内蒙古农业大学：辅助益生菌通过调节肠道微生物组和血清代谢组减轻哮喘症状（国人佳作）

导读

哮喘是世界上发病率和死亡率较高的一种常见慢性炎症性呼吸系统疾病，它的病因和发病机制尚不清楚，但已知该病与多种因素有关。微生物失调会加剧肺部炎症和哮喘相关症状。益生菌已显示出抗炎作用，并可调节肠-肺轴。最近的研究表明，共生微生物群的改变或局部失调不仅会直接影响定植部位，还会影响远端器官和系统。动物实验表明，通过补充益生菌靶向调控肠道微生物群，对哮喘有预防和治疗作用。但是益生菌在控制哮喘中的应用尚未在人体临床试验中取得一致的结果。

本试验旨在研究益生菌在控制哮喘方面的辅助功效，采取随机、双盲、安慰剂对照方法，安慰剂组（N=26），益生菌组（Probio-M8）（N=29），对第1个月和第3个月采集两组粪便样品进行宏基因组组装，发现益生菌辅助治疗后肠道微生物恢复力更高，益生菌组患者粪便中Bifidobacterium animalis、Bifidobacterium longum和Roseburia hominis等丰度显著增加；而Clostridiales bacterium的丰度显著降低。持续治疗3个月后益生菌组哮喘控制评分比安慰剂组显著提高。与0天相比，益生菌组显著降低肺泡中一氧化氮浓度（P < 0.05）。益生菌干预3个月后血清代谢组学显著改变（P < 0.043），血液中十二烷酸、肠二醇、色氨酸和鞘磷脂等代谢物水平与安慰剂组相比均显著提高。干预期间受试者肠道二十二碳四烯酸、内油酰乙醇酰胺、赤酮酸、鞘磷脂和胆固醇脂等含量显著高于安慰剂组（P < 0.05）。结果表明，Probio-M8与常规疗法协同作用，通过肠-肺轴调节肠道菌群，促进血液中关键生物活性化合物的合成和分泌，提高宿主免疫进而改善哮喘患者的临床疗效。

论文ID 原名：Adjunctive probiotics alleviates asthmatic symptoms via modulating the gut microbiome and serum metabolome

译名：辅助益生菌通过调节肠道微生物组和血清代谢组减轻哮喘症状

期刊：Microbiology Spectrum

IF：7.171

发表时间：2021.10.06

通讯作者：孙志宏

通讯作者单位：内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室

实验设计

本试验采取随机、双盲、安慰剂对照方法，招募了58名年龄在18-75岁的哮喘受试者参与为期6个月的临床试验，其中益生菌组29人（11名男性，18名女性），而安慰剂组为26人（12名男性，14名女性）。益生菌组志愿者每日使用信必可和服用乳双歧杆菌Probio-M8（2 g; 3×10¹⁰ CFU/天），安慰剂组每日使用信必可和服用等量的安慰剂。分别在初始点，第1个月和第3个月采集两组志愿者的粪便样本，共计93份，使用QIAamp Fast DNA Stool Mini Kit对93份粪便样本进行DNA提取，用琼脂糖凝胶电泳和纳米分光光度计检测DNA质量，Illumina HiSeq 2500对得到的DNA进行宏基因组测序经质控后生成630.62 Gbp的高质量reads。Binning后得到高质量基因组2601个，去冗余后选出代表性种水平基因组（SGBs）389个。

结果

1 益生菌辅助治疗可改善哮喘的治疗效果试验期间通过调查临床指标发现，干预期间，与安慰剂相比益生菌组肺泡中一氧化氮浓度（CaNo；P = 0.038）和呼出一氧化氮浓度（FeNO；P = 0.049）显著降低，哮喘控制（ACT）评分显著提高（P < 0.006；图1a），且持续治疗3个月后改善效果更加显著（P <0 .022）。与0天相比，益生菌组在干预1个月后cano、feno显著降低，act评分显著提高（P < 0.05）。此外，益生菌组与安慰剂组在肺功能指标(pef、pev1、pvc)和嗜酸性粒细胞百分数等指标均未观察到辅助疗效，两组间各时间点血清ige水平无显著差异，但安慰剂组的ige水平在干预期间/后显著升高。表明probio-m8作为哮喘治疗辅助剂可以显著改善临床治疗效果。

图1 哮喘患者临床指标及宏基因组分析流程。（a）治疗对哮喘控制分数、肺泡一氧化氮浓度、嗜酸性细胞百分数、总淋巴细胞数、部分呼出一氧化氮浓度和免疫球蛋白E数量的影响。（b）宏基因组组装、分箱、比对和聚类流程，生成2601个高质量的SGBs。Pro和Pla代表益生菌组和安慰剂组。

2 哮喘患者肠道微生物的基因组特征

宏基因组测序样本binning后得到了2601、430和508个高质量、中质量和低质量的MAG（宏基因组组装基因组），原始序列和样本间的平均映射比率为77.21% ± 3.73%，表明大部分基因组属于已知的微生物群落。经drep去冗余后得到代表性的种水平基因组（SGBs）389个（图1b），其中包括10个门、19个纲、24个目、39个科、78个属和247个种。为研究未被发现的SGBs，将389个SGBs与IGG和MAGs数据库进行比对后，发现有62个SGBs未被注释到种水平，属于厚壁菌门（90.32%）。将SGBs与IGG和Cell_MAGs数据集进行交叉比较，发现27个SGB与任何当前已知的物种均不匹配（平均核苷酸相似性