胃粘膜マイクロバイオームの変化は、胃癌の組織学的ステージと関連している

Changes of the Gastric Mucosal Microbiome Associated With Histological Stages of Gastric Carcinogenesis.

• Zikai Wang
• Xuefeng Gao
• Ranran Zeng
• Qiong Wu
• Huaibo Sun
• Wenming Wu
• Xiaomei Zhang
• Gang Sun
• Bin Yan
• Lili Wu
• Rongrong Ren
• Mingzhou Guo
• Lihua Peng
• Yunsheng Yang

抄録

新生物学的進行の段階を越えた胃マイクロバイオームの変化については、まだ十分に理解されておらず、特に、萎縮性/腸内転化病変と浸潤性癌との間の表現型の架け橋として認識されている上皮内新生物症（IN）については、十分に理解されていない。健常対照者（HC）30例、非萎縮性慢性胃炎（CG）21例、胃腸内転形成（IM）27例、IN25例、胃癌（GC）29例を対象に、16S rRNA遺伝子プロファイリングにより胃腸内細菌叢を調査した。その結果、Armatimonadetes, Chloroflexi, Elusimicrobia, Nitrospirae, Planctomycetes, Verrucomicrobia, WS3は、CG, IM, IN, GCの順に細菌の多様性が低下していた。また、放線菌、バクテリ菌、定着菌、フソバクテリア、SR1、TM7は、INとGCに濃縮されていた。群集レベルでは、グラム陽性菌と嫌気性菌の割合は他の組織型と比較してINとGCで増加したが、好気性菌と顔面性嫌気性菌の割合はGCで有意に減少していた。IN形成後には胃マイクロバイオータの機能に顕著な変化が認められた。硝酸酸化細菌Nitrospiraeの減少と硝酸/亜硝酸還元酵素機能の低下は、腫瘍の進行に伴う硝酸塩の蓄積を示唆していた。我々はランダムフォレストモデルを構築したが、その精度は非常に高く（AUC > 0.95）、それは5つの胃腸内細菌の分類の低さで組織学的タイプを予測することができた。以上のことから、胃内細菌叢の組成と機能の変化パターンは、新生物学的進行の段階を非常に示唆するものであることがわかった。

The changes of gastric microbiome across stages of neoplastic progression remain poorly understood, especially for intraepithelial neoplasia (IN) which has been recognized as a phenotypic bridge between atrophic/intestinal metaplastic lesions and invasive cancer. The gastric microbiota was investigated in 30 healthy controls (HC), 21 non-atrophic chronic gastritis (CG), 27 gastric intestinal metaplasia (IM), 25 IN, and 29 gastric cancer (GC) patients by 16S rRNA gene profiling. The bacterial diversity, and abundances of phyla Armatimonadetes, Chloroflexi, Elusimicrobia, Nitrospirae, Planctomycetes, Verrucomicrobia, and WS3 reduced progressively from CG, through IM, IN to GC. Actinobacteria, Bacteriodes, Firmicutes, Fusobacteria, SR1, and TM7 were enriched in the IN and GC. At the community level, the proportions of Gram-positive and anaerobic bacteria increased in the IN and GC compared to other histological types, whereas the aerobic and facultatively anaerobic bacteria taxa were significantly reduced in GC. Remarkable changes in the gastric microbiota functions were detected after the formation of IN. The reduced nitrite-oxidizing phylum Nitrospirae together with a decreased nitrate/nitrite reductase functions indicated nitrate accumulation during neoplastic progression. We constructed a random forest model, which had a very high accuracy (AUC > 0.95) in predicating the histological types with as low as five gastric bacterial taxa. In summary, the changing patterns of the gastric microbiota composition and function are highly indicative of stages of neoplastic progression.

Copyright © 2020 Wang, Gao, Zeng, Wu, Sun, Wu, Zhang, Sun, Yan, Wu, Ren, Guo, Peng and Yang.