睡觉都无法缓解的疲劳？IF 31.316！多组学分析慢性疲劳综合征患者的菌群-宿主互作
慢性疲劳综合征（CFS, chronic fatigue syndrome）又称肌痛性脑脊髓炎/慢性疲劳综合征（ME/CFS, myalgic encephalomyelitis/chronic fatigue syndrome），是一种严重的、慢性的、使人衰弱的疾病，其特征是一系列症状，包括疲劳、运动后不适、睡眠障碍、认知困难、疼痛和胃肠道问题。这种疾病的病因尚不清楚，目前也没有治疗方法。
近日，康涅狄格州法明顿市杰克逊实验室Derya Unutmaz博士和Julia Oh博士等人于Cell Host and Microbe（IF=31.316）期刊上发表了题为“Multi-'omics of gut microbiome-host interactions in short- and long-term myalgic encephalomyelitis/chronic fatigue syndrome patients”的文章（点击文末“阅读原文”查看文献），该研究利用代谢组+宏基因组技术分析了ME/CFS患者与健康对照组微生物群多样性、数量、代谢途径以及肠道细菌物种之间的相互作用的差异。
该研究结果发现ME/CFS短期组肠道微生物生态失调严重，特别是F. prausnitzii在内的几种产生丁酸盐的物种水平较低，ME/CFS长期组存在严重临床表型和菌群代谢异常。
研究设计
实验分组：短期病人（患病时间不超过四年）74例，长期病人（患病时间超过十年）75例，健康对照79例。采集临床表型、粪便宏基因组以及血浆代谢组数据。
主要研究成果
1. 多组学研究识别ME/CFS患者的表型特征、肠道微生物和代谢生物标志物
相较于健康人群，ME/CFS患者的临床特征除了一些已知的功能障碍，如直立性不耐受和纤维肌痛，大多数ME/CFS患者还患有其他并发症，如抑郁、头痛、便秘和焦虑。ME/CFS患者的肠道微生物群多样性较低且更加不均匀，具有更高的异质性，并且厚壁菌门：拟杆菌门比率改变。菌群失衡的现象在短期慢性疲劳患者中尤为明显，在长期慢性疲劳患者体内菌群失衡的现象在很大程度上得到恢复。将代谢组学数据、物种丰度数据以及KEGG丰度信息整合后，筛选分类模型中的top 30特征进行分类，整合后的分类模型AUC达到0.90。
图1 多组学模型可识别ME/CFS的微生物、宏基因组和代谢生物标志物
2. 长期ME/CFS患者存在严重临床表型和菌群代谢异常
纤维肌痛是区分短期和长期疾病的关键特征，随着疾病进展，在后期睡眠问题和劳累后不适症状更明显。长期患者有更多的代谢物将其与健康对照区分开来，特别是鞘磷脂和二酰基甘油。
图2 在长期患者中表型和代谢异常明显
3. 短期ME/CFS患者的肠道微生物失调更严重，丁酸减少
短期ME/CFS患者微生物多样性下降、个体间异质性增加，丁酸盐、胆汁酸和苯甲酸盐生物合成减少，伴随血液中异丁酸等代谢物水平改变，揭示了疾病发病和持续时间的潜在功能机制。
图3 微生物丁酸盐生物合成能力有限与血浆异丁酸盐和多种血液代谢物减少有关
4. 微生物组和代谢组生物标志物在其他ME/CFS队列中共享
为了探索结果的通用性，收集了当前队列1年后的代谢组学和微生物组学数据，除此之外，与另外两个独立队列：Guo等人的微生物组队列和Germain等人的代谢组队列相比较。发现ME/CFS的主要结论和已鉴定的生物标志物在所有队列中基本上是共享的。
图4 在其他队列中发现的ME/CFS的微生物和代谢组学特征
科技君点睛
单一组学数据难以系统全面地解析疾病等表型发生发展的复杂机制；多组学关联能弥补单一组学数据缺失、噪音干扰等因素带来的问题；多组学数据间相互验证，能减少单一组学分析带来的假阳性；多组学联合更有利于对生物体进行表型和调控机制的深入研究。
该研究利用代谢组+宏基因组多组学技术来探究宿主和微生物产生的代谢物以及隐含在ME/CFS中的功能，提供了丰富的临床和“组学”数据集以进一步提出机制假设，这可为诊断测试和疾病分类提供有效信息。
华大科技代谢组+宏基因组关联分析已上线了Dr. Tom多组学数据挖掘系统，用户可自主在线进行关联分析，查看结题报告、自定义绘图等，这将有利于广大科研用户进一步探究肠道微生物与人类疾病之间的调控关系。
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原文链接（点击文末“阅读原文”即可查看）：
https://doi.org/10.1016/j.chom.2023.01.001
供稿：徐洪凯
编辑：市场部
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