动脉硬化性CSVD患者的肠道微生物群通过 [复制链接]

背景

脑小血管疾病(CSVD)是一组涉及脑小动脉、小动脉、毛细血管和小静脉功能障碍的疾病。随着全球预期寿命的不断延长，在老年人群中高度流行的CSVD已表现出严重的后果。越来越多的证据表明，CSVD在促进神经退行性病变和恶化症状中的作用。据文献报道，CSVD占全球痴呆病例的45%左右。CSVD增加了急性脑血管事件的风险。大约四分之一的中风可归因于CSVD。动脉硬化性CSVD(aCSVD)是CSVD谱系的主要亚型之一。在aCSVD的发展过程中，由于遗传因素、环境因素或两者兼有，大脑中的小血管会遭受累积性损伤。病程从无症状开始，随着时间的推移逐渐进展，直至出现明显症状。漫长的病理生理过程使aCSVD的发病机制复杂化，进一步加强了治疗研究。目前，我们对aCSVD发展的认识仍很肤浅，治疗对策也十分有限。

简介

年1月，来自中国医院神经内科，精神神经疾病研究中心的ZhengqiLu博士及其团队在SciAdv(IF:13.)杂志上发表名为GutmicrobiotafrompatientswitharterioscleroticCSVDinduceshigherIL-17AproductioninneutrophilsviaactivatingRORγt的研究[1]。本文研究了aCSVD患者的共生微生物群特征、肠道微生物群改变对免疫系统的影响，以及肠道免疫轴对aCSVD预后的影响。本研究旨在为理解aCSVD的病理生理学、早期识别和警惕不良的疾病结局以及相应的治疗对策提供有价值的提示。

主要结果

aCSVD患者体内试验微生物群多样性增加

研究了队列中肠道微生物群、炎症状态和aCSVD理生理学之间的相互作用。研究设计如图1A所示。55例aCSVD患者的粪便样本[平均年龄65.42±7.78岁；男性，36例(58.06%)；收集30个负荷=0至1，25个负荷=2至4]并进行r16S测序。对招募的患者进行了磁共振成像(MRI)扫描和蒙特利尔认知评估(MoCA)，以评估aCSVD的严重程度。总计62名年龄匹配的健康对照[HCs；平均年龄64.84±9.35岁；男性，33例(60.00%)]被招募并捐献他们的粪便样本。

aCSVD患者肠道共生微生物群的组成不同于HCs患者

为了描述队列中肠道微生物群的特征，我们进行了线性判别分析(LDA)效应量(LEfSe)评估(图1D)。显示了从门到种的LDA评分2的独特肠道微生物群分类群(图1D)及其系统发育分类学(图1E)。在aCSVD患者的肠道微生物群中，检测到放线菌、厚壁菌、拟杆菌、蓝细菌等细菌成员扩增(图1、D和E)。在LEfSe分析中LDA评分2的属组成显示出HCs和aCSVD患者之间的显著性差异(图1、F和G)。例如，与aCSVD负荷=0至1的患者相比，aCSVD患者的肠道微生物群中埃希氏菌的丰度显著性更高，并且aCSVD负荷=2至4的患者在其肠道微生物群中携带更多埃希氏菌(图1G)。通过Spearman相关分析，我们发现在所有分类级别的肠道共生细菌种群之间存在密切的相互作用。本研究的数据支持肠道共生微生物群系统作为一个整体发挥作用并影响各种疾病的病理生理学的观点。

图1.aCSVD和HCs患者的肠道微生物群组成

aCSVD患者肠道微生物群的改变与神经影像学标记物和MoCA相关，显示早期报警值

接下来，我们评估了肠道微生物群的改变在aCSVD理生理学中的临床意义。使用Spearman相关矩阵分析评估了肠道微生物群的改变与临床适应症的相关性。LDA评分2的肠道微生物群纳入评估。分析中评估了患者通过MRI获得的aCSVD的相应神经影像学标记物，包括腔隙、深白质高信号(d-WMH)、室周-WMH(p-WMH)、大叶性脑微出血(CMBs)和深/幕下CMBs、基底神经节(BG)和半椭圆中心的血管周围间隙(PVS)、脑萎缩以及aCSVD总负荷。相关性评估中还包括了MoCA值。我们发现，微生物群组成的改变对aCSVD患者的影像学有相当大的影响。例如，WMH(aCSVD最重要的影像学生物标志物)与p_Proteobacteria的相对丰度呈正相关(图2A)。图2Bb显示典型aCSVD患者的代表性磁共振(MR)图像及其相应的微生物群组成(属水平，LDA评分2)(图2Bb)。aCSVD的脑血管多发损伤通常是不可逆的。因此，早期识别疾病状态和警惕不良预后是非常重要的。

值得注意的是，当LDA评分2的肠道细菌属的相对丰度纳入模型构建时，AUC增加到88.00±4.53%(P0.)(图2C)。我们的数据表明，在我们的队列中鉴定出的LDA评分2的15个属的相对丰度对aCSVD预后具有重要的警示价值。

图2.肠道微生物群与aCSVD患者临床表现的关系

aCSVD患者肠道微生物群的改变与炎症反应的加快有关

病理生理学根据研究设计(图1A)。aCSVD在老年人中最为普遍。与年龄相关的免疫系统失衡(即炎症)与各种神经系统疾病有关。很明显，肠道菌群失调会促进衰老过程中的炎症。因此，我们假设aCSVD患者中微生物群的改变加速了炎症过程，从而加重了aCSVD的病理生理学。

我们首先通过实时聚合酶链式反应(RT-PCR)检测循环白细胞中炎症标志物的mRNA水平，来评估aCSVD患者的全身炎症状态。我们发现炎症标志物的表达与流行病学参数有关。在ROC分析中纳入aCSVD患者中炎症标志物IL-17A、TNF、IL-6和IFN增加，与健康对应者相比，AUC增加至83.06±6.63%(P=0.)(图3A)，这表明炎症状态显著性升高提示患者预后的炎症步伐明显提前(图3B)。在检测的参数中，IL-1、IL-6、IFN和IL-17A的mRNA表达增加了对不良影像学体征的预测敏感性(aCSVD负荷=2至4)(图3C)。值得注意的是，包含IL-6或IL-17A表达的AUC最高(图3C)。为了研究肠道微生物群对aCSVD患者炎症状态的影响，我们分析了炎症标志物表达与共生肠道微生物群组成的相关性。我们记录了所有检测的炎症标志物的mRNA水平与肠道细菌组成(定义为LDA评分2的细菌分类群的相对丰度)相关(图3D)。我们的数据与我们的假设一致，即肠道菌群失调可能会加速炎症进程，并可能促进aCSVD的发生和发展。值得强调的是，在所有检测的炎症标志物中，IL-17A的表达显示出aCSVD和HCs患者之间的最大差异，并且对不良影像学体征的预后价值最高(aCSVD负荷=2至4)，这表明IL-17A在aCSVD理生理学中具有重要意义。

图3.aCSVD患者的炎症状态及其与肠道菌群改变的相关性

aCSVD患者的微生物群促进中性粒细胞产生IL-17A

根据研究设计(图1A)，我们接下来探讨了aCSVD患者中IL-17A的细胞来源。有报道称IL-17A可来源于T细胞、中性粒细胞、巨噬细胞、树突状细胞等。因此，我们使用流式细胞术评估了上述免疫细胞中IL-17A的表达。门控策略如图5A所示。根据RT-PCR数据，流式细胞术分析报告了与年龄匹配的HCs(新招募，N=6)相比，aCSVD患者(新招募，N=14)外周白细胞中IL-17A表达增加(图4A)。值得注意的是，与HCs相比，IL-17A的平均荧光强度(MFI)在循环中性粒细胞(CD66b+)中增加，但在单核细胞(CD14+)、树突细胞(CD11c+)、T细胞(CD3+)或B细胞(CD19+)中没有增加，这表明门控细胞中IL-17A蛋白的平均水平(图4B)。因此，aCSVD患者中表达IL-17A的中性粒细胞百分比升高(图4C)。此外，在aCSVD患者中，中性粒细胞而非T细胞或其他免疫因子在产生IL-17A的白细胞中所占比例最大(49.68±8.%)(图4D)。正如t-随机邻近嵌入(tSNE)分析所评估的，我们发现中性粒细胞中IL-17A的表达超过了其他免疫细胞(图4E)。

同时，从健康的C57/Bl6野生型小鼠(6至8周龄)获得脾(中枢免疫器官)，并将脾细胞暴露于细菌提取物(图5A)。治疗后1天，脾细胞中免疫细胞的组成基本保持不变(图5B)。特别值得