慢性閉塞性肺疾患の肺機能低下を加速させる気道内細菌異常症

臨床とトランスレーショナルレポート|31巻6号1054-1070.e9頁2023年6月14日発行
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慢性閉塞性肺疾患の肺機能低下を加速させる気道内細菌異常症

https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(23)00167-1

梁 偉傑 12
楊玉瓊 12
ゴン・シェンハイ 12
陳栄昌
南山中 13
チャン・ワン 13, 14
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Published:May 18, 2023DOI:https://doi.org/10.1016/j.chom.2023.04.018
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ハイライト

ベースラインの気道内細菌異常はCOPDにおける急速な肺機能低下と関連している

COPDの急速な肺機能低下者では微生物-メタボライト-宿主の相互作用が異なる

黄色ブドウ球菌はホモシステイン-AKT1-S100A8/A9軸を介して肺機能を障害する。

バクテリオファージを標的とした黄色ブドウ球菌は肺気腫マウスの肺機能を回復させる
概要
進行性の肺機能低下は慢性閉塞性肺疾患（COPD）の特徴である。COPDでは気道のディスバイオーシスが起こるが、それが疾患の進行に寄与しているかどうかは不明である。本論文では、英国の4施設を含む2つのコホートの縦断的解析を通して、日和見病原性分類群の濃縮によって特徴づけられるCOPD患者のベースラインの気道内細菌異常症が、2年間の急速な強制呼気1秒量（FEV1）の低下と関連することを示す。また、増悪に伴うFEV1低下や安定時の急激なFEV1低下も、長期的なFEV1低下に寄与している。中国における第3のコホートは、微生物叢とFEV1低下との関連をさらに検証している。ヒトのマルチオミクス研究およびマウス研究は、気道黄色ブドウ球菌のコロニー形成が、AKT1-S100A8/A9軸を介して好中球のアポトーシスからネトーシスへの移行を誘発するホモシステインを通じて、肺機能低下を促進することを示している。バクテリオファージによる黄色ブドウ球菌の枯渇は肺気腫マウスの肺機能を回復させ、気道マイクロバイオームを標的とすることでCOPDの進行を遅らせる新たなアプローチを提供する。

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キーワード
COPD
気道マイクロバイオーム
肺機能低下
マルチオミクス
ホモシステイン
バクテリオファージ
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アブデルハミド A.M.
藤本英明
畑地 修
中原浩之
竹下明彦
西濱和彦
他
肺微生物叢由来のアポトーシス促進ペプチドの阻害は肺線維症の急性増悪を改善する。
Nat. Commun. 2022; 131558https://doi.org/10.1038/s41467-022-29064-3
論文で見る
スコープス (10)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
アベドン S.T.
クールS.J.
ブラスデルB.G.
クター E.M.
ヒト感染症のファージ治療。
Bacteriophage. 2011; 1: 66-85https://doi.org/10.4161/bact.1.2.15845
論文で見る
パブコメ
クロスレフ
グーグル奨学生
チャン B.K.
スタンリーG.
モダック M.
コフ J.L.
ターナー P.E.
CFにおける感染症に対するバクテリオファージ療法。
Pediatr. Pulmonol. 2021; 56: s4-s9https://doi.org/10.1002/ppul.25190
論文で見る
スコープス (29)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
Oechslin F.
バクテリオファージ治療中に起こるバクテリオファージに対する耐性化。
Viruses. 2018; 10351https://doi.org/10.3390/v10070351
論文で見る
スコープス (235)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
Duan Y.
ロレンテC.
ラング S.
ブランドル K.
Chu H.
Jiang L.
ホワイト R.C.
クラーク T.H.
グエン K.
トラルバ M.
他。
腸内細菌を標的とするバクテリオファージはアルコール性肝疾患を抑制する。
Nature. 2019; 575: 505-511https://doi.org/10.1038/s41586-019-1742-x
記事で見る
スコープス (363)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
シバム S.
リーG.
ルシア-サンツA.
ワイツ J.S.
最適な溶菌-溶原性決定スイッチと短期的なファージ再生産を時間スケールで調節する。
Virus Evol. 2022; 8veac037https://doi.org/10.1093/ve/veac037
論文で見る
論文リスト(1)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
バルテ P.P.
シャヴェス P.H.M.
クーパーD.J.
エンライト P.
ジェイコブス・ジュニア D.R.
カルハン R．
クロンマル R.A.
ローア L.R.
ロンドン S.J.
ニューマンA.B.
他
非閉塞性慢性気管支炎と成人における呼吸器系の健康転帰との関連。
JAMA Intern. Med. 2020; 180: 676-686https://doi.org/10.1001/jamainternmed.2020.0104
論文で見る
スコープス (19)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ライトJ.L.
コジオ M.
チャーグA.
慢性閉塞性肺疾患の動物モデル。
Am. J. Physiol. 肺細胞。Mol. Physiol： L1-L15https://doi.org/10.1152/ajplung.90200.2008
論文で見る
スコープス (327)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ヴラホスR.
ボジノフスキーS.
グアラノR.C.
エルンスト M.
アンダーソンG.P.
マウスにおけるCOPDのモデル化。
Pulm. Pharmacol. Ther. 2006; 19: 12-17https://doi.org/10.1016/j.pupt.2005.02.006
論文で見る
スコープス (40)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ベケットE.L.
スティーブンス R.L.
ジャルニッキ A.G.
キム R.Y.
ハニッシュ I.
ハンスブロ N.G.
ディーン A．
キーリーS.
ホーヴァット J.C.
ヤン M．
他。
慢性閉塞性肺疾患の新しい短期モデルマウスにより、発症における肥満細胞トリプターゼの役割が明らかになった。
J. Allergy Clin. Immunol. 2013; 131: 752-762https://doi.org/10.1016/j.jaci.2012.11.053
論文で見る
スコープス (193)
パブコメ
概要
全文
全文PDF
グーグル奨学生
バタカルジー N.
ポール R.
ギリ A.
ボラ A.
マウスにおけるホモシステインの慢性暴露は、黒質線条体の酸化ストレスを増強することによってドーパミンの喪失を助長し、パーキンソン病の行動表現型を作り出す。
Biochem. Biophys. Rep. 2016; 6: 47-53https://doi.org/10.1016/j.bbrep.2016.02.013
論文で見る
スコパス (22)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
リャン X.
Wang J.
Guan R.
Zhao L.
Li D.
Long Z.
Yang Q.
Xu J.
Wang Z.
Xie J.
et al.
リマックスエキスはタバコの煙で誘発されたマウスの慢性閉塞性肺疾患を改善する。
Int. Immunopharmacol. 2018; 54: 210-220https://doi.org/10.1016/j.intimp.2017.11.004
論文で見る
スコープス (8)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
コクセルO.
オズドゥルガーA.
エルシルM.
タマー L.
Ercan B.
アティク・U.
シネル L.
シネル I.
カニック A.
オレイン酸誘発肺損傷における酸化・抗酸化バランスに対するN-アセチルシステインの効果。
Exp. Lung Res. 2004; 30: 431-446https://doi.org/10.1080/01902140490476319
論文で見る
スコパス (16)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
スターキー M.R.
プランク M.W.
カソラーリ P.
パピ A.
パブリディス S.
グオ Y.
キャメロン G.J.M.
ホー T.J.
タム A．
オビエダットM.
他
IL-22とその受容体はヒトおよび実験的COPDで増加し、病態形成に寄与する。
Eur. Respir. J. 2019; 541800174https://doi.org/10.1183/13993003.00174-2018
論文で見る
スコープス（41）
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ハーブストT.
シチェルシュティールA.
Schär C.
ヤダヴァ K.
ビュルキ K.
カヘンズリ J.
マッコイ K．
マーズランド B.J.
ハリス N.L.
微生物コロニー形成がない場合のアレルギー性気道炎症の調節障害。
Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2011; 184: 198-205https://doi.org/10.1164/rccm.201010-1574OC
記事で見る
スコープス (332)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
Wang Z.
Liu H.
Wang F.
Yang Y.
Wang X.
Chen B.
Stampfli M.R.
Zhou H.
Shu W.
ブライトリングC.E.
他。
慢性閉塞性肺疾患における気道マイクロバイオームの種および菌株レベルでの精緻化された見解。
Front. Microbiol. 2020; 111758https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.01758
論文で見る
スコープ (24)
クロス
グーグル奨学生
Yi X.
Li Y.
Liu H.
Liu X.
Yang J.
Gao J.
Yang Y.
Liang Z.
Wang F.
Chen D.
et al.
慢性閉塞性肺疾患における炎症性エンドタイプ関連気道レジストーム。
Microbiol. Spectr. 2022; 10e0259321https://doi.org/10.1128/spectrum.02593-21
論文で見る
スコープス(2)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
バファデルM.
マコーミックM.
サハ S.
マッケナ S.
シェリー M.
ハルガドン B.
ミストリー V．
リード C．
パーカー D．
ドッドソンP.
ら。
喘息および慢性閉塞性肺疾患における喀痰炎症メディエーターのプロファイリング。
呼吸。2012; 83: 36-44https://doi.org/10.1159/000330667
記事で見る
スコープス(125)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
バファデルM.
マッケナ S.
テリー S.
ミストリーV.
リードC.
ハルダー P.
マコーミック M.
ハルダー K．
ケバッゼ T.
デュボワA.
他。
慢性閉塞性肺疾患の急性増悪：生物学的クラスターとそのバイオマーカーの同定。
Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2011; 184: 662-671https://doi.org/10.1164/rccm.201104-0597OC
記事で見る
スコープス (740)
パブコメ
クロス
グーグル奨学生
Bae T.
Schneewind O.
誘導性カウンターセレクションによる黄色ブドウ球菌の対立遺伝子置換。
Plasmid. 2006; 55: 58-63https://doi.org/10.1016/j.plasmid.2005.05.005
論文で見る
日本
PubMed
クロス
グーグル奨学生
シュネーヴィントO.
ミシアカスD.
黄色ブドウ球菌の遺伝子操作。
Curr. Protoc. Microbiol. 2014; 32 (Unit 9C.3)https://doi.org/10.1002/9780471729259.mc09c03s32
論文で見る
スコープス (15)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
クロスビー H.A.
ティワリ N.
Kwiecinski J.M.
Xu Z.
ダイクストラ A.
ジェヌル C．
フエンテス E.J.
ホースウィル A.R.
黄色ブドウ球菌ArlRS二成分系はMgrAを介して病原性因子の発現を制御する。
Mol. Microbiol. 2020; 113: 103-122https://doi.org/10.1111/mmi.14404
論文で見る
スコープス (36)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ステープルズ D.A.
ラミヤールK.X.
ビショフM.
フォン・ケクリッツ・ブリックヴェーデ M.
ミルダー F.J.
ルイケン M.
アイゼンバイス J.
マクウォーター W.J.
ヘルマン M.
ファン・ケッセルK.P.
他
黄色ブドウ球菌はユニークな好中球セリンプロテアーゼ阻害剤を分泌する。
Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2014; 111: 13187-13192https://doi.org/10.1073/pnas.1407616111
論文で見る
スコープス (97)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
パン Y.Y.
シュワルツJ.
トーエンデルM.
アッカーマン L.W.
ホースウィル A.R.
Nauseef W.M.
黄色ブドウ球菌USA300とヒト多形核好中球とのagr依存的相互作用。
J. Innate Immun. 2010; 2: 546-559https://doi.org/10.1159/000319855
論文で見る
スコパス(172)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
アンダーソン K.G.
メイヤー-バーバーK.
Sung H.
Beura L.
ジェームズ B.R.
テイラー J.J.
クナジL.
グリフィス T.S.
ヴェジス V.
バーバー D.L.
マソプストD.
血管内染色による血管白血球と組織白血球の識別。
Nat. Protoc. 2014; 9: 209-222https://doi.org/10.1038/nprot.2014.005
論文で見る
スコープス (456)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
Kim H.
Park J.
カン H.
Yun S.P.
Lee Y.S.
Lee Y.I.
リー Y．
Akt1-CREB経路の活性化は、RNF146の発現を促進し、PARP1が介在する神経細胞死を抑制する。
Sci. Signal. 2020; 13eaax7119https://doi.org/10.1126/scisignal.aax7119
論文で見る
クロスレビュー
グーグル奨学生
Kolaczkowska E.
ジェンヌ C.N.
シュレワール・B.G.
タナバラスリアーA.
リー・W.Y.
サンズ M.J.
モーエン K．
オプデナッカーG.
クベスP.
肝血管系におけるNETの形成と分解の分子機構。
Nat. Commun. 2015; 66673https://doi.org/10.1038/ncomms7673
論文で見る
スコープス（365）
PubMed
クロス
グーグル奨学生
Martin M.
Cutadaptは高スループットシーケンスリードからアダプター配列を除去する。
EMBnet J. 2011; 17: 10-12https://doi.org/10.14806/ej.17.1.200
記事で見る
クロスリファレンス
Google Scholar
Kim D.
ラングミード B.
Salzberg S.L.
HISAT: 低メモリ容量の高速スプライスアライナー。
Nat. Methods. 2015; 12: 357-360https://doi.org/10.1038/nmeth.3317
論文で見る
(株)スクープス(10344)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
リ・ビー
デューイ C.N.
RSEM：参照ゲノムの有無にかかわらず、RNA-Seqデータからの正確な転写産物の定量化。
BMC Bioinformatics. 2011; 12323https://doi.org/10.1186/1471-2105-12-323
記事で見る
スコープス (11469)
クロスフィルム
グーグル奨学生
ラブ M.I.
フーバーW.
Anders S.
DESeq2によるRNA-seqデータのフォルドチェンジと分散のモデレート推定。
Genome Biol. 2014; 15550https://doi.org/10.1186/s13059-014-0550-8
論文で見る
スコープス (35461)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
タン X.
チェン・エイチ
Zhang M.
Zhao Y.
Jiang Y.
Liu X.
Hu X.
Ma Y.
慢性閉塞性肺疾患患者におけるカルバペネム耐性アシネトバクター・バウマンニ肺感染症に対する個別化ファージ療法の臨床経験。
Front. Cell. Infect. Microbiol. 2021; 11631585https://doi.org/10.3389/fcimb.2021.631585
論文で見る
スコパス (37)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
ボリエン E.
ライドアウトJ.R.
ディロン M.R.
ボクリッチ N.A.
アブネットC.
アル・ガリスG.A.
アレクサンダー H．
アルム E.J.
アルムガム M．
アスニカーF.
他
QIIME 2： 再現可能、インタラクティブ、スケーラブル、拡張可能なマイクロバイオームデータサイエンス。
PeerJ Prepr.
論文で見る
グーグル・スカラー
キャラハン B.J.
マクマーディ P.J.
ローゼン M.J.
ハン A.W.
ジョンソン A.J.
ホームズ S.P.
DADA2：イルミナアンプリコンデータからの高分解能サンプル推定。
Nat. Methods. 2016; 13: 581-583https://doi.org/10.1038/nmeth.3869
論文で見る
スコープス(11200)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
アンドジンスキーL.
カスニッツN.
シュタルンケ S.
ウー C.F.
ゲレケ M.
フォン・ケクリッツ・ブリックヴェーデ M.
シリング B．
ブランダウ S．
ヴァイス S．
Jablonska J.
I型IFNは、マウスおよびヒトの腫瘍関連好中球の抗腫瘍分極化を誘導する。
Int. J. Cancer. 2016; 138: 1982-1993https://doi.org/10.1002/ijc.29945
論文で見る
スコープス (242)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
鈴木雅之
碇 淳
穴澤理恵子
田中直樹
勝俣祐之
島田 敦
鈴木 E.
巽和典
PAD4欠損はマウス肺におけるブレオマイシン誘発好中球細胞外トラップと線維化を改善する。
Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2020; 63: 806-818https://doi.org/10.1165/rcmb.2019-0433OC
論文で見る
スコープス (32)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ジョンソン W.E.
Li C.
Rabinovic A.
経験的ベイズ法を用いたマイクロアレイ発現データにおけるバッチ効果の調整。
Biostatistics. 2007; 8: 118-127https://doi.org/10.1093/biostatistics/kxj037
論文で見る
論文
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ギボンズ S.M.
デュヴァレC.
アルム E.J.
症例対照マイクロバイオーム研究におけるバッチ効果の補正。
PLoS Comput. Biol. 2018; 14e1006102https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1006102
論文で見る
スコープス (68)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
アールJ.P.
アダッパN.D.
クロルJ.
バット A.S.
バラショフ S.
エーリッヒ R.L.
パーマーJ.N.
ワークマンA.D.
ブラセッティ M．
セン B．
他
Pacific Biosciencesによる16S rRNA全長配列決定を用いた健康な副鼻腔マイクロバイオームの種レベルの細菌群集プロファイリング。
Microbiome. 2018; 6190https://doi.org/10.1186/s40168-018-0569-2
論文で見る
スコープス (80)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
クラーク E.L.
テイラー L.J.
ザオ C.
コーネル A.
リーJ.J.
フェット B.
ブッシュマン F.D.
Bittinger K.
Sunbeam：メタゲノム配列解析実験のための拡張可能なパイプライン。
Microbiome. 2019; 746https://doi.org/10.1186/s40168-019-0658-x
論文で見る
スコープス (85)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
Li H.
ダービン R.
Burrows-Wheeler変換を用いた高速で正確なショートリードのアライメント。
Bioinformatics. 2009; 25: 1754-1760https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btp324
論文で見る
筑波大学
PubMed
クロスリファレンス
グーグル奨学生
Li D.
リウ C.M.
ルオ R.
サダカネ K.
ラム T.W.
MEGAHIT：簡潔なde Bruijnグラフによる大規模かつ複雑なメタゲノム解析のための超高速シングルノードソリューション。
Bioinformatics. 2015; 31: 1674-1676https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btv033
論文で見る
スコープス (2690)
PubMed
Crossref
グーグル奨学生
ブッシュネル B.
BBMap： 高速、高精度、スプライスを考慮したアライナー。
2014
https://sourceforge.net/projects/bbmap/
記事で見る
グーグル・スカラー
カン D.D.
フロウラ J.
イーガン R.
Wang Z.
複雑な微生物群集からシングルゲノムを正確に再構築する効率的なツール、MetaBAT。
PeerJ. 2015; 3e1165https://doi.org/10.7717/peerj.1165
論文で見る
スコープス (980)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
ダン W.B.
ブロードハーストD.
ベグリーP.
ゼレーナ E.
フランシス・マッキンタイア S.
アンダーソン N．
ブラウン M．
ノウルズ J.D.
ハルソール A.
ハセルデン J.N.
他
ガスクロマトグラフおよび液体クロマトグラフ質量分析計を用いた血清および血漿の大規模代謝プロファイリング手順。
Nat. Protoc. 2011; 6: 1060-1083https://doi.org/10.1038/nprot.2011.335
論文で見る
筑波大学
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ウィシャート D.S.
フェウナン Y.D.
マルク A.
グオ A.C.
Liang K.
Vázquez-Fresno R.
サジェド T.
ジョンソン D.
リー C.
Karu N.
et al.
HMDB 4.0：2018年のヒトメタボロームデータベース。
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スコープス(2255)
PubMed
Crossref
グーグル奨学生
ギハスC.
モンテネグロ・バークJ.R.
ドミンゴ・アルメナーラ X.
パレルモ A.
ワース B.
ヘルマン G.
ケレンスペルガーG.
フアン T.
ウリトブーンタイ W.
エイスポルナA.E.
他
メトリン： 既知と未知を識別するための技術プラットフォーム。
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スコープス (569)
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グーグル奨学生
緒方英明
後藤慎一郎
佐藤和彦
藤渕和男
坊野秀明
金久正明
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Xu Y.
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偽発見率のコントロール：多重検定のための実用的で強力なアプローチ。
J. R. Stat. Soc. B. 1995; 57: 289-300
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グーグル・スカラー
カスピ R.
フォルスター H.
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ホプキンソンR.
イングラハム J.
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スコープス (819)
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グーグル奨学生
ロイド-プライスJ.
アーゼC.
アナンタクリシュナンA.N.
シルマー M.
アビラ＝パチェコJ.
プーン T.W.
アンドリュース E．
アジャミ N.J.
ボナム K.S.
ブリスローンC.J.
他
炎症性腸疾患における腸内細菌生態系のマルチオミクス。
Nature. 2019; 569: 655-662https://doi.org/10.1038/s41586-019-1237-9
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スコープス（1082）
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ガジ A.R.
スシプトK.
ラーナバードA.
フランゾーザ E.A.
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論文
PubMed
クロスリファレンス
グーグル奨学生
Kuhn M.
caretパッケージを用いたRでの予測モデルの構築。
J. Stat. Software. 2008; 28: 1-26
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パブコメ
クロスフィルム
グーグル
論文情報
出版履歴
出版 2023年5月18日
受理 受理：2023年4月17日
改訂版受理 2023年3月23日
受理：2023年3月23日 2022年8月11日
識別
DOI: https://doi.org/10.1016/j.chom.2023.04.018
著作権
© 2023 Elsevier Inc.
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