研究背景

視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病（NMOSD）是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）的炎癥性自身免疫疾病，是視神經(jīng)和脊髓同時或相繼受累的急性或亞急性脫髓鞘病變。視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病具有高復(fù)發(fā)和高致殘性，具有人種差異和性別差異（男女患病比例為1:10），通常與其他自身免疫疾?。ㄈ缦到y(tǒng)性紅斑狼瘡、橋本氏病等）共病。長期以來，NMOSD可通過免疫學(xué)標記（如水通道蛋白-4抗體，AQP4-IgG）或遺傳基因標記（如人類白細胞抗原，HLA）鑒定，與幽門螺桿菌等病原相關(guān)的抗體在NMOSD患者的腸胃中也被普遍發(fā)現(xiàn)。NMOSD患者腸道微生物的研究目前仍較少，本文采用高通量測序（NGS）和氣相色譜（GC）技術(shù)，分析了NMOSD患者的腸道微生物與短鏈脂肪酸（SCFAs）變化情況。

材料方法

樣品類型：人體糞便。

樣品來源：84名中國NMOSD患者（AQP4-IgG血清反應(yīng)呈陽性），54名健康人群（HCs）；84名NMOSD患者中，66名使用免疫抑制劑（27名使用霉酚酸酯mmf，32名使用硫銼嘌呤azathioprine，7名服用環(huán)流酰胺、甲氨蝶呤或利妥昔單抗），18名NMOSD患者不做治療。

分析平臺：Illumina MiSeq PE250：16S rRNA；GC：SCFAs。

結(jié)果與分析

1、NMOSD與HCs腸道微生物存在差異

首先，擬桿菌門（Bacteroidetes）、厚壁菌門（Firmicutes）和變形菌門（Proteobacteria）這3門菌在腸道含量最多（圖 1a）；擬桿菌屬（Bacteroides）、普氏菌屬（Prevotella）、志賀氏菌屬（Shigella）和糞球菌屬（Faecalibacterium）占腸道微生物的（屬水平）70%（圖 1b）。PCA分析顯示NMOSD與HCs人群腸道微生物組成有明顯差異（p＜0.001，Mann–Whitney U）（圖 2a；2c），而不同免疫抑制治療劑與非治療對腸道微生物的組成影響不大（圖 2b；2d）。

2、NMOSD患者腸道微生物群的差異分布

LEfSe分析表明，鏈球菌屬（Streptococcus）、志賀氏菌屬（Shigella）和糞球菌屬（Faecalibacterium）在視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病與HCs人群腸道中存在差異（LDA，log 10= 4）（圖 3）。Metastats分析表明，視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病與HCs人群腸道有60個菌屬存在顯著差異（p＜0.05），其中17個屬相對豐度大于0.001%。Boruta特征選擇顯示，在17個差異屬中，鏈球菌屬（Streptococcus）的重要度Z值（Importance Z-score）最高（圖 4）。相關(guān)性分析顯示，鏈球菌屬（Streptococcus）與病癥嚴重程度（EDSS）顯著正相關(guān)（p＜0.05）。宏基因組分析顯示，鏈球菌屬（Streptococcus）的S.oralis、S.salivarius、S. parasanguinis、S. pneumonia和S. mitis為主要菌種，S. oralis、S. pneumonia和S. mitis在NMOSD與HCs人群腸道中豐度差異顯著。

免疫抑制治療比較發(fā)現(xiàn)，鏈球菌屬（Streptococcus）、志賀氏菌屬（Shigella）主要集中于NMOSD人群，糞球菌屬（Faecalibacterium）在HC人群中最豐富。與非治療組相比，NMOSDs人群的鏈球菌屬（Streptococcus）在使用mmf、azathioprine后略有降低（圖 5c），但在HC人群中更低。與非治療相比，NMOSDs人群的免疫抑制治療劑（mmf、azathioprine & others）治療對志賀氏菌屬（Shigella）的抑制作用不明顯（圖 5d）。雖然，HC人群比非治療NMOSDs人群的糞球菌屬（Faecalibacterium）略高，然而，免疫抑制治療劑（mmf、azathioprine）使糞球菌屬（Faecalibacterium）反而顯著降低（圖 5e）。

總之，除了azathioprine顯著降低NMOSDs人群的鏈球菌屬（Streptococcus），其他免疫抑制治療劑均不會顯著改變腸道菌群。

3、NMOSD與HC人群的腸道SCFAs水平

從上述研究發(fā)現(xiàn)，NMOSD患者腸道中缺乏合成SCFAs的菌群，但引起該患者癥狀的機會致病菌大量繁殖。因此，本文運用GC技術(shù)研究NMOSD與HC人群腸道SCFAs（醋酸纖維、丙酸鹽和丁酸鹽），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，NMOSD患者的3種SCFAs濃度均顯著低于HC人群（p＜0.001）（圖 6a-c）。非參數(shù)相關(guān)性分析（Spearman）表明（圖 6d）），SCFAs（醋酸纖維、丁酸鹽）濃度分別與EDSS顯著負相關(guān)（p＜0.05）；特異性產(chǎn)SCFAs細菌（毛螺旋菌Lachnospira）豐度與SCFAs濃度顯著正相關(guān)。此外，mmf、azathioprine及其他免疫抑制治療劑對SCFAs濃度的影響存在差異。

結(jié)論

日常生活中，勞累或感冒后出現(xiàn)視力下降等現(xiàn)象經(jīng)常被忽視，然而，這可能是“視神經(jīng)脊髓炎”的征兆。本研究發(fā)現(xiàn)，相對于健康人群，中國視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病患者的腸道菌群中有一種機會致病菌——鏈球菌屬（Streptococcus）顯著增加，而能產(chǎn)生具有抗炎作用的短鏈脂肪酸的細菌豐度在視神經(jīng)脊髓炎譜系病患者中顯著降低。腸道菌群及其代謝產(chǎn)物能參與‘腦-腸軸’活動并對中樞神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病的發(fā)病起關(guān)鍵作用。本研究為今后的視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病患者精準診斷與靶向性治療提供科學(xué)依據(jù)。

 

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