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微生物の酪酸合成は、IBD患者におけるアザチオプリンの治療効果を示唆している
Microbial butyrate synthesis indicates therapeutic efficacy of azathioprine in IBD patients.
PMID: 32687146 DOI: 10.1093/ecco-jcc/jjaa152.
抄録
背景と目的:
微生物生態系は、炎症性腸疾患（IBD）における治療のインターセプトに重要な役割を果たしていると考えられる。我々は、アザチオプリン（AZA）または抗腫瘍壊死因子（抗TNF）抗体のいずれかの治療を受けているIBD患者の縦断的なマイクロバイオーム変化を評価した。代謝微生物群集交換を予測し、臨床転帰に結びつけた。
BACKGROUND AND AIMS: The microbial ecosystem seems to be an important player for therapeutic interception in inflammatory bowel disease (IBD). We assessed longitudinal microbiome changes in IBD patients undergoing therapy with either azathioprine (AZA) or anti-tumor-necrosis-factor (anti-TNF) antibodies. We predicted the metabolic microbial community exchange and linked it to clinical outcome.
方法:
65人のIBD患者から，ベースライン時と治療開始12週後および30週後に糞便および血液サンプルを採取した．臨床的寛解とは、クローン病（CD）ではCDAIが150未満、潰瘍性大腸炎（UC）ではメイヨースコアが2未満、便中カルプロテチン値が150μg/g未満、C反応性蛋白質が5mg/dl未満と定義した。16S rRNAアンプリコン配列決定を行った。微生物群集の代謝プロセスを予測するために、複数種のゲノムスケールの代謝ネットワークモデルを構築した。
METHODS: Fecal and blood samples were collected from 65 IBD patients at baseline and after 12 and 30 weeks on therapy. Clinical remission was defined as i.e. CDAI < 150 in Crohn´s disease (CD), partial Mayo score < 2 in ulcerative colitis (UC) and fecal calprotectin values < 150µg/g and C-reactive protein < 5mg/dl. 16S rRNA amplicon sequencing was performed. To predict microbial community metabolic processes, we constructed multi-species genome-scale metabolic network models.
結果:
抗TNF抗体を投与されたUC患者では、ベースラインとフォローアップのタイムポイント間の対になったBray-Curtis距離が有意に異なっていた。抗TNF抗体治療を受けたUC患者では、両治療を受けた患者でProteobacteriaが有意に減少し、Bacteroidetesが増加していた。家族レベルでは、CD患者では乳酸菌は持続性疾患と関連し、Bacteroidetesは寛解と関連していた。微生物代謝物交換のインシリコシミュレーションにより、寛解患者の酪酸産生能は寛解していない患者に比べて1.7倍高いことが予測された（p=0.041）。このモデルでは、寛解中の患者と寛解していない患者の間の酪酸産生量の差は、AZA治療を受けたCD群で最も顕著であった（p=0.008）。
RESULTS: Paired Bray-Curtis distance between baseline and follow-up timepoints was significantly different for UC patients treated with anti-TNF antibodies. Longitudinal changes in taxa composition at phylum level showed a significant decrease of Proteobacteria and an increase of Bacteroidetes in CD patients responding to both therapies. At family level, Lactobacilli were associated with persistent disease and Bacteroides abundance with remission in CD. In-silico simulations of microbial metabolite exchange predicted a 1.7-fold higher butyrate production capacity of patients in remission compared to patients without remission (p=0.041). In this model, the difference of butyrate production between patients in remission and patients without remission was most pronounced in the CD group treated with AZA (p=0.008).
結論:
インシリコシミュレーションにより，IBDにおける治療効果を予測する微生物の酪酸合成が同定された．
CONCLUSIONS: In-silico simulation identifies microbial butyrate synthesis predictive of therapeutic efficacy in IBD.
© The Author(s) 2020. Published by Oxford University Press on behalf of European Crohn’s and Colitis Organisation. All rights reserved. For permissions, please email: journals.permissions@oup.com.