Transplantationoffecalmicrobiotafrompatientswithirritablebowelsyndromealtersgutfunctionandbehaviorinrecipientmice
移植肠易激综合征患者的粪菌给小鼠，能改变受体小鼠的肠道功能和行为
文献ID：
发表期刊：ScienceTranslationalMedicine
影响因子：16.
发表时间：-03-01
作者及单位：PremyslBercik,McMasterUniversity
关键词：IBS、粪菌移植、焦虑、脑肠轴
数据：NCBIBioProject:PRJNA
导读
IBS是世界范围内常见的胃肠道失调疾病，伴随着焦虑、腹痛等症状，与肠道功能失调有关。已有研究表明IBS与肠道共生菌群的改变有关，但其临床表现与功能机制尚不明了。IBS分腹泻型IBS-D，并进一步区分有无焦虑表现。本研究通过移植健康人群以及腹泻型IBS患者的粪便，比较移植后小鼠的肠道菌群组成与行为表现，并考虑小鼠是否存在焦虑的症状。
IBS-D移植受体小鼠肠道菌群组成与健康对照移植受体小鼠菌群组成相似，但IBS-Ｄ小鼠血清代谢产物组成有所不同。相比健康对照移植小鼠，IBS-D受体小鼠肠道转运速度更快，出现肠粘膜紊乱、先天免疫激活、以及焦虑的症状。这表明：肠道微生物对IBS-D肠道与行为产生重要影响，肠道微生物在IBS病人定向治疗上具有潜在应用价值。
研究方案
前言
IBS病人往往伴随着抑郁症焦虑症状，可能与肠道共生菌的功能有关。
IBS特点：伴随着慢性腹痛。IBS患者中精神类病如焦虑被认为是肠脑轴失调造成的。
IBS病理因素：压力、行为因素；肠道感染；以及肠道菌群改变，还包括抗生素滥用，饮食等因素，但哪些是IBS的诱因，目前还不清楚。
通常的研究：拟杆菌与放线菌、Faecalibacterium(普氏粪杆菌)会降低；与此同时，Firmicutes(厚壁菌门),Lachnospiraceae(毛螺菌科),Enterobacteriaceae(肠杆菌科),Gammaproteobacteria(γ变形菌纲)增加。
主要结果
一.菌群组成
1.移植受体小鼠菌群组成与聚类
12phyla:Firmicutes(mean,66%),Bacteroidetes(mean,25%)
总体而言，没有明显能区分健康组与抑郁症组的肠道菌，IBS与健康对照（病人、以及移植小鼠），与IBS有关的特征菌：Lachnospiraceae与Bacteroidaceae，而健康组主要是Desulfovibrionaceae与Rikenellaceae.
小鼠粪便菌群与盲肠菌群组成是比较类似的
二.移植病人粪便加快受体小鼠肠道通过率
1.肠道动力学
肠道通过率是测定肠道动力的主要手段。
方法：5颗金属珠通过肠道，活动影像放射造影观察，根据传输速度打分：
移植IBS-Ｄ粪便的小鼠相比健康小鼠，肠道传输更快，IBS移植组组内差异更大。健康对照：3小时候，结肠中有4颗珠子，有一颗在远端小肠，而IBS组只有一颗在结肠。
2.肠道通过率
移植后GastrointestinaltransitIBS组的高于健康组的。右图是单个组的通过率。
三移植病人粪便改变受体小鼠肠粘膜功能
1.早期病理学特征表现有肠道黏膜功能受影响，并且伴随着低程度的炎症反应
方法：体外检测小鼠肠粘膜渗透率，统计51Cr-EDTA的流通量，发现IBS病人移植小鼠渗透率增高，空肠中结果一致评价离子运输使用短路电流：
离子运输在空肠中IBS组增加不明显。IBS组渗透率以及转运速率增加，表明：水份透过肠上皮细胞传输更快了，可能导致腹泻。
2.移植IBS-D病人肠道菌的小鼠产生焦虑类行为
焦虑的评分：IBS患者中50%-90%都有焦虑和抑郁的症状，有焦虑：HAD-Ascore打分在11-14分。无焦虑：HAD-Ascore打分在在5-7分；
小鼠行为实验测定方法：light/darkpreferencetest和step-downtest;
light/darktest：将小鼠放在明箱与暗箱之间，记录明箱中待的时间、移动距离以及移动速度，统计10min.用MedAssociates自动化系统。
step-downtest：小鼠置于高架台上，统计5分钟内小鼠停滞时间。
step-downtest
自主活动监测
IBS焦虑患者粪菌移植小鼠相比健康小鼠潜伏更久，高台停滞时间短。
三组小鼠自主活动差异不大，表明前面实验结果展示的小鼠行为差异性确实是焦虑导致的，与炎症诱导的运动能力障碍无关。
四移植小鼠诱导结肠免疫激活
1.患者肠道炎症伴随着促炎症因子与免疫组化统计CD3+细胞数量
实验发现IBS结肠中TNF-a、IFN-γ、IL-1β、IL-2,IL-6,IL-8,IL-10、MCP-1差异不大。
IBS移植小鼠CD3+T淋巴细胞在结肠中数量更多，在IBS研究中发现一种光谱抗菌活性物质-β-Defensins表达上调。
2.qPCR研究β-defensin3的表达与炎性因子基因研究：
qPCR研究β-defensin3的表达
CXCR3,CXCR4,C3,IL-22ra2,NF-kB,CCR2的表达及热图
IBS组β-defensin3总体上调2.5倍，单组中最高上调10倍，IBS中有焦虑症小鼠β-defensin3要高于无焦虑症小鼠。
焦虑症中与先天免疫有关的基因表达上调大幅增加。有几个基因与肠粘膜功能修复有关，分别是：ATF-2,Mylk3,MKNK1,Pk2,RAPGEF2,在IBS焦虑小鼠中均有较大上调表达。
与宿主抵抗致病菌的先天免疫以及IBS免疫应答调节异常有关的基因中CXCR3上调差异显著，CXCR4有待研究，功能不明。
五信号网络与通路、基因分析
移植IBS-D病人粪便的小鼠免疫有关的基因的互作网络
maincanonicalsignalingpathways
IBS组结肠组组中上调的生物过程：细胞间信号传递和交互作用、细胞运动、组织形态；
与焦虑欣慰相关的4条通路：T与B细胞信号、巨噬细胞、模式识别受体、促肾上腺皮质激素与抑焦虑有关的基因很多与脂代谢、细胞间信号转导、活性氧的形成有关。
六血清蛋白质组学分析
方法：液相liquidchromatography–massspectrometry
1.代谢组PCA分析与OPLS-DA分析
PCAOPLS-DA
质控样分布集中，反应重复性好。
IBS与健康组能够较好区分开，IBS组组内差异较大，可以进一步区分成三组：P1-P2,P3,与P4-P5。
进一步聚类后比较代谢物差异：
血清代谢产物在不同分组中的差异
P4-P5是最能够区分。其中各个压类能区分的标记物有：palmitic（软脂酸）,oleic（油酸）stearicacids（硬脂酸）;glycerophosphocholine（甘油磷酰胆碱）;lysopho-sphatidylcholine（溶血磷脂酰胆碱）;phosphatidylserine（磷脂酰丝氨酸）
总结
IBS-D影响肠道功能、免疫激活、行为学表现等。自身肠道菌群紊乱是引起IBS的原因之一。肠道菌群改变影响肠道通过时间、增加肠粘膜渗透率，激活免疫响应。有意思的是IBS患者的焦虑症状可以通过粪菌移植的方式将症状移植到小鼠身上，这也表明肠道菌群在IBS患者焦虑症状中起到重要作用。
总体而言，本研究认为IBS-D病人粪便菌群能够诱导移植受体小鼠大脑功能紊乱，通过多种机制发挥作用，包括影响肠道功能，影响免疫与代谢信号通路。
补充
IBS脑肠轴有关的菌：
1.BifidobacteriumlongumNC能是缓解焦虑，维持海马体大脑神经因子表达正常。Lactobacillusrhamnosus(JB-1)也能够降低压力诱导的肾上腺酮的产生，缓解焦虑和沮丧。
2.健康组代表菌：Desulfovibrionaceae（脱硫弧菌科）与Rikenellaceae（理研菌科）
3.大脑功能紊乱：Lachnospiraceae毛螺菌科
4.焦虑有关的菌：
Gammaproteobacteria(γ-变形菌科),Shewanellaceae,Halomonadaceae(盐单胞菌科),Verru北京中科白癜风医院北京中科医院是假的吗
