摘要

背景：肠道微生物可以影响人体大脑功能和行为。近期研究表明，肠道微生物群可能在阿尔茨海默病（Alzheimer’s diease，AD）的发病机制中发挥重要作用。

目的：探讨AD患者肠道菌群组成及其与认知功能和神经精神症状（neuropsychiatric symptoms，NPS）的关系。

方法：收集60例AD患者（30例NPS患者和30例非NPS患者）和32例健康对照者（healthy control，HC）的粪便标本并采用16S核糖体RNA测序法对标本进行分析。通过重建未观察到的状态对群落进行系统发育研究来预测肠道微生物区系的功能变化。分析不同细菌类群与认知能力[简易智能精神状态量表（Mini-Mental State Examinatio，MMSE）、临床痴呆评定量表（Clinical Dementia Rating，CDR）]和NPS的相关性。

结果：AD患者的粪便微生物组成与HC明显不同。双歧杆菌属、鞘氨酰胺单胞菌属、乳酸杆菌属和蓝脓杆菌属富集，而臭杆菌属、热厌氧菌属和乳突杆菌属减少。与未合并NPS的AD患者相比，合并NPS的AD患者噬几丁质菌科、太白菌属和热厌氧菌属数量减少。AD与HC、AD合并NPS与不合并NPS患者间的功能通路不同。相关性分析显示，鞘氨醇菌属与MMSE呈负相关；热厌氧菌属和乳突杆菌属与MMSE呈正相关，与CDR呈负相关。纤维粘网菌科、红螺菌科和纤维弧菌属与NPS正相关，而噬几丁质菌科、太白菌属和热厌氧菌属与NPS负相关。

结论：AD患者存在与认知相关的肠道微生物群改变，且合并NPS和未合并NPS的AD患者差异分类群与NPS域存在不同的相关性。这有助于进一步了解AD的发病机制和探索潜在的治疗靶点。

原文链接：

https://content.iospress.com/articles/journal-of-alzheimers-disease/jad201497

Zhou YZ, Wang Y, Quan MN, et al. J Alzheimers Dis . 2021;81(2):583-595. doi: 10.3233/JAD-201497.

研究解读

2021年4月，北京首都医科大学宣武医院神经内科、神经疾病高创中心贾建平教授团队在国际知名期刊Journal of Alzheimer’s Disease（《阿尔茨海默病杂志》）上发表了题为 “阿尔茨海默病的肠道菌群变化及其与认知和神经精神症状的相关性”的研究论文。该研究应用16S核糖体RNA测序技术分析了阿尔茨海默病（Alzheimer’s Disease，AD）患者粪便微生物群的组成与功能变化，结合临床量表评定，探讨AD患者肠道菌群组成及其与认知功能和神经精神症状（neuropsychiatric symptoms，NPS）的关系，为AD的个性化治疗提供潜在的策略。

AD的核心症状是认知能力的逐渐下降，常伴有神经精神症状。以前，AD患者的NPS被认为是AD认知障碍的偶然或继发症状。然而，近年多项研究指出，AD患者的NPS可相对独立于认知障碍，伴与不伴NPS的AD患者存在不同的病理特征（萎缩、脑灌注/代谢、组织病理学），表明两种 AD之间可能存在不同的发病机制。是否存在NPS表现的AD 患者可能具有不同的神经递质和产生代谢物的微生物群，并且大脑中不同的神经递质水平会导致 AD 患者出现不同的 NPS表现，表明肠道微生物群可能与 AD 患者的 NPS 相关。

贾建平教授团队收集了60例AD患者和32例相匹配的健康对照者（healthy control，HC）的粪便标本，其中AD患者包括30例NPS患者和30例非NPS患者。采用16S核糖体RNA测序法对标本进行分析，通过PICRUSt (Phylogenetic Investigation of Communities by Reconstruction of Unobserved States，重建未观察到的状态对群落进行系统发育研究)技术来预测肠道微生物区的功能变化。PICRUSt的原理是基于已测细菌基因组的16S rRNA全长序列，推断它们的同源基因功能谱，对Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG)数据库中其它未测物种的基因功能谱进行推断，构建古菌和细菌域全谱系的基因功能预测谱，最后，将测序得到的菌群组成“映射”到数据库中，对菌群代谢功能进行预测。该研究证实，AD患者的粪便微生物组成与健康对照者明显不同。AD患者肠道双歧杆菌、鞘氨酰胺单胞菌、乳酸杆菌和蓝脓杆菌富集，而臭杆菌、厌氧菌和乳突杆菌减少。通过多样性分析，研究者发现，与未合并NPS的AD患者相比， Chao1、 ACE 和 Shannon指数略有升高，但差异不具有统计学意义（图1A）。研究者进一步通过LEfSe 相关性分析发现，纤维粘网菌、红螺菌科和纤维弧菌属与NPS正相关，而噬几丁质菌科、太白菌和厌氧菌与NPS负相关（图1B）。

研究者进一步分析了肠道菌群与AD临床特征之间的关系。热图显示（图2A），鞘氨醇单胞菌、梭状芽胞杆菌XlVa、嗜胆菌属、魏斯氏菌属和沉积物漠河杆菌与AD患者简易智力状态检查量表（MMSE）评分呈负相关；相反，臭杆菌属、真杆菌属、厌氧杆菌属和乳头杆菌属则与 MMSE 评分呈正相关。此外，研究者选取了NPI 中的前10个最常见的症状进行相关分析。由于所有入组的 AD 患者都没有欣快症状，因此仅分析了肠道微生物群组和九种 NPS的关系（图2B），包括妄想、幻觉、激越、抑郁、焦虑、冷漠、去抑制、易激惹和异常运动活动。研究者发现，纤维粘网菌及噬纤维菌目的丰度与幻觉和焦虑呈正相关，红螺菌科丰度与去抑制呈正相关，细胞弧菌属丰度与妄想、激越和易激惹呈正相关。而来自拟杆菌门的几丁质噬菌科和厚壁菌门的厌氧菌属与抑郁呈负相关，其中厌氧菌与抑郁之间的负相关性最强。

贾建平教授团队的研究成果表明，特定的肠道细菌组成可能会导致AD患者的认知障碍和特定的NPS表现，可能为AD的发病机制、早期诊断、及个性化治疗提供新的靶点和潜在的策略。

图1. 比较AD患者合并NPS和不合并NPS的细菌群落多样性和组成。A）箱型图描述了AD合并NPS患者与不合并NPS患者粪便微生物群的α多样性。B) LEfSe分析显示，有NPS（阳性评分）的AD患者与无NPS（阴性评分）的AD患者粪便微生物菌群有显著差异。列出了LDA得分（log10）> 2和P < 0.05（红色，AD合并NPS；蓝色，AD不合并NPS）。AD，阿尔茨海默病；AD合并NPS，阿尔茨海默病合并神经精神症状；AD不合并NPS，阿尔茨海默病不合并神经精神症状。

图2. 差异细菌分类群与 AD 临床特征之间相关性的热图。

A)     热图说明了差异细菌分类群与 AD 认知测量之间相关性；B) 热图说明了 AD 患者的差异细菌分类群与 NPS 之间的相关性。注：红色表示正相关，蓝色表示负相关； ∗p < 0.05，∗∗p < 0.01。 AD，阿尔茨海默病； NPS，神经精神症状； MMSE，简易精神状态检查；CDR，临床痴呆评级；c、纲；o，目；f、科；g，属。