慢性自发性荨麻疹患者的肠道菌群和代谢异常

曾跃平，张莉珊

作者单位：100730 北京，中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院皮肤科

慢性自发性荨麻疹(chronic spontaneous urticaria，CSU)是临床上常见的一种炎症性疾病，其病因和发病机制复杂。越来越多的证据表明，肠道微生物在过敏和自身免疫的发病中发挥关键作用。然而，肠道菌群异常与慢性自发性荨麻疹之间的关系仍未确定。

2020年2月，山西医科大学Wang等应用16S rRNA 基因测序和非靶向代谢组学分析评估了肠道微生物群与血清代谢物之间的关系。与健康人相比，CSU 患者中拟杆菌属、粪杆菌属、双歧杆菌属和不明瘤胃球菌科的丰度显著降低。血清代谢组分析CSU 血清代谢物的组成与健康对照之间存在显著差异。结果显示二十二碳六烯酸、花生四烯酸、谷氨酸和琥珀酸水平发生显著变化，表明不饱和脂肪酸和丁酸代谢途径发生了变化。

2021年发表的一项研究再次证实了慢性自发性荨麻疹与健康人群的肠道菌群组成及功能不同。除此之外，该研究还发现CSU患者与健康人群的肠道微环境中的代谢组之间也存在差异。该研究采集了39例CSU患者和40例健康对照者(healthy controls，HCs)的粪便标本，并采用16S核糖体RNA (rRNA) 基因测序和非靶向代谢组学 (12例CSU和12例HC) 分析CSU组和HCs组肠道微生物群的组成和代谢变化。

1 CSU患者与HCs肠道微生物组多样性比较

研究者使用了6个指数(Chao1、evenness、Faith’s PD、OTUs以及Shannon和Simpson指数)评估两组间肠道微生物多样性的变化，结果发现两组间肠道菌群的α-多样性差异不显著，β-多样性有显著差异(α-多样性：指特定群落或生境内的物种多样性，主要关注群落内的物种多样性。β-多样性：是生境之间的物种多样性，用以衡量群落之间的差别)。从β-多样性的结果表明与HCs相比，CSU患者的个体微生物群落差异更大，这与之前的研究结果一致。

2 CSU患者与HCs肠道微生物组丰度比较

接着，研究者在不同的分类水平上，研究了两组间的细菌群落和相对丰度。在门水平上，CSU患者肠道菌群与HCs相似，包括Firmicutes(厚壁菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)、Proteobacteria(变形菌门)和Actinobacteria(放线菌门)。 CSU患者中厚壁菌门的相对丰度增加，变形菌门的相对丰度降低。在属水平上，与HCs相比，Faecalibacterium (粪杆菌属)、 Roseburia (罗氏菌属)、 Lachnospira (毛裸菌属)、 Gemmiger(芽殖菌属) 、 Prevotella (普雷沃氏菌属)和 Bifidobacterium (双歧杆菌属)的相对丰度在CSU患者中增加，而 Blautia(布劳特氏菌属)、 Ruminococcus (瘤胃球菌属)、 Oscillospira (颤螺菌属)、 Megamonas(巨单胞菌属)、 Dialister (小杆菌属)、 Bacteroides (拟杆菌属)、 Parabacteroides(多种副杆状菌属)、 Alistipes(理研菌属)、Sutterella (萨特氏菌)在CSU患者中减少。

3 CSU患者特征肠道菌群代谢功能预测

为了评估CSU患者与HCs的肠道微生物群落的功能差异，研究者使用PICRUSt计算它们的丰度，使用KEGG将它们分配到代谢途径，然后检测两组之间的差异。与健康人相比，在检测的328条代谢途径中，CSU组G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors，GPCRs)途径与肠道微生物组相关。然后，研究者还考察了Lactobacillaceae(乳杆菌科)、Turicibacteraceae(苏黎世杆菌科)、Peptostreptococcaceae(消化链球菌科)等细菌是否与GPCRs有关，以深入了解特定的菌群如何在CSU的异常代谢途径中起作用。有趣的是，在CSU组，Lactobacillaceae及Turicibacter与GPCRs呈正相关。这表明 CSU患者肠道菌群的改变可能通过对GPCRs的影响而促进CSU的进展。

4 CSU患者与HCs肠道代谢组学分析差异

研究者从上述粪便样本选取24例粪便标本(12例CSU患者，12例HCs)中提取的代谢物进行了代谢组学分析。共获得6377个分子特征，使用MetaAnalyst 3.0进行统计分析。PLS-DA显示CSU患者和HCs表现出明显的聚类。其中，在CSU患者中，α-山竹素(α-MG)和甘草酸表达上调，3-吲哚丙酸(IPA)、黄嘌呤和异丁烯酸表达下调。

该研究通过高通量分子技术揭示了CSU患者和健康人群肠道微生物组成和代谢产物之间的差异，这为研究CSU的发病机制提供了潜在的线索。为进一步研究肠道细菌与代谢产物和免疫之间的分子相互作用建立了一个重要的知识框架。