GUT | 南方医科大学团队发现肠道菌群或可预测颅内动脉瘤是否会破裂- 大数跨境

何霖生物

2024-07-09

近年来肠道微生物及其衍生的代谢物在颅内动脉瘤（IA）发生、发展、破裂风险和预后评估中的作用逐渐受到重视，本研究旨在探索肠道微生物及其衍生代谢物对颅内动脉瘤（IA）进展的影响，并确定源自肠道微生物相关代谢生物标志物。

2024年7月3日，南方医科大学珠江医院段传志/周宏伟/夏方博/孙海涛教授团队在国际顶级学术期刊GUT（IF=23.0）上在线发表了题为“ Integrated metagenomic and metabolomic analysis reveals distinctive stage-specific gut-microbiome derived metabolites in intracranial aneurysms” 的研究论文。本研究发现与未破裂动脉瘤（UIA）患者相比，破裂动脉瘤（RIA）患者肠道微生物组发生显著改变，肠道微生物群色氨酸酶表达上调。此外RIA患者血浆中色氨酸代谢物，尤其是硫酸吲哚酚（IS）水平显著升高。使用混合抗生素耗竭小鼠肠道菌群可降低小鼠血浆IS水平，并降低IA的发生率与破裂率。肠道微生物衍生的IS可能通过上调动脉瘤壁MMP9的表达促进弹性蛋白降解，加剧动脉瘤的形成与破裂。这项研究提示IA患者的肠道微生物的分类、功能特征及其衍生代谢物在IA的不同阶段存在显著差异，肠道微生物群的异常色氨酸代谢和患者血浆IS的升高可能是IA破裂的潜在发病机制。

颅内动脉瘤（IA）是大脑动脉血管壁局部出现的囊性扩张，从未破裂动脉瘤（UIA）向破裂动脉瘤（RIA）的进展可导致高发病率和死亡率的蛛网膜下腔出血（SAH）的发生，是一种可造成家庭和社会沉重负担的脑血管疾病。鉴于颅内动脉瘤的发病机制尚不甚清楚，目前仍缺乏有效的药物治疗手段。此外其诊断和破裂风险评估主要依赖于CTA、MRA、DSA等影像学技术与临床医生的临床经验，仍旧缺乏高效、可靠的工具对IA进行早期诊断、大规模筛查、破裂风险预测和评估。

近年来，随着代谢组学和微生物组学的迅速发展，研究者开始探索肠道微生物及其衍生的代谢物在颅内动脉瘤发生、发展、破裂风险和预后评估中的潜在价值。有日本学者利用16S rDNA测序发现人类肠道微生物群的改变可能在IA破裂中发挥潜在作用。然而，在IA进展过程中这些微生物的明确功能和机制有待进一步阐明。

图 1 研究设计和工作流程

研究团队招募了来自两个不同地区的UIA和RIA患者，综合宏基因组学和代谢组学方法，发现颅内动脉瘤（IA）患者的肠道微生物的分类、功能特征及其衍生代谢物在IA的不同阶段存在显著差异。首先，宏基因组学显示，与UIA患者相比，RIA患者肠道微生物组发生显著改变，RIA患者粪便中Klebsiella pneumoniae 和 Ruminococcus gnavus的丰度水平显著升高，而Bifidobacterium breve, Bifidobacterium pseudocatenulatum和 Fusicatenibacter saccharivorans的丰度水平显著降低。其次，RIA患者肠道微生物群的色氨酸代谢活跃，其色氨酸酶表达显著上调。同时，代谢组学分析显示RIA患者血浆中色氨酸代谢物，尤其是硫酸吲哚酚（IS）水平显著升高。相关分析和中介分析进一步提示肠道微生物、色氨酸代谢通路以及血浆IS的升高间存在相互联系。

此外，使用混合抗生素耗竭小鼠肠道菌群可降低小鼠血浆IS水平，并降低IA的发生率与破裂率。而向混合抗生素处理的小鼠补充IS后，上述变化可得到逆转，进一步的研究提示这可能与肠道微生物衍生的IS可能通过上调动脉瘤壁MMP9的表达促进弹性蛋白降解，加剧动脉瘤的形成与破裂有关。

总之，该研究揭示了肠道微生物群衍生的色氨酸代谢物作为区分RIA和UIA患者的生物标志物的潜力，为IA的破裂风险判断提供了一种潜在的非侵入性的评估方法。同时，提出了肠道微生物群衍生的IS在IA壁弹性蛋白降解中发挥的作用，为IA的发病机制提供了新的见解。此外，该研究强调了进一步研究肠道微生物群衍生的组学特征与IA风险之间潜在关联的必要性，为颅内动脉瘤的诊断和治疗开辟了新的途径。

原文链接：

https://doi.org/10.1136/gutjnl-2024-332245

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