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一项来自Science Translational Medicine的研究:肠道菌群组成可能是临床前阿尔茨海默病的指标

2024-03-06 11:00





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承葛医药集团

文章中文标题:肠道菌群组成可能是临床前阿尔茨海默病的指标

文章英文标题:Gut microbiome composition may be an indicator of preclinical Alzheimer's disease

期刊名称:Science Translational Medicine

时间:2023.6.14

影响因子:17.1

DOI:10.1126/scitranslmed.abo2984



Treat Gut


一、背景

阿尔兹海默症(Alzheimer’s disease,AD)被认为是从正常认识发展到临床前疾病,最终发展为伴有认知障碍的症状性AD。AD的生物标志物有β-淀粉样蛋白(β-amyloid)和Tau蛋白(被用于辅助诊断和疾病监测)。一般情况下通过正电子发射层扫描(Position Emission Tomography,PET)成像或脑脊液(Cerebro-Spinal Fluid,CSF)检测标志物的存在或是通过脑脊液检测和磁共振成像(Magnetic resonance imaging,MRI)鉴定神经退行性标志物。AT(N)标记物组合表明,神经病理学发生在症状出现之前,定义为临床前痴呆评分(Clinical Dementia Rating,CDR)变得异常的时候。


多项证据表明肠道微生物在AD发病机制的演变中发挥着作用,出现AD症状的人群机体的微生物组不同于相同年龄健康人群机体的微生物组,微生物组的变化与AD脑脊液标志物的存在相关。


AT(N)生物标记:A,β淀粉样蛋白沉积;T,病理性tau蛋白;(N),神经变性
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二、研究结果

方法:

这项研究共招募了164名认知健康的志愿者,数据来自Knight ADRC(Alzheimer’s Disease Research Center)队列,参与者的年龄介于68-94岁,45%为男性,他们在2019年至2021年间提供了粪便样本。志愿者参与了PET成像、MRI成像、腰椎穿刺获取脑脊液样本、粪便取样、采血、认知测试,需要定期完成CDR量表。


划分标准:将临床前AD定义为CDR=0、Aβ阳性,其中Aβ阳性的标准为Centiloid>16.4,相当于匹兹堡化合物B标准化摄取比值比(SUVR)>1.42。对于未经PET的少数参与者,Aβ阳性标准定义为CSF Aβ42/Aβ40比值<0.0673。按照以上标准,志愿者被分为健康组(n=115)和临床前AD组(n=49)。



1.肠道微生物组整体差异
(1)健康对照和临床前AD两组之间没有显著差异。
(2)未加权UniFrac距离的主坐标分析(PCoA)。
健康和临床前AD个体的总体微生物组组成存在差异
沿PCoA1不同(p=0.046)。
(3)未加权UniFrac距离的主坐标轴(CAP)的规范分析。
沿CAP1和CAP2的样本因AD状态而异。



2.肠道微生物组与AT(N)
(1)与Aβ和tau之间存在显著的相关性(p<0.05)。
(2)与神经退行性疾病标志之间的相关性不显著。



3.特定肠道微生物特征
(1)与临床前AD状态相关:Dorea_formicigenerans、Oscillibacter_sp.57_20、Faecalibacterium_ prausnitzii(普氏粪杆菌)、Coprococcus_catus(粪球菌)、Anaerostipes_hadrus(丁酸弧菌)、Ruminococ_cuslactaris(乳瘤胃球菌)。
(2)与健康状态相关:Methanosphaera_stadtmanae。



4.肠道微生物组特征提高分类器性能
(1)作者认为在无法获得典型的AD标志物的情况下,肠道微生物组特征的预测性能是有意义的。
(2)建立相应的模型,模型包含人口统计数据和临床协变量、AT(N)等。



5.肠道微生物组特征提高分类器性能

随机划分为训练(n=99,30.3%临床前)和验证(n=65,29.2%临床前),对训练队列中的分类丰度数据进行迭代特征选择,在每次迭代中使用新种子,应用Boruta算法100次并识别出在100次迭代中至少25次中选择的分类群:选择了7个候选类群作为重要特征。


结果:含有肠道微生物组特征的模型性能更好,将不考虑更多类别的AD标志物,7个微生物特征的重要性表现得更明显。


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三、总结语

该研究证实与早期AD状态相关的微生物分类单元和微生物代谢通路包括Lachnospiraceae(毛螺菌科)、Ruminococcaceae(瘤胃球菌科)、Bacteroidaceae(拟杆菌科)等。肠道微生物组成可能与早期AD的发生和发展有关,为早期AD的诊断和治疗提供了新的思路。此外,临床前AD的肠道微生物特征很容易在粪便中进行检测,可以增强AD风险的早期筛查措施并改善AD进展这一关键阶段的队列招募。血浆Aβ42/Aβ40、p-tau-217和神经丝光等血液生物标志物已成为未受损老年人认知能力下降和随后AD的预测生物标志物。使用粪便分析物同样能获取,且比腰椎刺穿获取脑脊液的侵入性要小。

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关于承葛
 







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承葛小秘书

撰稿 | 生信部-许佳颖

校正 | 学术中心 - 程先会

排版 | 上海总裁办 - 王继玺