红斑狼疮患者的血液循环微生物组特征 | 血液微生物组
论文标题：A Link Between Plasma Microbial Translocation, Microbiome, and Autoantibody Development in First-Degree Relatives of Systemic Lupus Erythematosus Patients
刊登日期：2019年05月
发表杂志：Arthritis & Rheumatology
影响因子：15.483
技术手段：16S rDNA测序
系统性红斑狼疮（SLE）是一种慢性炎症性自身免疫性疾病，其特征是失去对自身抗原的耐受性和自身抗体的产生。遗传因素与SLE的发展有关，SLE患者的一级亲属发生SLE的可能性是一般人群的13倍，SLE患者的一级亲属有更高的自身抗体患病率。在正常情况下，肠上皮内膜及其分泌的因子通过屏障保护而降低肠道通透性减少因微生物易位引起的发病，然而，微生物易位在SLE中的作用及其与自身抗体水平的相关性尚不清楚。
实验分组：
1、18个不相关的健康对照组（UHCs）和18个一级亲属（FDRs）；
2、19个健康对照组（HUs）和21个SLE患者（SLE）；
采集两个队列血浆样本；
图1 研究设计与流程图
1. 与对照组相比SLE患者和一级亲属血浆中SLE相关自身抗体水平升高
图2 UHCs和FDRs与HCs和SLE患者的血浆自身抗体水平
为确定FDRs与UHCs和SLE患者与HCs相比的自身抗体水平，作者检测了两个队列中122个自身抗原和6个对照组的血浆反应性。自身抗原微阵列显示，FDRs的血浆中大量自身抗体的水平高于UHCs，SLE患者的血浆中大量自身抗体的水平高于HCs(图1A和B)。这些自身抗体不仅包括抗核抗体（ANAs），还与皮肤、肾脏、甲状腺和关节中的细胞和细胞外抗原直接相关。三到四种具有代表性的SLE相关IgG自身抗体（抗双链DNA、抗核小体、抗单链DNA和抗染色质），相比于UHCs在FDRs中显著增加（图1C-F），相比于HCs在SLE患者中显著增加（图1G-J）。以上结果与之前的研究结论一致，即与UHCs相比，在患者的FDRs中某些SLE相关的自身抗体增加。
2. 血浆中微生物TLR-4（toll样受体4）配体脂多糖（LPS）的存在与FDRs中的自身反应性IgGs的关联
图3 血浆脂多糖（LPS）水平与抗双链DNA自身抗体的产生有关
大多数关于人类自身抗体的研究都集中在TLR-7和TLR-9的作用上，而TLR-2和TLR-4在自身免疫中的研究则是在动物模型中进行的。微生物易位的结果导致微生物产物（如通用TLR配体）促进遗传易感高危个体（如SLE患者的FDRs）炎症和自身抗体的产生或形成SLE，其中一种TLR配体是LPS（一种已知的TLR-4激动剂），是微生物易位的代表性标记物。与UHCs相比，SLE患者的FDRs显示微生物易位增加，但检测血浆LPS显示在兄弟姐妹一级亲属的增加并不显著（图3A）。同样，SLE患者与HCs相比，血浆LPS水平升高（图3B）。在UHCs和FDRs联合组、HCs和SLE患者联合组中，血浆LPS水平与血浆抗双链DNA 的IgG水平呈正相关（图2C-D）。对个体组的分析显示，FDRs的血浆LPS水平与抗双链DNA水平呈显著正相关（图2C），但在SLE患者中则没有显著正相关（图2D）。
3. 在UHCs和FDRs中存在不同的循环微生物群，但在HCs和SLE患者中没有
图4 健康对照组和SLE患者的循环微生物群相对丰度
图5 对一级亲属和SLE患者与对照组相比的循环微生物组的α-多样性和β-多样性分析
为进一步研究微生物产物在自身抗体产生和SLE中的作用，作者检测了UHCs与FDRs、HCs与SLE患者的循环微生物组。细菌产物从通透性粘膜进入体循环的易位增加表明，通过研究循环微生物组可以获得对自身免疫病理的深入了解。对不相关的健康对照和一级亲属及健康对照和SLE患者的循环微生物组进行分析显示，两个对比队列的微生物群组成有一些相似性和差异性。在门水平上，与HCs和SLE队列中的所有个体相比，UHCs和FDRs队列中的所有个体的前5名中都有相似的细菌（共有菌变形菌门：Proteobacteria、放线菌门：Actinobacteria、厚壁菌门：Firmicutes和拟杆菌门：Bacteroidetes）（图4A）。为确定总体微生物群组成是否因健康状况以及样本多样性而不同，作者基于主成份分析比较UHCs和FDRs时，健康状况与总体循环微生物组组成显著相关（图5A-C)；然而，在比较HCs和SLE患者时，未发现这种关联（图5D)。
为识别UHCs和FDRs间或HCs和SLE患者间差异丰富的细菌，在对UHCs和FDRs进行比较时，确定Firmicutes是优势门，在科、属和种水平上，属于Firmicutes的细菌在UHCs和FDRs之间丰富存在差异。在Firmicutes中发现的细菌中，溶糖热厌氧杆菌（Thermoanaerobacterium saccharolyticum）和乳杆菌（Lactobacillus iners）是两种在FDRs中平均相对丰度高于UHCs的细菌；在UHCs和FDRs之间确定的剩余细菌的丰度差异属于WPS-2、Actinobacteria和Proteobacteria。与FDRs相比，UHCs的平均相对丰度主要升高。相比之下，HCs和SLE患者之间的分析得出了差异丰富的细菌，属于多个门，包括Bacteroidetes、Firmicutes、Proteobacteria、Actinobacteria、普朗菌门（Planctomycetes）和单菌门（Gemmatimonadetes）（表1）。在UHCs和FDRs及HCs和SLE患者间的分析中，一个差异丰富的重叠杆菌属（Paenibacillus）属于厚壁菌门（Firmicutes phylum）、杆菌纲（Bacilli class）、杆菌目（Bacillales order）和芽孢杆菌科（Paenibacillaceae family）。在这两项比较中，与FDRs或SLE患者相比，对照组中芽孢杆菌属（Paenibacillus）的平均相对丰度都有所增加。因此，循环微生物群的改变可能会影响SLE中自身抗体的产生。
表1 队列中差异丰富的分类群
血浆微生物易位和微生物组组成可能在影响SLE患者自身抗体的发展中至关作用。
（1）与对照组相比，FDRs和SLE患者血浆自身抗体增加；
（2）循环微生物组分析表明，与对照组相比FDRs而非患者呈现显著降低的微生物组多样性；
（3）UHCs和FDRs之间差异丰富的细菌大部分在Firmicutes中，而HCs和SLE患者之间的细菌则来自几个不同的门；
（4）Paenibacillus属的细菌是在FDRs和SLE患者菌群中唯一的重叠的差异丰富的细菌，其在FDRs和SLE患者中呈低表达，而在对照组呈高表达。
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