口腔-腸内微生物伝播は糖尿病性冠動脈性心疾患を促進する
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研究内容
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公開: 2024年4月5日
口腔-腸内微生物伝播は糖尿病性冠動脈性心疾患を促進する
https://cardiab.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12933-024-02217-y
Yiwen Li, Yanfei Liu, ...Yue Liu 著者一覧を見る
Cardiovascular Diabetology 23巻 記事番号：123 (2024) この記事を引用する
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指標詳細
概要
背景
糖尿病は、世界的に冠動脈疾患の主な原因となっている。本研究の目的は、糖尿病冠動脈疾患（DCHD）における口腔および腸内細菌叢の異なる特徴を明らかにすることである。同時に、糖尿病による口腔-腸内細菌叢軸と糖尿病性心筋虚血再灌流障害（MIRI）感受性の亢進との因果関係を確立することを目的とする。
研究方法
発見コホート（n=183）と検証コホート（n=68）を用いて、糖尿病患者における口腔内および腸内細菌叢の微生物ランドスケープを包括的に調査した。系統的に得られた口腔（舌苔）および糞便検体をそれぞれメタゲノム配列決定およびqPCR解析に供し、微生物コンソーシアムを全体的に特徴付けた。次に、C57BL/6マウスにストレプトゾトシンを投与することにより糖尿病性MIRIを誘導し、その後、C57BL/6マウスに抗生物質を前処理した後、特定の細菌株（Fusobacterium nucleatumまたはDCHD患者由来の糞便微生物群）を経口投与することにより、口腔-腸内細菌叢軸の潜在的メカニズムを検討した。
結果
口腔内のフソバクテリウム・ヌクレアタムや腸内のラクトバチルス、ユウバクテリウム、ロゼブリア・フェシスのような特定の微生物シグネチャーが、DCHDにおける潜在的な微生物バイオマーカーとして同定された。さらに、経口フソバクテリウム・ヌクレアタムと腸内ラクトバチルスがDCHD患者において増加し、両者に正の相関があることを検証した。高血糖マウスにおいて、口腔内のフソバクテリウム・ヌクレアタムレベルの増大は、フソバクテリウム・ヌクレアタムとラクトバチルス菌の共存の増加によって特徴づけられる口腔-腸軸の不均衡を伴い、心臓miRNA-21の上昇、TTC、HE、TUNEL染色によって示される心筋損傷の程度が大きく、これらすべてがMIRIの悪化に寄与していることが実験的に明らかになった。
結論
我々の知見は、糖尿病患者における口腔-腸内細菌叢軸の調節不全を明らかにしただけでなく、MIRIの悪化における口腔内のF. nucleatumおよび腸内乳酸菌の存在量の増加が極めて重要な中間的役割を担っていることを浮き彫りにした。口腔-腸内細菌叢軸を標的とすることは、DCHDを予防・治療するための有力な戦略として浮上している。口腔-腸内微生物伝播は、糖尿病が心筋傷害に影響を及ぼす中間的な機序を構成しており、冠動脈性心疾患を有する糖尿病患者の急性イベントを予防するための新たな知見を提供するものである。
図解抄録
ハイライト
本研究においてわれわれは、糖尿病冠動脈性心疾患（DCHD）患者に特徴的な口腔-腸内細菌叢として、口腔内のFusobacterium nucleatumと腸内のLactobacillusの増加があることを初めて発見し、検証した。
本研究は、糖尿病性冠動脈疾患患者における口腔-腸内細菌叢の広範かつ密接な関連性を明らかにするものであり、糖尿病の併発と関連している可能性がある。
糖尿病が冠動脈性心疾患における心筋虚血再灌流障害を増悪させる新たな機序を明らかにした：糖尿病はF. nucleatumの存在量を増加させ、その結果、F. nucleatum-乳酸桿菌の存在量の増加を特徴とする口腔-腸内細菌叢の崩壊が生じ、心筋虚血再灌流障害を増悪させる。
本研究は、糖尿病患者における冠動脈性心疾患の予防と管理において、口腔-腸内細菌叢軸の操作が極めて重要なアプローチとなる可能性があることを示唆する初めての研究である。
はじめに
代謝異常は冠動脈性心疾患（CHD）の危険因子である［1］。糖尿病と診断された患者は、急性冠症候群の発症率が高く、重症度も高い [2, 3]。複雑な遺伝子と環境の相互作用から生じる、心臓代謝疾患の独特なメカニズムに注目する研究が増えている [4, 5]。糖尿病とCHDには遺伝的影響が大きいが [6, 7]、糖尿病性冠動脈性心疾患（DCHD）に基づく大血管合併症は、患者間で高い不均一性を示し、マイクロバイオームと強く関連している [8, 9]。腸と口腔は、人体において最も広範な微生物機能を有する2つのコロニー形成部位である [10,11,12] 。これらの微生物叢のディスバイオーシスは、インスリン抵抗性や心筋梗塞と関連している [13, 14]。また、心筋梗塞の疾患過程にも深く関わっている [15, 16]。
胃の殺菌バリア [17]、腸の運動性、あるいは胆汁や膵臓の分泌物のために、口腔と腸の微生物叢の間で共有される分類群の数は限られているが、口腔と腸の微生物叢の間には密接な関係がある。口腔と腸の微生物伝播は、DMによって引き起こされるCHDの悪化の解明に寄与している [18, 19]。いくつかの研究では、歯周炎 [20] やリーキーガット [21] を引き起こし、全身性炎症性疾患 [9, 22] と強く関連している、いくつかの潜在的な口腔および腸の病原性微生物叢が検索されている。これまでの研究では、特定の微生物種と宿主との関係に焦点が当てられてきたが、微生物叢内の群集関係には焦点が当てられていない。口腔-腸内細菌叢の伝播に焦点を当てることは、DMが心血管疾患の発症を促進するメカニズムのさらなる理解に役立ち、DCHDのリスク評価と予防戦略の理論的基礎を提供する。
本研究では、DCHDにおける口腔・腸内細菌叢と口腔・腸内微生物伝播の役割を調べた。本研究では、中国伝統医学（中医学）における舌の診断において重要な役割を担っていることから、特に舌苔微生物叢（口腔微生物叢）を対象とした。2つのコホート研究を通じて、メタゲノムシークエンシングによるDCHDにおける口腔内および腸内細菌叢の特徴づけをスクリーニングし、検証した。また、口腔内細菌叢と腸内細菌叢の関係、および口腔-腸内細菌叢と心血管代謝関連マーカーとの相関に関する予備的な知見を得た。我々はまず、DCHDの口腔-腸内微生物シグネチャーとして、口腔内のペルフリンゲンス菌と腸内の乳酸菌の同調的増加を同定した。糖尿病がこの口腔-腸内細菌叢の乱れを促進し、心筋傷害をさらに悪化させるかどうかを検証するために、我々は糖尿病による口腔-腸内細菌叢の乱れの促進、および口腔-腸内細菌伝播の乱れとDCHDとの因果関係を動物実験により確認した。したがって、糖尿病が口腔-腸内細菌叢の乱れを促進し、CHDをさらに悪化させることが確認された。F. nucleatumの心血管系疾患への作用機序については、さらなる研究が必要である。これは、中医学における舌診の基礎となる科学的根拠の理解をさらに深めるものである。
研究方法
コホート情報
本研究の参加者は、中国医学科学院西遠病院の外来患者または入院患者である。本研究は、中国医学科学院西遠病院倫理委員会（2021XLA046-2）により承認された。試験登録： ChiCTR2100050559。参加者全員が書面によるインフォームドコンセントを提供した。参加者は4群に分けられた：(1)正常（NM）、n=36；(2)DM、n=33；(3)CHD、n=57；(4)DCHD、n=57。CHD患者における重症度の一貫性を最大にするため、急性冠症候群の既往のあるCHD患者も対象とした。口腔（舌苔）および腸（糞便）微生物叢の検出は、メタゲノムシークエンシングを用いて行った。本研究で報告したメタゲノミックショットガンシーケンスの生データは、中国科学院北京ゲノム研究所（China National Center for Bioinformation）のNational Genomics Data CenterのGenome Sequence Archive（GSA）からアクセッションコードCRA015579で入手可能である。サンプル収集方法は、Additional file 2に要約されている。DCHDは、DMのような代謝異常に基づいて発症するCHDと定義される[23]。DM[24]およびCHD[25]の診断のための詳細な基準、包含基準および除外基準は、Additional file 2に要約されている。
検証コホートは別に用意した。検証コホートの参加者、診断基準、組み入れ基準および除外基準は、発見コホートのものと一致していた。参加者は2群に分けられた：(1)CHD、n=33；(2)DCHD、n=35。口腔内および腸内細菌叢の検出は、qPCRによる定量によって行われた。菌株のスクリーニング基準は以下の通りであった： 発見コホートでスクリーニングされた鑑別株（F. nucleatum、Lactobacillus、Eubacterium、Eubacterium rectale）。同じ配列アッセイを舌苔サンプルと糞便サンプルで別々に実施し、微生物叢の口腔-腸異所性コロニー形成の有無を調べた。
マイクロバイオーム配列決定
口腔および腸サンプルを採取し、DNAを抽出した。メタゲノムシークエンシングは、中国北京のNovogene Bio Inc.と中国北京のJiaan weikang Bio Inc.でイルミナプラットフォームを用いて行った。qPCRによる定量はAllwegene Bio Inc.で行った。詳細はAdditional file 2にまとめた。
メタゲノム解析
α多様性とβ多様性の計算は、Rパッケージ "vegan "のvegdist関数を用いて行った[26]。2つのグループ間の門、属、種の存在量の格差は、ウィルコクソン順位和検定によって精査した。多重比較に対処するため、Benjamini-Hochberg法を用いて偽発見率（FDR）補正を適用した。異なるKEGGは "clusterProfiler "Rパッケージ[27]を用いて濃縮した。スピアマン相関分析は、"igraph "Rパッケージ[28]を用いて可視化した。口腔腸内細菌叢の追跡解析にはFEAST法を用いた[29]。
qPCR定量
微生物叢の全 DNA は Trizol 試薬（Tiangen, Beijing, China）を用い、製造元の指示に従い単離した後、2 × Taq MasterMix（CWBio, Beijing, China）を用いて PCR 増幅を行った。TAクローニング後、ABI7500リアルタイムPCRシステム（Applied Biosystems, Inc. プライマー配列はAdditional file 2にまとめた。
動物実験
合計2回の動物実験を行った。すべての動物実験に6週齢の雄性C57BL/6 Jマウスを用い、特定のSPFレベルの動物施設に収容した。すべてのマウスは標準的な条件（湿度40％～70％、周囲温度22±2℃、12/12時間の明暗サイクル）で飼育された。マウスはSpectrum (Beijing) Biotechnology Co. Ltdから購入した（製造ライセンス： SCXK (Beijing) 2019-0010）から購入した。実験I：ストレプトゾトシン（STZ）注射による糖尿病モデルの確立、広域抗生物質カクテル（ABX）を用いた腸内細菌叢の枯渇、次いで左冠動脈前下行結紮による心筋虚血再灌流障害（MIRI）モデルの作成。実験II：ABX投与により腸内細菌叢を1週間枯渇させた後、マウスに単一細菌投与（F. nucleatum）またはヒト糞便微生物叢移植（FMT）を行い、腸内細菌叢を再構築した。その後、左冠動脈前下行結紮を行い、心筋虚血再灌流障害モデルを確立した。微生物叢移植プロトコール： 最初の2週間は隔日投与とし、その後4週間は週1回の投与で微生物コロニー形成を維持した。F. nucleatum経口投与群： F. nucleatum菌液200μLを経口投与。FMT群： FMT群：200μLのDCHD患者の糞便微生物液を投与。その他の対照群： 対照群：同量のリン酸緩衝生理食塩水を投与。すべての処置は滅菌した器具を用いて行われた。30分間の心筋虚血と24時間の再灌流を行い、MIRIモデルを確立した。この研究は動物実験倫理委員会（2022XLC058）の承認を得た。詳細はAdditional file 2にまとめた。
マウスの微生物叢移植
擬似無菌マウスモデルの構築： 広域抗生物質（アンピシリン1g/L、硫酸ネオマイシン1g/L、メトロニダゾール1g/L、バンコマイシン0.5g/L）を200μL/日、7日間連続経口投与した。この抗生物質レジメンは、指定された期間内にマウスの微生物叢を除去するように設計されており、完了後、モデルは正常に準備されたとみなされる[30]。
細菌株の培養[31]： Fusobacterium nucleatumをチオグリコール酸液体培地で培養した。液体培地約10 mLを入れた試験管（あらかじめ24時間嫌気環境下に置いたもの）を用意し、アンプルの表面を消毒した後、安全キャビネット内で開封し、アルコールランプで上部を焼き、滅菌水を素早く加えて破裂させ、鉗子で開封する。凍結乾燥したチューブに液体培地を約0.5 mL引き込み、十分に溶解した後、液体培地の入った試験管に再び引き込み、よく混ぜる。液体試験管を所定の嫌気条件下に置いて培養する。菌液が濁り、10^9コロニー形成単位濃度になれば、経口投与可能である。
統計分析
GraphPad Prism（V9.5）およびIBM SPSS Statistics（V26.0）を用いて、Student's t-test、二元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、およびMann-Whitney U rank-sum検定を行った。群間の性別、飲酒者、追跡率の統計解析にはピアソンのカイ二乗検定を用いた。アドニス検定もRソフトウェアを用いて行った。微生物叢の存在量の解析にはクラスカル・ワリス順位和検定を用いた。微生物叢、臨床パラメータ、代謝産物間のスピアマンの相関は、Rパッケージを用いて検定し、可視化した。
結果
研究コホートのベースライン臨床特性
口腔/腸内細菌叢と代謝障害およびDCHDとの関連を調べ、DCHDに特徴的な微生物叢を同定するために、183人の参加者を募集し、そのうち36人が健常対照者（DMまたはCHDなし）、33人が単純性DM、57人が単純性CHD、57人がDCHDであった（図1A）。従来の心血管危険因子と微生物叢に影響を及ぼす可能性のある薬物 [32, 33] を表1にまとめた。CHD群とDCHD群、NM群とDM群ではほとんどの項目が同等であった。メトホルミンの使用（P < 0.001）、空腹時血糖値（FBG）（P < 0.001）、ヘモグロビンA1c（HbA1c）値（P < 0.001）は、CHD対DCHD、NM対DMで有意な増加が観察された。心筋傷害の発現に関しては、心筋トロポニンT（cTnT）値はCHD群と比較してDCHD群で有意に上昇したが（P < 0.05）、両群のcTnTの四分位値は心筋傷害の診断基準値内であった。総コレステロール（TC）および低比重リポ蛋白コレステロール（LDL.C）値は、DM群と比較してNM群で有意に上昇した（P < 0.05）。
図1
図1
糖尿病性冠動脈性心疾患（DCHD）患者の口腔内および腸内細菌叢の注意喚起された多様性。A 臨床コホートのフローチャート。発見コホートでは、DCHDと冠動脈性心疾患（CHD）の間に差があり、DMとNM、DCHDとDM、CHDとNMの間に差がない微生物叢に焦点を当て、独立した疾患としてのDCHDの特徴を明らかにする。これは、代謝性心血管系疾患としてのDCHDにおける微生物叢の特徴を示している（DMはCHDの微生物叢の特徴に影響を与える可能性がある）。検証コホートは、発見コホートの結果を検証するために、DCHDとCHDを比較したものである。B 参加者の口腔内微生物叢のPielouの均等性、Richness指数、Shannon指数、Simpson指数を含むα多様性。C 参加者の口腔内微生物叢のPielouの偶奇性、Richness指数、Shannon指数、Simpson指数を含むα多様性。D. 参加者の口腔内細菌叢のPCoA。E、参加者の口腔微生物叢のPCoA。F 参加者の口腔内細菌叢と腸内細菌叢のBray-Curtis距離。*p < 0.05、***p < 0.001
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表1 発見コホートの特徴
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DCHDにおける口腔内および腸内細菌叢の多様性の変化
口腔および腸内細菌叢の多様性[34]は、DCHDの状態における微生物群集の特徴を示している。その結果、口腔内細菌叢のα多様性は、健常人、糖尿病患者のみ、冠動脈疾患患者のみ、およびDCHD患者において有意な変化は認められなかった（図1B）。一方、腸内細菌叢のα多様性のShannon indexは、糖尿病患者において健常人よりも、またDCHD患者において糖尿病患者のみよりも有意に低かった（P＜0.05；図1C）。このことは、糖尿病や冠動脈疾患は口腔内の細菌の豊富さや均等性に影響を及ぼさないが、高血糖は腸内の細菌種の不均衡な分布を減少させる可能性があることを示唆している。
口腔内細菌叢の菌種差は、DCHD群と冠動脈疾患単独群（CHD群）との間ではわずかであったが、これら2群は糖尿病単独群および健常群とは有意に異なっていた（図1D）。腸内細菌叢は、DCHD群、CHD群および糖尿病単独群の間で典型的な菌種差を示し、異なる患者群の微生物群集を明確に区別していた（図1E）。Bray-Curtis距離もまた、健常人、糖尿病単独患者、CHD単独患者、DCHD患者の口腔内および腸内細菌叢が有意に異なることを示した（P < 0.001；図1F）。DCHDとCHDでは一般的に微生物叢の多様性が異なり、2つの異なる細菌群集の状態を有していた。
DCHD患者における口腔内および腸内細菌叢の組成の変化
口腔内細菌叢と腸内細菌叢の間には、門レベルおよび種レベルで有意差があり（図2A、B）、口腔内細菌叢はバクテロイデーテス属、プロテオバクテリア属、ファーミキューテス属、放線菌属、フソバクテリア属が、腸内細菌叢はファーミキューテス属、バクテロイデーテス属、放線菌属、プロテオバクテリア属、疣贅菌叢が優勢であった（追加ファイル1：図S1A、B）。
図2
図2
参加者の口腔内および腸内細菌叢の組成変化。A 参加者の口腔内細菌叢の種レベルでの相対的存在量を示す積み重ね棒グラフ。B 参加者の腸内細菌叢の種レベルでの相対的存在量を示す積み重ね棒グラフ。C 星印は、参加者における口腔内細菌叢の相対的存在量を示す種およびクラスタリングヒートマップの統計的差異を示す。CHDと糖尿病性冠動脈性心疾患（DCHD）の間で統計的に異なる種はオレンジ色で示した。D 星印は、参加者における腸内細菌叢の相対的存在量を示す種とクラスタリングヒートマップの統計的差異を示す。P値を用いて統計的に算出。CHDとDCHDで統計的に異なる種はオレンジ色で示した。E腸内の統計的に有意な属（Lactobacillus属とEubacterium属）の相対的な存在量を示す棒グラフ。E DCHDにおける特徴的な微生物叢を要約したベン図（CHD対DCHDでは統計的に異なるが、NM対DM、NM対CHD、DM対DCHDでは統計的に異ならない。）
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腸内細菌叢は疾患によって異なっていた（種レベル）。その結果、口腔内細菌はDCHD vs CHDにおいてのみ統計学的に有意な差が認められた（図2C）。Fusobacterium nucleatum、Rothia mucilaginosa、Streptococcus australis、Lachnospiraceae bacterium oral taxon 096は、DCHD対CHD、DCHD対DM、CHD対NMでは陽性であったが、DM対NMでは陰性であった（図2C）。これらの種はDCHDに関連する特徴的な微生物コンソーシアムとして機能し、糖尿病の存在はこれらの微生物相にさらに影響を及ぼす可能性がある（図2E）。DCHD患者の口腔内では、Fusobacterium nucleatumの存在量が増加し、R. mucilaginosa、S. australis、L. bacterium oral taxon 096の存在量は減少した（図2C）。
同じ方法でDCHDの腸内細菌叢の特徴を調べた結果、Eubacterium hallii、Faecalibacterium prausnitzii、Eubacterium ramulus、Roseburia faecis、Eubacterium rectale、Eubacterium eligensがDCHD対CHDでのみ有意に異なることが示された（すなわち、 すなわち、DM対NM、CHD対NM、DCHD対DMでは差がなかった；図2D）。これらの種はDCHDに特異的な腸内細菌叢の特徴として使用できる。特異性の高い腸内細菌叢を同定するために、さらに属レベルでスクリーニングを行った。その結果、DCHD患者ではLactobacillus属とEubacterium属が属レベルで有意に異なっていた（図2D）。DCHD患者の腸内では、Lactobacillus属とE. eligens属が増加していたが、Eubacterium属、E. hallii属、F. prausnitzii属、E. ramulus属、R. faecis属、E. rectale属は減少していた（図2E）。
糖尿病とCHDの併存は、微生物環境との複雑な相互作用を示し、両疾患が微生物叢に及ぼす影響の程度は様々であり、解剖学的部位（口腔または腸）の違いによって、これらの疾患状態に対する感受性が異なる（図2C-E）。CHD患者では、糖尿病の状態（NM vs. CHDおよびDM vs. DCHD）にかかわらず、多様な口腔微生物叢種が観察されたが、この特徴は腸内細菌叢には反映されなかった。逆に、糖尿病またはCHDが関与する症例（CHD vs. DCHDまたはDM vs. DCHD）では、腸内細菌叢には多数の異なる種のみが検出された。
口腔-腸内細菌叢と心血管-代謝系の健康の臨床パラメータとの関連性
我々は、スピアマン相関分析により、口腔-腸内細菌叢と糖脂質代謝および心機能との間に強い関係があることを証明した。我々は、糖脂質代謝と密接に関連し、血圧や心拍数に影響されないDCHDの特徴的な微生物叢を同定したいと考えている。HbA1c値は口腔内のFusobacterium nucleatumの存在量と正の相関があり（P < 0.05；図3A）、Leptotrichia wadei、Veillonella tobetsuensis、Prevotella shahii、Actinomyces odontolyticus、L. bacterium oral taxon 096、Actinomyces graevenitzii、Streptococcus infantis、Actinomyces sp. ICM47、およびR. mucilaginosaの存在量と負の相関を示した（P < 0.05；図3A）。FBG値は、口腔内のNeisseria elongataおよびP. shahiiの存在量と負の相関（P < 0.05）を示した（図3A）。HbA1c値は、腸内乳酸菌の存在量（追加ファイル1：図S3A）、および腸管大腸菌、肺炎桿菌、粘液性乳酸菌、腸内乳酸桿菌の存在量（図3B）と正の相関（P＜0.05）を示したが、負の相関（P＜0.05）を示した。図3B）であったが、腸内Eubacterium（追加ファイル1：図S3A）および腸内F. prausnitzii、Prevotella copri、R. faecis、Roseburia inulinivorans、Megamonas funiformis、Roseburia hominisの存在量とは負の相関があった（P < 0.05；図3B）。FBG値は、腸内乳酸菌（Additional file 1: 図S3A）および腸内Klebsiella pneumoniaeおよびL. mucosae（図3B）と正の相関（P < 0.05）を示したが、負の相関を示した。3B）であったが、腸内Eubacterium（追加ファイル1：図S3A）および腸内F. prausnitzii、R. faecis、R. inulinivorans、M. funiformis、Bacteroides xylanisolvens、R. hominisの存在量とは負の相関を示した（P < 0.05；図3B）。したがって、口腔内のFusobacterium nucleatum、L. bacterium oral taxon 096、R. mucilaginosaおよび腸内のEubacterium、F. prausnitzii、R. hominisおよびR. faecisは、DCHDの微生物マーカーとして機能するだけでなく、血糖と密接に関連しており、グルコース代謝ホメオスタシスに関与している可能性があることがわかった。
図3
図3
微生物叢と心代謝系の健康に関連するパラメータとの関連。AおよびB 臨床パラメータと参加者の微生物叢における上位50種の相対存在量との間のスピアマンの相関係数のヒートマップ。HbA1cまたはFBGに関連する菌種はオレンジ色で示した。A、経口 B、腸内。CおよびD KEGGデータベースに基づくと、CHDと糖尿病性冠動脈性心疾患（DCHD）では微生物叢の機能的注釈が統計的に異なっている。cTnT：心筋トロポニンT、NT-proBNP：N末端プロ脳性ナトリウム利尿ペプチド、SBP：収縮期血圧、DBP：拡張期血圧、HR：心拍数、BMI：肥満指数、TG：トリグリセリド、TC：総コレステロール、HDL.C：高比重リポ蛋白コレステロール、LDL.C：低比重リポ蛋白コレステロール。p < 0.05、* p < 0.01
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Kyoto encyclopedia of genes and genomes（KEGG）[35]による機能アノテーションでは、口腔内細菌叢の生物学的機能は3つの糖代謝機能に関連していることが示された： ADP-L-グリセロ-β-D-マンノ-ヘプトース生合成、PWY-6737：デンプン分解V、ANAGLYCOLYSIS-PWY：解糖III（グルコースから）であった（図3C）。腸内細菌叢の生物学的機能は、PENTOSE-P-PWY：ペントースリン酸経路、PWY-6901：グルコースおよびキシロース分解のスーパーパスウェイ、PWY-1042：解糖IV、RHAMCAT-PWY：L-ラムノース分解を含む他の8つの機能と関連しており、そのほとんどが糖の代謝分解と密接に関連していた（図3D、Additional file 1：図S2）。
DCHDにおける口腔-腸内微生物の関連性
口腔微生物叢と腸内細菌叢は密接に関連している [36]。DCHDにおいて口腔-腸内細菌叢が密接に関連しているかどうか、また口腔-腸内細菌叢が異所性コロニー形成 [37] や増悪 [38] を通じてDCHDに関与しているかどうかについては、さらに検討する必要がある。口腔と腸の両方に共通する微生物種は97種あり、口腔微生物叢全体の36.74％を占めている（図4A）。上位30種の口腔・腸内共通細菌のうち、2つの部位における存在量（図4C）と有病率（Additional file 1: 図S3B）は大きく異なっており、同じ菌種が異なるコロニー形成部位で異なる生態学的ニッチを占めていた[39]。さらに、高速期待値最大化微生物源追跡（FEAST）[29]法を用いて、同種の細菌の相同性を調べた。その結果、相同な口腔-腸内細菌叢の存在量には、異なる病態間で有意な差は認められなかった（図4B）。疾患の状態は、F. nucleatum（図4D）のような微生物叢の有病率に影響を及ぼす可能性がある。この細菌の存在量と有病率は、腸よりも口腔で有意に高く、疾患はDCHD患者の腸におけるF. nucleatumの存在量に有意な影響を与えなかった。しかし、DCHDは腸内のこの細菌の有病率を増加させ（図4D）、特定の細菌の口腔-腸分布がDCHDと密接に関連していることを示している。
図4
図4
糖尿病性冠動脈性心疾患（DCHD）患者における口腔内細菌叢と腸内細菌叢のコミュニケーションの特徴。A 口腔内細菌叢と腸内細菌叢の間の固有種と共有種を示すベン図。B マン・ホイットニーのU検定により、口腔内細菌叢と腸内細菌叢の割合を示す。C 口腔内細菌叢と腸内細菌叢が共有する上位30種の相対存在量。口腔内の相対存在量が腸内より高い微生物叢は青色（左）、腸内の相対存在量が高い微生物叢はオレンジ色（左）に着色されている。D カイ二乗分析により腸内におけるFusobacterium nucleatumの有病率を示す。E 口腔内および腸内の上位35種の相対存在量間のスピアマンの相関係数のヒートマップ。口腔と腸の全サンプルについてN=170を対応させた。F CHD群とDCHD群における「DCHDの特徴的微生物叢」の相対存在量間のスピアマンの相関係数のヒートマップ。口腔と腸の全サンプルについてN = 102を対応させた。G 受診者動作特性に基づく信頼性の高い診断モデルを構築するための口腔-腸内細菌叢（Fusobacterium nucleatumおよびEubacterium）の複合診断。*p < 0.05, ** p < 0.01
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上位35位までの豊富な口腔内細菌叢と上位35位までの豊富な腸内細菌叢の間には、いくつかの有意な相関が認められた（図4E）。CHD群とDCHD群に注目すると、DCHDの特徴的な口腔/腸内細菌（図2E）は密接に関連しており、口腔内のF. nucleatumは腸内乳酸菌と正の相関（P < 0.05）を示した。R. mucilaginosaは、腸内のF. prausnitziiおよびE. ramulusと正の相関（P < 0.05）を示し、乳酸桿菌とは負の相関（P < 0.05）を示した。口腔内のS. australisは、腸内のE. ramulusと正の相関（P < 0.05）を示した（図4F）。一方、DCHDの診断には、口腔内細菌叢単独または腸内細菌叢単独よりも、口腔内と腸内細菌叢の組み合わせの方が有効である。受信者動作特性（ROC）曲線は、単一のDCHD特徴的な口腔・腸内細菌叢がDCHD患者と非DCHD患者を最大識別力0. 756（Fusobacterium nucleatum）であったが、口腔内のFusobacterium nucleatumの存在量と腸内のEubacterium intestinalisの存在量の2つの指標を組み合わせると、曲線下面積（AUC）値が0.838まで急速に増加し、良好な診断効果が得られた（図4G、追加ファイル1：図S4）。
DCHD患者における口腔-腸内細菌叢の検証
メタゲノムシークエンシングの結果は、構成データ中の1つの分類群の増加が他の分類群の減少を伴うため、偽陽性率が高くなる可能性がある[40]。メタゲノミックシークエンシング結果の有用性を確認するため、検証コホートを設定し、ベースライン条件を表2に示した。患者の人口統計学的属性、投薬の使用、および関連する検査パラメータに統計的な差はなかった。細菌叢の絶対定量を理解するために、発見コホートで同定されたF. nucleatumとLactobacillusを含む4つの細菌について、口腔内および腸内サンプルでqPCR定量を行った。DCHD患者におけるF. nucleatumの口腔内存在量はCHD患者よりも高く（P < 0.05；図5A）、DCHD患者におけるLactobacillusの腸内存在量はCHD患者よりも高かった（P < 0.05；図5A）が、残りの細菌には統計学的な差はなかった（Additional file 1: 図S5）。経口F. nucleatumは腸内乳酸菌量と正の相関を示し（P＜0.05；図5B）、この相関はDCHD群では維持され（P＜0.05）、CHD群では消失した（P＞0.05；図S5）。F. nucleatum、乳酸桿菌、および糖脂質代謝の臨床指標の相関分析から、腸内F. nucleatumの存在量は糖化HbA1c値と正の相関があることが示された（P < 0.05）。これらのデータを総合すると、経口F. nucleatum-腸内乳酸菌はDCHDの口腔-腸内細菌叢軸の特徴であることが示された。
表2 検証コホートの特徴
拡大表
図5
図5
口腔-腸内細菌叢の検証および心代謝系の健康との関係。A 糖尿病冠動脈性心疾患（DCHD）における口腔内および腸内のFusobacterium nucleatumおよびLactobacillusの絶対量。B Fusobacterium nucleatumとLactobacillusの単純ライナー回帰。C Fusobacterium nucleatum/Lactobacillusの絶対量と臨床パラメータ間のスピアマンの相関係数のヒートマップ。*P < 0.05
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糖尿病は口腔内細菌叢の崩壊を促進し、心筋虚血再灌流障害を悪化させる
糖尿病が口腔-腸内細菌叢の障害に影響を及ぼし、MIRI感受性を上昇させるかどうかを調べるために、まずSTZを腹腔内に投与して高血糖モデルマウスを樹立し、糖尿病が口腔および腸内細菌叢に影響を及ぼすかどうかを確認した（図6A）。Evans blue/TTC染色では、糖尿病MIRI（DMIRI）群のマウスの心筋梗塞面積はMIRI群のマウスに比べて増加し（P＜0.05）、DMIRI＋ABX群の心筋梗塞面積はDMIRI群よりも小さかった（P＜0.05；図6B）。ヘマトキシリン・エオジン（HE）染色では、DMIRI群の心筋障害はMIRI群よりも重篤で、心筋細胞の著しい無秩序化と炎症浸潤が認められた。DMIRI群と比較して、DMIRI＋ABX群の心筋細胞はより整然と配列しており、炎症浸潤の程度はより軽度であった（図6C）。TUNEL染色によると、DMIRI群とMIRI群のマウスのアポトーシス率に統計学的有意差はなく（P＞0.05）、DMIRI＋ABX群のマウスのアポトーシス率はDMIRI群に比べて減少しており（P＜0.05）、抗生物質の使用はDMIRIの初期段階でのアポトーシスを抑制できることが示された（図6D）。SHAMマウスと比較して、血清心筋トロポニンI（cTnI）レベルはMIRI群とDMIRI群で上昇した（P < 0.05）。MIRI群、DMIRI群、DMIRI＋ABX群の血清cTnI値の差は統計学的に有意ではなかった（P＞0.05；図6E）。全過程を通じて、DMIRI＋ABX群とDMIRI群との間に血糖値に有意差はなかったことから（図6F）、ABXによって微生物叢を調節することは、血糖値を下げる必要なく、慢性高血糖状態におけるMIRIに対する心臓の感受性を低下させるのに役立つ可能性がある。
図6
図6
高血糖は微生物叢の異常を促進し、心筋虚血再灌流障害を悪化させる。A 実験デザインの模式図。STZ：ストレプトゾトシン、ABX：抗生物質カクテル、MI：心筋梗塞（左前下行動脈結紮）。B マウス（N = 5）の梗塞面積／左室面積（RA/LV）比を示すTTC染色。C 左心臓の代表的H&E染色（倍率20倍、N = 5）。D 左心筋の代表的TUNEL染色。アポトーシス細胞（緑）/細胞総数（青および緑）を示す棒グラフ。(倍率20倍、N = 5）。E血清cTnIレベル（N = 4-6）。F マウスの空腹時グルコース変化状況（N = 9）。最初の記録（W1）は糖尿病モデル化後初日、最後の記録はサンプリング時。G 口腔および腸におけるFusobacterium nucleatumおよびLactobacillusの絶対量（N = 5-7）。SHAM：偽薬群、MIRI：心筋虚血再灌流障害群、DMIRI：糖尿病性心筋虚血再灌流障害群、DMIRI＋ABX：偽生殖細胞を含まないDMIRI群。SHAM群と比較して、#P < 0.05、##P < 0.01、##P < 0.001、##P < 0.0001；*DMIRI群と比較して、*P < 0.05、**P < 0.01
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マウスに抗生物質を経口投与した後、各群における経口および腸内のF. nucleatumおよび乳酸菌の量を測定した。DMIRI群とSHAM群では、口腔内および腸内のF. nucleatumおよび腸内乳酸菌の存在量に統計学的に有意な差は認められず（P > 0.05；図6G）、MIRI事象のみが口腔内および腸内細菌の存在量に影響を与えることはなかった。DMIRI群のマウスは、MIRI群のマウスと比較して、口腔および腸内F. nucleatumの存在量の増加を示したが（P＜0.05）、腸内乳酸菌の存在量には有意な変化は観察されなかった（P＞0.05；図6G）ことから、高血糖状態は、マウスの口腔および腸内F. nucleatumの存在量に直接影響することが示された。DMIRI＋ABX群では、経口および腸内F. nucleatum量はDMIRI群マウスと有意差は認められなかったが（P＞0.05）、腸内乳酸菌量は減少した（P＜0.05）；抗生物質が腸内乳酸菌量を調節していることが示された。以上をまとめると、高血糖状態はF. nucleatumの存在量に直接影響を与えたが、腸内乳酸菌の存在量を直接増加させることはなかった。一方、抗生物質は乳酸菌の存在量を減少させ、DMIRIも減弱させた。微生物叢の調節は、血糖の調節に加えて、糖尿病性MIRIの予防策でもある。
F. nucleatumは口腔-腸内細菌叢の崩壊を促進し、心筋虚血再灌流障害を悪化させる。
糖尿病は微生物叢異常の一因であるが、経口Fusobacterium nucleatumが腸内乳酸桿菌に影響を及ぼし、MIRIを促進する因果関係は不明である。我々は、フソバクテリウム・ヌクレアタムが「糖尿病腸内細菌叢」と同様の発症機序を示すかどうかを確認するために、ABX前処置マウスへのフソバクテリウム・ヌクレアタム移植とDCHD患者の発見コホートへの糞便移植を行った（図7）。心筋梗塞面積は、ABX群と比較してF.n.（F. nucleatum経口投与）群で増加したが（P < 0.05）、FMT群ではABX群と比較して有意差はなかった（P > 0.05；図7B）。SHAM群と比較して、MOD群とABX群の心筋細胞は細胞境界が不明瞭で無秩序であり、炎症性細胞の浸潤が一部の領域で観察された（図7C）。F.n.群およびFMT群のマウスはABX群のマウスと比較して、心筋細胞の乱れが増大し、核のピクノーシス、溶解、消失が認められた（図7C）。F.n.群およびFMT群のマウスでは、ABX群のマウスと比較してアポトーシス率に有意な増加は認められなかった（P > 0.05；図7D）。一方、F.n.群およびFMT群のマウスの血清cTnI値は、ABX群のマウスの血清cTnI値よりも上昇した（P＜0.05；図7E）。Fusobacterium nucleatumおよびDCHD患者の腸内細菌叢はマウスの心筋傷害を悪化させ、MIRIに対するFusobacterium nucleatumの悪影響はより顕著であった。
図7
図7
Fusobacterium nucleatumは口腔-腸内細菌叢の乱れを促進し、心筋虚血再灌流障害を悪化させる。A 実験デザインの模式図。STZ：ストレプトゾトシン、ABX：抗生物質カクテル、MI：心筋梗塞（左前下行動脈結紮）、F．Fusobacterium nucleatum、FMT：糞便微生物移植。B マウスの梗塞面積／左室面積比を示すTTC染色（N = 5）。C 左心筋の代表的H&E染色（倍率20倍、N = 5）。D 左心筋の代表的TUNEL染色。アポトーシス細胞（緑）/細胞総数（青および緑）を示す棒グラフ。(倍率20倍、N=4-5）。E 血清cTnI値（N = 5）。F マウスのHOMA-IR指数（N = 4-5）。G 腸内のFusobacterium nucleatumとLactobacillusの絶対量（N = 5-6）。H 心臓と結腸におけるmiRNA-21の絶対量（N = 3-4）。SHAM：偽薬群、MIRI：心筋虚血再灌流障害群、DMIRI：糖尿病性心筋虚血再灌流障害群、DMIRI＋ABX：擬似無胚乳DMIRI群。SHAM群と比較して、#P < 0.05、##P < 0.01、##P < 0.001、##P < 0.0001；*DMIRI群と比較して、*P < 0.05、**P < 0.01
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上記のMIRI過程は、Fusobacterium nucleatumとDCHD患者の腸内細菌叢による口腔/腸内細菌叢の制御を伴っていた。ABXマウス群では、モデルマウス群（MODマウス群）と比較して、腸内乳酸菌の存在量および腸内F. nucleatumの存在量が減少した（P < 0.05；図7G）。F.n.群マウスではF.nucleatum菌液投与後、ABX群マウスに比べ腸内F.nucleatum菌および乳酸菌量が有意に増加した（P＜0.05；図7G）。DCHD患者の糞便菌液投与後、FMT群マウスの腸内F. nucleatumの存在量はABX群マウスのそれと比較して有意に増加したが（P＜0.05；図7G）、腸内乳酸菌の存在量の差は統計学的に有意ではなかった（P＞0.05；図7G）。この過程で、F.n.群とFMT群のマウスのインスリン抵抗性レベルは、ABX群と比較して上昇しなかった（P＞0.05；図7F）。したがって、Fusobacterium nucleatumは、血糖値とは独立した経路で腸内乳酸桿菌に影響を与えることによりMIRIを悪化させた可能性があり、腸内細菌叢に対する上記の影響は、DCHD患者の腸内細菌叢全体に対する影響よりも顕著であった。
F. nucleatumや乳酸桿菌が宿主のmiRNA-21に影響を及ぼす可能性が示唆されている[41, 42]。そこで、微生物叢とmiRNA-21の関連を確認するために、マウスの結腸と心筋のmiRNA-21を調べた。その結果、F.n.群のマウスでは心筋のmiRNA-21発現がABX群のマウスに比べて有意に増加した（P＜0.05；図7H）が、FMT群のマウスでは心筋のmiRNA-21発現にABX群のマウスに比べて有意差は認められなかった（P＞0.05）。F.n.群およびFMT群のマウスにおける腸内miRNA-21発現も、ABX群のマウスと比較して有意差は認められなかった（P＞0.05；図7H）。したがって、F. nucleatumによる口腔-腸内細菌叢異常症は、MIRIの悪化と関連している可能性があり、心筋miRNA-21の発現上昇は、心筋傷害のマーカーまたは潜在的な標的として機能する可能性がある。
考察
糖尿病などの代謝性疾患はCHDの発症と進行に寄与する。現在のコンセンサスでは、高血糖の治療は合併症の予防と治療が中心であるべきである。ヒトのマイクロバイオームは、グルコースと脂質の代謝プロセスから自律的に機能しており、代謝性心血管系障害の発症と進行に重要な役割を果たしている [44] 。微生物に関連したメカニズムを解明することで、糖尿病患者の心血管障害を軽減し、増加する代謝性心血管病の有病率から保護できる可能性がある。歯周炎などの口腔内細菌叢障害に関連する疾患は、冠動脈性心疾患の危険因子である [19, 45]。口腔-腸内細菌叢軸は、口腔内細菌叢が宿主疾患に影響を及ぼすメカニズムのひとつである [17]. 本論文では、口腔-腸内細菌叢の特徴と相互関係に焦点を当て、2つの臨床コホートと2つの動物実験を通して、DCHDの疾患メカニズムを初めて探索した。
まず、メタゲノムシークエンシングによりDCHD患者の口腔・腸内微生物の特徴と機能を解析し、その結果をqPCR定量を用いて検証した。配列解析（相対量）とqPCR（絶対量）を同時に用いてFusobacterium nucleatumとLactobacillusを定量的に検出することで、データの信頼性が大幅に向上した。我々は、DCHDと単純冠動脈疾患との間の口腔内および腸内微生物の多様性と種の違いを明らかにしただけでなく、健常人と糖尿病単独患者を比較することにより、DCHD特有の細菌の特徴を明らかにした。その上で、DCHDに特異的な口腔・腸内細菌叢と糖脂質代謝、BMI、心機能との相関を確認し、微生物叢の機能をアノテーションすることで、これらの特徴的な微生物叢が疾患マーカーであるだけでなく、宿主の心代謝機能と密接に関連し、DCHDの疾患過程に関与している可能性が高いことを確認した。我々は、DCHDの特徴的な口腔/腸内細菌叢として、口腔内のF. nucleatumと腸内のLactobacillusを同定し、検証した。発見コホートでは、口腔内のFusobacterium nucleatum、L. bacterium oral taxon 096、R. mucilaginosa、腸内のEubacterium、F. prausnitzii、およびLactobacillusは、DCHDの微生物マーカーとして使用できるだけでなく、血糖値とも密接に関連していることが示された。フソバクテリウム・ヌクレアタムは、口腔内のミルコバイオータ障害に関連しており [46]、フソバクテリウム・アポトーシス・タンパク質やフソバクテリウム・アドヘシンA [47] などのタンパク質を発現し、心血管疾患に関与している可能性がある [48] 。歯周炎モデルマウスにフソバクテリウム・ヌクレアタムを投与すると、マクロファージの分極化が促進され、マウスの動脈硬化性病理学的変化が悪化することから [49] 、フソバクテリウム・ヌクレアタムがDCHD患者の潜在的な危険因子であることが示唆された。
本研究では、「口腔-腸内細菌叢相関」もまた、DCHDのバイオマーカーとして、またDCHDの進行に関与する意義があることを見出した。DCHDは臨床的に一般的であるが複雑であり、そのマーカーは簡便かつ高感度である必要がある。現在、冠動脈性心疾患とそのサブタイプの鑑別診断のために、経口または腸管バイオマーカーセットが利用可能であるが [50] 、非侵襲性（採血不要）と簡便性を両立させることはほとんど不可能である。本研究では、口腔内細菌叢と腸内細菌叢の組み合わせが、DCHDのための簡便で効果的かつ非侵襲的なバイオマーカーになりうることを見出した。一方、口腔微生物叢は、腸の異所性コロニー形成よりも、腸の微生物生態に影響を与えることによって宿主の疾患に影響を与える可能性が高い。どちらの方法も疾患の進行に寄与する。本研究では、口腔-腸内細菌叢は高い相同性を示さず、DCHD患者では相同性は低下する傾向にあった。しかし、スピアマン相関分析により、異なる種の口腔-腸内細菌叢の間に強い関連があることが示され、DCHDおよびCHD患者では、口腔内のフソバクテリウム・ヌクレアタムの存在量が腸内のラクトバチルス菌の存在量と正の相関が認められた。この相関は検証コホートで検証され、DCHD患者ではより有意であった。
2つの動物実験では、高血糖状態が経口F. nucleatum量を増加させることが示された。Fusibacterium nucleatumの移植は、主に腸内乳酸菌の増加によって特徴づけられる腸内細菌叢の破壊を誘導し、その結果、口腔-腸内細菌叢の破壊と心筋miRNA-21発現のアップレギュレーションを引き起こし、MIRIを悪化させた。対照的に、腸内乳酸菌量を減少させると、非グルコース低下経路を介してDMIRIを緩和することができる。以上のことから、本研究は、糖尿病と口腔-腸内細菌叢の崩壊、およびその結果としてのMIRIの悪化との因果関係を確認するものである。微生物叢は、宿主のmiRNAネットワークを介して疾患を制御し[51]、F. nucleatumと乳酸菌は宿主のmiRNA-21を制御する[41, 42, 52]。残念なことに、この研究の限界は、研究結果に影響を及ぼす可能性のある食生活の違いを考慮していないことと、これら2つの細菌と宿主のmiRNA-21との間の詳細な相互作用メカニズムを探求していないことである。
この口腔-腸内細菌叢の関係の発見は、2型糖尿病患者の血糖値を厳格にコントロールしても、心血管疾患などの大血管合併症の発生を完全に抑えることはできないという点で重要である。微生物叢は、グルコース低下療法に対する一部の患者の不感受性や、血糖低下と心血管恩恵との間のミスマッチを説明し、冠動脈疾患を有する糖尿病患者に対する治療戦略や新規薬剤開発のためのより多くの機会を提供する [13, 53]。同時に、本研究における口腔微生物叢は舌苔から得られたものであり、中医学体系における舌の診断と疾患の治療の科学的根拠が確認された。糖尿病は口腔微生物叢の細菌負荷を増加させ、患者の口腔微生物叢による腸のコロニー形成を変化させる可能性がある［18］。口腔内のフソバクテリウム・ヌクレアタム濃度は、糖尿病患者および冠動脈疾患患者では、健常人に比べて有意に高かった [54] 。心筋梗塞で入院した冠動脈疾患患者の血清からは、フソバクテリウム・ヌクレアタムのような口腔病原性細菌に対する抗体が検出された。一方、フソバクテリウムは腸内細菌叢に影響を与え、Wnt/β-カテニンシグナル伝達経路に関与している [56]。腸内乳酸菌は、急性心筋虚血時に血流に入り、心筋梗塞の重症度に影響を及ぼす可能性がある [57] 。乳酸桿菌などの腸内細菌叢は、心筋の適応免疫を調節し、細胞の代謝産物を通じて心筋傷害の過程に関与している可能性がある [10, 57]。MIRIは急性の病理学的過程であるが、糖尿病状態は口腔-腸内細菌叢への長期的影響によりMIRIに対する感受性を高める可能性がある。F. nucleatum-乳酸菌に代表される口腔-腸内細菌叢の相互作用は、代謝性心血管系疾患において広く研究されるべきメカニズムである。
結論
CHDに対する糖尿病の悪影響は、口腔-腸内細菌叢軸と密接に関連している。口腔内のFusobacterium nucleatum-腸内乳酸菌の増加は、DCHD患者の微生物学的シグネチャーとしてだけでなく、糖尿病増悪MIRIの中間体としても機能する可能性がある。F. nucleatum-乳酸菌軸は、血糖とは無関係に心筋傷害を増悪させる。口腔-腸内細菌軸を標的とすることは、DCHDの予防および治療のための潜在的戦略である。
データおよび資料の入手
本研究で使用および/または解析したデータセットは、合理的な要求があれば、対応する著者から入手可能である。本研究ではユニークコードは生成していない。本論文で報告されたデータを再分析するために必要な追加情報は、要請があれば主任連絡先から入手可能である。
略語
ABX：
抗生物質カクテル
ALT：
アラニントランスアミナーゼ
AST： アスパラギン酸トランスアミナーゼ
アスパラギン酸トランスアミナーゼ
AUC
曲線下面積
BMI
体格指数
BUN
血中尿素窒素
CHD
冠動脈性心疾患
cTnI
心筋トロポニンI
cTnT
心筋トロポニンT
DBP
拡張期血圧
DCHD
糖尿病性冠動脈性心疾患
DM：
糖尿病
DMIRI
糖尿病性心筋虚血再灌流障害
FBG
空腹時血糖
FEAST
高速期待値最大化微生物源追跡
FMT
糞便微生物叢移植
F.n：
フソバクテリウム・ヌクレアタム
HbA1c
ヘモグロビンA1c
HDL.C：
高比重リポ蛋白コレステロール
HE：
ヘマトキシリン・エオジン
HR
心拍数
KEGG
京都遺伝子・ゲノム百科事典
LDL.C：
低比重リポ蛋白コレステロール
MIRI
心筋虚血再灌流障害
MOD：
モデル
NM
正常
NT-proBNP
N末端プロ脳性ナトリウム利尿ペプチド
ROC
ROC：Receiver Operating Characteristic（受信者動作特性
SBP
収縮期血圧
Scr
血清クレアチニン
STZ
ストレプトゾトシン
TC
総コレステロール
TG
トリグリセリド
TUNEL
Terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP-biotinニックエンドラベリングアッセイ。
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謝辞
本試験にご協力いただいたすべての参加者と研究者に深く感謝する。
資金提供
本研究は、中国国家優秀青年自然科学基金（82022076）、中国「数千万人」人材プロジェクト青年斉光奨学生（Yue Liu）、中国中医薬科学院博士研究員プログラム（GZC20233129）、中国中医薬科学院トップイノベーティブ博士支援プログラム（Yiwen Li）の支援を受けた。
著者情報
著者および所属
中国中医薬科学院西遠病院中医薬循環器科国家臨床研究センター、北京、〒100091
Yiwen Li, Yanfei Liu, Jing Cui, Mengmeng Zhu, Wenting Wang, Keji Chen & Yue Liu
中国中医薬科学院実験研究センター北京中医薬基礎研究室、主要疾病の予防と治療、北京、100078、中国
李義文
中国中医薬科学院、北京、100078、中国
黄陸基
貢献
研究のコンセプトとデザイン： Yue Liu；データ取得： データの取得：Yiwen Li、Jing Cui、Mengmeng Zhu、Wenting Wang、データの解析と解釈： データの解析と解釈：Yanfei Liu、Yiwen Li、原稿作成：Yiwen Li： 原稿作成：Yiwen Li；試験監督：Yue Liu、Keji Chen、Wenting Wang： 研究監督：Yue Liu、Keji Chen、Luqi Huang。
責任著者
Yue Liuまで。
倫理宣言
倫理承認と参加同意
ヒトを対象としたこれらの研究は、中国医学科学院西遠病院倫理委員会（承認番号2021XLA046-2）の審査および承認を得た。動物実験を含むこれらの研究は、中国医学科学院西遠病院倫理委員会（承認番号2022XLC058）により審査され、承認された。
論文発表の同意
本症例報告および添付画像の掲載について、患者から書面によるインフォームド・コンセントを得た。同意書のコピーは本誌編集長が閲覧可能である。
競合利益
著者らは、競合する利害関係がないことを宣言する。
その他の情報
出版社ノート
シュプリンガー・ネイチャーは、出版された地図の管轄権の主張および所属機関に関して中立を保つ。
補足情報
追加ファイル1：
図S1. 発見コホートにおける門レベルおよび種レベルでの口腔内および腸内細菌叢の構成。A. 舌苔の微生物叢の相対的存在量を示す積み重ね棒グラフ。B. 糞便中の微生物叢の相対的存在量を示す積み重ね棒グラフ。図S2. 発見コホートにおける口腔および腸内細菌叢の機能モジュール。A. 口腔内細菌叢の機能モジュール。B. 腸内細菌叢の機能モジュール。DCHD群で濃縮された機能モジュールは黄色で表示されている。図S3. 発見コホートにおける口腔-腸内細菌叢の相補的解析。A. 腸内の乳酸桿菌および真正細菌と臨床パラメータとの相関。B.CHD群とDCHD群の間でより大きな変動を示した口腔・腸内細菌叢。中央値を選択して算出、ばらつき算出方法：（Δ相対存在量／CHDの相対存在量）×100％。C. 口腔と腸で共有される上位30種の有病率。図S4. DCHDに対する口腔・腸内細菌叢または口腔・腸内細菌叢の組み合わせセットの予測効果。AUC：曲線下面積。図S5. 検証コホートにおける口腔-腸内細菌叢の相補的解析。A. 口腔内と腸内の微生物種間の相関を示すヒートマップ。B. CHD群とDCHD群それぞれにおける口腔内のFusobacterium nucleatumと腸内のLactobacillusの単純ライナー回帰。C. DCHDにおける口腔および腸内のEubacterium、Eubacterium rectaleの絶対量。図S6. 動物実験IIにおけるFusobacterium nucleatum（経口）の絶対量と一般状態。A. Fusobacterium nucleatum（経口）の絶対量。B. 心臓の質量指数。群間に統計学的差はない。
追加ファイル2.
方法の詳細。
権利と許可
オープンアクセス 本論文は、クリエイティブ・コモンズ表示4.0国際ライセンスの下でライセンスされている。このライセンスは、原著者および出典に適切なクレジットを付与し、クリエイティブ・コモンズ・ライセンスへのリンクを提供し、変更が加えられた場合を示す限り、いかなる媒体または形式においても、使用、共有、翻案、配布、複製を許可するものである。この記事に掲載されている画像やその他の第三者の素材は、その素材へのクレジット表記に別段の記載がない限り、記事のクリエイティブ・コモンズ・ライセンスに含まれています。この記事のクリエイティブ・コモンズ・ライセンスに含まれていない素材で、あなたの意図する利用が法的規制によって許可されていない場合、あるいは許可された利用を超える場合は、著作権者から直接許可を得る必要があります。このライセンスのコピーを閲覧するには、http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/。クリエイティブ・コモンズ・パブリック・ドメインの権利放棄（http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/）は、データへのクレジット表記に別段の記載がない限り、この記事で利用可能となったデータに適用される。
転載と許可
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この記事の引用
Li,Y.,Liu,Y.,Cui,J.他. 口腔-腸内微生物伝播は糖尿病性冠状動脈性心疾患を促進する。Cardiovasc Diabetol 23, 123 (2024). https://doi.org/10.1186/s12933-024-02217-y
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受理
2023年12月25日
受理
2024年3月27日
掲載
2024年04月05日
DOI
https://doi.org/10.1186/s12933-024-02217-y
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キーワード
糖尿病冠動脈性心疾患
口腔微生物叢
口腔-腸軸
フソバクテリウム・ヌクレアタム
心筋虚血再灌流障害
循環器糖尿病学
ISSN: 1475-2840
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