肠道菌群减少后禁食揭示类风湿关节炎中微生物触发的炎症

Intestinal Microbiota Reduction Followed by Fasting Discloses Microbial Triggering of Inflammation in Rheumatoid Arthritis.

作者信息Thomas Häupl, Till Sörensen, Biljana Smiljanovic, Marine Darcy, Justus Scheder-Bieschin, Nico Steckhan, Anika M Hartmann, Daniela A Koppold, Bruno Stuhlmüller, Karl Skriner, Barbara M Walewska, Berthold Hoppe, Marc Bonin, Gerd R Burmester, Pascal Schendel, Eugen Feist, Karsten Liere, Martin Meixner, Christian Kessler, Andreas Grützkau, Andreas Michalsen
PMID37445394
发布时间2023-06-28
DOI10.3390/jcm12134359

实验完整度

包含临床干预试验(RA和MetS对照)、免疫细胞计数分析、血清标志物检测、肠道微生物组测序及代谢通路预测,多层次功能验证。

主要模型

类风湿关节炎患者(n=20) 代谢综合征患者(n=10)

重点核对

RA患者20例,诊断符合2010 EULAR/ACR标准 肠道清洁采用split-dose方案(moviprep),禁食<250 kcal/天持续7-10天 时间点:T0(基线)、T1(菌群减少早期)、T2(稳定菌群减少)、T3(复食后3天) 主要结局:DAS28和SDAI变化 免疫监测:46种表面标志物细胞计数分析

摘要

类风湿关节炎滑膜炎以单核细胞/巨噬细胞为主,其炎症模式类似微生物刺激。为寻找触发因素,我们在20例RA患者(开放标签研究DRKS00014097)中通过肠道清洁和7天禁食(≤250 kcal/天)减少肠道微生物组,并进行免疫监测和微生物组测序。代谢综合征患者(n = 10)作为非炎症对照组。疾病活动评分(DAS28/SDAI)在数天内下降,禁食结束后20例RA患者中19例改善(中位∆DAS28 = −1.23;∆SDAI = −43%),甚至达到缓解(DAS28 < 2.6/n = 6;SDAI < 3.3/n = 3)。使用46种不同表面标志物的细胞计数分析显示,RA中最显著的现象是初始单核细胞周转增加,在微生物组减少和禁食后数天内改善。血清IL-6和zonulin(黏膜屏障破坏的指标)水平显著下降。禁食期间内源性皮质醇水平升高,但不足以解释显著改善。肠道微生物组测序表明,禁食减少了潜在致关节炎细菌,并将微生物组成改变为具有更广泛代谢能力的物种。RA中观察到更多真核生物,主要是真菌定植者,提示可能涉及。本研究证明了肠道微生物组与RA特异性炎症之间的直接联系,可能具有病因学意义,并支持针对肠道菌群失调的靶向营养干预作为因果治疗方法。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
肠道微生物组是否触发类风湿关节炎的炎症?
核心机制
肠道菌群失调导致黏膜屏障破坏,微生物产物进入体内触发单核细胞周转增加,促进关节炎症。
主要证据
通过肠道清洁和禁食减少肠道菌群后,RA患者疾病活动度显著下降,单核细胞周转减少,IL-6和zonulin水平下降,微生物组转向更广泛代谢能力的物种。
研究意义
表明肠道菌群可能是RA的病因触发因素,支持靶向营养干预作为因果治疗方法的潜在价值。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

肠道菌群减少

通过肠道清洁和禁食减少肠道微生物负荷,以观察其对RA疾病活动的影响

RA和MetS患者接受肠道清洁(split-dose结肠镜液)和禁食(<250 kcal/天)持续7-10天,期间每两天进行灌肠。

2

临床疾病活动评估

确定菌群减少对RA疾病活动的影响

在T0-T3各时间点计算DAS28和SDAI评分,并根据EULAR标准评估反应。

3

免疫细胞计数分析

确定菌群减少后免疫细胞亚群的变化,特别是单核细胞亚群

使用10种不同染色混合物共46种表面标志物进行流式细胞术,通过immunoClust算法进行无监督聚类分析。

4

血清标志物检测

检测炎症和黏膜屏障相关血清标志物的变化

使用ELISA检测BAFF、CCL18、IL-6、LBP和Zonulin。

5

肠道微生物组测序

分析菌群减少和禁食对肠道微生物组成的影响

从粪便样本提取DNA,扩增16S rRNA、ITS和18S rRNA片段,进行双条码扩增子测序,使用SOM算法聚类。

6

代谢通路分析

评估禁食后菌群代谢能力的变化

使用MACADAM数据库对细菌物种的途径评分进行加权计算。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
moviprepNorgine GmbH--
FACSCanto™ II流式细胞仪BD Biosciences--
BD™流式仪设置和追踪微球BD Biosciences--
BAFF ELISA试剂盒R&D SystemsDBLYS0B
CCL18 ELISA试剂盒abcamab100620
IL-6 ELISA试剂盒abcamab46027
LBP ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H6108
Zonulin ELISA试剂盒PromoCellPK-EL-K5600
Quick-DNA™粪便/土壤微生物小提试剂盒Zymo ResearchD6010
Qubit dsDNA高灵敏度检测试剂盒Thermo Fisher Scientific--
Qiagen Taq聚合酶检测Qiagen--
Ampure磁珠----
Sequelprep板Thermo Fisher Scientific--
NEB DNA文库制备试剂盒New England Biolabs--
MiSeq试剂盒v3 600循环IlluminaMS-102-3003

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
菌群减少干预
肠道清洁方法(split-dose结肠镜液)和禁食热量限制(<250 kcal/天)及持续时间(7-10天)
阅读提示:Methods 2.2节
临床评估
DAS28和SDAI的计算方法及时间点
阅读提示:Methods 2.2节,Table 1
细胞计数分析
染色混合物组成和表面标志物抗体克隆
阅读提示:Methods 2.3节,Table S1
血清标志物
ELISA试剂盒货号
阅读提示:Methods 2.5节
微生物组测序
引物序列和扩增条件
阅读提示:Methods 2.6节