2022-07-22
《Journal of Advanced Research》
影響因子：12.822
最近，派森諾與上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院合作，在知名期刊《Journal of Advanced Research》發表論文，解析了高血壓疾病條件下口腔-腸道微生物傳播的影響與關聯。運用16S和宏基因組研究方法，得到以下幾個方面的重要成果：
本研究為支持口腔微生物群與高血壓之間的強關聯提供了全面的證據。本文發現在高血壓患者中有14個唾液-屬和15個齦下菌斑-屬發生了顯著改變。
首次發現有15個口腔微生物菌屬與血壓有關。口腔微生物群和其他臨床參數之間也建立了新的聯系。
本研究鑒定了唾液、齦下菌斑和糞便中共存的物種，并說明了口腔和腸道樣本類型之間的共存物種之間的關聯。
本研究確定了高血壓患者中重要的口腔-腸道傳播微生物。5個屬水平下的16個物種被確定為口腔-腸道遞質。特別是物種Veillonella被確定為在高血壓參與者中穩定富集的口腔-腸道遞質。
這項研究已經在動物研究中證明了口腸微生物傳播和高血壓之間的潛在因果關系——來自高血壓參與者的唾液加劇了血管緊張素-II誘發的高血壓。Veillonella可以在所有接受人類唾液的小鼠的腸道中定植，而在接受高血壓參與者唾液的小鼠的腸道中更豐富。
研究背景
有相當多的證據表明牙周炎（Periodontitis，PD）與高血壓（Hypertension，HTN）有關，但這種聯系背后的機制尚不清楚。同時，口腔微生物群失調會加重不同的系統性疾病，但高血壓患者中口腔微生物群的改變及其對血壓的影響仍有待研究。因此，本文以此為切入點，旨在表征口腔和腸道微生物群的變化及其在高血壓中的作用。
研究方法
本文通過HTN和no-HTN的比較，分析口腔和腸道微生物群在HTN中的作用。然后，對C57BL/6J小鼠進行抗生素預處理，以耗盡腸道微生物群，再通過灌胃移植人唾液，以檢測口腔-腸道微生物異常傳播對HTN的影響。
實驗對象
唾液，齦下菌斑，糞便
測序區域
16S rRNA基因V3V4區測序+宏基因組測序
測序方法
Illumina NovaSeq
研究結果
①臨床數據分析
通過測定參與人群的收縮壓和舒張壓，發現牙周炎患者的血壓更高，說明了牙周炎與血壓升高相關。
②高血壓患者的菌群組成和多樣性變化
通過alpha多樣性分析，發現, Chao1, Faith’s PD, Shannon 和 Pielou’s Evenness 指數，HTN組均低于no-HTN組，也就是高血壓患者的口腔微生物和腸道微生物的alpha多樣性指數都要比非高血壓人群的低，雖然沒有一個差異達到統計學意義。而PCoA分析表明，HTN組和no-HTN組的口腔微生物群和腸道微生物群都有顯著差異。
緊接著進行物種組成分析，其結果表明了HTN患者和no-HTN人群的口腔和腸道微生物群的組成差異。門水平上，唾液和齦下菌斑的優勢門有厚壁菌門、擬桿菌門、變形菌門、放線菌門和梭菌門。糞便中是厚壁菌門和擬桿菌門。在所有 3 種類型的樣品中，與no-HTN組相比，HTN中的厚壁菌門顯著減少，并且HTN組的唾液和齦下菌斑中的變形菌門顯著增加。同時，又在屬水平上進一步分析了微生物群的組成，發現在前50個屬中，唾液微生物群14個屬，牙齦下微生物群15個屬，腸道微生物群10個屬，在HT組與no-HTN組之間存在顯著差異。
③口腔/腸道微生物群與血壓等臨床參數的關聯分析
為了評估HTN患者中口腔和腸道微生物群改變的臨床意義，本文采用斯皮爾曼相關分析來評估臨床參數（血壓、免疫力、炎癥標志物）與唾液、齦下菌斑和糞便中前50個屬的相對豐度之間的相關性。本文首先研究了菌群與BP之間的關系。所有與BP顯著正相關或HTN顯著升高的屬用紅色顯示，所有與BP顯著負相關或HTN顯著降低的屬用藍色顯示。具體表現為：
在唾液中，SBP與Actinobacillus呈正相關，與Catonella、Megasphaera、Prevotella、Veillonella和[Prevotella] 呈負相關；DBP與Rothia呈正相關，與Catonella呈負相關。
在齦下菌斑中，SBP與Lautropia 、Rothia呈正相關，與Atopobium、Prevotella、Selenomonas、Dialister、Olsenella、Desulfomicrobium和 [Polyangium]呈負相關；DBP與Oribacterium呈正相關，與[Polyangium] 和 Neisseria呈負相關。
在糞便中，SBP和DBP都與Collinsella呈顯著正相關，與Faecalibacterium 和Roseburia呈負相關；同時，DBP與Weissella, Lachnobacterium, 和[Prevotella]呈顯著正相關。
同時，鑒于炎癥在HTN中的重要性，又分析了炎癥標志物和微生物群之間的關系，發現牙周炎（PD）相關菌屬，比如唾液中的Porphyromonas, 齦下菌斑中的Porphyromonas, Fusobacterium和Treponema 都與血漿IL-6呈顯著正相關；
唾液中的Porphyromonas與血漿CRP呈顯著正相關。隨后進一步分析了免疫學參數和菌群之間的關系，重點是紅色或藍色高亮顯示的微生物。白細胞計數和白細胞比值與口腔/腸道微生物群的豐度呈相似的相關性模式。有趣的是，每種樣本類型中的Veillonella與至少一個白細胞計數/比值顯著相關。
綜上所述，這些結果顯示口腔/腸道微生物群與血壓/其他臨床參數密切相關，提示微生物群會直接影響血壓或通過調節與血壓相關的臨床參數間接影響血壓。
④HTN中微生物群的口腔-腸道微生物群之間的通信
已有研究表明口腔-腸道微生物傳播在不同疾病中的重要性，接下來，本文進行研究HTN患者中口腔和腸道微生物群之間的潛在通信。首先，通過韋恩圖尋找唾液、齦下菌斑和糞便樣本中共有及獨有的菌群，發現口腔中的一些常見物種會在腸道中出現，且在HTN患者的腸道中比no-HTN參與者的腸道中更普遍或更豐富。最明顯的變化是HTN患者腸道中Veillonella的相對豐度急劇增加。然后，本文在共有菌群中主要針對豐度top30的屬水平物種進行相關性分析，并特別關注了Veillonella。結果發現，Veillonella潛在的異位定植更可能涉及唾液中的菌屬，而不是齦下菌斑中的菌屬。同時，Streptococcus和 Veillonella之間在每個樣本類型（唾液、齦下菌斑和糞便）中的相關性都是顯著正相關。
以往的報道認為Streptococcus和 Veillonella是胃腸道的常見定植者，而Streptococcus能夠通過產生乳酸來促進Veillonella的生長。唾液Streptococcus和 Veillonella在腸道中異位定植可能影響血壓。因此，以上這些數據表明，在HTN患者中，口腔和腸道微生物群之間存在潛在的通信。
⑤HTN中微生物群的口腔-腸道傳播及因果關系
為了進一步研究口腔和腸道微生物群之間的通信，本文對24名no-HTN參與者和36名HTN患者的口腔和腸道樣本進行了宏基因組測序。結果發現，PD相關物種在HTN患者的齦下菌斑中顯著富集；LEfSe還揭示了HTN組和no-HTN組之間的差異富集的微生物功能模塊等。另外，以前的報告表明，在菌株水平上追蹤微生物群落，而不是在物種水平上，對于建立和定量微生物群傳播更可靠，因此，本文接下來分析了宏基因組測序數據中的SNVs。其結果表明，16種口腔-腸道傳播菌種，特別是Veillonella可能在HTN中發揮重要作用。
不過，口腔和腸道微生物群會隨時間波動。因此本文對 52 名 HTN 患者和26名對照人群進行了一項后續研究，以討論HTN 中微生物群的改變和口腔-腸道傳播是否持續的問題。alpha多樣性和PCoA分析的結果表明，腸道微生物群的波動小于口腔微生物群。溯源分析顯示，HTN患者的口腔-腸道通信有所增加，表現為腸道微生物群中唾液來源微生物的比例顯著增加。另外，top50優勢物種的熱圖分析表明，各樣本類型的前50屬水平物種組成與6個月前人群的物種組成相似，但no-HTN組和HTN組存在顯著差異的屬發生了變化；在16種口腔-腸道傳播種所屬的5個屬中，HTN患者的腸道菌群中Veillonella的相對豐度顯著增加，與6個月前人群的結果一致。這些數據共同揭示了在HTN中，口腔-腸道傳播和口腔微生物群的異位定植的穩定性。
最后，為了研究口腔-腸道遞質和HTN之間的潛在因果關系，本文在注入載體的 ABX 預處理受體小鼠中進行了唾液微生物群移植實驗。其結果表明，HTN-唾液在小鼠腸道中的異位定植加劇了血管緊張素II誘導的HTN。另外，為了驗證在臨床研究中發現的口腔-腸道遞質的重要性，本文對人唾液和接受了人唾液的小鼠糞便進行了16SrRNA基因測序。其PCoA分析結果表明，未注射HTN-唾液和接受HTN唾液的小鼠之間的腸道微生物群落組成完全分離，但在注射AngII后更相似。同時，在所有經過唾液處理的小鼠中，只有Veillonella成功地在小鼠的腸道中出現，重要的是，接受HTN-唾液和注入AngII的小鼠的Veillonella更豐富，腸道微生物群更豐富。此外，根據對接受人唾液和注入AngII的小鼠腸道菌群的隨機森林回歸分析，Veillonella的重要性排名最高。
綜上所述，這些動物實驗的結果與臨床研究的結果基本一致。移植了HTN-唾液的小鼠的血壓顯著升高。小鼠腸道中唾液來源的Veillonella含量較高，這可能是口腔-腸道微生物傳播和HTN之間的因果關系。
總結
本研究加強了PD與HTN之間的關聯，建立了口腔和腸道微生物群之間、口腔/腸道微生物群與HTN/HTN相關臨床參數之間的強相關性，以及確定了HTN相關的口腔-腸道傳播微生物。這些數據全面證明了PD和口腔微生物群在HTN中的作用，特別是揭示了Veillonella等微生物在口腔-腸道傳播的重要性。而且，這些發現支持了PD和HTN的關聯性，而腸道中口腔來源的微生物的鑒定可能為HTN的預防、診斷和治療提供新的策略。
文章索引：
Chen B Y, Lin W Z, Li Y L, et al. Roles of oral microbiota and oral-gut microbial transmission in hypertension[J]. Journal of Advanced Research, 2022.
以上研究的測序和部分數據分析工作由上海派森諾生物科技有限公司完成。如需進一步討論，歡迎討論區留言或者發郵件給我們喲（郵箱地址：[email protected]）！
