過敏性腸症候群患者における腸内細菌叢の組成と機能の変化

Compositional and Functional Changes in the Gut Microbiota in Irritable Bowel Syndrome Patients.

• Sun Min Lee
• Nayoung Kim
• Hyuk Yoon
• Yong Sung Kim
• Soo In Choi
• Ji Hyun Park
• Dong Ho Lee

抄録

背景・目的:

本研究の目的は、過敏性腸症候群（IBS）患者の腸内細菌叢の変化を明らかにし、それに伴う細菌機能の変化を調べることである。

Background/Aims: This study aimed to characterize the changes in the gut microbiota of irritable bowel syndrome (IBS) patients and to investigate the consequent alterations in bacterial functions.

方法:

対照群（n=12）と下痢優位のIBS患者（n=7）の糞便サンプルを用いて、16S rRNAメタゲノム配列解析と観察されていない状態の再構成による群集の系統学的調査（PICRUSt）を行った。

Methods: We performed 16S rRNA metagenomic sequencing and a phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states (PICRUSt) analyses using fecal samples from control (n=12) and diarrhea-dominant IBS patients (n=7).

結果:

サンプルはIBSの有無に応じて主座標分析によりクラスタリングされた（p=0.003）。IBS患者では、アシダミノコッカス科、スッタレラセアエ、デスルホビブリオネアセアエの発現量が有意に増加し、エンテロコッカス科、ロイコノストコッカス科、クロストリジアセアエ、ペプトストレプトコッカス科、ラクノスピラセアエの発現量が有意に減少していた。PICRUStの結果、IBS患者では二次胆汁酸生合成に関与する2つのオルソログが有意に減少していることが示された。多剤耐性、リポ多糖生合成、還元的クエン酸サイクル、クエン酸サイクルに関与するモジュールは、IBS患者で有意に増加した。一方、カチオン性抗菌ペプチド耐性や一部の輸送系に関与するモジュールは、IBS患者よりも対照群の方が多かった。

Results: The samples were clustered by the principal coordinates analysis depending on the presence of IBS (p=0.003). In the IBS patients, the abundances of Acidaminococcaceae, Sutterellaceae, and Desulfovibrionaceae were significantly increased, while those of Enterococcaceae, Leuconostocaceae, Clostridiaceae, Peptostreptococcaceae, and Lachnospiraceae were significantly decreased. The PICRUSt results indicated that two orthologues involved in secondary bile acid biosynthesis were significantly decreased in IBS patients. Modules involved in multidrug resistance, lipopolysaccharide biosynthesis, the reductive citrate cycle, and the citrate cycle were significantly increased in the IBS patients. In contrast, modules involved in cationic antimicrobial peptide resistance, and some transport systems were more abundant in controls than in IBS patients.

結論:

IBS患者における腸内細菌叢の変化は、胆汁酸変換や炎症の誘発などの細菌機能の変化につながり、IBSの病態生理学的メカニズムとして知られている。

Conclusions: Changes in the gut microbiota composition in IBS patients lead to alterations in bacterial functions, such as bile acid transformation and the induction of inflammation, which is a known pathophysiological mechanism of IBS.