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

1. 恢复肠道 BSH 功能在 FMT 治疗 CDI 的效果中起核心作用。
2. 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。
3. 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

1.点击查看原文

2.lawson Pa, citron DM, tyrrell Kl, et al. reclassifcation of clostridium diffcile as clostridioides diffcile (Hall and O’toole 1935) Prévot 1938. Anaerobe 2016;40:95–9

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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