慢性疲劳综合征患者肠道菌群紊乱与短链脂肪酸代谢异常的功能关联研究

《Scientific Reports》：Alterations in gut microbiota and associated metabolites in patients with chronic fatigue syndrome

本研究针对慢性疲劳综合征(CFS)缺乏客观生物标志物的临床困境，通过病例对照设计开展肠道菌群与短链脂肪酸(SCFAs)代谢研究。研究人员采用16S rRNA测序和GC-MS技术，发现CFS患者存在肠道微生物α多样性降低、β多样性改变，以及乙酸、丁酸、异丁酸和异戊酸水平显著下降。关键菌群（如Ruminococcaceae、Alistipes）与SCFAs浓度及疲劳评分（FSS/FS-14/SF-36）呈现显著相关性，首次构建了"菌群-代谢物-临床症状"关联网络。高膳食纤维摄入可部分改善SCFAs代谢异常，为CFS的微生物靶向干预提供了新思路。

　　

在现代快节奏生活中，一种被称为慢性疲劳综合征(CFS)的复杂疾病正悄然影响着全球0.2%-2.5%的人口。患者不仅遭受持续半年以上的严重疲劳折磨，还常伴有认知障碍、睡眠问题等多种症状，生活质量严重受损。特别值得注意的是，新冠大流行后出现的"长新冠"现象中，约10-30%的康复者表现出符合CFS诊断标准的持续疲劳，这使得CFS研究变得更加紧迫。

尽管医学界提出了免疫失调、线粒体功能障碍等多种发病机制假说，但CFS的确切病因仍不明确。当前临床主要依靠认知行为疗法、分级运动疗法等对症治疗，效果有限且缺乏特异性。一个有趣的现象是，CFS患者常常伴有胃肠道功能紊乱，这提示我们：人体"第二基因组"——肠道菌群，可能在CFS发病中扮演着重要角色。

肠道菌群通过代谢产物、肠-脑轴信号传导等途径与宿主相互作用。其中，短链脂肪酸(SCFAs)作为膳食纤维经肠道细菌发酵产生的主要代谢产物，不仅为结肠上皮细胞提供能量，还通过抑制组蛋白去乙酰化酶、激活G蛋白偶联受体等机制发挥全身性抗炎和神经保护作用。那么，CFS患者是否存在肠道菌群结构紊乱和SCFAs代谢异常？这些变化与疲劳严重程度又有什么关联？来自山东中医药大学附属医院的研究团队在《Scientific Reports》上发表了他们的最新发现。

研究人员采用了多学科交叉的研究方法，主要包括：1）临床队列构建：纳入40名CFS患者和40名年龄性别匹配的健康对照(HC)，通过食物频率问卷(FFQ)评估膳食纤维摄入量；2）微生物组分析：采用16S rRNA基因高通量测序技术分析粪便微生物群落结构；3）代谢组学检测：使用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术定量7种SCFAs浓度；4）统计分析：运用Spearman相关分析和错误发现率(FDR)校正，建立菌群-代谢物-临床症状的关联网络。

肠道菌群多样性分析

研究结果显示，CFS患者肠道菌群的α多样性指标（包括ACE、Chao1、Shannon指数等）均显著低于健康对照组(P<0.01)，表明CFS患者肠道微生物的物种丰富度和均匀度明显下降。β多样性分析显示，CFS组与HC组的微生物群落结构存在显著分离(ADONIS检验：Bray-Curtis距离，R²=0.05，P=0.006)，且CFS组样本在排序空间中分散度更大，提示患者间肠道菌群组成存在较大个体差异。

物种组成差异分析

在门水平上，CFS组厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度显著降低(q=0.010)。在纲、目、科水平上，疣微菌纲(Verrucomicrobiae，q=0.038)、梭菌目(Clostridiales，q=0.043)、理研菌科(Rikenellaceae，q=0.011)和瘤胃球菌科(Ruminococcaceae，q=0.049)等关键类群均显示减少。线性判别分析(LEfSe)进一步证实，健康对照组富含多种产SCFAs的共生菌，而CFS组则以疣微菌门(Verrucomicrobia)富集为特征。

短链脂肪酸代谢改变

CFS组粪便中四种SCFAs浓度显著降低：丁酸(q=0.044)、乙酸(q=0.032)、异丁酸(q=0.039)和异戊酸(q=0.008)，其中异戊酸的变化最为明显。值得注意的是，根据膳食纤维摄入量将CFS患者分为低纤维饮食组(LFD，<25g/d)和高纤维饮食组(HFD，≥25g/d)后，发现HFD组患者粪便中乙酸和异戊酸水平显著高于LFD组(q<0.05)，表明增加膳食纤维摄入可能部分改善CFS患者的SCFAs代谢缺陷。

菌群-代谢物-临床症状关联分析

Spearman相关分析揭示了三者之间的功能联系：关键产SCFAs菌群（如Faecalibacterium、Subdoligranulum、Ruminococcaceae）与丁酸浓度呈正相关(r=0.52-0.56，q<0.05)；理研菌科(Rikenellaceae)和Alistipes的丰度与SF-36评分正相关(r=0.26，q=0.032)，与疲劳评分(FSS/FS-14)负相关(r=-0.28至-0.30，q<0.05)；异戊酸水平与FS-14评分负相关(r=-0.307，q=0.014)。这些结果首次在CFS中建立了"菌群减少-SCFAs降低-疲劳加重"的完整证据链。

本研究通过系统分析揭示了CFS患者存在显著的肠道菌群失调和SCFAs代谢异常。乙酸作为结肠细胞的重要能量源，其缺乏可能导致肠屏障功能受损、脂多糖易位和全身炎症激活；同时，乙酸作为组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂，可能影响调节性T细胞分化和抗炎信号传导。丁酸等SCFAs的减少还可能通过迷走神经-下丘脑通路影响HPA轴功能，加剧应激反应和神经内分泌紊乱。

特别值得注意的是，异戊酸水平与疲劳严重程度的负相关关系。虽然异戊酸通常被视为蛋白质发酵的标志物，但在CFS这种低度炎症和能量代谢功能障碍的背景下，其生理意义可能更为复杂。研究发现高膳食纤维摄入的CFS患者异戊酸水平相对较高，提示它可能间接反映了菌群的功能重塑。

这些发现为CFS的微生物靶向干预提供了理论依据。通过膳食调整（如增加膳食纤维摄入）、补充特定益生菌或益生元，可能协同纠正SCFAs缺乏这一核心病理环节。此前研究已表明，益生菌可通过恢复菌群平衡、降低促炎细胞因子水平来缓解CFS症状，其机制可能涉及促进SCFAs产生和修复肠屏障功能。

当然，本研究也存在一些局限性。横断面设计无法确定因果关系，样本量有限可能影响对小效应值关联的检测效力，粪便SCFAs浓度不能完全反映宿主吸收和组织利用效率，SCFAs的具体下游信号通路也有待阐明。未来的前瞻性研究需要在更大队列中明确菌群-SCFAs动态变化与CFS发生发展的时序关系，为微生物靶向干预提供更高级别的证据。

这项研究不仅为CFS提供了潜在的非侵入性生物标志物（如特定菌群和SCFAs谱），更重要的是开辟了通过调节肠道微生态来改善CFS症状的新途径。随着对"肠-脑轴"相互作用的深入理解，针对肠道菌群的干预策略有望成为CFS综合治疗的重要组成部分，为长期受疲劳困扰的患者带来新的希望。