:1.077–40.193,p = 0.040)、Dialister(OR = 1.651,95% CI:1.082–2.631,p = 0.019)和Bacillus(OR = 0.437,95% CI:<0.001–0.869,p = 0.012)与EDS显著相关。将单因素分析中确定的临床相关变量纳入多因素Firth校正logistic回归模型,在校正年龄、性别、抗癫痫药物数量、刷牙频率、吸烟状况、发作频率、发作类型及候选菌属后,仅Dialister丰度与EDS存在统计学显著关联(OR = 1.646,95% CI:1.007–2.896,p = 0.047)。森林图显示Dialister的95% CI未跨越1,与回归分析结果一致,但部分变量的95% CI较宽,提示估计存在一定不确定性。

四、讨论总结与研究结论

讨论部分指出,本研究未发现两组间口腔微生物整体群落组成或多样性的显著差异,这可能与研究对象均具有癫痫病史有关——相较于口腔微生物群的整体重塑,抑郁症状的共发可能与特定菌属相对丰度的变化更为密切相关。Dialister是一种革兰氏阴性厌氧菌,在健康个体中通常以低丰度共生菌形式存在,在特定病理条件下其丰度可发生显著变化。既往关于Dialister的研究多集中于肠道菌群,在不同疾病背景下的变化模式各异:在类风湿关节炎和肥胖患者中肠道Dialister丰度显著升高,而在重度抑郁障碍患者中其丰度显著降低。口腔中检出的Dialister物种具有潜在致病性,如D. pneumosintes是牙菌斑生物膜的关键组分,可通过毒力因子参与牙龈炎和牙周炎的病理过程,而牙周炎与全身性炎症密切相关。因此,EDS患者口腔Dialister的富集可能不仅反映口腔微生物组成的变化,还可能提示与局部口腔炎症及全身炎症过程和神经精神状态的潜在关联,这与“口腔-脑轴”理论一致。功能预测分析发现EDS组RIG-I样受体信号通路预测丰度显著升高,RLR是一类重要的胞内模式识别受体,主要识别病毒或细菌来源的核酸分子,通过线粒体抗病毒信号蛋白激活下游信号级联,诱导I型干扰素和多种促炎因子的表达。研究提出假设:EDS相关的口腔微生物组变化可能与宿主先天免疫识别过程有关,但本研究未评估微生物来源的免疫刺激分子、RLR相关分子和炎症标志物,无法确定Dialister与RLR信号传导之间是否存在直接关联。神经炎症是癫痫发作与抑郁症状之间的关键病理联系,小胶质细胞作为脑内主要的常驻先天免疫细胞,表达包括RIG-I和MDA5在内的模式识别受体,RLR-MAVS信号轴可能参与调节小胶质细胞介导的神经炎症过程,小胶质细胞可能成为后续机制研究的重要候选细胞类型。
研究结论为:这项利用16S rRNA测序的探索性研究揭示了与癫痫及共病抑郁症状相关的口腔微生物组组成变化。值得注意的是,Dialister属在癫痫共病抑郁症状患者中呈现富集模式,且在校正潜在混杂因素后仍与抑郁症状独立相关,提示其作为该临床表型候选微生物生物标志物的潜力。功能预测分析进一步表明,与抑郁症状相关的口腔微生物组变化可能伴随先天免疫相关功能特征的改变,尤其是涉及RIG-I样受体信号通路。考虑到该通路在神经免疫调节中的潜在作用,小胶质细胞可能成为后续机制研究的有前景的候选细胞类型。这些发现为口腔-脑轴在癫痫共病抑郁症状中的潜在作用提供了初步见解。
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