哈喽小伙伴们大家好，今天分享一篇近期发表在Alzheimer's Research & Therapy（IF: 8.82）的文章，该文章作者基于SRA数据库中已有的阿尔茨海默病（AD）患者和健康对照的微生物组样本进行重分析，以聚焦未被关注的肠道病毒组与AD的关系。

原文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37608325/

背景：

阿尔茨海默病（AD）影响全球约5000万人，是痴呆的主要原因，也是严重的全球健康问题。该病的特征是淀粉样蛋白β蛋白（Aβ）斑块逐渐积聚和过度磷酸化的tau神经原纤维缠结，导致神经炎症、神经元丢失和认知障碍。尽管对AD的发病机制和过程提出了许多假设，但其确切的起因和发展过程仍然未知，目前临床试验的治疗方法也没有显著的效果。

近年来，肠道微生物-脑轴引起了广泛关注，被视为中枢神经系统疾病的治疗目标。越来越多的研究表明，肠道菌群在调节神经系统退行性过程、认知功能和神经系统疾病中发挥关键作用。然而，大多数研究集中在肠道细菌组成，对于肠道病毒组的研究还不够充分。肠道病毒组包括真核病毒和噬菌体，对人体健康有广泛的影响。

噬菌体是肠道病毒组中最丰富的成份，对微生物群落的多样性、数量、进化和生理功能具有重要影响。一些特定噬菌体已经显示出在感染细菌和分子生物学研究等领域的潜在应用和益处。细菌组失调被认为是多种疾病，包括AD的发病因素。不同类型的病毒在AD中扮演着双重角色，其中真核病毒被认为是潜在的致病原，而一些噬菌体则可能成为潜在的治疗剂。

有关病毒与AD之间联系的研究已经积累了大量证据支持。然而，对AD患者肠道微生物组中特定病毒成分的研究还存在较大的空白。为了填补这个研究缺口，本研究进行了宏基因组学分析，旨在确定能够有效区分AD患者和健康对照组个体的肠道病毒标记。

结果：

1、研究项目的设计和参与者

研究选取了30名Aβ+AD患者和35名HCs成为样本。两组之间在年龄和性别上没有统计学差异，且在其他相关因素如体重指数、动脉高血压、糖尿病和类风湿性关节炎等方面也没有显著差异。Aβ+AD患者在认知能力方面表现出降低，且使用乙酰胆碱酯酶抑制剂和抗抑郁药物的比例较高。

研究人员对65个样本进行了测序，共得到了2,267,731,716个序列读数。经过预测和过滤处理，发现了80种病毒，分属四个门、七个科、二十二个属和八十个物种。所有样本的Good's覆盖度均超过99%。

在门水平上，交互式饼图显示霍夫奈病毒门（Hofneiviricota）、小 RNA 病毒超群门（Pisuviricota）和尾噬菌体门（Uroviricota）在两组中均存在，其中尾噬菌体门（Uroviricota）是最常见的（Aβ+AD患者为78%，HCs为87%）。在Aβ+AD患者中，尾噬菌体门（Uroviricota）的丰度比HCs低9%，而Pisuvirico的丰度较高11%（A）。在科水平上，交互式饼图显示长尾噬菌体科（Siphoviridae）、痘病毒科（Poxviridae）、肌尾噬菌体科（Myoviridae）和短尾噬菌体科（Podoviridae）是两组中最丰富的科。将Aβ+AD患者与HCs进行比较，长尾噬菌体科（Siphoviridae）和短尾噬菌体科（Podoviridae）的丰度分别减少了9%和2%，而痘病毒科（Poxviridae）的丰度增加了11%（B）。

研究人员进一步分析核心病毒组成，发现Aβ+AD患者的核心病毒组包含9个属和19个物种，而HCs的核心病毒组包含19个属和29个物种。其中，一些病毒仅在Aβ+AD患者组中找到，而另一些病毒仅在HCs中找到（C和D）。

A、B 饼图分别描绘了 Aβ + AD 和 HC 的肠道病毒组组成谱和核心肠道病毒组。C， D ：Aβ + ADs和HCs中核心病毒组在属和物种水平上的热图

2、参与者肠道的丰富性和多样性

与HCs相比，Aβ+AD患者在肠道病毒组的α多样性方面表现出较低水平，这得益于各种多样性指数的结果（观察指数：p < 0.0001；Chao1指数：p < 0.0001；Shannon指数：p = 0.0062；Simpson指数：p = 0.0124）（A）。此外，基于Bray-Curtis差异距离和Jaccard指数的非度量多维标度分析（NMDS）分析表明，Aβ+AD患者与HCs之间存在显著的个体间差异（Bray-Curtis和PERMANOVA：p = 0.035；Jaccard指数PERMANOVA：p = 0.033）（B）。

Aβ + AD 和 HC 中的肠道病毒组丰富度、多样性和个体差异

3、Aβ + AD和HCs中肠道病毒组的分类差异

采用线性判别分析效应量（LEfSe）分析鉴定Aβ+AD和HCs之间丰度不同的病毒种类。 A表明，基于线性判别分析（LDA）评分，与HCs相比，Aβ + ADs表现出拟杆菌噬菌体B124丰度显著增加，几种乳球菌噬菌体丰度显著降低，包括bIL285，乳球菌噬菌体bIL286，乳球菌噬菌体bIL309，乳球菌噬菌体BK5 T，乳球菌噬菌体BM13，乳球菌噬菌体P335 sensu lato，乳球菌噬菌体phiLC3， 乳球菌噬菌体r1t，乳球菌噬菌体Tuc2009，乳球菌噬菌体ul36和乳球菌病毒bIL67。此外，与HCs相比，Aβ+AD患者还显示出埃希氏菌噬菌体P13374和明串珠菌病毒LN的水平降低。通过LEfSe分析显示了Aβ+AD患者与HCs之间病毒特征的配对Wilcoxon检验结果（p < 0.05）。作者还进行了Benjamini-Hochberg（BH）检验，显著性水平为q<0.05。结果显示：噬菌乳球菌IL309，埃希氏菌噬菌体P13374、乳球菌噬菌体bIL286、乳球菌和噬菌体BK5 T的q值低于0.05，表明这些发现是显著的（B）。

Aβ + AD和HC之间的肠道病毒特征显著不同

A： LEfSe分析确定了Aβ + AD和HC中差异丰度最高的病毒物种（p < .05;LDA 评分 2），富含 HC 的病毒物种用阴性 LDA 评分表示（绿色），富集在 Aβ + AD 中的病毒物种用阳性 LDA 评分表示（红色）。B： 通过LEfSe分析（p < 0.05）和Benjamini-Hochberg（BH）检验鉴定的每个重要病毒物种的成对Wilcoxon检验，用于错误发现率（FDR）调整（q < 0.05）。

作者使用受试者工作特性曲线下的面积（AUROC）分析评估已鉴定的病毒特征区分Aβ + AD和HC个体的能力。AUROC结果表明，乳球菌噬菌体bIL309、乳球菌噬菌体bIL286、噬菌体乳球菌BK5 T、乳球菌噬菌体P335和拟杆菌噬菌体B12414等病毒特征的预测值为0.64至0.75（AUROC;95%CI，p<0.05），而其余9个特征的AUROC值范围为0.60至0.64，p值范围为0.054至0.169（AUROC；95%CI）（A)。结合所有15个具有统计学意义的病毒特征，AUROC评分增加到0.96（p < 0.0001）（B)。

：用于区分Aβ + AD和HC的病毒特征的AUROC分析

小结

该研究通过宏基因组分析，已经鉴定和表征了具有潜力作为AD生物标志物的显著肠道病毒特征。这些发现有助于理解肠道病毒组在AD发病机制中的作用，并可能为基于这些病毒特征评估的AD诊断或预后工具的开发铺平道路。需要进一步的研究和验证来完全确定这些生物标志物在AD诊断和管理中的临床实用性。

创新性

作者基于SRA数据库中已有的阿尔茨海默病（AD）患者和HCs的微生物组样本进行重分析，以聚焦未被关注的肠道病毒组与AD的关系。他们基于年龄信息和病毒丰度进行了筛选，从30名淀粉样蛋白阳性AD患者（Aβ + ADs）和35名健康人的测序数据出发，进行了鉴定分析和比较。Siphoviridae科噬菌体和乳球菌噬菌体可作为AD的病毒生物标志物。首次在肠道中发现的这些病毒特征可有效区分AD患者和健康人群。