腹膜透析患者における腸内細菌叢と栄養状態との関連性
掲載：2023年1月28日
腹膜透析患者における腸内細菌叢と栄養状態との関連性
https://www.nature.com/articles/s41598-023-27919-3
Na Tian, Yinyin Yan, ...Philip Kam-Tao Li 著者紹介
Scientific Reports 13巻 記事番号: 1572 (2023) この記事を引用する
詳細
概要
栄養不良は、血液透析および腹膜透析（PD）のいずれにおいても、透析患者によく見られる合併症である。我々は、PD患者における腸内細菌叢の特徴と栄養状態に関する探索的研究を報告する。PD患者の栄養状態を評価し、糞便を採取して16S rRNA遺伝子V3-V4領域の増幅とハイスループットシーケンスを行った。栄養状態の良い（W）グループと栄養失調（M）グループの微生物叢の特徴と違いを比較した。栄養不良群と栄養良好群を最初に比較し、後にこれらのOTUを用いて全群を再分析し、患者の属と属内の操作的分類単位（OTU）を調査した。OTUレベルでは、6つの細菌が血清アルブミン値と有意な相関があった。2つのOTU（OTU208 Lachnospiraceae_incertae_sediとOTU4 Bacteroides）の存在量は、Wグループでより多くなっていた。一方、M群では4つのOTU（OTU225 Akkermansia, OTU87 Megasphaera, OTU31 Peptostreptococcaceae_incertae_sedi, OTU168 Clostridium_sensu_strictu）が高い値を示していることが示された。特に、OTU168 Clostridium_sensu_strictuは、血清アルブミン（r = - 0.356, P = 0.05）、プレアルブミン（r = - 0.399, P = 0.02） およびSGA（r = 0.458, P = 0.01）と有意に相関する唯一の菌であった。OTU168 Clostridium_sensu_strictuが高いほど、血清アルブミンとプレアルブミンが低く、SGAのスコアが高く、栄養状態が悪いことを意味していた。我々の予備的知見は、PD患者における栄養状態と微生物叢の関係を示唆するものであった。この結果は、PD患者における栄養不良と腸内細菌叢との相互作用をさらに検討し、プロバイオティクスおよびプレバイオティクスを用いた介入の可能性を示すものである。
はじめに
腹膜透析（PD）は、末期腎不全（ESKD）患者に対する腎代替療法の標準的な方法であり、世界中でその利用が増加している1。中国では、ESKD患者の約11％がPDによる治療を受けている2。栄養不良はPDを受ける患者によくみられる合併症であり、その発生率は18～75％である3,4。栄養不良は、残存腎機能の喪失、腸機能障害5および不十分な栄養摂取6などの患者要因だけでなく、不十分な透析、PD液によるタンパク質損失および継続的な微小炎症状態7などのPDそのものに関連する要因を含む複数の要因に関連する複雑な機構の結果である。栄養不良はまた、患者のQOLおよび予後に影響を及ぼす重要な因子である3,8,9。栄養不良となったPDを受けている患者は、入院率が高く、入院期間が長くなり、腹膜炎および死亡のリスクも有意に上昇する10,11。したがって、これらの患者における栄養不良は、臨床の場でより注意を払う必要があります。
慢性腎臓病（CKD）患者、特にESKD患者における腸内細菌叢の乱れは、近年ますます注目されてきています。CKD患者におけるディスバイオーシスは、一般に有益な微生物の消失と病原性微生物および条件付き病原体の増加として現れる12,13。腸内細菌叢の乱れは、腸のホメオスタシスを狂わせ、PDを受けている患者において栄養吸収の異常、さらには栄養失調につながる可能性がある14。
本研究の目的は、PDを受けている患者における腸内細菌叢の組成および分布特性を調査することである。特に、マイクロバイオームの運用分類単位（OTU）および栄養状態との関係について調べた。これにより、今後この患者コホートにおける栄養不良を緩和するための潜在的な介入方法を探るための科学的根拠を提供できることを期待している。
材料と方法
参加者
患者コホート
2017年5月から2018年12月の間に寧夏医科大学総合病院腎臓内科腹膜透析センターで持続的外来腹膜透析（CAPD）を受けた患者を対象とした。組み入れ基準は以下の通りであった。(1）年齢≧18歳、（2）3ヶ月以上安定したCAPD治療15、（3）独立して糞便サンプルを採取できる、（4）書面によるインフォームドコンセントの提供により自発的に研究に参加すること、である。以下の理由で患者を除外した。(1) 認知障害または聴覚障害 (2) 活動性の結核、悪性新生物、重症肝炎、肝硬変、活動性の自己免疫疾患または他の慢性疾患などの他の重篤な疾患の併発 (3) サンプル採取前2週間以内に抗生物質、微生物製剤またはラクツロースの経口または静脈内投与 (4) PD治療中に他の施設へ一時または長期で移動する。(5)コンプライアンスが悪く、透析処方やサンプル採取の指示を守れない場合 (6)過去3ヶ月以内に大きな消化器手術を受けた場合 (7)過去1ヶ月以内に消化器内視鏡検査を受けた場合 (8)過去1ヶ月以内に消化器出血があった場合 (9)重度の心機能障害（NYHAクラスIV） (10) 過去1ヶ月以内にPD関連の腹膜炎、肺感染、その他の器官や組織の急性感染と確定診断された場合。
中国腎臓データシステム（CNRDS）16が示唆する血清アルブミン値のカットオフ値35 g/Lを用いて、CAPD群を栄養状態の良いグループ（Wグループ）と栄養状態の悪いグループ（Mグループ）に分けた。
研究方法
研究デザイン
横断的観察研究デザインを採用した。本研究は、寧夏医科大学医学研究倫理委員会の承認を得た（承認番号：2016-254）。すべての方法が関連するガイドラインや規則に従って実施されたことを確認した。
臨床データ
以下の患者情報を収集した：年齢、性別、PDビンテージ、ボディマス指数（BMI）、原疾患（慢性糸球体腎炎、糖尿病、または高血圧）、生化学パラメータ、24時間残尿量。主観的グローバル評価（SGA）により、すべてのCAPD患者をレベルA、B、Cに順次分類した17。BMIは以下の式で算出した。BMI = 体重（kg）/身長2（m2）。
各患者の栄養状態と水分補給状態を測定するために、多頻度体組成測定（BCM、Fresenius、ドイツ）を実施した18。体表面積1.73m2に正規化した除脂肪組織指数（LTI）と脂肪組織指数（FTI）（kg/m2）を用いて、それぞれ患者の筋肉量と脂肪量を提示した。体液量の測定には過水分（OH）の項目を用い、プラスマイナス1が正常値であることを基準とした。
透析レジメン
当センターでPDを行った患者は、PD-2システム（Baxter, USA）を用いて、1日の腹膜透析液量を6Lから10LとしてPD治療を受けた。透析は、グルコース濃度2.5または1.5%、ナトリウム132 mmol/L、カルシウム1.75または1.25 mmol/L、マグネシウム0.25 mmol/L、塩素96 mmol/L、乳酸40 mmol/Lの乳酸緩衝化透析液で実施された。
腸内細菌叢の塩基配列決定
採取した各糞便サンプルは、直ちにアイスボックスに入れ、30分以内に-80℃の冷凍庫に運び、使用まで保管した。各便サンプルのゲノムDNAをE.Z.N.A. Stool DNA Kit (Omega Bio-tek, Inc., GA)を用いて抽出した。16S rRNA遺伝子のV3-V4領域をプライマー341Fと805Rを用いて増幅した（341F: 5'-CCTACGGNGGCWGCAG-3'; 805R: 5'-GACTACHVGGTATCTAATCC-3)．精製後、各サンプルのポリメラーゼ連鎖反応産物をインデックス化し、等比数で混合して、Shanghai Mobio Biomedical Technology Co. Ltd.がMiSeqプラットフォーム（米国Illumina社）を通じて行った。各サンプルについて、総シーケンスリードアウトは941,946、平均リードアウトは31,398であった。
バイオインフォマティクスと統計解析
数値データは平均値±標準偏差で表し、カテゴリーデータは数およびパーセントで表した。数値データとカテゴリーデータのグループ間比較は、独立標本t検定とフィッシャーの正確検定を用いて行った。統計解析はSPSS 20.0 (IBM, USA)を用いて行い、Pが0.05未満の場合、差は統計的に有意であるとみなした。
我々の知る限り、PD患者における栄養状態と微生物叢の関係に関する報告はない。本研究は探索的研究であるため、サンプルサイズの計算において主要な研究エンドポイントに利用できる参考文献はない。
配列データの解析は、USEARCH 8.0（http://drive5.com/usearch）を用いて、以下の基準で生データからクリーンデータを抽出した。(1) 各サンプルの配列は、各指標のミスマッチをゼロにすることで抽出した；(2) 重複が16 bp未満の配列は廃棄した；(3) 重複エラー率 > 0.1 の配列は廃棄した；(4) 結合後の長さが400 bp未満の配列は廃棄した。処理後に得られた最適化された配列は、UPARSE (version 7.1, http://drive5.com/uparse/) を用いて、以下のように操作的分類単位 (OTU) にクラスタリングされた。(1) 最適化配列から非反復配列を抽出し、(2) シングルコピー非反復配列を削除し、(3) 類似度閾値97%でOTUクラスタリングを行い、(4) 代表OTU配列を作成した。信頼度閾値70%を用いて、代表的なOTUの配列をSILVAデータベース（SSU123, http://www.arb-silva.de）の配列と比較し、各16S rRNA配列の分類学上の位置を決定した。UPARSEパイプラインでOTUをビン詰めした後、各分類レベル（門、綱、目、科、属）の総OTUを数えた。2群における各分類レベルの腸内細菌叢の組成を、Mann-Whitney U検定を用いて比較した。
栄養状態の良い患者と悪い患者で有意に異なる微生物叢を得た後、スピアマン相関分析を用いて、それらの細菌が血清アルブミン、プレアルブミン、SGAなどの患者の栄養状態に及ぼす影響を属、OTUレベルの両方を通してCAPD患者30人のグループ全体について調査した。また、これらの細菌と残存腎機能（RKF）および過水分との相関についても検討した。
施設審査委員会の声明
この研究は、寧夏医科大学総合病院機関審査委員会の審査と承認を受けた。
インフォームドコンセント
参加者全員が書面によるインフォームドコンセントを行った。
結果
臨床データの解析
患者の特徴
CAPD患者30名が登録され、W群19名、M群11名であった。CAPD患者全体の平均年齢は46.3±13.6歳で、男性は12名（40％）であった。平均ヴィンテージは26.6±19.8カ月であった。16人（53.3％）が原発性糸球体腎炎、6人（20％）が糖尿病、8人（26.7％）が高血圧性腎症であった。
表1は、M群とW群の患者さんの特徴を示しています。30人の患者のうち，19人（63.3％）がWサブグループで，11人（36.7％）がMサブグループであった。Mサブグループは女性が多く、残尿量が少なく、ヘモグロビン値が低く、SGA評価が悪く、水分過多が重症であった。2つのサブグループ間の年齢、PDの年代、原疾患、BMIの差は、統計的に有意ではなかった（P > 0.05）。
表1 持続的外来腹膜透析（CAPD）患者の臨床的特徴。
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栄養状態の異なるCAPD患者における腸内細菌叢
合計で、M群とW群全体で355 OTUが存在し、M群に固有の35 OTU、W群に固有の36 OTU、そして両群に共通の284 OTUが存在した。M群とW群の間で行ったベータ多様性解析では、両群の一般的な構成について有意な差が見られた（P = 0.03）。(PERMANOVAとPCoAプロットは補足ファイル）（補足図1）。
菌門レベルでは、M群、W群ともにBacteroidetes、Firmicutes、Proteobacteriaが優占していた（Fig. 1A）。Bacteroidetes、Firmicutes、Proteobacteriaの存在量は、両群で有意な差はなかった。属レベルでは、Bacteroides、Faecalibacterium、Escherichia - Shigella、Lachnospiraceae_incertae_sedisが両群の主要属であったが、両群間に統計的差異はなかった（Fig. 1B）。
図1
図1
CAPD患者のM群とW群の糞便微生物叢の系統的プロファイル。(A)：門レベル、(B)：属レベル。CAPD継続的外来腹膜透析、W栄養状態良好群、M栄養状態不良群。(図1はGrammar of Graphics ggplot2 (tidyverse.org) を用いてR Project for Statistical Computing (r-project.org) により作成された44.
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Akkermansia, Defluviitaleaceae_uncultured, Megasphaera, Peptostreptococcaceae_incertae_sedis, Ruminococcaceae_incertae_sedis, Coprobacterの6属の存在量は、両群間で有意差があった（P < 0.05, Wilcoxon rank-sum test）（図 2）。*2. Akkermansia、Peptostreptococcaceae_incertae_sedis、Megasphaera、Coprobacterの存在量はM群で有意に高く、Defluviitaleaceae_unculturedとRuminococcaceae_incertae_sedisはM群で有意に低かった（Fig. 2）。
図2
図2
CAPD患者のM群とW群では、属レベルで豊富な細菌が異なる。Wは栄養状態の良い群、Mは栄養失調の群。
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さらにOTUレベルで比較すると、2つのOTUがW群で多く、いずれも高い存在度を示した（OTU208 Lachnospiraceae_incertae_sedis: mean log2 fold change 2.66, padj = 0.013, OTU4 Bacteroides: mean log2 fold change 3.91, padj = 0.025, respectively）。一方、M群では4つのOTUが高い存在度を示した（OTU225 Akkermansia: mean log2 fold change 3.77, padj = 0.025; OTU168 Clostridium_sensu_stricto: mean log2 fold change 1.53, padj = 0.031）。 53, padj = 0.03; OTU31 Peptostreptococcaceae_incertae_sedis: mean log2 fold change 2.24, padj = 0.04, OTU87 Megasphaera: mean log2 fold change 7.36, padj = 0.02, respectively) であった。(表2、図3)。
表2 CAPD患者におけるM群とW群のOTUレベルでの豊富な菌の違い。
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図3
図3
CAPD患者のM群とW群の間でOTUレベルで異なる豊富な細菌。Wは栄養状態が良好なグループ、Mは栄養不良のグループ。
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30名のCAPD患者全体におけるOTUレベルの豊富な細菌数と栄養状態の相関関係
異なるOTUの効果をより詳細に分析するために、30人のCAPD患者全体において、これら6つのOTUの栄養およびその他の臨床パラメータへの影響を調査した。この30名のCAPD患者全体において、OTUレベルで6つの細菌が血清アルブミン値と有意な相関を示し、そのうち4つは負の相関（OTU225 Akkermansia, OTU31 Peptostreptococcaceae_incertae_sedis, OTU87 Megasphaera, OTU168 clostridium_sensu_stricto）を、2つは正の相関（OTU208 Lachnospiraceae_incertae_sedis and OTU4 Bacteroides）を示した（Table 3）。OTU87 MegasphaeraとOTU168 Clostridium_sensu_strictoは、いずれもプレアルブミンと負の相関を示した。
表3 CAPD患者30人の全グループにおけるOTUレベルの豊富な細菌と臨床パラメータとの相関。
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特に、OTU168 Clostridium_sensu_strictoは、血清アルブミン（r = - 0.356, p = 0.05）、プレアルブミン（r = - 0.399, p = 0.02） およびSGA（r = 0.458, p = 0.01）と有意に相関する唯一の細菌であった。OTU168 Clostridium_sensu_strictoが高いほど、血清アルブミンとプレアルブミンが低く、またSGAのスコアも高く、栄養状態が悪いことを意味していることがわかる。
表1には、M群とW群の間でベースライン時に統計的な差を示した他の臨床的特徴が示されている。30名のCAPD患者を対象に、OTUレベルの腸内細菌とこれらの臨床的特徴の相関を調べたところ、交絡因子の影響の可能性を明らかにすることもできた。OTU208 Lachnospiraceae_incertae_sedisはアルブミン値以外に残尿量や水分過多と関連していた。また、OTU4 Bacteroidesは年齢、年代、残尿量などの多項目と相関があった。OTU225 Akkermansiaは、水分過多と正の相関、血清アルブミンと負の相関があった。OTU87 Megasphaeraは、透析年数や水分過多と正の相関があり、アルブミンやプレアルブミンと負の相関があった。OTU31 Peptostreptococcaceae_incertae_sedisは、血清アルブミンと負の相関を示し、他の交絡因子とは有意な相関を示さなかった。最後に、OTU168 Clostridium_sensu_strictoは、アルブミン、プレアルブミンおよびSGAとして示される栄養マーカーと有意な相関を示した。一方、他の交絡因子とは有意な相関を示さなかった。表3および図4は、これら6つのOTUとCAPD患者30人の栄養および臨床パラメータとの関係をまとめたものである。
図4
図4
Spearman相関分析によるCAPD患者30名全体におけるOTUレベルの豊富な菌数と栄養状態との相関。CAPD continuance ambulatory peritoneal dialysis, VINT vintage, ALB albumin, preALB pre-albumin, RUV residual urine volume, SGA subjective global assessment, OH over hydration.
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考察
腸内環境と慢性疾患の関係に関する最近の研究では、ESKD患者の腸内細菌叢に重度のディスバイオーシスが存在し、それが疾患の進行や合併症の発症・進展に関連していることが示唆されています19,20。本研究では、PDを受ける患者の腸内細菌叢についてシークエンス解析を行い、栄養状態の異なる患者の腸内細菌叢の特徴を比較しました。その結果、CAPDを受けている患者の栄養状態に応じた菌種存在量と腸内細菌叢組成に違いがあり、細菌分類群や細菌叢構造の変化が栄養失調に関連している可能性が示唆された。
正常な腸粘膜には、物理的、化学的、生物学的、および免疫的バリアが存在する。PDを受けている患者では、いくつかの要因により粘膜の虚血、浮腫および損傷が生じ、これにより腸のバリアーが損傷し、消化管機能障害および腸内細菌叢の異常がもたらされる可能性がある21。PDによる腹腔内圧の上昇、腹腔内への透析液の長期滞留、消化管運動の低下に加えて、鉄剤や抗生物質の使用は、腸管バリアを損傷し、腸内細菌叢の存在量と多様性に変化をもたらすことがあります22、23、24。
以前の研究では、CKDおよびESKDの患者における腸内細菌叢の組成の変化が報告されている25,26。我々の研究は、おそらくPDを受けている患者における腸内細菌叢と栄養状態との関係に焦点を当てた最初の研究である。PDを受けている患者における腸内細菌叢のアンバランスが研究で指摘されており、このアンバランスは有益な細菌集団の減少と病原性細菌または条件付き病原性細菌の増加によって特徴づけられる27,28,29。本研究では、MおよびW CAPDサブグループにまたがるOTUから、2つのサブグループの糞便微生物叢は、細菌数は同程度であるが細菌集団は異なっていることが示された。
その結果、Akkermansia, Defluviitaleaceae_uncultured, Megasphaera, Peptostreptococcaceae_incertae_sedis, Ruminococcaceae_incertae_sedis, Coprobacterなど6属が両グループ間で有意に異なることがわかった。尿路結石症、肥満、糖尿病、心血管疾患、腎臓病などの慢性疾患群に対するディスバイオージスを定義しようとした最近の研究では、各病態は腸内の微生物多様性の損失と関連していた30。彼らは、疾患個体で最も一貫して枯渇が認められた分類群の中に、Bacteroides、Coprococcus、Prevotella、Ruminococcus、Sutterellaが含まれていると報告している。しかし、その後の解析で、これらの分類群の一部が腸内細菌の構成OTUの数と密接に関連していることが示唆された30。また、Bacteroides、Corynebacterium、Anaerococcusを中心とするいくつかの分類群は、その多様性から予想されるよりも多くディスバイオシスと同定され、これらの分類群と疾患との間のより特異な生理的相互作用を示唆するものであった。Bacteroidesは、健康保護的な反応31と健康拮抗的な反応32のいずれかを示すことが以前から報告されている。彼らの解析結果から、この属は、関連性が認められた独立した集団の数から見て、健康と疾病の両方に強く関連していることがわかった。したがって、この属内のあるOTUはより保護的な効果を提供し、他のOTUはより有害な健康影響を与える可能性がある30。そこで、我々は患者のOTUレベルに着目し、最初は栄養不良群と栄養良好群を比較し、後に30人のCAPD患者の全グループを再分析した。OTU87 MegasphaeraとOTU168 Clostridium_sensu_strictoは、いずれも血清アルブミンおよびプレアルブミンと負の相関があった。特に、OTU168 Clostridium_sensu_strictoは、SGA、プレアルブミン、血清アルブミンと同時に有意な相関を示した唯一の細菌であった。OTU168 Clostridium_sensu_strictoが高いほど、血清アルブミンとプレアルブミンが低く、またSGAのスコアも高く、栄養状態が悪いことを意味している。これらの2つのOTUは、PD患者の栄養状態に著しく悪影響を及ぼしている可能性がある。
Clostridium sensu strictoは、Clostridium butyricumを中心にグループ化されており、Clostridiaceae科のClostridium cluster Iに属している。ヒトの消化管内からは最大72種のClostridium spp.が検出され、そのうち30種がClostridium sensu strictoに属していることが報告されている33。最近の研究では、Clostridium sensu strictoの存在量の変化は、IL-10およびLDL-コレステロールと正の相関を示し、インスリンレベルの変化とは負の相関が観察されたことが示唆されている34。また、CD4 + T制御細胞 (Treg) が腸管固有層に豊富に存在し、小腸と大腸でその集積が異なって制御されていることを示す研究もなされている。大腸Tregの誘導は、特殊な性質を持つ常在細菌に依存している。常在菌の中でも、クラスタIVとXIVaに属するClostridium属は、大腸のTregの優れた誘導因子である35。注目すべきは、ヒト炎症性腸疾患患者の糞便中に占めるClostridium clusters IVおよびXIVaの割合が、健常対照者よりも少ないことである36。また、肥満患者における肝脂肪および肝線維症に関する微生物叢分析の最近の研究では、糞便中のClostridium sensu strictoの相対量が肝線維症の存在によって著しく減少し、肝硬度測定および骨膜症に負の相関があることが判明した37。
OTU168 Clostridium_sensu_strictoは、血清アルブミンおよびプレアルブミンが低いPD患者の栄養状態の悪化と関連しており、SGAのスコアも高いという我々の発見は、さらなる調査を保証するものである。なお、このOTUは残存腎機能や水分補給状態との相関を示さなかったことから、このOTU168はPD患者の栄養状態において特に重要な価値を持つことが示唆された。
OTU87 Megasphaeraは、血清アルブミンおよびプレアルブミンと負の相関を示したが、SGAとは相関がなかった。また、残存腎機能とは有意な相関を示さなかったが、過水分症とは正の相関を示した。アルブミンやプレアルブミンとの負の相関は、このOTU87 Megasphaeraが多く存在する患者の水分過多の状態と一部関係があるのかもしれない。にもかかわらず、ヒト腸管から分離されたMegasphaeraは、オリゴペプチド輸送系とともに、炭水化物や幅広いアミノ酸を炭素源として利用できる幅広い糖質活性酵素を保有していることが判明している38。プロピオン酸の生産に加えて、Megasphaeraのヒト腸管分離株は、グルコースから酪酸を生産することが示されている38。
OTUの重要性については、糖尿病予備軍を対象とした研究が行われている。その結果、最も異なる2つのOTUはClostridiales目とAkkermansia muciniphilaであり、これらはいずれも、年齢と性別をマッチさせた正常なグルコース調節機能を持つ134人と比較して、糖尿病予備軍のデンマークの成人134人で存在度が低いことが判明した39。私たちが30人のCAPD患者グループ全体に対して行ったのと同様に、彼らはさらに、268人のグループ全体において、存在量の異なるOTUと糖尿病に関連する臨床バイオマーカーとの関連性を調べた39。その結果、Lachnospiraceaeに分類される2つのOTU（OTU 3856408およびOTU 193129）、Ruminococcaceaeに分類される2つのOTU（OTU 4364405およびOTU 819353）およびClostridiumに分類されるOTU 4465124が、グルコース、インシュリン、Cペプチド、トリアシルグリセロールおよびhsCRP、さらにHOMA-IR、BMIおよびウエスト周囲長に強くかつ負に関連していることが判明した39。
また、2つのOTU（OTU208 Lachnospiraceae_incertae_sediとOTU4 Bacteroides）が血清アルブミンと正の相関を示すことも見出した。OTU4 Bacteroidesも残存腎機能と正の相関があり、残存腎機能との関連性が高いのか、栄養状態そのものとの関連性が高いのかの判別は困難である。腎臓の残存機能が良好なPD患者は、栄養状態も良好であることは明らかである21,40。このような複雑な相互作用にもかかわらず、最近のレビューでは、異なるBacteroides属によって分泌される代謝物が免疫系の安定性を維持するのに役立つことが示唆されている41。これらの菌種は、ヒトの腸内で短鎖脂肪酸の主要な生産者であり、主に酢酸とプロピオン酸の形で、腸の恒常性の維持に重要である41。酢酸およびプロピオン酸はともに、好中球およびマクロファージからの炎症性サイトカインの放出を抑制するため、強力な抗炎症メディエーターである。また、酪酸は腸のタイトジャンクションタンパク質の発現を増加させ、腸の過透過性の可能性を低減する。このことは、リーキーガットに関連する炎症と内毒素血症を減少させる21,41,42。今後、OTU4 バクテロイデスが免疫調節や内毒素血症に与える影響についてさらに研究することが興味深い。
また、OTU208 Lachnospiraceae_incertae_sedisは、腎機能残存と正の相関、水分過多と負の相関があることが分かっている。特に過水は残存腎機能と負の相関があることから、このOTUが栄養状態と有意な関係があるのかどうか、複雑になっている40,43。今後、より多くのPD患者を対象として、このOTUをさらに調査することは興味深い。
本研究では、別の2つのOTUが血清アルブミンと負の相関を示したが、血清プレアルブミンやSGAとは相関しなかった（OTU225 Akkermansia, OTU31 Peptostreptococcaceae_incertae_sedis ）。OTU225 Akkermansiaは、水分過多と正の相関があることが示された。OTU31 Peptostreptococcaceae_incertae_sedisは、残存腎機能および過水との関連は認められなかった。この2つのOTUの栄養に関する重要性については、さらなる研究が必要である。
我々の発見は、PD患者および栄養サブグループにおける複雑な糞便マイクロバイオームのスナップショットを提供するに過ぎず、細菌組成のみが解析されたことに留意すべきである。本研究にはいくつかの限界がある。まず、本研究の対象者はPDを受けている患者から構成されている。腸周辺の腹膜における透析は、腸の機能や環境に影響を与え、それによって微生物叢に影響を与える可能性がある。さらに、腸内細菌叢の組成と構造が栄養状態に関連していることが示唆されたが、その因果関係は明らかではない。最後に、栄養失調患者のサンプル数が少ないため、個人差の影響が大きくなっている可能性がある。
結論
結論として、本研究は、腹膜透析患者の栄養状態と腸内細菌群の関連性を調べる探索的研究である。我々は、微生物相のOTUレベルに焦点を当てた研究を行ったが、これは属レベルでの研究よりも有利であると考えられる。栄養不良の腹膜透析患者と栄養状態の良い腹膜透析患者の腸内細菌叢の組成には、有意な差が認められた。特に、OTU168 Clostridium_sensu_strictoは、PD患者の血清アルブミンとプレアルブミンが低く、SGAのスコアも高いことから、栄養状態の悪化に関連していた。本研究の結果は、栄養不良を伴うPD受診患者において、腸内細菌叢のアンバランスが存在する可能性を示している。PD患者における栄養不良と腸内細菌叢の関連性を解明し、PD患者において腸内細菌叢が栄養不良を引き起こす病原学的メカニズムを調べるために、さらなる研究が必要である。これは将来、PD患者の栄養状態の改善におけるプロバイオティクス製剤の潜在的な使用および有効性を研究するのに役立つ可能性がある。
データの入手方法
16S rRNA遺伝子V3-V4領域の生配列データおよび関連情報は、NCBI Sequence Read Archiveデータベースのアクセッション番号PRJNA704190で公開されています。本研究で使用・解析した他のデータセットについては、対応する著者から入手可能である。
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参考文献のダウンロード
謝辞
本研究に参加されたすべての方々のご協力に感謝いたします。
資金提供
本研究は、中国自然科学基金（NSFC）（番号81960144）、中国国家重点研究開発計画（番号2016YFD0400605）、寧夏自治区重点研究開発プロジェクト（番号2018YBZD0031）、中国病院協会血液浄化センター支部研究プロジェクト（番号CHABP2021-10）、香港中文大学研究基金（番号7104311）による支援を得たものである。
著者情報
著者および所属
寧夏医科大学総合病院腎臓内科 〒750004 中国寧夏省銀川市勝利路804号
Na Tian, Yinyin Yan, Na Chen, Rui Chu, Mengting Wang, Surong Duan, Shuhua Song, Li Wang, Xiaoqin Ma, Mei Xu & Menghua Chen
中国山西省漢中市中央病院呼吸器科 〒723000
Siyao Xu
上海モビオバイオメディカルテクノロジー Co. Ltd., 上海、201100, 中華人民共和国
Ren Hongyan
寧夏医科大学総合病院バイオバンク 〒750004 中国寧夏市寧夏区寧夏洞
李娜
香港中文大学プリンス・オブ・ウェールズ病院医学治療部、キャロル＆リチャード・ユー腹膜透析研究センター、中国、香港、沙田
フィリップ・カム-タオ・リー
寄稿
N.T.、M.H.C.、P.K.T.L.は研究の設計を行った。N.T.とP.K.T.L.は原稿を作成した。N.T.、Y.Y.、S.Y.X.、N.C.、M.T.W.、R.C.、S.R.D.はコホートのフォローアップを担当した。S.H.S.、L.W.、M.X.、X.Q.M.はデータ収集に参加した。L.N.はサンプルを処理した。H.Y.R.はシーケンスデータを解析した。N.T.、Y.Y.、S.Y.X.は、統計解析を行った。最終原稿は全著者が読み、承認した。
対応する著者
Na Tian、Menghua Chen、Philip Kam-Tao Liに連絡すること。
倫理的宣言
利益相反
著者らは、競合する利益を宣言していない。
追加情報
出版社からのコメント
Springer Natureは、出版された地図の管轄権や所属機関について中立的な立場をとっています。
補足情報
補足図1.
補足情報1.
権利と許可
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転載と許可
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この記事の引用
Tian, N., Yan, Y., Chen, N. et al. 腹膜透析患者における腸内細菌叢と栄養状態との関係. Sci Rep 13, 1572 (2023)。https://doi.org/10.1038/s41598-023-27919-3。
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受付終了
2022年8月26日
受理済
2023年1月10日
掲載
2023年1月28日発行
DOI
https://doi.org/10.1038/s41598-023-27919-3
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疾患名
腎臓学
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サイエンティフィック・リポーツ（Sci Rep） ISSN 2045-2322（オンライン版）
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