Science子刊:嚴重抑鬱症中的腸道菌群和代謝特徵,及其相互作用

2020-12-19 健康界

來源：BioArt

抑鬱症 （MDD） 是一種常見的精神障礙，具有高患病、高自殺、高致殘的特點，WHO預測2030年抑鬱症將成為全球疾病負擔第一位的疾病。目前抑鬱症的發病機制尚未完全闡明，國內外多項研究提示腸道微生物紊亂與MDD發生密切相關。腸道微生物群包含大量的細菌和病毒，既往研究更多地關注MDD的腸道微生物的組成改變，但對於其微生物組功能尤其是病毒組功能知之甚少，揭示它們的功能及相互作用將有助於更深入地理解腸道生態系統紊亂在MDD發病中的作用。
2020年12月2日，Science Advances 在線發表了題為： Landscapes of bacterial and metabolic signatures and their interaction in major depressive disorders  研究論文。
研究團隊 採用宏基因聯合非靶向代謝組學的方法，率先描繪了抑鬱症 （MDD） 的腸道細菌組、病毒組和糞便代謝組學特徵，結果顯示MDD存在以微生物源胺基酸代謝紊亂為特徵的腸道微生態失調，證實了微生物-腸-腦軸在抑鬱症發病機制中的重要作用，該研究為未來MDD精準診斷的新生物學標記和治療新靶點提供了科學依據。
本研究採用宏基因聯合非靶向代謝組學的方法，比較了MDD患者和健康人的腸道細菌組、病毒組和糞便代謝組學特徵，並闡明其相互作用。共計納入了311例受試者，其中MDD患者156例，健康人155例，分為測試集 （236例） 和驗證集 （75例） 。

研究發現：

1、MDD和健康人有3個噬菌體，47個菌種和50個糞便代謝物存在明顯差異。MDD相對健康人主要表現出擬桿菌屬豐度增加，而布勞特氏菌屬(Blautia)和優桿菌屬(Eubacterium)豐度減少。

2、共表達網絡分析顯示細菌與糞便代謝產物形成了強烈而廣泛的共表達關聯；而噬菌體與細菌或糞便代謝產物只表現出輕度的相關性。
抑鬱症腸道噬菌體、細菌和糞便代謝物的共表達網絡分析。總的來說，細菌與糞便代謝產物廣泛關聯；而噬菌體與細菌或糞便代謝產物只表現出輕度的相關性。在這個共表達網絡中，不同的細菌主要聚類成三個cluster。Cluster1由擬桿菌屬的8種菌種組成，均在抑鬱症患者中富集；Cluster 2主要由布勞特氏菌屬(Blautia) 的5種菌種組成，在抑鬱患者中均降低；Cluster 3包含2種上調和4種下調的優桿菌屬菌種。

3、胺基酸代謝紊亂與抑鬱症的腸道生態系統密切相關，其中「精氨酸、脯氨酸和GABA代謝」、「苯丙氨酸代謝」和「色氨酸代謝」紊亂尤為突出。

4、選擇差異菌種、噬菌體和代謝物中的各2種代表性指標進行組合，可以有效診斷抑鬱，AUC為0.98。
抑鬱症患者存在胺基酸代謝代謝異常。將抑鬱患者和健康人的差異微生物組酶基因和糞便代謝物映射到KEGG的胺基酸代謝途徑，共找到561個差異酶基因。這些微生物基因和糞便代謝物主要匯集到 「精氨酸、脯氨酸和GABA代謝」、「苯丙氨酸代謝」和「色氨酸代謝」三種胺基酸代謝途徑
上述工作 首次系統地描繪了抑鬱症的腸道細菌組、病毒組和糞便代謝組學特徵及其相互作用網絡，採用差異微生物組酶基因映射到特定代謝通路的分析新策略，為解析抑鬱症的腸道微生物紊亂機制提供了新的方向。
該項研究由國內三個研究團隊共同完成，通訊作者分別是重慶醫科大學附屬的第一醫院謝鵬教授、首都醫科大學附屬北京安定醫院王剛教授、浙江大學醫學院附屬第一醫院胡少華教授。首都醫科大學附屬北京安定醫院楊健研究員和重慶醫科大學附屬的第一醫院鄭鵬研究員為共同第一作者。
https://advances.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/sciadv.aba8555

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