腸内ビロームの変化は、2型糖尿病や糖尿病性腎症と関連している

Alterations in the gut virome are associated with type 2 diabetes and diabetic nephropathy.

抄録

腸内細菌叢の変化は2型糖尿病およびその合併症の発症と関連しているが、腸内ビロームの役割については不明な点が多い。ここでわれわれは、便中ウイルス様粒子のメタゲノム配列決定により、T2Dおよびその合併症である糖尿病性腎症（DN）における腸内ビロームの変化を特徴付けた。対照群と比較して、T2D患者、特に糖尿病性腎症患者では、ウイルスの濃度と多様性が有意に低かった。81のウイルス種がT2D被験者において有意に変化していることが同定され、その中にはいくつかのファージ（例、および）の減少も含まれていた。DN患者では、12種のウイルスが減少しており、その中には 、 、 、 が含まれていた。複数のウイルス機能、特にファージが宿主細菌を溶解する機能は、T2DおよびDNにおいて著しく低下していた。健常対照群では強いウイルス-細菌相互作用がT2DとDNでは破壊されていた。さらに、腸内ウイルスマーカーと腸内細菌マーカーを併用することで、T2DとDNに対してそれぞれ99.03％と98.19％のAUCという強力な診断能を達成した。この結果から、T2Dとその合併症であるDNは、腸内ウイルスの多様性の著しい減少、特定のウイルス種の変化、複数のウイルス機能の喪失、ウイルス-細菌相関の破綻によって特徴づけられることが示唆された。腸内ウイルスと細菌の複合マーカーは、T2DとDNの診断に有用である。

Although changes in gut microbiome have been associated with the development of T2D and its complications, the role of the gut virome remains largely unknown. Here, we characterized the gut virome alterations in T2D and its complications diabetic nephropathy (DN) by metagenomic sequencing of fecal viral-like particles. Compared with controls, T2D subjects, especially those with DN, had significantly lower viral richness and diversity. 81 viral species were identified to be significantly altered in T2D subjects, including a decrease in some phages (e.g. and ). DN subjects were depleted of 12 viral species, including , and , and enriched in 2 phages ( and ). Multiple viral functions, particularly those of phage lysing host bacteria, were markedly reduced in T2D and DN. Strong viral-bacterial interactions in healthy controls were disrupted in both T2D and DN. Moreover, the combined use of gut viral and bacterial markers achieved a powerful diagnostic performance for T2D and DN, with AUC of 99.03% and 98.19%, respectively. Our results suggest that T2D and its complication DN are characterized by a significant decrease in gut viral diversity, changes in specific virus species, loss of multiple viral functions, and disruption of viral-bacterial correlations. The combined gut viral and bacterial markers have diagnostic potential for T2D and DN.