Sci Adv | 多组学分析助力揭示抑郁症新病理机制

责编丨酶美

抑郁症（MDD）是一种常见的精神障碍，具有高患病、高自杀、高致残的特点，WHO预测2030年抑郁症将成为全球疾病负担第一位的疾病。目前抑郁症的发病机制尚未完全阐明，国内外多项研究提示肠道微生物紊乱与MDD发生密切相关。肠道微生物群包含大量的细菌和病毒，既往研究更多地关注MDD的肠道微生物的组成改变，但对于其微生物组功能尤其是病毒组功能知之甚少，揭示它们的功能及相互作用将有助于更深入地理解肠道生态系统紊乱在MDD发病中的作用。

2020年12月2日，Science Advances在线发表了题为Landscapes of bacterial and metabolic signatures and their interaction in major depressive disorders研究论著，研究团队采用宏基因联合非靶向代谢组学的方法，率先描绘了抑郁症（MDD）的肠道细菌组、病毒组和粪便代谢组学特征，结果显示MDD存在以微生物源氨基酸代谢紊乱为特征的肠道微生态失调，证实了微生物-肠-脑轴在抑郁症发病机制中的重要作用，该研究为未来MDD精准诊断的新生物学标记和治疗新靶点提供了科学依据。

本研究采用宏基因联合非靶向代谢组学的方法，比较了MDD患者和健康人的肠道细菌组、病毒组和粪便代谢组学特征，并阐明其相互作用。共计纳入了311例受试者，其中MDD患者156例，健康人155例，分为测试集（236例）和验证集（75例）。

研究发现：

（1）MDD和健康人有3个噬菌体，47个菌种和50个粪便代谢物存在明显差异。MDD相对健康人主要表现出拟杆菌属丰度增加，而布劳特氏菌属(Blautia)和优杆菌属(Eubacterium)丰度减少。

（2）共表达网络分析显示细菌与粪便代谢产物形成了强烈而广泛的共表达关联；而噬菌体与细菌或粪便代谢产物只表现出轻度的相关性。

抑郁症肠道噬菌体、细菌和粪便代谢物的共表达网络分析。总的来说，细菌与粪便代谢产物广泛关联；而噬菌体与细菌或粪便代谢产物只表现出轻度的相关性。在这个共表达网络中，不同的细菌主要聚类成三个cluster。Cluster1由拟杆菌属的8种菌种组成，均在抑郁症患者中富集；Cluster 2主要由布劳特氏菌属(Blautia) 的5种菌种组成，在抑郁患者中均降低；Cluster 3包含2种上调和4种下调的优杆菌属菌种。

（3）氨基酸代谢紊乱与抑郁症的肠道生态系统密切相关，其中“精氨酸、脯氨酸和GABA代谢”、“苯丙氨酸代谢”和“色氨酸代谢”紊乱尤为突出。

（4）选择差异菌种、噬菌体和代谢物中的各2种代表性指标进行组合，可以有效诊断抑郁，AUC为0.98。

抑郁症患者存在氨基酸代谢代谢异常。将抑郁患者和健康人的差异微生物组酶基因和粪便代谢物映射到KEGG的氨基酸代谢途径，共找到561个差异酶基因。这些微生物基因和粪便代谢物主要汇集到 “精氨酸、脯氨酸和GABA代谢”、“苯丙氨酸代谢”和“色氨酸代谢”三种氨基酸代谢途径

上述工作首次系统地描绘了抑郁症的肠道细菌组、病毒组和粪便代谢组学特征及其相互作用网络，采用差异微生物组酶基因映射到特定代谢通路的分析新策略，为解析抑郁症的肠道微生物紊乱机制提供了新的方向。该项研究由国内三个研究团队共同完成，通讯作者分别是重庆医科大学附属的第一医院谢鹏教授、首都医科大学附属北京安定医院王刚教授、浙江大学医学院附属第一医院胡少华教授。首都医科大学附属北京安定医院杨健研究员和重庆医科大学附属的第一医院郑鹏研究员为共同第一作者。

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