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客观的1型糖尿病(近年来)的特点是胰岛β细胞自身免疫和破坏。一个肠道microbiota-immunological相互作用参与近年来的病理生理学。我们研究microbiota-mediated影响疾病进展在1型糖尿病患者使用粪便微生物群移植(FMT)。
设计最近研究的患者(< 6周)近年来(18 - 30岁)随机分成两组接受三个自体或同种异体的(健康捐献者)fmt的4个月。我们主要终点是保护刺激C肽释放mixed-meal测试在12个月的评估。次要结果血糖控制参数变化,空腹血浆代谢物,T细胞自身免疫,小肠基因表达谱和肠道微生物群组成。
结果刺激C肽水平明显保存自体FMT组(n = 10科目)与健康的捐赠者FMT组(n = 10个学科)在12个月。小肠普氏菌残余β细胞功能呈负相关(r =−0.55, p = 0.02),而血浆代谢物1-arachidonoyl-GPC和1-myristoyl-2-arachidonoyl-GPC水平线性与残余β细胞保存(ρ= 0.56,p = 0.01和ρ= 0.46,p = 0.042)。最后,基准CD4 + CXCR3 + T细胞计数,小肠脱磷孤菌属猪和CCL22 CCL5基因表达在十二指肠活检预测保护β细胞功能后FMT不论捐赠者的特点。
结论FMT停止最近诊断患者内源性胰岛素分泌下降近年来在发病后12个月。几个microbiota-derived血浆代谢物和菌株与保存残余β细胞的功能。这项研究提供了洞察的作用近年来肠道肠道微生物组。
试验注册号码NTR3697。
- 糖尿病
这是一个开放的分布式依照创作共用署名4.0条Unported (4.0) CC许可,允许他人复制、分配、混音、转换和发展这项工作为任何目的,提供了最初的工作是正确地引用,执照的链接,并表明是否变化。看到的:https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/。
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本研究的意义
已知在这个问题上是什么?
肠道微生物群参与人体代谢和自身免疫性疾病。
变化在人类粪便微生物群与1型糖尿病(近年来)。
动物研究表明,粪便移植可以改变近年来。
有什么新发现吗?
粪便微生物群移植(FMT)稳定残余β细胞的功能与最近诊断为近年来学科。
这些微分变化都伴随着血浆代谢物的改变,T细胞自身免疫,小肠基因表达以及小肠和粪便微生物群组成。
新的微生物群菌株和等离子体的变化之间的相关性(目标)代谢产物与小肠基因表达和T细胞自身免疫在人类近年来观察。
它会如何影响临床实践在可预见的未来吗?
本研究有助于人类肠道microbiota-driven效果的量化级与最近诊断为使用FMT内转。
这项研究提供了未来试验的样本量和下划线,肠道微生物群在β细胞中发挥作用破坏出现在近年来学科。
介绍
1型糖尿病(近年来)是一种自身免疫性疾病的特点是进步的β细胞破坏。T细胞介导的自身免疫性起源近年来促使努力预防疾病进展的目标使用免疫抑制药物包括环孢霉素T淋巴细胞,1anti-CD3抗体治疗,2antithymocyte球蛋白3和anti-CD80 anti-CD86抗体治疗。4个5然而,这些治疗策略(最多)暂时影响疾病进展不影响长期发展,伴随着严重的副作用。6 7因此,额外的洞察内转至病理生理学迫切需要找到新的治疗干预措施。
内转至病理生理学与改变肠道微生物群。8 - 12在非肥胖糖尿病(NOD)小鼠的研究表明,肠道微生物的相互作用与先天免疫系统是近年来发展的一个关键因素13并且可以提高粪便微生物群移植(FMT)和特定的微生物。14此外,越来越多的研究指向小肠免疫系统的作用。例如,在点头老鼠分段丝状细菌菌株诱导自身免疫性糖尿病通过交互辅助类型17细胞小肠固有层。15因此,注入细菌菌株的胰腺导管系统一只老鼠可以诱导与胰腺组织学发现近年来模仿这些观察近年来患者。16此外,最近的一项研究显示显著差异小肠道菌群与十二指肠之间的基因表达(长期)人类内转和健康对照组。17近年来认为,开发由于改变肠上皮屏障功能受损引起的肠道短链脂肪酸(SCFA)生产。18这一障碍可能是必要的,防止启动免疫系统的β细胞抗原表位所模仿的有害细菌19宽容可能会丢失。20.事实上,肠道SCFAs醋酸丁酸和政府被证明改善点头小鼠的β细胞功能。21然而,我们最近进行了人工干预研究丁酸政府几乎没有免疫或代谢的影响在近年来学科。22最后,显示了FMT是安全的,可以大大改变收件人肠道微生物群组成(丁酸盐生产菌株增加),会影响血糖控制代谢综合征学科基于基线微生物群。第23 - 25因此,这个探索随机对照FMT审判最近出现近年来学科旨在研究序贯治疗的影响健康的捐赠者(同种异体的)FMT或自己的(自体)FMT残余β细胞功能(混合粉测试(MMT)刺激C肽反应)在治疗活跃FMT(0 - 6个月)以及长期影响(他一直个月)。此外,与十二指肠微生物群组成的变化,十二指肠基因表达,粪便微生物群系统发育和宏基因组组成、全血T细胞自身免疫和禁食血浆代谢物研究在这些最近诊断为成人患者近年来。一个图形提供了研究设计的总结图1 a和B。
原理研究的概述。(一)研究示意图显示分析。(B)研究时间轴显示进行了fmt 0, 2和4个月和分析在每个后续时间点执行。空腹C肽(C)变化。箭头表示当FMT(同种异体的:蓝色和自体:粉色颜色带宽度表明SD)。丝带表明独联体。意义是计算使用LMM(见方法),* * * p = 0.00019。P值计算使用之间的学生的学习任务组在每个时间点在9个月P = 0.028, P = 0.0049 12个月。(D) C肽AUC随着时间的变化。意义是使用LMM计算的,* * * * p = 0.000067。 P value calculated using a Student’s t-test between groups at 12 months was p=0.033. (E) Change in A1c over time. Significance was calculated using LMM, p=0.12. P value calculated using a Mann-Whitney U test between groups at 12 months was p=0.19. SDs are depicted by the coloured width in the respective figures. (F, G and H) Individual trend lines for fasting C peptide, C peptide AUC and A1c respectively. AUC, area under the curve; FMT, faecal microbiota transplantation; LMM, linear mixed model; T1D, type 1 diabetes.
材料和方法
病人招聘
最近诊断为近年来患者招募从门诊在阿姆斯特丹地区。18到35岁的受试者与正常体重指数(BMI)(18.5 -25公斤/ m², anti-GAD / IA-2积极)为当被诊断为近年来最大的包容和前6周时仍有残余β细胞功能(血浆C肽> 0.2更易/ L和/或> 1.2 ng / mL MMT)。排除标准诊断或另一个自身免疫性疾病的症状,免疫妥协,使用任何系统性药物(除非胰岛素)和使用抗生素或服用ppi抑制剂在过去3个月。
粪便捐赠者招聘、随机和FMT程序
精益(BMI < 25公斤/米2),杂食性,健康男性和女性白种人招募作为粪便捐助者。选择标准中描述在线补充方法。受试者被分配在1:1的方式使用计算机随机接受三个自体或同种异体的粪便移植nasoduodenal管使用新鲜粪便(0,2和4个月(图1 b从同性)匹配的捐献者如前所述24和详细的在线补充方法。所有患者治疗和调查人员被蒙面的任务。
分析的主要和次要的端点
详细描述每个研究的访问中可以找到在线补充方法。Mixed-meal测试(残余β细胞功能),肠道菌群分析和免疫分析包括fluorescent-activated细胞排序、淋巴细胞刺激化验(LST)和人类白细胞抗原多聚体分析列举CD8 T细胞自身免疫胰岛自身抗原(CD8量子点(QDot))进行(0,2、6、9、12个月。Morrisville目标血浆代谢物(该公司,北卡罗莱纳,美国)测定在0、6和12个月。Gastroduodenoscopy与十二指肠活检是在0和6个月评估小肠微生物群和执行定量逆转录聚合酶链反应评估十二指肠基因表达(见在线补充表1)。生物统计测量和血糖参数进行所有时间点(图1 b)。这些分析技术的详细描述,请参考在线补充方法。
功率计算
17个病人的样本容量每组(总共34个病人)需要提供80%功率检测50%的差异在混合粉测试(MMT)刺激C肽曲线下面积(AUC)(360更易与L / min vs 180更易与L / min SD 170更易与L / min)治疗组之间的12个月26日27日双面的测试在α= 0.05,假设10%辍学。这个分界点,之所以选择它是因为它是一种公认的分界点,近年来研究一般受雇于其他干预在近年来的研究。27所有的分析都基于指定的意向处理组。完整的案例分析为主要终点是,免疫参数中提到的文本和数字和粪便微生物群和代谢物。缺失值在其他(二级)端点被假定为随机缺失或完全随机。细节中发现缺失值在线补充方法(副标题下的缺失值”)。试验的主要终点的保护(MMT)刺激C肽释放在6 - 12个月与基线相比(0个月)。这主要终点是这样选择的,因为这项研究主要关注肠道微生物群介导对β细胞功能的影响。虽然有更好的临床标记物监测糖尿病治疗效果如糖化血红蛋白、稳态模型评估(HOMA)或每日胰岛素单位的数量,这些都是影响内源性胰岛素分泌和饮食、胰岛素合规和胰岛素抵抗;因此,我们并不认为这些标记有用作为我们研究的主要终点。这项研究是学术医学中心进行(阿姆斯特丹),符合赫尔辛基宣言(2013年更新版本)。所有参与者提供书面知情同意。这项研究是前瞻性在荷兰注册试验注册表(https://www.trialregister.nl/trial/3542)。患者的安全保护由一个独立的数据安全监测委员会(DSMB)。患者没有参与这项研究的过程。
结果
患者包括2013年和2017年之间。最近诊断为近年来患者(称为他们的治疗医师)被随机分配给捐赠者FMT (n = 11个学科)或自体FMT (n = 10科目)。一位与会者收回后同意FMT进行干预前的首次研究访问。由于缺乏资金,审判是停止20受试者被录取后,完成了研究方案。基线特征所示表1。七个健康瘦捐助者(其中三人使用两次)捐赠的同种异体的肠道微生物群转移到患者最近诊断为近年来,同样的捐赠者是用于连续三fmt与近年来个别病人。两组之间没有差异的基线,和胃肠病干预措施是在所有受试者在随访期间良好的耐受性。也没有严重不良临床事件和负面血浆生化观察到的变化。
自体FMT保存(刺激)C肽水平与同种异体的FMT相比
意思是空腹血浆C肽组间基线相似(319 pmol / L±118 (SD)自体组织vs 327±89外源的组;p = 0.86,学生的学习任务),但保留了自体FMT组与恶化相比外源的FMT组12个月(348 pmol / L±115 vs 202±85年学生的t检验p值= 0.0049;线性混合模型(LMMs) p = 0.00019,图1 c和F)。类似的效应被认为在残余β细胞功能表达的刺激C肽反应AUC,这是平等的在基线(77 L / min±更易21自体组vs 78±33外源的组;p = 0.92,学生的学习任务),但是更不惜自体FMT后12个月(85年更易与L / min±27 vs 53±33岁学生的t检验p值= p = 0.033, LMM p值= 0.000067,图1 d和G)。正如所料,外源性胰岛素治疗后开始近年来诊断糖化血红蛋白水平下降后的自体和同种异体的FMT团体在12个月。类似数量的日常外源性胰岛素(0.47 IU /公斤/天vs 0.45 IU /公斤/天,p值0.71,分别)。没有显著改善血糖控制注意到在自体FMT组相比外源的FMT组(糖化血红蛋白46 vs 53.5更易与摩尔,p = 0.19, Mann-Whitney U测试(MWU) p = 0.19, LMM p值= 0.12,图1 e和H)。糖代谢参数在0、6和12个月所示表2。最后,体重、粪便calprotectin、微量白蛋白尿,血脂水平和膳食摄入量(单独评估的总热量,脂肪,饱和脂肪,蛋白质,碳水化合物和纤维)没有不同的基线(表1)也在研究过程中(在线补充图S1A-E显示饮食参数和S1F显示重量)。
T细胞的免疫学变化类似的方式在自体和同种异体的FMT-treated组
各种先天和适应性免疫细胞表型样本分析从全血(基线中位数在每组中列出在线补充表S3)。个人对IA-2 T细胞反应,GAD65和preproinsulin(扩散试验和LST)或血液的频率胰岛autoreactive CD8 + T细胞(Qdot)显示治疗组之间没有明显的差异变化使用预测建模或MWU研究时间点6和12个月。同样,频率的胰岛autoreactive CD8 + T细胞治疗组之间没有显著差异。此外,FMT没有造成重大变化的频率35白细胞子集所定义的流式细胞术(在线补充图2)。值得注意的是,然而,CD4 + CXCR3 +细胞并改变不同群体之间(p = 0.01, MWU)。基线之间的变化和12个月的相关负面变化主要终点C肽AUC(ρ=−0.47,p = 0.046) (在线补充图3 a - c)。CD8 + CXCR3 +细胞是不同的学习小组之间的基线(p = 0.0076, MWU)。改变CD8 + CXCR3 +细胞治疗组之间也不同;然而,这并不与C肽AUC的变化(图3 d-f在线补充)。
治疗FMT分配与变化(小)肠道肠道微生物群组成和血浆代谢物
α多样性的小肠微生物群没有明显不同治疗组间基线。在6个月时,有一个临界自体和同种异体的FMT组之间差异显著(p = 0.054)伴随显著增加多样性的同种异体的FMT组(p = 0.009;图2一个)。当绘制沿祝圣礼轴冗余分析(RDA-plot),小肠微生物群组成集群不同组间基线和治疗组之间也改变了(图2 b)。FMT治疗组分配可以预测可靠地通过改变特定的小肠细菌菌株(AUROC 0.89±0.18 (CI)包括两种普氏菌和链球菌oralis(图2 c)。然而,门上的变化,家庭,属和物种水平没有大小肠微生物群组成的变化(在线补充图4)。所有这些物种的相对含量,减少自体粪便移植后,但增加了外源的粪便移植后(图2 d-f)。值得注意的是,的相对丰度普氏菌1显示一个基线差异组(p = 0.033)。三角洲是团体之间明显不同普氏菌2(p = 0.048),但不是普氏菌1(p = 0.069)美国oralis。此外,之间未发现显著负相关普氏菌1相对丰度和刺激C肽AUC(ρ=−0.55,斯皮尔曼p = 0.015图2 g)。值得注意的是,十二指肠基因表达的变化(以0和6个月)不可靠地预测治疗组分配(AUROC 0.61±0.22)。
小的肠道菌群。(A)箱线图的香农多样性之间治疗组在基线和6个月,这是后续的时刻十二指肠活检。(B) RDA-plot显示集群治疗组在基线和6个月随访。(C)十大小肠微生物群的相对重要性最佳预测治疗组分配分配(XGBoost预测建模算法)。最大百分比比例向设定为100%。相对较高的微生物群的四大突出的重要性。箱线图(D-F)三大小肠微生物群之前和FMT后6个月。使用Mann-Whitney U检验P值计算。上面的p值(δ)的计算通过Mann-Whitney U测试相对三角洲之间的((价值后,价值之前)/值)治疗组之间。面板D:普氏菌1汽车基线和紧密相联的基线p值= 0.033,普氏菌1紧密相联的基线和紧密相联的p值= 0.049,6个月普氏菌2汽车和δ紧密相联的p值= 0.048,链球菌oralis6个月自动基线与自动p值= 0.012。图G的一部分显示之间的斯皮尔曼相关微生物普氏菌1和我们的主要终点的混合粉测试(MMT)刺激C肽释放。FMT,粪便微生物群移植;RDA,冗余性分析。
在FMT粪便微生物群变化
粪便微生物群组成不同内转和健康的捐赠者之间的基线,也改变了治疗组之间的差异(在线补充图S5A和B)。然而,α多样性FMT治疗组之间没有显著差异在基线,6或12个月或捐赠者和接受者之间。一些变化出现在门、家庭、属和物种之间的水平组(在线补充图5)。组分配预测基于粪便微生物群分类变化0到12个月之间表现出温和的AUROC 0.72±0.24。脱磷孤菌属猪站在最区分治疗组之间的菌株(在线补充图6)。治疗组预测基于代谢途径显示一个相对贫穷的AUROC 0.68±0.27。FMT团体之间最不同的代谢途径是seleno-amino酸生物合成途径(在线补充图6 b)。有趣的是,大量的d .猪改变不同治疗组间在6 (p = 0.024, MWU), 12 (p = 0.023)个月随访(图3 a - b)。此外,改变d .猪积极与相关变化空腹C肽(p = 0.009,图3 c)和血浆1-arachidonoyl-GPC水平(p = 0.004,图3 d,这种代谢物在接下来的段落讨论)。此外,相对丰度的变化d .猪呈负相关的相对丰度的变化普氏菌1(图3 e),普氏菌2 (图3 f)。
相关性与血浆代谢物和临床结果脱磷孤菌属猪。(一)大量的粪便d .猪随着时间的推移(同种异体的:蓝色,自体:粉色颜色带宽度表明SD)。使用Mann-Whitney U检验P值计算。在6个月p值= 0.024,12个月的p值= 0.023。(B)折叠的变化d .猪两组之间(同种异体的:蓝色和自体:粉色)。δp值计算通过Mann-WhitneyδU测试每组的0到12个月之间,p值= 0.006。(C)的斯皮尔曼相关情节δ(经历个月)粪便d .猪和δ(经历个月)空腹C肽。(D)相关的粪便d .猪和1-arachidonoyl-GPC。(E)相关的粪便d .猪和小肠普氏菌1。(F)相关的粪便d .猪和小肠普氏菌2。(G)十大代谢物最能预测治疗组分配分配(XGBoost预测建模算法)。百分比比例最大,为100%。三大代谢产物与较高的相对重要性分析脱颖而出。(H-J)相对丰富的三大代谢产物与时间绘制(同种异体的:蓝色和自体:粉色颜色带宽度表明SD)。中位数±差(P25-P75)报告。P值计算使用Mann-Whitney U之间测试组在12个月。1-myristoyl-2-arachidonoyl-GPC不同群体之间的12个月,p值= 0.020。1-arachidonoyl-GPC不同群体之间的12个月,p值= 0.020。(K)斯皮尔曼之间的相关性变化1-myristoyl-2-arachidonoyl-GPC空腹C肽和变化。 (G) RDA of fasting plasma metabolites over time in T1D compared with healthy donors. T1D, type 1 diabetes.
等离子体在FMT代谢物的变化
治疗组分配可靠地预测了空腹血浆代谢物变化介于0到12个月(AUROC 0.79±0.23)。十大最预测代谢物的相对重要性所示图3 g。从三大代谢产物,1-myristoyl-2-arachidonoyl-GPC (MA-GPCMWU) (p = 0.02)1-arachidonoyl-GPC(A-GPC) (p = 0.02),但不是(1)- 1-enyl-palmitoyl−2-linoleoyl-GPE(EPL-GPE),不同群体之间在12个月(图3 h-j)。同时,等离子体MA-GPC水平变化与空腹C肽的变化显著相关(p = 0.012, MWU,图3 k)以及整体FMT组之间血浆代谢物变化随着时间的推移和捐助者(图3 l)。
基线粪便微生物群组成,基线粪便代谢途径基因表达和基线十二指肠预测FMT响应
我们接下来做了事后分析,以研究如果基线FMT粪便微生物群组成预测临床反应(图4 a - b),这的确是(AUROC 0.93±0.14)。在这方面,肠道的水平拟杆菌caccae和Coprococcus卡图斯站在大多数区分微生物(在线补充图7),这两个在基线更丰富的比无反应者(图4 c - d)。其他区分肠道细菌菌株,Paraprevotellaspp,Collinsella aerofaciens,拟杆菌eggerthii和瘤胃球菌属callidus也在基线反应者无明显不同(在线补充图8 a e)。之间的变化观察边缘显著负相关c·卡图斯丰富和刺激C肽AUC (p = 0.053, r =−0.44,图4 e)。
基线粪便微生物群和功能通路在FMT临床反应者与无。图部分显示反应者的数量在6个月和12个月,有多少在每个治疗组受试者。响应被定义为< C肽AUC与基线相比下降10%。救援人员被用于所有的12个月分析。图B部分显示了个人的C肽AUC的主题行。救援人员在黄色紫色无。C和D丰富的展示图部分拟杆菌caccae和Coprococcus卡图斯随着时间的推移,分别。P值计算使用Mann-Whitney U之间测试组在每个时间点。为b . caccae在基线p值= 0.0099c·卡图斯在基线p值= 0.00049。图E部分显示了三角洲之间的相关性c·卡图斯(他一直个月)和δC肽AUC(经历几个月)。斯皮尔曼的ρ(r)显示,p值的计算使用枪兵的排名。图F部分显示了脂肪酸的相对丰度随着时间的推移和β氧化、p值基线= 0.014,p值在6个月= 0.011;图G部分显示了丙酮酸发酵的相对丰度随着时间的推移,丙酮,p值基线= 0.0015;图H一部分显示时间的相对丰度的结肠酸构建块生物合成途径,p值基线= 0.015。所有p值计算使用Mann-Whitney U测试。AUC,曲线下的面积;FMT,粪便微生物群移植。
相比之下,对治疗的反应是由粪便微生物群组成的变化预测不准确(AUROC 0.76±0.23)比基线组合。然而,物种变化最好的差异化反应ph8细菌性的细菌,放线菌viscosus,拟杆菌thetaoitaomicron,唾液链球菌,瘤胃球菌属bromii和leptum梭状芽胞杆菌(在线补充图9),其中b .细菌ph8MWU (p = 0.015)r . bromii(p = 0.013)变得不那么丰富反应者与无,唾液链球菌(p = 0.045)成为了救援人员和无更丰富亚种在基线明显不同,显示一个向下的趋势在反应(在线补充图9我)。
同样,临床反应更准确地预测了基线粪便微生物代谢途径(AUROC 0.85±0.22)比粪便微生物代谢途径的变化(AUROC 0.69±0.27)。代谢途径的基线丰度最好的预测响应包括脂肪酸和氧化,丙酮酸发酵生物合成丙酮和colanic酸构建块(在线补充图10),它是在反应者与无明显高于基线(p = 0.014, p = 0.0015, p = 0.015分别MWU,图4 f-h)。然而,没有明显差异在这些途径反应者与无变化。同时,基线大量的这些途径和这些通路的变化与主端点(MMT刺激C肽反应)。
,基线十二指肠基因表达更准确地预测临床反应(AUROC 0.83±0.21)高于十二指肠基因表达的变化(AUROC 0.73±0.24)。在基线,最区分基因CCL22, CLDN12,亚兰,CD86, CCL13, CCL19, CXCL12, CLDN14 CX3CL1,处于受控图5一个),而CCR5和CCL18 (图5 b)基因与最显著的差异变化。其中一些基因的表达显著不同反应无基线:CCL22 (p = 0.0039, MWU) CCL19 (p = 0.011), CXCL12 (p = 0.0039),处于受控(p = 0.021)和CCR5 (p = 0.015) (图5 c g)。此外,这些基因相关的基线值与变化刺激C肽AUC (图5 h l)。有趣的是,所有这些基因FMT治疗后下降,但只有CCL19下降显著(p = 0.049)。最后,紧密连接蛋白的基因表达CLDN12高在基线(无在线补充图S11A),而基因表达的亚兰和CD86高反应者(在线补充图S11B和C)。
multiomics整合分析
发现影响FMT参数之间的相关性进行了探讨。自反应被发现在两个治疗组,相关性是第一个探索我们的合并数据集(n = 20) (图6),然后在单独治疗组(图6 b和CFMT)和在临床急救员(在线补充图S12)。在汇集的数据集(图6),一个交织在一起的集群的显著的参数被发现与标记的葡萄糖调节相关的积极的和消极的(例如,C肽AUC,空腹C肽、糖化血红蛋白;图6)。一方面,高度相关的血浆代谢物MA-GPC和A-GPC准确预测保护胰岛素分泌,积极相关d .猪积极,这与空腹C肽。另一方面,普氏菌1,普氏菌2和美国oralis相关负面葡萄糖调节和代谢物MC-GPC A-GPC。此外,残余β细胞功能相关消极CCL22活动和CD4 + CXCR3 + T细胞,进而与消极d .猪。分析治疗组分别保护β细胞功能(高C肽)自体组在基线高为特征c·卡图斯、高感应colanic酸生物合成的脂肪酸β氧化途径和高CCL22 CXCL12表达式,以及随后的减少r . bromii负相关,与这两个途径和CCL22基线(图6 b)。在同种异体的集团,保护β细胞功能的特点是减少粪便Roseburia intestinalis和减少人民运动联盟生物合成途径(顺便说一句积极相关普氏菌1和2)和CD86和CCL18表达减少,这都是高反应者在基线,随后下降。CD86和CCL18基因与r . intestinalis,而CCL18除了积极与相关人民运动联盟生物合成途径(图6 c)。最后,临床反应,保护β细胞功能的特点是减少十二指肠普氏菌1,普氏菌2,粪便c·卡图斯、代谢物EPL-GPE通路脂肪酸β氧化和CD4 + CXCR3 + T细胞,而d .猪增加(在线补充图S12)。
与改变血浆代谢物相关情节,菌株在FMT和残余β细胞功能。(A)情节展示的斯皮尔曼相关学科汇集(n = 20)。只显示显著的相关性(p < 0.05)。红指定一个负相关,蓝正相关。点尺寸对应于p值较大(小)和点颜色相关性强度(枪兵的ρ)。这个情节是源自一个更大的阴谋,所有参数,没有与我们的主要终点和/或任何关键参数被移除。(B)如图,一部分自体治疗组。(C) aAs图部分中,同种异体的治疗组。AUC,曲线下的面积;FMT,粪便微生物群移植。
讨论
我们这里首次报告了FMT可以影响在最近诊断为内转至残余β细胞功能。这符合最近的观察性研究支持的肠道微生物群作用近年来学科。8 - 12与我们的假设相反,自体FMT表现好于健康的捐赠者FMT,而即使在同种异体的集团,MMT刺激C肽反应的下降低于预期出现在近年来没有治疗1年。26日27日一个吸引人的解释是,有益免疫FMT(无论捐赠来源)的影响更明显和持久的FMT捐赠者微生物群免疫兼容主机。我们怀疑他生的FMT增加增加已有已知发生炎症的诊断,31日通过提供免疫外国结肠微生物群的主人不太宽容小肠(T细胞被认为是训练32),这可能掩盖有利影响,同时发生,造成不同的代理。与动物研究相比,FMT的有益作用不是SCFA-producing菌株与变化。21然而,观察指向特定的免疫的监管职责血浆代谢物来源于饮食和转换的肠道微生物群。33
保护β细胞功能的自体FMT是T细胞介导的
很多研究针对T细胞显示延迟损失近年来的β细胞功能。1 - 5 34 35我们的研究强调,保护β细胞移植后宿主结肠微生态学是T细胞介导,CD4 + CXCR3 +和CD8 + CXCR3 + T细胞减少不同反应者在12个月。β细胞被吸引autoreactive T细胞通过配体的生产(即CXCL9 10和11)绑定到CXCR3。36-38另外,众所周知,假定的免疫学变化不是外围地而是在胰腺和引流淋巴结,小肠粘膜或gut-draining淋巴结。39事实上,改变语气的调节性T细胞位于小肠粘膜可以防止内转。40 41此外,我们发现,基线的表达CCL22在小肠是临床反应的重要因素。以前公布,小肠CCL22表达高近年来学科与控制,17和CCL22之前建议作为近年来新的治疗策略,例如,防止自身免疫在点头老鼠通过激活和招募调节性T细胞和CD8 + T细胞的数量减少。42 43亚兰的表情反应也更高,而在点头老鼠亚兰被中和IL-16要求从近年来保护44也需要T细胞内转IL-4-mediated保护。45也、小CD86表达在我们的临床反应者高于无,这是有趣CD86需要完整的T细胞活化和Abatacept的目标,可以推迟内转科目的β细胞功能下降。4 46
保护β细胞功能变化与特定的肠道微生物群的菌株
与先前的文献,47我们建议d .猪近年来通过抑制了自身免疫等离子体1-arachidonoyl-GPC从而影响CXCR3 + T细胞。预测模型表明,基线粪便微生物群分类法和代谢途径准确预测反应12个月。然而,确定微生物(如b . caccae和c·卡图斯)没有与我们的任何相关免疫参数,小肠基因或血浆代谢物。这表明粪便微生物群组成的结果,而非诱因宿主免疫特征与反应。这个是例外d .猪,硫酸盐还原细菌之前显示塑造个人反应的肠道微生物群的饮食。48其有利影响可能由其生产硫化氢、分子被发现neurostimulatory效果49并影响调节性T细胞和免疫内稳态。50此外,我们确认d .猪作为杰出的粪便微生物预测FMT治疗组分配。有趣的是,这个小肠道菌株也有益与变化刺激C肽反应FMT及其丰度增加自体组织和总体反应者。有趣的是,d .猪将积极与等离子体水平1-arachidonoyl-GPC (图3我),我们的一个关键代谢物也与改善C肽生产。此外,d .猪这代谢物相关负面CXCR3 + CD4 +和CD8 + CXCR3 + T细胞,这与先前的报道是一致的在小鼠内转。51总之,d .猪可能是一个强有力的候选人抑制自身免疫抑制这些细胞通过A-GPC的生产,例如,通过吸收突出树突的免疫细胞进入肠道流明。52有趣的是,d .猪最近培养从人类肠道,使人类近年来测试这个菌株。53其他细菌物种的十二指肠最佳分化治疗组之间两个匿名普氏菌spp和S。oralis。在这方面,粪便8但不是十二指肠普氏菌之前一直与近年来有关。我们探究的集成multiomics随后分析表明这些普氏菌spp和美国oralis与我们的负相关关键代谢物MA-GPC有益,glycerophospholipid。在这方面,其他磷脂以前在最近诊断为近年来与β细胞功能。26b . stercoris积极与相关d .猪A-GPC和消极美国oralisCCL22,但没有正相关与C肽。有趣的是,b . stercoris最近被ZnT8-reactive发现cross-recognised CD8 + T细胞。19最后,改变r . bromii(自体FMT组)r . intestinalis(外源的FMT集团)是消极与C肽的变化有关,虽然通常被认为是有益的微生物菌株两旺在高纤维饮食,产生SCFAs,促进肠道的完整性。
限制
首先,这个探索性个随机对照试验样本量计算前停止招生了。样本容量有限,没有动力辅助糖化血红蛋白等临床指标。然而,它为更大规模的研究来证实我们的发现铺平了道路。虽然基线肠道微生物群组成的驱动因素FMT最近诊断为近年来的治疗效果目前还不清楚,我们推测,临床反应的程度可能是由肠道微生物菌株组成的FMT(无论捐赠来源)结合宿主因素如autoimmunological基调。添加一个标准的膳食干预能否与FMT捐助者合作的工作更好的优化匹配主机免疫学临床代谢和免疫反应需要进一步研究。第二,我们试图接近当地的影响我们的干预以十二指肠粘膜活检在基线和6个月后(因此在积极的FMT干预)。然而,大多数相关免疫效果预计将发生在胰腺和胰淋巴结,不能生活的采样内转至病人的隔间。第三,我们最早的生物样本被第一FMT后2个月。因此,变化可能发生早,但消退可能已经错过了。第四,我们的人口由只有成年受试者因此发病近年来放缓,这可能是青少年近年来免疫不同发病较早。54尽管等待确认这个更大的个随机对照试验的试验与成人内转至病人,我们的研究也在年轻的认股权证试验应用FMT内转至主题。第五,虽然在近年胰岛素抵抗作用温和,我们没有在本研究量化它。如图所示在先前的研究中,可以都增加胰岛素敏感性23日24和减少25通过捐赠FMT。但是不太可能在β细胞状态失败和胰岛素绝对缺乏,可想而知,FMT增加胰岛素敏感性从而抵消增加C肽释放和模糊可见的好处。最后,在未来的研究中,我们应该包括一个真正的安慰剂对照组(如洗胃和十二指肠管位置没有FMT)比较自体FMT注入的“天然”课程最近诊断为内转β细胞功能下降。
结论
粪便colon-derived微生物移植到主机小和大肠新发病患者近年来有效地延长残余β细胞的功能在我们的研究中。从这个存活率存在的研究中,我们报告几个重要的发现。首先,一些新颖的菌株包括粪便d .猪和b . stercoris以及十二指肠普氏菌spp和美国oralis确定了治疗的潜力。因此,增加血浆磷脂和色氨酸衍生品如1-myristoyl-2-arachidonoyl-GPC 1-arachidonoyl-GPC以及6-bromotryptophan FMT与有益的变化后小肠CCL22表达和全血免疫细胞如子集CXCR3 + CD4 + T细胞。在开发评估的确认导致近年来临床试验将挑战和费时,FMT本身似乎是一个安全的治疗方式,可以方便地应用于临床研究,剖析因果的影响肠道微生物群在近年的病理生理学。因此,我们希望我们的探索性研究将引发更大的随机(同种异体的vs自体与真正的安慰剂)FMT试验有更长的随访证实,扩大我们的引人注目的发现FMT-based干预人类内转β细胞功能的逐步丧失。
确认
我们承认MDs /护士P Geelhoed T M Vriesendorp H J Aanstoot R Zwertbroek Pijlman, W van den秃头的,我Wakelkamp,穆勒,Binnerts, W·范·Houtum N Posthuma, D Faber, J•德•Sonnaville F J韦伯格,N Smit, C奥尔登堡,我伯,K艾哈迈迪,T Paardekoper, C耐受和T Claassen包容的病人。我们感谢汉斯Heilig和Steven Aalvink支持DNA隔离。H R布勒和B Hutten承认DSMB成员。最后,我们恭敬地承认参与者无私地应用自己来帮助完成这个繁重的项目。
补充材料
脚注
调整通知本文已经被修正,因为它第一次在网上发布。作者的从属关系已经更新。
资金这个试验是由一个AMC医学博士奖学金授予PFdG被任命为(Nieuwdorp)。支持和资助从EFSD /美国/莉莉2017。BR是荷兰的专家中心主任糖尿病研究基金会,左,和Wanek家庭项目主任1型糖尿病。WMDV得到了荷兰科学研究组织(斯宾诺莎奖)。2013 MN ZONMW-VIDI拨款支持(016.146.327)。
相互竞争的利益MN和WMDV科学顾问委员会的创始人和Caelus健康,荷兰。WMDV是科学顾问委员会的创始人和A-Mansia,比利时。MN Kaleido生物科学的科学顾问委员会,美国。
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