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Cell子刊:无需穿刺,粪便微生物有望检测早期脂肪肝和肝硬化!

2017/05/05 来源:生物探索
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导读
非酒精性脂肪肝往往发展到晚期才会出现明显症状,目前,仍然没有较好的方法来诊断这一疾病。近日,在发表于Cell Metabolism上的一项研究中,研究人员发现患者粪便样本或肠道菌群或许就可用于预测晚期NAFLD,精确度为88%至94%。


非酒精性脂肪肝(NAFLD)是一种肝组织学改变与酒精性肝病相类似,但无过量饮酒史的临床病理综合征。该病最终可导致肝硬化和肝癌,但病症往往发展为晚期时才会被发现。并且,诊断还需要进行侵入性的肝穿刺活检。为了更早、更无创地检测NAFLD,加州大学圣地亚哥医科大学NAFLD研究中心,人类长寿研究所和J.Craig Venter研究所的研究人员发现,患者粪便样本或肠道菌群或许就可用于预测晚期NAFLD,精确度高达88%至94%。这项涉及135名参与者的概念验证研究于5月2日在Cell Metabolism上发表。

“美国大约有超过1亿的成年人和儿童可能患有NAFLD,但是,准确地诊断患有或处于该疾病风险中的患者仍然十分困难。”本研究的第一作者Rohit Loomba教授说,“大约有50个新的NAFLD药物在研发中,包括5种在未来两年内将有可能被批准使用的药物。如果我们能够更好地诊断这种疾病,我们将在这些实验中招募更加合适的患者,最后就能够更好地预防和治疗这种疾病。”

NAFLD的确切原因仍然是未知的,但饮食和遗传学起着重要的作用。超过50%的肥胖者也患有NAFLD。近年来,越来越多的证据表明,肠道微生物组成可能会影响我们的肥胖风险。Loomba和团队开始怀疑肠道微生物群体是否也可能和与肥胖相关的肝脏疾病有关。如果是,那么能否通过检测粪便微生物来诊断NAFLD状态呢?

早期和晚期NAFLD粪便微生物组分存在差异

为了回答这些问题,Loomba和团队调查了两组不同的患者。第一组包括86例经过活组织检查诊断的NAFLD患者。其中72例为轻/中度NAFLD,14例为晚期。通过对每个参与者粪便样本中提取的微生物基因进行测序,确定细菌分布情况,以及相对丰度。研究人员发现37种细菌种类能够将轻/中度NAFLD与晚期疾病区分开来,通过这种方法能够预测哪些患者疾病发展到晚期,并且精确度高达93.6%。

该小组通过第二项研究进一步验证了这一发现,其中包括16名晚期NAFLD患者和33名健康人作为对照。在该实验中,研究人员发现了9种细菌,通过这项细菌相对数量研究人员能够将NAFLD患者与健康志愿者进行区分,精确度达88%。这些细菌中有七种与前一组实验中发现的37种重叠。


图片来源:研究原文

在人类肠道中发现了四种主要类型的细菌:Firmicutes,Proteobacteria,Bacteroidetes和Actinobacteria。Loomba和团队发现,与早期NAFLD患者相比,晚期NAFLD患者粪便中有更多Proteobacteria和更少的Firmicutes。在菌种水平上,研究人员发现E. coli丰度存在差异——这些细菌在晚期NAFLD患者中的高了三倍多。

未来或可用于早期NAFLD诊断

“我们相信,这项研究为通过粪便菌群检测晚期肝纤维化奠定了基础。”研究的资深作者,J.Craig Venter研究所所长Karen E. Nelson博士说,“或者至少帮助我们最大限度地减少必须进行肝穿刺活检的患者数量。”

虽然Loomba估计,如果这项技术现在已经进入市场,基于粪便的微生物诊断可能会花费1500美元,但他预测,由于基因组测序和分析技术的进步,未来五年的成本将降至不到400美元。

尽管这一研究成果令人兴奋,但研究人员也警示,迄今为止,这项新的诊断方法仅在一个单一,高度专业化的医疗中心的小规模患者组中进行了测试。该团队正在申请拨款资金以便在多个站点更大的队列中扩大研究。即使成功,用于监测NAFLD的大便检验也还需至少五年才能用于患者。Loomba还指出,虽然不同的微生物种类可能与晚期NAFLD有关,但本研究并没有表明这些微生物的存在与否是否会导致NAFLD。

“我们将进行进一步的研究,以评估这些微生物菌种在肠道渗透性,肝脏炎症和其他诱导肝损伤的因素及影响NAFLD疾病发展中的作用。”该研究的共同作者David A. Brenner说。

人类长寿公司联合创始人兼执行主席,研究共同作者J.Craig Venter博士说:“了解微生物群体,就像人类基因组测序一样,是人类健康和疾病难题的一部分。此外,一些新技术,如机器学习也推动了对这些数据进行解读的水平。”

参考资料:

Gut Microbiome-Based Metagenomic Signature for Non-invasive Detection of Advanced Fibrosis in Human Nonalcoholic Fatty Liver Disease

Stool microbes predict advanced liver disease

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