【原】Cell Reports | 神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病又添微生物新證據(jù)？代謝組揭示了帕金森病中腸道微生物與宿主相互作用對(duì)硫代謝的影響

微生態(tài) 2021-04-13

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推薦：江舜堯

編譯：小菌菌

編輯：小菌菌

愛爾蘭國(guó)立大學(xué)（高威）醫(yī)學(xué)院的Johannes Hertel等人于2019年11月12號(hào)在Cell Reports發(fā)表題為《Integrated Analyses of Microbiome and Longitudinal Metabolome DataReveal Microbial-Host Interactions on Sulfur Metabolism in Parkinson’s Disease》的文章，Hertel等人通過整合縱向代謝組學(xué)和腸道微生物組的計(jì)算模型，展示了帕金森病中人和微生物硫代謝的復(fù)雜變化。次級(jí)牛磺酸結(jié)合膽汁酸與帕金森病的嚴(yán)重程度和發(fā)病率有關(guān)，揭示了多組學(xué)整合分析在帕金森病中的潛在臨床價(jià)值。

要點(diǎn)：

1. 縱向代謝組學(xué)揭示了帕金森病患者的轉(zhuǎn)硫作用出現(xiàn)異常。

2. 腸道微生物的代謝模型顯示微生物的硫代謝發(fā)生變化。

3. 微生物硫代謝的改變與沃氏嗜膽菌（Bilophila wadsworthia）和嗜粘蛋白艾克曼菌（Akkermansia muciniphila）有關(guān)。

4. ?；撬峤Y(jié)合的膽汁酸與帕金森病有關(guān)。

圖片摘要

文章摘要：

帕金森?。?/span>PD）對(duì)人體的新陳代謝具有全身性影響，而腸道微生物組的作用也逐漸顯現(xiàn)出來。這里，我們整合分析了來自30名新發(fā)且未經(jīng)藥物治療的PD患者和30名匹配的對(duì)照人群（具有基于約束的腸道微生物群落建模，該建模來自獨(dú)立的未經(jīng)藥物治療的PD隊(duì)列）的縱向代謝組學(xué)數(shù)據(jù)，和來自普通人群的前瞻性數(shù)據(jù)。主要結(jié)果是：

（1）PD患者與對(duì)照組之間，蛋氨酸和半胱氨酸相互轉(zhuǎn)化（胱硫醚為該轉(zhuǎn)化的代謝中間體）的相關(guān)代謝產(chǎn)物的縱向軌跡不同；

（2）多巴胺能藥物治療表現(xiàn)出強(qiáng)的脂質(zhì)組特征；

（3）牛磺酸結(jié)合的膽汁酸與運(yùn)動(dòng)癥狀的嚴(yán)重程度相關(guān)，普通人群中低水平的硫酸化牛磺石膽酸鹽與PD的發(fā)病率有關(guān)；

（4）計(jì)算模型預(yù)測(cè)了由A. muciniphila和B. wadsworthia驅(qū)動(dòng)的硫代謝變化，這與代謝組的變化是一致的。

多組學(xué)整合揭示了微生物與宿主的硫共代謝中PD的特定模式，這可能與PD的嚴(yán)重程度有關(guān)。

文中重要圖片說明

圖1 | 代謝組學(xué)分析和取決于左旋多巴攝入量的3-O-甲基多巴胺水平的概述

A.Venn圖，表示測(cè)得的代謝物映射到人類虛擬代謝數(shù)據(jù)庫(kù)（www.vhm.life; Noronha et al., 2018）中，該數(shù)據(jù)庫(kù)包含人類代謝重建（Brunket al., 2018）、818種微生物代謝重建（Magnu′ sdo′ ttir et al., 2017），以及大于8000種食品的成分。B.左旋多巴攝入量（自我報(bào)告）和3-O-甲基多巴胺水平。C.檢測(cè)化合物的生化分類以及每個(gè)類別下重要發(fā)現(xiàn)的概述。

圖2 | 與PD相關(guān)的人體轉(zhuǎn)硫途徑的縱向變化

A.基線時(shí)人體轉(zhuǎn)硫途徑的變化。突出顯示了代謝物濃度的變化（相比于對(duì)照組）（p <0.05，F(xiàn)DR <0.05）。B.PD組內(nèi)轉(zhuǎn)硫作用的縱向變化。突出顯示了PD組中具有明顯軌跡的代謝物（實(shí)線：p <0.05，F(xiàn)DR <0.05；虛線：p <0.05，F(xiàn)DR> 0.05）。C.顯示了3個(gè)時(shí)間點(diǎn)，轉(zhuǎn)硫途徑中代謝物與代謝物關(guān)聯(lián)的改變。D.顯示了3個(gè)時(shí)間點(diǎn)，PD組內(nèi)所有測(cè)得的轉(zhuǎn)硫途徑化合物的箱線圖。對(duì)數(shù)濃度以單個(gè)平均值為中心。BL，基線；FU1，隨訪I；FU2，隨訪II。

圖3 | 代謝組中多巴胺能藥物治療的特征

A.多巴胺能藥物治療的結(jié)果概述，匯總了經(jīng)過多重檢驗(yàn)校正后的重要結(jié)果（FDR <0.05）。注意：全局檢驗(yàn)沒有效果。B.3-O-甲基多巴胺和胱硫醚的變化取決于左旋多巴劑量的變化。下方的圖：被連接的點(diǎn)屬于同一個(gè)體；胱硫醚的變化與左旋多巴的劑量無(wú)關(guān)，而3-O-甲基多巴胺的水平隨左旋多巴劑量的升高而升高，當(dāng)左旋多巴劑量達(dá)到一定高的水平后，3-O-甲基多巴胺基本保持不變。C.膽汁酸和組氨酸與UPDRS III評(píng)分的關(guān)聯(lián)（所有FDR <0.05）。BL，基線；FU1，隨訪I；FU2，隨訪II；PC，磷脂酰膽堿；TG，甘油三酸酯；UPDRS，帕金森病統(tǒng)一評(píng)分量表。

圖4 | 個(gè)體化微生物組模型的分析結(jié)果

A.微生物中硫代謝和天冬氨酸產(chǎn)蛋氨酸的描述。粗體紅色箭頭表示流向終產(chǎn)物的總通量增加。B.分?jǐn)?shù)回歸對(duì)反應(yīng)豐度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果。C.PD患者和對(duì)照人群中上述途徑分泌潛能變化的箱線圖。D.PD患者和對(duì)照人群中沃氏嗜膽菌豐度的箱形圖。

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