非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)是代谢紊乱一种表现，从简单的脂肪变性到非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，最终导致晚期纤维化和肝硬化。虽然非酒精性脂肪性肝病通常与肥胖有关，但非肥胖受试者也存在非酒精性脂肪性肝病。使用16S rRNA测序分析了171名非酒精性脂肪肝的亚洲人患者和31名对照者的肠道微生物组；一个独立的西方队列用于外部验证。受试者根据非酒精性脂肪肝的组织学或纤维化严重程度分为三个亚组。非肥胖受试者的纤维化严重程度与微生物多样性的显著变化相关。Ruminococcaceae和 Veillonellaceae是非肥胖受试者中与纤维化严重程度相关的主要微生物群。此外，粪便胆汁酸和丙酸盐升高，尤其是在具有显著纤维化的非肥胖受试者中。对部分非肥胖NAFLD受试者样本进行宏基因组测序；将四种代表性物种在三种小鼠非酒精性脂肪性肝病模型中进行给药，以评估它们对肝损伤的影响。这项研究为微生物群在肝纤维化发病机制中，特别是非肥胖受试者的作用提供了证据。

中文标题：肠道菌群及其代谢物或参与非肥胖非酒精性脂肪肝病患者的肝纤维化

英文标题：Distinct signatures of gut microbiome and metabolites associated with significant fibrosis in non-obese NAFLD

发表期刊： Nature Communications

影响因子： 12.121

发表时间：2020-10-05

运用生物技术： 16S高通量测序，宏基因组测序，代谢组检测

研究对象：肥胖/非肥胖非酒精性脂肪肝病患者

1）非肥胖和肥胖NAFLD患者中微生物多样性与纤维化程度的关联不同。

图1 所有非肥胖和肥胖受试者肠道微生物群落多样性的比较

非肥胖和肥胖受试者之间根据纤维化严重程度肠道微生物群的变化存在显著差异。在非肥胖组中，随纤维化程度加深微生物多样性显著降低。而肥胖组中，各组之间没有发现显著的差异。这些结果表明，纤维化的严重程度而不是坏死性炎症活动更可能与肠道微生物组的变化有关，潜在的体重指数状态也可能是肠道微生物组变化的重要因素。

2）纤维化相关微生物群的改变在非肥胖型非酒精性脂肪肝中比肥胖型非酒精性脂肪肝中更为显著。

仅在非肥胖受试者中观察到纤维化严重程度恶化的多样性改变。非肥胖NAFLD中，Veillonellaceae（韦荣球菌科） 和 Ruminococcaceae（瘤胃球菌科）细菌是与纤维化严重程度相关的主要微生物群，且这种相关性在矫正体重指数，糖尿病，肝硬化及宿主基因等影响后依然存在。

3）非肥胖和肥胖非酒精性脂肪肝患者纤维化程度对应不同的粪便代谢产物水平。

图2 按纤维化严重程度和肥胖状态分组的粪便代谢物水平的比较

代谢物检测显示胆汁酸池的组成在非肥胖和肥胖受试者之间存在差异。总胆汁酸水平，特别是原发性胆汁酸和UDCA，以及粪便样本中的丙酸盐水平随着非肥胖受试者纤维化严重程度的恶化而升高。

4）肥胖和非肥胖NAFLD患者的微生物群-代谢物组合存在差异

图3 非肥胖和肥胖受试者中微生物分类群和粪便代谢物成分之间的网络图

Veillonellaceae 和Ruminococcaceae作为最具代表性和最重要的纤维化相关细菌类群，结合四种粪便代谢物(CA, CDCA, UDCA, propionate)的联合标志物AUC保持了较高的诊断能力。肠道微生物群和粪便代谢物的结合可能是诊断非肥胖非酒精性脂肪性肝病患者显著纤维化的更强有力的诊断工具。

5）西方队列同样显示了非肥胖和肥胖NAFLD受试者之间不同的微生物组模式。

使用公众数据，在一个西方队列中，Veillonellaceae/Ruminococcaceae根据纤维化严重程度在非肥胖受试者中发生了相同的变化，这一基于微生物学的标志物有可能诊断非肥胖NAFLD患者的纤维化。

6）宏基因组测序鉴定结果

图4 使用宏基因组鸟枪法分析在非肥胖受试者中鉴定纤维化相关细菌

对38名非肥胖受试者进行了粪便宏基因组分析。在属和种水平上，Ruminococcus bromii, Megamonas hypermegale,和 and M. funiformis是非肥胖NAFLD患者中与纤维化严重程度相关的最重要分类群。R. bromii、Faecalibacterium prausnitzii和Roseburia intestinalis与纤维化严重程度和原发性胆汁酸水平相关。。

7）饲用粪瘤胃球菌可减轻NAFLD小鼠模型的肝脏损伤

图5 纤维化相关细菌对MCD饮食诱导肝损伤小鼠模型的影响

为了评估细菌对肝损伤的影响，我们分别将 (R. faecis), R. bromii, Megamonasfuniformis (M. funiformis), Veillonella parvula (V.parvula)四种细菌饲喂模型小鼠，并通过对血清ALT, AST进行检测，组织学染色观察纤维化程度，纤维化形成相关基因表达的定量检测，血清中代谢物的检测等方法进行结果评估。证明肠道细菌可以以一种独立于胰岛素的方式影响NAFLD的消退，这支持了我们在非肥胖NAFLD受试者中发现的人类相关数据。

本文中的粪便样本16S高通量测序，宏基因组测序和相关代谢物检测，菌谱均可提供全套解决方案！

[1] Lee G , You H J , Bajaj J S , et al. Distinct signatures of gut microbiome and metabolites associated with significant fibrosis in non-obese NAFLD[J]. Nature Communications, 2020, 11(1):4982.

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