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研究背景
具有不同人类白细胞抗原（HLA）基因型的1型糖尿病（T1D）患者的肠道微生物群、血清代谢物和脂质的情况仍然未知。我们旨在探索由HLA基因型划分的T1D患者的肠道微生物群、血清代谢物和脂质特征。
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研究方法
做了一个横断面研究，包括73名成年T1D患者。根据患者携带的HLA单倍型将其分为两组：具有三种易感单倍型（DR3、DR4、DR9）中的任意两种而没有任何保护性单倍型（DR8、DR11、DR12、DR15、DR16）的患者被定义为高危HLA基因型组（HR，n=30）；仅具有一种或没有易感单倍型的患者为非高危HLA基因型组（NHR，n=43）。我们用16S rRNA基因扩增子测序来描述肠道微生物组的特征，并用液相色谱-质谱法分析血清代谢物。
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研究结果
与NHR相比，HR患者的肠道微生物群的特点是普雷沃特氏菌的丰度增加，而副杆菌的丰度减少。HR患者血清中不同的代谢物（次黄嘌呤、肌苷和鸟嘌呤）增加，参与了嘌呤的代谢。不同的脂质，磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺，在HR组减少。值得注意的是，副细菌与参与嘌呤代谢途径的次黄嘌呤呈负相关（P≤0.01）。
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结论
本研究结果使我们能够更好地了解具有HLA风险基因型的T1D患者的肠道微生物组和血清代谢组的变化。肠道微生物群和血清代谢物的改变可能为区分具有不同HLA风险基因型的T1D患者提供一些信息。
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方法
1. 受试者招募和样本收集
本研究的T1D患者来源于中山大学第三附属医院内分泌科，共73名。纳入的患者均符合美国糖尿病协会的T1D的诊断标准。纳入的患者通过序列特异性寡核苷酸进行高分辨率HLA DRB1-DQA1-DQB1单倍型测序从而进行HLA基因分型。具有三种风险单倍型（DR3、DR4、DR9单倍型）中的任意两种而没有任何保护性单倍型（DR8、DR11、DR12、DR15、DR16单倍型）的患者被定义为高风险HLA基因型组（HR）；仅具有一种或没有风险单倍型的患者为非高风险HLA基因型组（NHR）。最终患者被分为HR组（n=30）和NHR组（n=43）。
总共收集了73份粪便样本保存在-80℃以备进一步分析。
还获得了用于代谢物分析的血液样本，并保存在-80°C直至处理。
2. 微生物16S rRNA基因序列分析
微生物16S rRNA基因测序是在Illumina平台上进行的，采用配对末端测序策略。
3. 血清代谢组学和脂质组学分析
非目标液相色谱-串联质谱分析被用来检测血清小分子代谢物。高分辨率质谱仪Q Exactive（Thermo Fisher Scientific，美国）在负离子和正离子模式下使用，以增加脂质检测的覆盖率。
代谢组分析是在MetaboAnalyst网站上进行的（75，76）。对于检测到的小分子代谢物，使用正交投影到OPLS-DA来检查整体的塑性代谢物分布，以及检测HR组和NHR组之间的差异代谢物。结合倍数变化（>1.2）和P值（<0.05）来筛选出不同的血清代谢物。
4. 微生物组和代谢组的联合分析
基于Pearson进行差异代谢物和差异微生物的相关性分析。
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研究结果
Figure1：HR和NHR两组间微生物组成分析
（A）在科的级别，堆积条形图；
（B）使用基于Bray-Curtis指数的主坐标分析可视化的β-多样性结果（互换MANOVA检验，F=1. 8078，R2=0.02483，p<0.066）；
（C）chao1-diversity boxplots（T检验，p=0.51802）；
（D）Shannon index boxplots（T检验，p=0.51787）。
Figure1
Figure2：通过LEfSe研究两组微生物群组成的差异
（A） LDA 值分布的直方图；
（B） 描述显著差异的微生物分类群的分枝图。
Figure2
Figure3：两组间代谢谱分析
（A） OPLS-DA分析显示两组之间代谢物组成；
（B） 两组之间脂质组成；
（C） 主要参与嘌呤代谢的差异代谢物（<0.05）和倍数变化（>1.2）（次黄嘌呤;肌苷;鸟嘌呤）；
（D） 差异脂质代谢产物为磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺，参与甘油磷脂、亚油酸、α-亚麻酸、花生四烯酸代谢和糖基磷脂酰肌醇锚定生物合成。
Figure3
Figure4：两组间代谢物和微生物联合分析
（A）两组之间微生物组和代谢组的相关性热图；
（B）两组之间微生物组和脂质组的相关性热图；
Figure4
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