IgA肾病患者肠道菌群及代谢失衡与外周血中色氨酸代谢AhR和NLRP3炎性小体的相关性

摘要

目的 本研究旨在通过联合16S rRNA测序和液相色谱-质谱技术，分析IgAN患者肠微生物及血清色氨酸代谢与炎性小体(NLRP3)之间的关系，深入探讨色氨酸代谢和NLRP3在IgAN疾病进展中的关系，进一步为IgAN的早期疾病预防寻找新的治疗靶点。方法 收集遵义医科大学附属医院2022年3月至2023年3月肾活检确诊的原发性IgAN患者(P组)21例和健康对照者(H组)21例进行粪便16S rRNA测序及血清代谢组学检测，分析比较两组粪便肠道菌群和血清代谢物的差异性。采用ELISA法检测两组血清中芳香烃受体(AhR)、NLRP3、半乳糖缺陷型IgA1(Gd-IgA1)、白介素-18(IL-18)、白介素-6(IL-6)细胞因子的水平。筛选出两组显著差异的肠道菌群和血清代谢物，通过网络分析差异菌群和血清代谢物与外周血生物标志物和临床指标的相关性。结果 与对照组相比，IgAN患者肠道菌群的结构组成、多样性及丰富度显著降低，主要以机会致病菌的增加和有益菌的减少为主(P<0.05)。与健康对照组相比，IgAN患者外周血中AhR、NLRP3、Gd-IgA1、IL-18、IL-6水平显著升高(P<0.05),血清代谢物鉴定出26种下调代谢物(VIP>2,P<0.01)和25种上调代谢物(VIP>1.25,P<0.01)。上调代谢物中主要涉及色氨酸、精氨酸、脯氨酸等代谢相关的信号传导路径，下调代谢物则主要涉及初级胆汁酸、不饱和脂肪酸生物合成、甘油磷脂及胆碱代谢途径。Spearman相关性分析结果显示，有害粪芽孢菌属和Hungatella与色氨酸代谢物中5-羟-色胺酸呈正相关(r=0.427,P=0.004;r=0.516,P=0.000 4),而有益菌中毛螺菌属与胆汁酸合成路径中3β,7α-二羟基-5-胆甾酸(r=0.411,P=0.006),5β-胆甾烷-3α,7α,12α-三醇(r=0.382,P=0.012),7α,12α-二羟基胆甾醇-4-烯-3-酮(r=0.308,P=0.046)呈正相关。另外，IgAN患者的临床指标如血肌酐(r=0.684,P=0.000 1)、24 h尿蛋白定量(r=0.526,P=0.000 4)与色氨酸代谢物5-羟-色胺酸呈正相关；24 h尿蛋白定量、血肌酐及镜下红细胞计数与初级胆汁酸中3β,7α-二羟基-5-胆甾酸(r=-0.439,P=0.003;r=-0.561,P=0.000 1;r=-0.494,P=0.000 8),5β-胆甾烷-3α,7α,12α-三醇(r=-0.512,P=0.005;r=-0.634,P=0.000 1;r=-0.361,P=0.018)等不饱和脂肪合成途径呈负相关。结论 IgAN患者肠道菌群显著失调，导致色氨酸代谢产生的AhR配体升高，进而激活NLRP3炎性小体(通过IL-1β通路),加剧肾损伤(肌酐、尿蛋白升高)。同时，产短链脂肪酸菌减少与胆汁酸代谢紊乱并存，表明菌群-代谢存在双向互作。靶向调控肠道菌群介导的色氨酸-AhR-NLRP3轴是潜在治疗策略。

关键词

IgA肾病 / 肠道菌群 / 16S rRNA / 代谢组学 / NLRP3