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原始研究
的影响幽门螺杆菌胃肠菌群研究:以胃癌高发区临朐人群为基础的研究
  1. 杨郭1
  2. 杨张12
  3. 马库斯·哈德23.4
  4. Juan-Juan高1
  5. 拉奎尔Mejias-Luque23.4
  6. 连张1
  7. 迈克尔Vieth25
  8. Jun-Ling马1
  9. 妈Bajbouj26
  10. 斯捷潘Suchanek27
  11. Wei-Dong刘8
  12. 库尔特·乌尔姆29
  13. 迈克尔Quante26
  14. Zhe-Xuan李12
  15. 通周1
  16. 罗兰·施密德26
  17. 梅哈德斯坦克拉森26
  18. 文清李12
  19. Wei-Cheng你12
  20. Kai-Feng锅12
  1. 1肿瘤发生与转化研究教育部重点实验室(北京),肿瘤流行病学研究室北京大学肿瘤医院北京,中国
  2. 2上消化道肿瘤联合重点实验室Technische Universität München/北京大学肿瘤医院与研究所慕尼黑/北京、德国/中国
  3. 3.医学微生物学、免疫学和卫生研究所“,Technische Universität München慕尼黑、德国
  4. 4德国感染研究中心合作网站慕尼黑慕尼黑、德国
  5. 5病理学研究所Klinikum拜罗伊特拜罗伊特、德国
  6. 62地中海地区,伊萨尔地区Technische Universität München慕尼黑、德国
  7. 7第一医学院医学系“,查尔斯大学军事大学医院布拉格捷克共和国
  8. 8临朐卫生局Linqu山东,中国
  9. 9医学信息、统计和流行病学研究所,Technische Universität München慕尼黑、德国
  1. 对应到潘开峰博士,北京大学肿瘤医院肿瘤流行病学研究室,肿瘤发生与转化研究教育部重点实验室,北京100142;pankaifeng2002在}{yahoo.com;尤伟成博士,北京大学肿瘤医院肿瘤流行病学研究室,肿瘤发生与转化研究教育部重点实验室,北京100142;weichengyou在}{yahoo.com

摘要

客观的胃肠道菌群可能参与幽门螺杆菌,相关胃癌发展。本研究旨在探讨胃癌发生过程中可能的微生物机制以及由此引发的潜在生态失调幽门螺旋杆菌感染。

设计微生物16S核糖体RNA基因的深度测序被用于研究58例抗肿瘤成功和57例抗肿瘤失败的配对胃活检和粪便样本的变化幽门螺旋杆菌治疗,相对49幽门螺旋杆菌消极的主题。

结果幽门螺旋杆菌根除成功后,阳性被试的丰富度和Shannon指数显著增加(均p<0.001),与阴性被试差异不显著(丰富度p=0.493, Shannon指数p=0.420)。差异类群分析发现18个胃属在根除后显著改变。将这些属组合成微生物失活指数,揭示了该地区的失活菌群幽门螺旋杆菌黏膜阳性与晚期胃病变(慢性萎缩性胃炎和肠化生/发育不良)相关,并可通过根除而逆转。强共排除相互作用幽门螺杆菌而且梭菌属奈瑟氏菌属普氏菌韦永氏球菌属罗思氏菌属仅在晚期胃病变患者中发现,在正常/浅表性胃炎组中未发现。粪便菌群的变化包括增加双歧杆菌属成功之后幽门螺旋杆菌治疗失败后,根除和更多上调的耐药功能矫形剂。

结论幽门螺旋杆菌感染显著促进胃微生物失调,可能参与癌变。成功的幽门螺旋杆菌根除可能使胃微生物群恢复到与未感染个体相似的状态,并显示出对肠道微生物群的有益影响。

  • 幽门螺杆菌治疗
  • 胃疾病
  • 胃前
  • 细菌的相互作用
http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

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本研究的意义

关于这个问题我们已经知道了什么?

  • 幽门螺杆菌世卫组织国际癌症研究机构建议根除胃癌是一种有效的预防胃癌的策略。

  • 之前的回顾性研究表明幽门螺旋杆菌而其他一些相互作用的胃共生物可能在胃癌的发生中起作用幽门螺旋杆菌抗生素治疗对整个胃肠道微生态系统的影响需要进一步精心设计的前瞻性研究。

新的发现是什么?

  • 幽门螺旋杆菌是导致胃微生物失调的主要因素之一,根除成功可导致胃微生物群恢复到与阴性受试者相似的状态。

  • 胃菌群间强共排除相互作用幽门螺杆菌而且梭菌属奈瑟氏菌属普氏菌韦永氏球菌属罗思氏菌属仅在晚期胃病变患者中发现,在正常/浅表性胃炎组中未发现。

  • 成功的幽门螺旋杆菌与失败的治疗相比,根除对肠道微生物群产生了更有益的影响,包括益生菌丰度的增加和耐药机制的假定下调。

在可预见的未来,它会对临床实践产生怎样的影响?

  • 我们的发现为微生物机制提供了新的见解幽门螺旋杆菌相关胃癌的发生及预防策略有益作用的新证据。

简介

幽门螺杆菌感染是胃癌发生的主要危险因素。1的有效性幽门螺旋杆菌根除胃癌和预防癌前病变已在不同人群中得到证实。2 - 4因此,世卫组织-国际癌症研究机构建议将根除癌症作为一种预防战略。5然而,关于对非的可能影响仍然存在不确定性幽门螺旋杆菌细菌种类和潜在的不良后果的抗幽门螺旋杆菌治疗,如肠道菌群失调,代谢效应和耐抗生素病原体的流行率增加。

先前的回顾性研究报告了微生物群落失衡、细菌相互作用的改变以及GC和癌前病变中肠道共生菌的过度代表。6 7gc特异性的微生物群,其特征为幽门螺杆菌其他细菌类群的富集提示无幽门螺旋杆菌胃细菌也可能在胃癌的发生中发挥重要作用,但其确切机制尚不清楚。

微生物网络分析表明存在幽门螺旋杆菌影响胃微生物相互作用的强度,这可能与GC的进展有关。6然而,是否幽门螺旋杆菌能否作为细菌驱动因素并与其他胃细菌相互作用,从而参与致癌过程,目前尚不清楚。基于前瞻性研究设计的胃肠道菌群调查幽门螺旋杆菌治疗可能有助于探索的作用幽门螺旋杆菌以及在胃癌发生过程中与其他细菌的相互作用。到目前为止,研究概述了整个胃和肠道微生态系统的变化幽门螺旋杆菌根除是有限的。8 - 11

我们设计了一项基于人群的前瞻性研究,在抗抗成功或失败后的基线和随访时间点对受试者进行胃活检和粪便样本幽门螺旋杆菌治疗。以阴性受试者为参照,采用16S核糖体RNA (16S rRNA)基因深度测序,比较治疗前后胃和粪便微生物区系。我们还对分析不同类群的相互作用感兴趣幽门螺旋杆菌以及与胃癌前病变的关系。这项研究为我们提供了一个独特的机会来解开两者之间的关系幽门螺旋杆菌和其他胃肠道细菌在GC发展过程中,并评估根除治疗对胃肠道微生物群的潜在健康影响。

方法

患者和公众参与

中国山东省临朐县是世界上胃癌死亡率最高的县之一(1980-1982年,每10万人中男性的年龄调整死亡率为55,女性为19。12本研究是在临朐县国家上消化道肿瘤早期检测项目框架下进行的。

2016年12月,332名项目志愿者使用13c -尿素呼气试验(13C-UBT), 186名受试者被鉴定为幽门螺旋杆菌正的146是负的。阳性受试者被邀请进行为期10天的四重抗幽门螺旋杆菌治疗包括奥美拉唑(20mg,每天2次)、四环素(750 mg,每天3次)、甲硝唑(400 mg,每天3次)和柠檬酸铋(300 mg,每天2次)。治疗6个月后,对参与者进行了重复随访13C-UBT、内镜检查和药物摄入/不良反应访谈。用药记录完整,随访结果阳性者13C-UBT被定义为治疗失败。共有145名参与者完成了基线和随访的内镜检查,并同意使用一份关于年龄、性别、吸烟和酒精消费习惯以及抗生素使用史(基线访谈前6个月内至少1天使用任何种类的抗生素)的结构化问卷,提供胃活检、粪便样本和一般健康信息。

对于目前的研究,115抗幽门螺旋杆菌纳入治疗参与者(58名成功根除的受试者和57名治疗失败的受试者),他们拥有符合条件的配对基线和随访胃活检和粪便样本。相比之下,49幽门螺旋杆菌阴性受试者从146名阴性受试者中根据最初的试验进行招募13C-UBT筛选。使用相同的程序,从这些阴性受试者中收集一般信息、胃活检和粪便样本。

上腔镜检查及组织病理学

由两位经验丰富的胃肠病学家使用视频内窥镜(Olympus)进行上内镜检查。检查胃粘膜,至少两次胃窦小曲线活检,一次DNA提取,一次病理诊断。胃粘膜标本由两名病理医师按照中国胃癌协会提出的标准盲检13和更新悉尼系统。14每个活检均根据最严重的组织学诊断为正常、浅表性胃炎(SG)、慢性萎缩性胃炎(CAG)、肠化生(IM)或发育不良(DYS)。

DNA提取和16S rRNA基因测序

所有活检和粪便样本采集后立即在- 80℃冷冻,直到DNA提取。根据制造商说明,使用QIAamp DNA迷你试剂盒从活检中提取DNA,并使用QIAamp快速DNA粪便迷你试剂盒(Qiagen, California, USA)从粪便样本中提取DNA。采用通用引物(341F, 5'-CCTACGGGNBGCASCAG-3';805r, 5' -gactacnvgggtatctaat cc-3 ')。PCR产物采用QIAquick Gel Extraction Kit (Qiagen)进行纯化。结果扩增子文库在Illumina Hiseq 2500 PE250平台上测序。

测序数据分析

原始序列读取使用IMNGS处理(www.imngs.org),15基于uparse的管道。16USEARCH V.8.0用于配对、质量过滤和操作分类单元(OTUs)聚类。17在至少一个样本中相对丰度≥0.1%的OTU以97%的序列相似度聚类。采用RDP分类器V.2.11训练集15进行分类分类。18

微生物多样性分析

采用Rhea进行多样性分析19用丰富度指数和Shannon指数进行了说明。采用Wilcoxon符号秩检验,比较抗污染前后的多样性指数幽门螺旋杆菌治疗。采用多因素logistic回归比较治疗后和治疗后的多样性指标幽门螺旋杆菌阴性组,按年龄、性别和胃病变情况调整。采用广义UniFrac距离进行微生物群落结构比较,生成非度量的多维标度图。P值通过置换多元方差分析(PERMANOVA)检验计算组间差异,并通过错误发现率(FDR)进行多重比较调整。相应的q值<0.05为有统计学意义。20.

鉴别类群的检测

为了鉴别处理后的不同微生物类群,反正弦变换后进行配对t检验21的相对丰度数据和q值进行多次检验调整,显著性阈值为0.05。相对丰度的倍数变化为处理后平均值与处理前平均值之比。

宏基因组功能预测

Tax4Fun22用于基于SILVA SSU rRNA数据库预测微生物群落的代谢途径和功能orthors23《京都基因和基因组百科全书》。24对治疗后的差异功能正骨及通路进行相对频率反正弦变换后的配对t检验,以q值<0.05为有统计学意义。

微生物相互作用网络分析

采用Spearman相关分析,计算胃黏膜特定疾病相关属间的相关系数(r值)。Cytoscape V.3.6.1用于属间显著相关网络的可视化,r值显示p<0.05。r>0和p<0.05相关的两个属定义为共现属,r<0和p<0.05相关的两个属定义为共排除属。采用Kruskal-Wallis检验比较不同胃病变组间相互作用强度。p<0.05为有统计学意义。

结果

研究参与者的一般特征

根除成功、治疗失败和幽门螺旋杆菌阴性对照组在在线补充表1.根除成功组与治疗失败组在基线年龄、体重指数(BMI)、吸烟习惯、饮酒、抗生素使用、胃病变等方面差异无统计学意义(均p>0.05)。治疗失败组男性受试者的发生率高于根除成功组(70.2% vs 51.7%, p=0.043)。与阴性对照相比,在两组抗肿瘤组中均观察到较高的BMI、吸烟发生率和晚期胃病变(CAG和IM/DYS)幽门螺旋杆菌治疗组(均p<0.05)。

抗药后胃肠道微生物多样性的改变幽门螺旋杆菌治疗

最终完成230例胃活检的16S rRNA测序:根除成功前后34对,治疗失败前后57对,阴性对照48例。微生物多样性分析发现,根除成功后,微生物丰富度和Shannon指数均显著提高(均p<0.001)。根除成功后,这些指标与阴性对照无差异(丰富度p=0.493, Shannon指数p=0.420)。在未能清除的参与者中幽门螺旋杆菌治疗后,胃微生物丰富度和Shannon指数无明显变化(丰富度p=0.200, Shannon指数p=0.094),但仍低于阴性对照组(均p<0.001)。图1 A1-2).处理前后微生物丰富度和Shannon指数变化趋势见在线补充图1 A1-4

图1

胃活检和粪便样品中的微生物多样性和群落结构。盒状图显示(A1)根除成功后胃丰富度指数较基线增加,与对照组无差异幽门螺杆菌消极的主题;(A2)根除成功后胃Shannon指数较基线增加,与对照组无差异幽门螺旋杆菌消极的主题。胃活检中微生物群落结构的差异显示(A3)根除成功前后差异显著;(A4)治疗失败前后无变化;(A5)治疗成功后和治疗失败后的活检比较有显著性差异幽门螺旋杆菌消极的主题。箱形图显示(B1)抗菌前后粪便丰富度指数无显著变化幽门螺旋杆菌治疗;(B2)抗前后粪香农指数无明显变化幽门螺旋杆菌治疗。粪便样品中微生物群落结构的差异(B3)根除成功前后差异显著;(B4)处理失败前后差异显著;(B5)根除成功后与幽门螺旋杆菌消极的主题。一个Wilcoxon符号秩检验。b经年龄、性别和胃病变调整后的Logistic回归。cPERMANOVA测试。

图2

抗后胃肠道分类群的变化幽门螺杆菌治疗。为识别处理后的差异微生物类群,对相对丰度数据进行反正弦变换后进行配对t检验,采用Q值进行多次检验调整,显著性阈值为0.05。成功根除后,胃活检显示类群发生了显著变化(A),在门和属水平上,平均相对丰度为>1%;(B)在各水平粪便样本中,平均相对丰度>1%。处理失败后,粪便样本中只有8个低基线丰度(<1%)的类群发生了显著变化(C)。

利用广义UniFrac距离进一步评价微生物群落结构的差异。根除成功前后胃微生物群落差异有统计学意义(经FDR法多重比较校正q=0.018),治疗失败前后无相应变化(q=0.057)。当我们将治疗成功或失败后的活检与阴性对照进行比较时,观察到两者q=0.005的显著差异(图1 A3-5).

图3

胃微生物失调与幽门螺杆菌pylorI感染和胃病变。箱形图显示(A)与基线相比,成功根除后胃MDI降低;(B) CAG组和IM/DYS组胃MDIs较正常/SG组增加。(C)胃MDI与丰富度指数呈负相关的散点图;(D)胃MDI和Shannon指数。一个Wilcoxon符号秩检验。b经年龄、性别和胃病变调整后的Logistic回归。c克鲁斯卡尔-沃利斯测试。dSpearman相关分析。CAG,慢性萎缩性胃炎;来,发育不良;IM,肠化生;MDI,微生物失活指数;SG,浅表性胃炎。

图4

不同胃病变组特异性胃属的相关网络。采用Spearman相关分析计算各胃属间的相关系数(R值)。Cytoscape V.3.6.1显著相关的可视化网络(p<0.05)显示,(B) CAG组和(C) IM/DYS组特异性胃属的相关性强于(A)正常/SG组。CAG,慢性萎缩性胃炎;来,发育不良;IM,肠化生;SG,浅表性胃炎。

对259份粪便样本进行粪便微生物多样性分析:根除成功前后53对,治疗失败前后53对,阴性对照47对。处理成功(p=0.212和0.947)和失败(p=0.163和0.504)后,与基线粪便样品相比,微生物丰富度和Shannon指数均无明显变化。虽然根除成功后的粪便Shannon指数与阴性对照组相比存在差异(p=0.003,图1 B1-2).处理前后粪便微生物丰富度和Shannon指数变化趋势见在线补充图1 B1-4

抗药前后粪便微生物群落结构主要存在差异幽门螺旋杆菌治疗(根除成功组和失败治疗组q=0.002)。根除成功组与阴性对照组之间存在边际差异(q=0.045),而治疗失败组与阴性对照组之间无差异(q=0.366,图1 B3-5).

抗后胃肠道分类群的变化幽门螺旋杆菌治疗

胃活检测序结果显示,成功后细菌类群数量有194个变化幽门螺旋杆菌根除。根除后有5个类群显著减少,均为幽门螺旋杆菌相关的包括变形菌门(门),Epsilonproteobacteria(类),Campylobacterales(订单),Helicobacteraceae(家庭)和幽门螺杆菌(属)。在189个显著增加类群中,根除后相对丰度为>1%的类群有60个(在线补充表2).在门水平上,在蓝藻/叶绿体拟杆菌门Fusobacteria放线菌而且厚壁菌门图2一个).此外,选择根除成功后的18个差异属进行进一步分析,其中增加属17个,减少属1个,即幽门螺杆菌图2一个).在治疗失败的受试者中,胃活检中未发现有差异分布的分类群。

在配对的粪便样本中,21个类群在成功根除后出现了丰度变化:13个增加,8个减少。其中相对丰度为>1%的有17个(图2 b).增加的类群主要为梭菌属的相关的,包括厚壁菌门(门),梭状芽胞杆菌(类),梭菌属的(订单),双歧杆菌属相关的,包括Bifidobacteriales(订单),Bifidobacteriaceae(家庭)双歧杆菌属(属)。减少的类群主要为细菌性的相关:拟杆菌门(门),Bacteroidia(类),细菌性的(顺序)在线补充表2).在失败治疗组中,只有8个低基线丰度(<1%)的类群在治疗后发生显著变化,其中7个类群增加,1个类群减少(图2 c).丰富度杆菌Lactobacillales而且Anaerostipes增加到>1% (在线补充表3).

抗药后预测菌群功能容量的变化幽门螺旋杆菌治疗

除了识别特定类群的变化外,我们还使用Tax4Fun预测了微生物群落的功能容量变化。22成功之后幽门螺旋杆菌根除后,胃粘膜有253条代谢通路发生显著改变(q<0.05)。减少的途径包括鞭毛组装、细菌趋化和细菌分泌系统。上调通路包括蛋白质消化吸收、糖胺聚糖及其他聚糖降解、胃酸分泌、碳水化合物消化吸收(在线补充表4).治疗失败后,预测的胃微生物功能容量未发现显著变化。

在粪便样本中,根除成功后71条预测功能通路发生显著改变,治疗失败后48条预测功能通路发生显著改变(q<0.05,在线补充表5).对耐药相关功能正构物的研究显示,与基线相比,治疗失败后多药耐药蛋白、甲氧西林耐药调节蛋白、万古霉素耐药传感器组氨酸激酶、四环素耐药蛋白和氯霉素耐药蛋白的表达过多。虽然在成功根除氯霉素耐药蛋白(主要促进超家族(MFS)转运药物:H+反转运蛋白(DHA)1家族)和多药耐药蛋白(MFS转运芳香族化合物/药物出口家族)后也发现了过高的表达,但其他包括多药耐药蛋白(多药和毒素挤出家族)、MFS转运体DHA2家族和蛋白A)和fosmidomycin耐药蛋白(MFS转运体fosmidomycin耐药家族,表1).

表1

使用KEGG预测耐药相关的直系物在抗幽门螺杆菌粪便样本的处理

胃微生物失调与抗幽门螺旋杆菌治疗与胃病变

为了研究微生物生态失调是否对抗幽门螺旋杆菌治疗后,成功根除后胃活检中丰度改变的18个属(图2一个)合并为每个活检的微生物失调指数(MDI),公式为:MDI=log(根除成功后总丰度下降/根除成功后总丰度增加)。7

相比之下幽门螺旋杆菌根除成功后,MDI明显降低(p<0.001),但仍高于阴性组(p=0.025)。同样,治疗失败前后MDIs均较高,两者之间无统计学差异(p=0.351,图3一).

为进一步探讨胃微生物失调与癌前病变的关系,87幽门螺旋杆菌基线活检阳性和48例病理诊断阴性对照分为正常/SG组、CAG组和IM/DYS组。与正常/SG组相比,CAG组和IM/DYS组MDI明显升高(均p<0.001)。图3 b).当我们进一步分析MDI和抗幽门螺旋杆菌在所有三个基线胃病变亚组中,治疗前发现类似的较高MDIs,并可通过成功根除而降低(在线补充图2).胃计量器与微生物多样性呈负相关(丰富度指数r =−0.867,p<0.001;r为Shannon指数=−0.883,p<0.001,图3 c - d).

特定属的关联及其与胃病变的相互作用

相同18属的相对丰度(见“抗氧化后胃肠道类群的变化”)幽门螺旋杆菌治疗”)在不同基线胃病变组之间进行比较。使用经年龄和性别调整的多元逻辑回归,我们发现幽门螺杆菌CAG组和IM/DYS组较正常/SG组显著增加(均p<0.001)。CAG组和IM/DYS组均减少9个属(均p<0.05),包括alloprevoteria, Fusobacterium, NeisseriaPorphyromonas普雷沃氏菌,罗氏菌,细孔菌,未知细菌而且unknown_Prevotellaceae在线补充表6).

这10个属之间的相互作用(幽门螺杆菌通过构建相关网络进一步对9个属进行了研究。CAG组与IM/DYS组的相关性明显高于正常/SG组(CAG vs正常/SG, p=0.040;IM/DYS vs正常/SG, p=0.003)。共排除相互作用发生在幽门螺杆菌而其他9个属,而共发生相互作用的9个非幽门螺杆菌属(图4 a - c).特别强的共排除相互作用(所有p<0.001)之间幽门螺杆菌而且梭菌属(CAG r=−0.84;在IM/DYS中r=−0.80),奈瑟氏菌属(CAG r=−0.82;r= - 0.82 (IM/DYS),普氏菌(CAG r=−0.88;r= - 0.83 (IM/DYS),韦永氏球菌属(CAG r=−0.71;r= - 0.72 (IM/DYS)罗思氏菌属(CAG r=−0.78;在IM/DYS中r=−0.75)仅在晚期胃病变个体中发现。而正常/SG组不存在这种显著的相互作用。

讨论

我们基于人群的前瞻性研究观察到幽门螺旋杆菌诱发胃内微生物失调,那是特异性的幽门螺旋杆菌相互作用的分类群可能与癌前病变有关。成功的根除将胃生态失调逆转到与阴性对照组相似的水平,并对肠道微生物群产生比失败的治疗更有益的影响,包括增加益生菌和假定的耐药机制下调。

幽门螺旋杆菌是一种在胃中被充分研究的病原体。与微生物多样性的减少相一致幽门螺旋杆菌积极的主题,25 - 28我们的研究表明,成功的根除可以显著提高低胃微生物丰富度和均匀度幽门螺旋杆菌阳性受试者的水平与阴性对照组相似。然而,根除成功后的受试者与阴性对照组之间微生物群落结构的差异仍然暗示了抗生素的一些作用。处理失败后,土壤微生物多样性和群落结构未见明显变化。我们的设计包括未能清除的受试者幽门螺旋杆菌同样的治疗方案可以帮助确定重要的改变后成功根除幽门螺旋杆菌相关的。这些结果表明幽门螺旋杆菌改变胃微生物多样性和群落结构,可通过成功根除而逆转。

除了胃菌群组成,成功幽门螺旋杆菌灭虫处理显著改变了194个类群的丰度,而失败处理没有导致这种变化。与小样本量干预试验类似,29我们的研究只证明了这一点幽门螺旋杆菌相关类群在根除后显著减少。根除后增加的类群是常见的优势共生类,包括厚壁菌门Bacteroidete年代,放线菌蓝藻而且Fusobacteria.我们的研究初步表明幽门螺旋杆菌作为胃共生动物稳态的主要干扰物。短期(10天)单独四联治疗6个月后可能不会干扰胃菌群。

预测胃微生物群的功能容量有助于我们更好地了解可能发生的细菌功能转移幽门螺旋杆菌根除。下调的功能包括鞭毛组装、细菌趋化和细菌分泌系统,这与蛋白的降低是合理的,是一致的幽门螺旋杆菌根除后感染。根除后上调通路范围广。其中,根除后6个月胃pH值明显降低,证实了胃酸分泌通路的增加(数据未显示)。综合这些证据可以证明这一点幽门螺旋杆菌感染是通过慢性炎症、壁细胞损失和微生物代谢产物诱导胃pH升高的重要因素。30.成功根除后,其他增加的细菌功能包括糖基降解、碳水化合物和蛋白质消化和吸收,这与短链脂肪酸、丁酸盐的保护性生产和炎症调节有复杂的关系。31而预测的功能容量变化还需要进一步验证。

幽门螺旋杆菌被认为是胃营养不良的主要诱因,我们将18个差异属成功根除后进行整合计算MDI。MDI以前被用于监测不同疾病中的微生物失调。7在我们的研究中,MDIs显示出与微生物多样性的强负相关,并说明了高度的生态失调幽门螺旋杆菌阳性粘膜和晚期病变(CAG和IM/DYS)。通过成功根除,逆转了胃生态失调和胃炎活动(数据未显示),提示由幽门螺旋杆菌可能参与胃病变的进展。

除生态失调外幽门螺旋杆菌,我们还揭示了幽门螺杆菌九个特定属的同时减少可能与晚期胃病变有关。在晚期病变组中,这些差异属之间的相关性增强。其中,两组间存在较强的共排除相互作用(显著负相关,r<0和p<0.05)幽门螺杆菌而且梭菌属奈瑟氏菌属普氏菌韦永氏球菌属罗思氏菌属仅在CAG和IM/DYS组,而非正常/SG组。我们的研究确定了相互作用幽门螺杆菌和其他与胃疾病相关的细菌在癌变过程中,尽管机制尚不清楚。五个幽门螺旋杆菌交互类群是表征胃微生物群健康状况的常见属。共排除相互作用奈瑟氏菌属而且普氏菌幽门螺杆菌在晚期病变中,连同之前报道的GC耗竭,7建议在胃癌发生中可能的作用。胃生态与宿主免疫状态之间的相互调节可能是机制之一,例如免疫抑制与免疫抑制之间的联系普氏菌损耗。32

在治疗前后收集粪便样本幽门螺旋杆菌阴性受试者为我们提供了评估肠道和胃菌群的机会。既往多时间点随访研究十33报告1或2周后粪便微生物多样性短暂显著下降幽门螺旋杆菌根除,长期恢复缓慢。这些发现有助于解释我们观察到的由于治疗后6个月粪便微生物群落缓慢恢复而没有显著的微生物多样性改变。

尽管粪便微生物群落相对稳定,但在成功根除后,我们发现了一些差异类群。的减少拟杆菌门- - - - - - - - -厚壁菌门根除后6个月的比率可能是体重增加的一个潜在的不利影响,因为厚壁菌门而且拟杆菌门发现其与机体脂质、胆汁酸代谢及能量稳态有关。34根除后18个月比率逆转10表明了这种不平衡的暂时性和恢复性。我们还注意到一种著名的抑制病原体的益生菌,双歧杆菌属有关的类群,35只有在成功根除后才得以充实。这一结果可能初步提示对幽门螺旋杆菌根除,因为对肠道菌群的影响是复杂的,需要大规模的确认。

其中主要关注的是反幽门螺旋杆菌治疗方法是抗生素耐药性。我们在含四环素治疗失败组中发现了更多上调的耐药相关功能直系物,包括多药耐药蛋白、甲氧西林耐药调节蛋白、万古霉素耐药传感器组氨酸激酶、氯霉素耐药蛋白以及四环素耐药蛋白。这一现象可能是导致失败的众多原因之一,提示抗生素对肠道菌群的复杂作用。相反,大部分显著改变的耐药功能正畸物在根除成功后下调,提示一次性成功根除可能对粪便菌群产生有益影响,包括益生菌的富集和耐药机制的下调。

我们的研究有几个优势。与以往的回顾性研究不同,我们的前瞻性设计通过治疗成功和失败前后的自我比较,可以有效地控制个体差异和复杂的混杂因素,并调查的影响幽门螺旋杆菌结合或单独对菌群进行感染和药物治疗。同时采集胃活检和粪便样本,有助于我们全面了解抗肿瘤药物对胃和肠道菌群的改变幽门螺旋杆菌整个机体的治疗。然而,我们的研究的局限性包括样本量适中,缺乏对各种胃病变和GC的验证。此外,为了更深入地了解特定细菌与细菌之间的关系,还需要进行机制研究幽门螺旋杆菌-相关胃癌的发生。

总之,我们的研究确定了幽门螺旋杆菌是导致胃微生物失调的主要因素之一。共排除相互作用幽门螺杆菌而且梭菌属奈瑟氏菌属普氏菌韦永氏球菌属罗思氏菌属可能参与胃病变或癌变的进展,尽管需要验证。成功的幽门螺旋杆菌根除可使胃微生物群恢复到与阴性受试者相似的状态,并可能对肠道微生物群产生比失败治疗更有益的作用,如益生菌富集和下调耐药机制。我们的发现为微生物机制提供了新的见解幽门螺旋杆菌-相关胃癌的发生及预防策略。

致谢

我们感谢所有参与这项研究并捐赠样本的个人。

参考文献

脚注

  • YG和YZ贡献相同。

  • 贡献者K-FP和W-CY参与了本研究的设计。MB和SS进行上内镜检查。LZ、J-LM、W-DL和Z-XL有助于受试者招募和样本收集。MV、KU、MQ、RS、MC完成组织学诊断。YZ、J-JG、YG和TZ进行了实验。YG分析了实验结果。YZ和YG撰写了初稿。MG、RML、W-QL、K-FP对稿件进行了修改。所有作者都阅读并批准了提交的版本。

  • 资金国家重点研发计划项目(2018YFC1313100)、国家自然科学基金项目(81572811)、国际(地区)合作与交流项目(NSFC-DFG, 81861138041)、德国联邦教育与研究部(BMBF)(德国在亚洲的研究存在:01DO17022) - MG、德国研究基金会(DFG) (SFB 1371) - MG、北京市医院管理局提升计划(DFL20181102)。

  • 相互竞争的利益没有宣布。

  • 患者发表同意书不是必需的。

  • 伦理批准本研究已获北京大学肿瘤医院和研究所机构审查委员会批准。

  • 出处和同行评审不是委托;外部同行评审。

  • 数据可用性声明所有与研究相关的数据都包含在文章中或作为在线补充信息上传。细菌类群的额外数据可从作者处获得,在中国人类遗传资源管理局办公室允许下重复使用。