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一項來自Science Translational Medicine的研究:腸道菌群組成可能是臨床前阿爾茨海默病的指標

2024-03-06 11:00





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承葛醫(yī)藥集團

文章中文標題:腸道菌群組成可能是臨床前阿爾茨海默病的指標

文章英文標題:Gut microbiome composition may be an indicator of preclinical Alzheimer's disease

期刊名稱:Science Translational Medicine

時間:2023.6.14

影響因子:17.1

DOI:10.1126/scitranslmed.abo2984



Treat Gut


一、背景

阿爾茲海默癥(Alzheimer’s disease,AD)被認為是從正常認識發(fā)展到臨床前疾病,最終發(fā)展為伴有認知障礙的癥狀性AD。AD的生物標志物有β-淀粉樣蛋白(β-amyloid)和Tau蛋白(被用于輔助診斷和疾病監(jiān)測)。一般情況下通過正電子發(fā)射層掃描(Position Emission Tomography,PET)成像或腦脊液(Cerebro-Spinal Fluid,CSF)檢測標志物的存在或是通過腦脊液檢測和磁共振成像(Magnetic resonance imaging,MRI)鑒定神經退行性標志物。AT(N)標記物組合表明,神經病理學發(fā)生在癥狀出現(xiàn)之前,定義為臨床前癡呆評分(Clinical Dementia Rating,CDR)變得異常的時候。


多項證據(jù)表明腸道微生物在AD發(fā)病機制的演變中發(fā)揮著作用,出現(xiàn)AD癥狀的人群機體的微生物組不同于相同年齡健康人群機體的微生物組,微生物組的變化與AD腦脊液標志物的存在相關。


AT(N)生物標記:A,β淀粉樣蛋白沉積;T,病理性tau蛋白;(N),神經變性
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二、研究結果

方法:

這項研究共招募了164名認知健康的志愿者,數(shù)據(jù)來自Knight ADRC(Alzheimer’s Disease Research Center)隊列,參與者的年齡介于68-94歲,45%為男性,他們在2019年至2021年間提供了糞便樣本。志愿者參與了PET成像、MRI成像、腰椎穿刺獲取腦脊液樣本、糞便取樣、采血、認知測試,需要定期完成CDR量表。


劃分標準:將臨床前AD定義為CDR=0、Aβ陽性,其中Aβ陽性的標準為Centiloid>16.4,相當于匹茲堡化合物B標準化攝取比值比(SUVR)>1.42。對于未經PET的少數(shù)參與者,Aβ陽性標準定義為CSF Aβ42/Aβ40比值<0.0673。按照以上標準,志愿者被分為健康組(n=115)和臨床前AD組(n=49)。



1.腸道微生物組整體差異
(1)健康對照和臨床前AD兩組之間沒有顯著差異。
(2)未加權UniFrac距離的主坐標分析(PCoA)。
健康和臨床前AD個體的總體微生物組組成存在差異
沿PCoA1不同(p=0.046)。
(3)未加權UniFrac距離的主坐標軸(CAP)的規(guī)范分析。
沿CAP1和CAP2的樣本因AD狀態(tài)而異。



2.腸道微生物組與AT(N)
(1)與Aβ和tau之間存在顯著的相關性(p<0.05)。
(2)與神經退行性疾病標志之間的相關性不顯著。



3.特定腸道微生物特征
(1)與臨床前AD狀態(tài)相關:Dorea_formicigenerans、Oscillibacter_sp.57_20、Faecalibacterium_ prausnitzii(普氏糞桿菌)、Coprococcus_catus(糞球菌)、Anaerostipes_hadrus(丁酸弧菌)、Ruminococ_cuslactaris(乳瘤胃球菌)。
(2)與健康狀態(tài)相關:Methanosphaera_stadtmanae。



4.腸道微生物組特征提高分類器性能
(1)作者認為在無法獲得典型的AD標志物的情況下,腸道微生物組特征的預測性能是有意義的。
(2)建立相應的模型,模型包含人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)和臨床協(xié)變量、AT(N)等。



5.腸道微生物組特征提高分類器性能

隨機劃分為訓練(n=99,30.3%臨床前)和驗證(n=65,29.2%臨床前),對訓練隊列中的分類豐度數(shù)據(jù)進行迭代特征選擇,在每次迭代中使用新種子,應用Boruta算法100次并識別出在100次迭代中至少25次中選擇的分類群:選擇了7個候選類群作為重要特征。


結果:含有腸道微生物組特征的模型性能更好,將不考慮更多類別的AD標志物,7個微生物特征的重要性表現(xiàn)得更明顯。


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三、總結語

該研究證實與早期AD狀態(tài)相關的微生物分類單元和微生物代謝通路包括Lachnospiraceae(毛螺菌科)、Ruminococcaceae(瘤胃球菌科)、Bacteroidaceae(擬桿菌科)等。腸道微生物組成可能與早期AD的發(fā)生和發(fā)展有關,為早期AD的診斷和治療提供了新的思路。此外,臨床前AD的腸道微生物特征很容易在糞便中進行檢測,可以增強AD風險的早期篩查措施并改善AD進展這一關鍵階段的隊列招募。血漿Aβ42/Aβ40、p-tau-217和神經絲光等血液生物標志物已成為未受損老年人認知能力下降和隨后AD的預測生物標志物。使用糞便分析物同樣能獲取,且比腰椎刺穿獲取腦脊液的侵入性要小。

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承葛小秘書

撰稿 | 生信部-許佳穎

校正 | 學術中心 - 程先會

排版 | 上??偛棉k - 王繼璽