文献解读IBS及相关胆汁酸吸收不良的

●期刊：Gastroenterology

●IF=19.

●发表时间：-12-13

研究

背景

肠易激综合征(IBS)经常被认为是脑肠轴的紊乱，但IBS是始于肠道还是始于大脑，还是两者兼而有之，目前尚不清楚。目前根据主要症状腹泻为主(IBS-D)或便秘为主(IBS-C))将患者分层为临床亚型的方法有很大的局限性，包括未能告知在亚型之间交替的患者的治疗情况。

此外，大多数研究都采用了16SrRNA检测分析，而没有对细菌代谢产物进行分析。本研究对80名IBS患者和65名对照进行了粪便样本的宏基因组研究以及尿液和粪便的代谢组学分析，以确定IBS患者的微生物群和代谢特征。

宏基因组检测、LC-MS/MS、GC-MS

研究思路

分组：IBS伴便秘(IBS-C)、IBS伴腹泻(IBS-D)、混合型IBS(IBS-M)、对照组（Control）。

宏基因组检测：粪便样本；

代谢分析：尿液和粪便样品。

研究结果

1

IBS与对照组之间的微生物群不同

主坐标分析(PCoA)后发现，IBS患者的微生物区系与对照组不同。在种水平上，瘤胃球菌和Lachnospiraceae菌的丰度在IBS中显著升高，而根据成对比较显示，Barnesiellaintestinihominis和Coprococcuscatus丰度在IBS中显著减少。而IBS各个临床亚型之间无明显区分。

宏基因组分析后，在种和属水平上IBS和对照之间的11个微生物区系组成存在显著差异。对细菌进行功能注释后发现，氨基酸生物合成/降解途径、半乳糖降解、硫酸盐还原、硫酸盐同化和半胱氨酸生物合成，这些途径共同表明IBS硫代谢降低。

2

胆汁酸吸收不良的IBS患者粪便微生物群发生改变

由于一些IBS患者可能患有胆汁酸吸收不良(BAM)，这将影响微生物区系组成，测试了19/21名IBS-D患者，26/29名IBS-M患者和9/65名对照组的SeHCAT滞留(这是量化BAM的金标准)。在45名接受测试的IBS患者中，18人被诊断为BAM，其中4人为重度BAM，7人为中度BAM，7人为轻度BAM。

微生物组检测后发现，只有重度BAM类型的IBS患者的微生物区系与BAM诊断为正常、轻度、中度或临界值的患者的微生物区系有明显的分离。

为了进一步研究BAM的生物学影响，进行了GC-MS和LC-MS非靶向粪便代谢物分析。患有严重BAM的IBS患者的粪便代谢组与接受SeHCAT的IBS患者的其他BAM级别的粪便代谢组有显著不同。将机器学习应用于接受SeHCAT的IBS受试者的粪便代谢组数据集。预测模型成功地识别了所有四个BAM等级中AUC为0.83(敏感性为0.88，特异性为0.67)的BAM受试者。

3

IBS患者的尿液和粪便代谢物改变

由于代谢分析对区分患有BAM的受试者很有帮助，我们将其应用扩展到所有受试者。比较了两种方法：FAIMS分析挥发性有机物和GC/LC-MS联用。

FAIMS技术并没有直接识别出有区别的代谢物，而是通过电离代谢物的特征来分离样品/受试者。在非监督分析中，FAIMS很容易从对照组和IBS中识别尿样，但不能区分IBS临床亚型。

对尿液代谢物的GC/LC-MS分析也将IBS患者与对照组区分开来，并且比FAIMS具有更高的准确性。机器学习确定了可以预测肠易激综合征的尿液代谢组学特征(AuC1.；敏感性：1.，特异性：0.9)。

在IBS受试者中，89种尿代谢物的含量明显减少，其中包括一些氨基酸，如L-精氨酸，这是一种一氧化氮生物合成的前体，与粘膜防御和IBS病理生理学有关。另有38种代谢物在IBS中的水平明显升高，包括酰甘氨酸(N-十一酰甘氨酸)和酰肉碱(癸酰肉碱)。来自这些群体的代谢物水平升高与脂肪酸氧化/新陈代谢改变和疾病有关。

用GC/LC-MS对粪便代谢组进行分析，将IBS患者从对照组中分离出来，同样在临床IBS亚型之间没有区别。机器学习识别出预测肠易激综合征的种粪便代谢物(AuC：0.，敏感性：0.和特异性：0.；补充表S7)，其中包括氨基酸L-丙氨酸、L-精氨酸、酪氨酸、L-苯丙氨酸和两个嘌呤核苷腺苷和肌苷，它们是肠易激综合征的生物标志物。

总之，研究表明，IBS患者的微生物群与对照组不同，并反映在粪便代谢组谱中。然而，元基因组和代谢组构型并不能区分IBS的临床亚型(IBS-C，-D，-M)。研究还表明，胆汁酸吸收不良的IBS-D和IBS-M患者的子集有一种改变的粪便代谢体，可以潜在地用于区分这些受试者，而不需要SeHCAT测试。

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武汉迈特维尔医学科技有限公司（简称“迈维代谢”）位于武汉国家生物产业基地--光谷生物城，专注于提供领先的代谢组学技术开发及服务。迈维代谢创新了"广泛靶向代谢组"技术，基于“代谢组+基因组+转录组”的技术路线，近年来以通讯作者身份在Cell、NatureGenetics、NatureCommunications、PNAS、PlantCell、CurrentOpinioninPlantBiology等国际学术期刊发表多篇论文，引领基因组时代的代谢生物学研究新方向。