慢性閉塞性肺疾患患者における疾患関連腸内細菌叢とメタボロームの変化

Disease-associated gut microbiome and metabolome changes in patients with chronic obstructive pulmonary disease.

抄録

慢性閉塞性肺疾患（COPD）は、世界的に3番目に多い死亡原因であり、治癒的な治療法のない進行性の炎症性肺疾患として現れる。肺のマイクロバイオームはCOPDの進行に寄与しているが、腸のマイクロバイオームの機能は不明なままである。ここでは、COPD患者と健常対照者の糞便マイクロバイオームとメタボロームについて検討し、両群間で146種の細菌が異なることを見出した。Streptococcus sp000187445、Streptococcus vestibularis、Lachnospiraceae科の複数のメンバーなど、いくつかの種は肺機能の低下とも相関しています。メタボロミクスでは、脂質代謝物が46％、異種代謝物が20％、アミノ酸関連代謝物が20％で、COPDシグネチャーが同定された。さらに、Streptococcus parasanguinis_BとN-acetylglutamateおよびそのアナログであるN-carbamoylglutamateを含むCOPD関連代謝物との疾患関連ネットワークが記述されています。本結果は、COPD患者の糞便微生物群およびメタボロームが健常者のそれとは異なることを示唆しており、COPDのバイオマーカー探索の一助となる可能性がある。

Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is the third commonest cause of death globally, and manifests as a progressive inflammatory lung disease with no curative treatment. The lung microbiome contributes to COPD progression, but the function of the gut microbiome remains unclear. Here we examine the faecal microbiome and metabolome of COPD patients and healthy controls, finding 146 bacterial species differing between the two groups. Several species, including Streptococcus sp000187445, Streptococcus vestibularis and multiple members of the family Lachnospiraceae, also correlate with reduced lung function. Untargeted metabolomics identifies a COPD signature comprising 46% lipid, 20% xenobiotic and 20% amino acid related metabolites. Furthermore, we describe a disease-associated network connecting Streptococcus parasanguinis_B with COPD-associated metabolites, including N-acetylglutamate and its analogue N-carbamoylglutamate. While correlative, our results suggest that the faecal microbiome and metabolome of COPD patients are distinct from those of healthy individuals, and may thus aid in the search for biomarkers for COPD.