Gut | 微生物胆盐水解酶在粪菌移植治疗复发性艰难梭菌感染中的作用
微生物胆盐水解酶在粪菌移植治疗复发性艰难梭菌感染中的作用
文献导读
粪菌移植 (FMT) 可有效治疗复发性艰难梭菌感染 (rCDI)，但其使用存在缺陷，且它的作用机制仍未明。
已经有研究表明，某些胆汁酸影响艰难梭菌的萌发，rCDI与胆汁酸代谢异常之间存在相关性，但其机制尚不清楚。本篇文章证明了肠道菌群来源的胆盐水解酶 (BSHs) 的缺失可以通过扰乱肠道胆汁代谢而倾向于发生CDI，并且BSH 的恢复是 FMT治疗疾病效果的关键调节因素。
文献信息
- 英文标题：Microbial bile salt hydrolases mediate the effcacy of faecal microbiota transplant in the treatment of recurrent Clostridioides diffcile infection
- 中文标题：微生物胆盐水解酶在粪菌移植治疗复发性艰难梭菌感染中的作用
- IF：17.016
- 年份：15 January 2019
- 期刊：Gut
- DOI：10.1136/gutjnl-2018-317842
- 通讯作者：Julian r Marchesi
- 通讯地址：Division of integrative Systems Medicine and Digestive Disease, Department of Surgery and cancer, Faculty of Medicine, imperial college london, london SW7 2aZ, UK;
- email：[email protected]
文章内容
1.实验材料与方法
- 采集实验参与者粪便进行FMT实验
- 粪便样品DNA的提取以及16s RNA测序
- 粪便胆汁酸的UPLS-MS分析
- qPCR和经改良后的传统沉淀法测定胆酸代谢酶的丰度和活性
- 艰难梭菌的批次培养
- 构建复发性艰难梭菌感染的小鼠模型
- 数据统计
2.实验设计
利用FMT治疗CDI前病人的粪便DNA和FMT治疗后病人的粪便DNA做16s RNA基因测序分析，粪便代谢组学测定采用超高效液相色谱质谱（UPLC-MS），BSH活性测量，胆汁酸代谢中涉及到的bsh基因的qPCR,以及这些数据结果在艰难梭菌感染中的批次培养和rCDI的C57BL/6小鼠模型中的验证。
3.结果
经FMT成功治疗rCDI与所有产BSH的肠道菌群的恢复相关
rCDI患者与供体或FMT后患者 16S rRNA 基因测序数据的种属差异。物种差异采用White’s 非参数检验和 Benjamini-Hochberg 矫正。当平均比例指数之间的差异阈值>1%时表示组间存在显著差异。A,供体和FMT处理前的比较;B,FMT处理前和FMT处理后的比较。红色名称代表已知的产BSH菌.
经FMT成功治疗rCDI与正常肠道胆汁的恢复相关，包括粪便中牛磺胆酸TCA（是艰难梭菌萌发的潜在触发因子）的持续减少
FMT 对 rCDI 粪便胆汁酸含量的影响。通过 UPLC-MS 测量胆汁酸以及数据多变量分析评估. (A)PCA 评分图；(B) OPLS-DA 评分图，比较 FMT 前和 FMT 后样本；© FMT 前与 FMT 后数据的 OPLS-DAS(正交投影对潜在结构的判别分析) 图。
FMT成功恢复了rCDI的肠道bsh基因拷贝数和bsh酶活性
FMT 对胆汁代谢酶基因拷贝数和 BSH 酶活性的影响。(A) bsh 组 1A；(B) bsh 组 1B；© bsh 组 3C；(D) 7-脱羟化酶的 baiCD 操纵子；(E) 粪便上清液中的 bsh 酶活性。(供体与 FMT 前比较用 Mann-Whitney U 检验，FMT 前与 FMT 后比较用 Wilcoxon秩和检验)
单独bsH活性足以完全抑制TCA介导的C.diffcile萌发
(A) 在代谢组学分析中发现受 MT影响的产BS 微生物种属的批培养物，以及营养型艰难梭菌。(B) 天然大肠杆菌的分批培养物，和 bsh基因已被克隆到的两种形式的大肠杆菌（表达 bsh 的大肠杆菌 BSH(low) E. coli 具有低解离能力；表达 bsh 的大肠杆菌 BSH(high) E. coli 具有高解离活性）。© 表达大肠杆菌的 C.scindens BSH 的批培养物（**，p<0.01； ****，p<0.0001；多组比较的方差分析，Benjamini-Hochberg 校正）。
bsH 限制了 rCDI 小鼠模型中 CDI 的进一步复发
BSH 对 rCDI 小鼠模型的作用。使用了改良后的rCDI-FMT小鼠模型。 (A) 小鼠模型方案（* ：采集粪便样品用于艰难梭菌和/或大肠杆菌计数）；(B) 第 12 天给药的大肠杆菌计数；© 第 12 天艰难梭菌的总繁殖体计数。根据粪便上清液系列稀释液的平板计数确定的 CFU 计数（*，p<0.05，Mann-Whitney U 检验）。
4.结论
- FMT 成功治疗 rCDI 的患者中显示，产胆盐水解酶 (BSH)的肠道菌群逐渐富集。
- 产BSH的肠道菌的相对丰度与粪便牛磺胆酸 (TCA) 水平呈负相关，TCA是艰难梭菌萌发的潜在触发因子，TCA 被 BSH 水解为胆酸；随后代谢为脱氧胆酸，后者可有效抑制艰难梭菌生长。
- 在批次培养中，产生 BSH 的微生物完全逆转了艰难梭菌的萌发。
- 肠道 BSH 功能的恢复有助于 FMt 治疗 rCDI 的疗效。
文章意义
- 恢复肠道 BSH 功能在 FMT 治疗 CDI 的效果中起核心作用。
- 在肠道内靶向恢复这一功能（例如，产 BSH 的微生物，纯化的 BSH 酶）代表了治疗 rCDI 的一种新的治疗方法，避免了与 FMT 相关的局限性。
- BSH 补充剂作为治疗人类 rCDI 患者的潜在作用值得进一步评价。
总之，这是首次表明，微生物 BSHs 是 FMT 治疗 rCDI 疗效的关键介质，进一步增加了越来越多的证据表明肠道菌群-胆汁酸相互作用在定植耐药中的重要意义，并证明靶向恢复 BSH 可能是 CDI 的新疗法或预防策略，可避免抗生素耐药风险。
原文链接及参考文献
若对BSH胆盐水解酶感兴趣，可查看我们之前编辑的文章 《Microbiome | 基于全球人类肠道微生物组的细菌胆盐水解酶 (BSH) 基因的分类特征和种群模式》
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