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精神分裂症(SCZ)病因未明,肠道菌群作用渐受关注。研究人员对 49 例 SCZ 患者和 49 例健康对照进行测序,发现患者肠道细菌 β- 多样性降低,病毒 - 细菌关联改变,且肠道病毒经细菌和代谢物影响 SCZ。该研究为探索 SCZ 发病机制提供新视角。
在精神健康领域,精神分裂症(SCZ)一直是困扰医学界的难题。它影响着全球约 0.7% 的人口,严重损害患者的认知、情感和社会功能。尽管科学家们知道遗传和环境因素共同参与了 SCZ 的发病过程,但具体的病因机制仍迷雾重重。近年来,肠道菌群在大脑健康中的作用逐渐受到关注,其被视为连接环境与宿主的关键纽带。然而,以往研究多聚焦于肠道细菌,忽视了肠道病毒以及微生物衍生代谢物的影响。肠道病毒作为肠道菌群的重要组成部分,对肠道细菌群落有着重要调控作用,其在 SCZ 发病机制中的角色却鲜为人知。为了填补这一空白,四川大学华西医院的研究人员开展了一项深入研究,旨在全面解析肠道菌群(包括肠道病毒和细菌)以及相关外周代谢物在 SCZ 中的作用,该研究成果发表在《Translational Psychiatry》杂志上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在样本采集方面,收集了四川大学华西医院 2021 - 2022 年 49 例 SCZ 患者和 49 例健康对照(HCs)的粪便样本与外周血样本。在检测分析技术上,运用了肠道微生物组测序技术来分析肠道菌群组成,代谢组学技术获取外周代谢物数据,还借助了多变量统计分析、多元共惯性分析(MCIA)、中介分析模型等统计分析方法探究微生物与疾病之间的关系。
在研究结果部分,首先是研究对象的基本特征。招募的 98 名参与者中,SCZ 患者和 HCs 在年龄、性别和 BMI 方面无显著差异,但在教育程度和吸烟比例上存在差异。这一结果为后续分析排除了部分干扰因素。
肠道微生物群多样性差异方面,通过计算 α 多样性和 β 多样性指数发现,SCZ 患者与 HCs 的肠道细菌 α 多样性无显著差异,但 β 多样性在家族、属和种水平上均有显著差异,表明两组的肠道细菌群落组成存在明显不同。
差异肠道细菌分析显示,结合 MaAsLin2 和 ANCOM - BC 分析,在家族、属和种水平分别鉴定出 7 种、14 种和 45 种差异细菌。这些差异细菌在诊断方面具有潜在价值,XGBoost 模型表明,在家族、属和种水平,模型区分 SCZ 患者和 HCs 的 AUC 分别达到 0.709、0.656 和 0.815。
病毒 - 细菌相关性分析发现,SCZ 患者和 HCs 的肠道病毒 - 细菌整体相关性数量无显著差异,但正、负相关比例存在显著差异。在与差异细菌共现的肠道病毒和代谢物研究中,MCIA 分析确定了相关的肠道病毒和代谢物,且发现 SCZ 患者和 HCs 在这方面的显著关联数量存在差异。
代谢物富集分析表明,与差异细菌相关的代谢物在嘌呤和嘌呤衍生物、脂肪酸和共轭物、胆汁酸和衍生物、类花生酸、苯甲酸和衍生物等代谢途径中显著富集。
中介分析模型结果显示,肠道细菌对 SCZ 的总效应显著,且通过代谢物起作用;肠道病毒对 SCZ 的总效应不显著,但经细菌和代谢物的间接效应显著,表明肠道病毒可能通过调节肠道细菌和代谢物影响 SCZ 的发生。
研究结论和讨论部分,该研究首次全面深入地分析了肠道菌群和外周代谢物在 SCZ 中的作用。研究发现 SCZ 患者肠道微生物群组成、病毒 - 细菌相互作用和外周代谢物谱存在显著差异,确定了肠道病毒、细菌、代谢物与 SCZ 之间的潜在因果联系。这一研究揭示了肠道菌群在 SCZ 发病机制中的重要作用,尤其是在免疫和炎症调节方面,为理解 SCZ 发病机制提供了新视角,也为基于微生物群的诊断和治疗策略研究奠定了基础。不过,研究存在一定局限性,如横断面研究设计无法确定因果关系、样本量较小等。未来研究可通过纵向研究、扩大样本量等方式进一步深入探究肠道菌群与 SCZ 之间的关系,有望为 SCZ 的防治开辟新途径。