肺微生物叢と代謝産物は、軽症の慢性閉塞性肺疾患における臨床転帰と密接に関連している

Lung Microbiota and Metabolites Collectively Associate with Clinical Outcomes in Milder Stage Chronic Obstructive Pulmonary Disease.

抄録

慢性閉塞性肺疾患（COPD）は、その発症が多様である。肺微生物叢と代謝産物は，まとめて COPD の病態生理に影響を与える可能性があるが，より軽度の疾患における臨床転帰との関係は不明である。 より軽症のCOPDにおける臨床マーカーと総体的に関連する肺マイクロバイオームおよびメタボロームの構成要素を明らかにする。 SPIROMICS（Subpopulations and Intermediate Outcome Measures in COPD Study）、または（GOLD［Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease Stage 0-2］）の137人の気管支肺胞洗浄液からこれまでに特徴付けられたペアのマイクロバイオームおよびメタボロームのデータを解析した。データセットには、）細菌の16S rRNA遺伝子シーケンス、）主に脂質からなる疎水性画分のアンターゲットメタボロミクス、）以前にムコインフリメーションに関与したとされる親水性化合物のパネルに対するターゲットメタボロミクスが使用されました。COPDの経過（肺機能、症状、増悪）との関連が知られている14個の臨床変数の特徴を選択し、モデル化するために統合的アプローチを適用しました。 肺マイクロバイオームおよびメタボロームと関連する臨床指標の大部分は，全体的なモデルで一括して分類された（分類精度，50％以上，対偶然0.05未満）。肺機能の低下，COPD 診断，症状の悪化は，いくつかのクラスの化合物（スフィンゴ糖脂質，グリセロリン脂質，ポリアミン，アデノシン代謝物であるキサンチン）と共に， , , と正の相関を示した．一方、アデノシン、5'-メチルチオアデノシン、シアル酸、チロシン、グルタチオンと一緒になっているいくつかのメンバーは、肺機能の改善、COPDの欠如、症状の軽減と関連していた。特定の代謝産物と細菌との間には有意な相関が認められた（<0.05）。 肺のマイクロバイオームとメタボロームの構成要素の組み合わせは、軽症のCOPDのアウトカム指標に関連しており、疾患発症における両者の協調的役割の可能性を浮き彫りにしている。

Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is variable in its development. Lung microbiota and metabolites collectively may impact COPD pathophysiology, but relationships to clinical outcomes in milder disease are unclear. Identify components of the lung microbiome and metabolome collectively associated with clinical markers in milder stage COPD. We analyzed paired microbiome and metabolomic data previously characterized from bronchoalveolar lavage fluid in 137 participants in the SPIROMICS (Subpopulations and Intermediate Outcome Measures in COPD Study), or (GOLD [Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease Stage 0-2). Datasets used included ) bacterial 16S rRNA gene sequencing; ) untargeted metabolomics of the hydrophobic fraction, largely comprising lipids; and ) targeted metabolomics for a panel of hydrophilic compounds previously implicated in mucoinflammation. We applied an integrative approach to select features and model 14 individual clinical variables representative of known associations with COPD trajectory (lung function, symptoms, and exacerbations). The majority of clinical measures associated with the lung microbiome and metabolome collectively in overall models (classification accuracies, >50%,  < 0.05 vs. chance). Lower lung function, COPD diagnosis, and greater symptoms associated positively with , , and , together with compounds from several classes (glycosphingolipids, glycerophospholipids, polyamines and xanthine, an adenosine metabolite). In contrast, several members, together with adenosine, 5'-methylthioadenosine, sialic acid, tyrosine, and glutathione, associated with better lung function, absence of COPD, or less symptoms. Significant correlations were observed between specific metabolites and bacteria ( < 0.05). Components of the lung microbiome and metabolome in combination relate to outcome measures in milder COPD, highlighting their potential collaborative roles in disease pathogenesis.