中国医医院张抒扬课题组于年4月26日在《Microbiome》上发表了题目为《Alterationsinthegutmicrobiomeandmetabolismwithcoronaryarterydiseaseseverity》的文章。研究人员通过多组学技术方法分析了例冠心病患者（SCAD组n=44，UA组n=80，MI组n=37）和40例健康对照组的肠道菌群特征及代谢情况，发现肠道菌群和宿主代谢物图谱特征与冠心病严重程度相关。
研究背景
人类肠道寄宿数以万亿个微生物，不仅帮助宿主从食物获取营养与能量，还可产生大量的生物活性物质以维持健康或导致疾病。冠状动脉疾病(CAD)是指由冠状动脉狭窄和供血不足引起的心肌功能障碍或器质性病变。冠心病根据临床症状、动脉阻塞程度和心肌损伤程度分为稳定型冠心病(SCAD)、不稳定型心绞痛(UA)与心肌梗死(MI)。近年来的科学研究发现CAD的发病与群肠道微生物群的改变有关，并且肠道微生物产生的代谢物被认为是主要心脏不良事件的标志物。然而，肠道微生物群与冠心病不同病理生理阶段的关系还有待系统性研究。
文章题目
Alterationsinthegutmicrobiomeandmetabolismwithcoronaryarterydiseaseseverity
文章思路
此项研究选取名CAD患者（SCAD，n=44；UA，n=80；MI，n=37）和40名健康对照者，对其粪便样本进行16SrRNA基因测序，血清样本进行非靶向代谢组和脂质组扫描分析，通过数据分析挖掘差异肠道菌群与差异代谢物，并将菌群与代谢物进行关联分析，发现差异菌群可能通过调节宿主的代谢途径，如牛磺酸、鞘脂、神经酰胺和苯的代谢，影响动脉粥样硬化，最后通过受试者工作特性（ROC）曲线分析，构建了基于肠道菌群和代谢产物差异水平的疾病分类器，不仅可以用于区分病例与对照组，甚至能够区分UA与MI，并且通过小队列的实验重复得到了验证。
研究结果
1）鉴定与冠心病发病和发展相关的主要血清代谢产物
代谢实验中，通过OPLS-DA模型进行差异代谢物筛选，找到了包括极性模式下的种差异代谢物(种已知和种未知)和脂质模式下的种差异代谢物(种已知种未知)。通过聚类分析，将所有受试者的血清代谢物分成72个共丰度簇（Clusters）。发现了72个Clusters中的29个(40.3%)与Gensini评分、狭窄血管数量及心肌肌钙蛋白I（cTnI）水平有显著相关性。在这29个Clusters中，极性离子模式下的代谢产物被分成两组，一组呈CAD富集，与冠心病严重程度呈正相关，另一组呈对照组富集，即与冠心病严重程度呈负相关；而脂质模式下的Clusters与冠心病严重程度完全呈负相关。
健康对照与SCAD的差异代谢物主要涉及脂肪酰基和羧酸、苯及其取代衍生物、前体脂类、酚糖苷和氨基酸等；对于UA和MI，主要集中于杂芳香族化合物、类固醇、酚糖苷、酪氨酸及其衍生物和氨基苯甲酸降解等，而SCAD和UA的差异相较于其他组，没有十分显著的区别。
2）CAD亚组间肠道微生物的变化
本研究探讨了肠道菌群变异与宿主特性之间的关系。18个参数与样品间的肠道微生物变化显著相关。与代谢组相同，作者对肠道菌群构建了一个共丰度网络，将基于SparCC相关系数的个OTUs聚类成24个CAGs。其中，CAG4、CAG14、CAG15、CAG16在冠心病组中的量明显低于正常对照组，这些对应的OUTs有81.6%属于毛螺菌科和瘤胃菌科。值得注意的是，CAG17的丰度在病情较重的组明显较高，该CAG由多种变形杆菌组成。
3）多组网络分析揭示了冠心病患者肠道微生物与血清代谢产物的关系
文章随后评估了肠道菌群与血清代谢物之间的相关性，以进一步探讨不同冠心病严重程度患者肠道菌群的特征。9个肠道菌群CAGs与14个代谢模块显著相关，通过Spearman相关系数显示，这些代谢模块与Gensini评分、狭窄血管数量或cTnI水平进一步相关，可以代表冠心病的严重程度。
4）基于CAGs和代谢组的疾病亚型识别与预测
为了确定肠道细菌CAGs和代谢物是否可以作为区分鉴定不同阶段CAD的生物标记物，基于24个CAGs和72个血清代谢物，通过ROC曲线测试分类，模型可以准确的将CAD患者与健康对照组区分开来，AUC值为0.。其中，苯类和其衍生物对分组的区分能力最强，其次是神经酰胺、甘油磷脂、牛磺酸和氨基酸等。在亚组比较中，发现模型对UA患者与MI组同样具有明显的区分能力。
文章亮点
1.在CAD研究领域，越来越多的证据表明，肠道微生物的关键成员可能是潜在的生物标志物，但大多数相关的研究仅限于病例对照研究。本文的结果表明，不同CAD亚群的肠道菌群和血清代谢物的变化与CAD的严重程度相关。
2.本文通过统计分析，证明了差异菌群CAGs和代谢物对不同CAD亚型患者具有潜在的诊断价值。这些发现可能为揭示AS新的潜在病因、了解肠道菌群在冠心病中的作用以及调节肠道菌群作为治疗靶点提供新的见解。
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