文献解读 | 老年人慢性腹泻的菌群与代谢研究

一、背景介绍

显微镜下结肠炎（MC）是导致老年人尤其是在65岁以上女性慢性腹泻的常见原因，它的主要症状是慢性水样腹泻，或伴有腹痛、腹胀和体重减轻等，这些症状可能导致营养不良和电解质紊乱，且随着全球人口老龄化趋势的加剧，这种疾病的发病率呈上升趋势，对老年人的生活质量造成了显著影响。目前对于这种疾病的临床诊疗尚存限制，内镜检查可能无法发现淋巴细胞浸润或胶原纤维增生等病理变化，因此诊断需要依赖显微镜的组织学检查，治疗方面缺乏特异性药物，常用治疗包括激素和抗炎，但这些方法或伴随副作用，且对部分患者效果不佳。近年来研究表明，肠道菌群和代谢研究在多种慢性炎症性肠病中发挥了重要作用，通过深入研究可以了解发病机制，揭示菌群与宿主相互作用，识别出与疾病活动性相关的生物标志物，这有助于监测疾病进展，评估治疗效果，并为个体化治疗提供依据。

 

二、材料方法

研究纳入了131名活动性MC患者、159名慢性腹泻患者和393名无腹泻的对照人群，参与者在肠镜检查前收集粪便样本，样本在收集后48小时内处理并于-80°C存储。样本DNA提取使用QIAGEN AllPrep MiniKit试剂盒，测序使用Illumina NovaSeq 6000测序系统进行宏基因组测序；代谢分析采用超高效液相色谱-质谱联用技术（UPLC-MS/MS），包含了四种色谱方法。

菌群多样性分析计算了α多样性并使用Wilcoxon秩和检验比较组间差异，组成分析进行主坐标分析并使用PERMANOVA分析组间差异，差异分析比较了组间物种和代谢通路相对丰度差异；代谢物分类基于Metabolon分类系统并使用MaAsLin2模型比较组间相对丰度差异，通过t统计量的中位数筛选出在MC中富集或耗竭的代谢物类别，并进一步分析个别代谢物的差异。

多重比较校正使用了Benjamini-Hochberg方法，相关性分析使用HAllA工具进行菌群、代谢和代谢通路之间的层次关联分析，计算Spearman相关系数，并通过置换检验确定统计学意义。

 

三、结果讨论

研究发现MC患者的肠道菌群α多样性降低，数据显示患者组的Chao 1指数显著低于无腹泻对照组，且活动期低于缓解期；相比于对照，MC组8种菌种富集，包括促进炎症的菌种Veillonella dispar等，同时11种菌种耗竭，比如抗炎的Blautia glucerasea等，此外发现活动期内7种厌氧菌耗竭；细分的亚型分析发现，胶原性结肠炎（CC）和淋巴细胞性结肠炎（LC）在菌群组成上存在差异，CC亚型中存在更多菌群扰动而LC亚型则扰动较少，在MC组发现的富集菌群在CC和LC中均显著富集，但MC耗竭的物种仅在CC中表现显著耗竭。

代谢数据显示MC患者的肠道代谢表现为促进炎症，主坐标分析发现，MC组在代谢组成上分布更为分散，某些代谢物类别显著富集，比如乳糖基神经酰胺等，表现出与炎症反应相关，而脂肪酸、类固醇等表现为耗竭。关联分析发现，某些MC组中样本富集的菌群，比如Veillonella parvula等与富集的代谢物比如神经酰胺呈正相关，而耗竭的菌群，比如Methylobacterium_SGB15164则表现出负相关；在MC组富集的代谢通路，比如碳水化合物代谢通路，亦与富集的神经酰胺等呈正相关。

 

四、研究结论

研究通过综合分析MC患者的肠道微生物组和代谢组，揭示了MC的微生物和代谢特征，并与慢性腹泻患者和无腹泻对照组进行了比较。这些发现不仅有助于深入理解MC的发病机制，还为开发非侵入性生物标志物和新的治疗方法提供了重要的科学依据。此外，研究中应用的多组学技术和生物信息学工具为研究其他慢性炎症性疾病提供了方法学上的借鉴，推动了医学研究的进步。

 

五、结果展开

图1. 显示MC患者组与对照组的肠道菌群组成差异。

a. 显示在横断面数据分析中，MC组肠道菌群多样性低于无腹泻组，但与慢性腹泻组相比没有显著差异。

b. 显示在纵向数据分析中，MC患者在缓解期的α多样性高于活动期。

c. 显示基于Bray–Curtis差异的主坐标分析（PCoA），对比MC组与其他组显示菌群组成没有显著差异。

d. 显示基于Bray–Curtis差异的主坐标分析（PCoA），对比MC组活动期与缓解期菌群组成没有显著差异。 

 

图2. 显示根据疾病类型和活动性比较菌群物种相对丰度的变化。

 

a. 热图展示横断面分析中，MC组与对照组比较时存在变化的菌群β系数。

b. 显示横断面分析中代表性菌种的相对丰度变化。 

c. 显示纵向分析列中活动期MC与缓解期MC比较是存在变化的菌群相对丰度示例。

 

图3. 显示根据疾病类型和活动性比较代谢物类别的相对丰度变化。

 

a. 箱线图显示MC组样本中发现的14种富集代谢物和3种耗尽代谢物。

b-e. 显示几类代谢物富集分析在组间呈现的差异。

 

图4. 显示根据疾病类型和MC活动性分析代谢物相对丰度的变化。

 

a. 火山图显示MC组与其他组相比所发现的代谢物相对丰度变化，红色表示相对丰度增加，蓝绿色表示相对丰度减少，灰色表示相对丰度无明显变化。

b-e. 显示几类代谢物相对丰度在组间呈现的差异。

 

图5. 显示差异菌群与代谢物之间的关联分析。

 

a. 显示代谢物和菌落被聚类为MC组富集（棕色）或对照组富集（蓝色），代谢物按物类别分组，MC组富集的菌落和代谢物呈正相关，而MC富集的菌落和对照组富集的代谢物呈负相关。

b. 显示鞘脂类（MC组富集）与菌落之间的相关性。

c. 显示MC组富集的鞘脂类与MC组富集的Veillonella parvula存在正相关。

d. 显示MC富集的鞘脂类与对照组富集的Methylobacterium SGB15164（对照富集）之间存在负相关。

 

参考文献：

Chen AS, Kim H, Nzabarushimana E, Shen J, Williams K, Gurung J, McGoldrick J, Burke KE, Yarze JC, Nguyen LH, Staller K, Chung DC, Xavier RJ, Khalili H. Association of distinct microbial and metabolic signatures with microscopic colitis. Nat Commun. 2025 May 23;16(1):4644.