本文系Food Science and Human Wellness原創(chuàng)編譯，歡迎分享，轉載請授權。

Introduction

炎癥性腸?。↖BD）包括潰瘍性結腸炎（UC）和克羅恩病（CD），是一種慢性炎癥性腸道疾病，其發(fā)病與遺傳、環(huán)境、免疫和腸道微生物群失衡有關。多項研究表明，疾病的發(fā)生/進展與腸道微生物之間的緊密聯(lián)系，可能導致微生物群組成失衡和微生物群相對活性改變。然而，微生物群失調究竟是引發(fā)疾病的原因，還是慢性腸道炎癥的下游結果，仍是一個有爭議的問題。IBD的醫(yī)學治療通常旨在直接針對炎癥介質。實際上，皮質類固醇、硫嘌呤和免疫調節(jié)劑是IBD中最常用的治療方法。此外，自1998年美國食品藥品監(jiān)督管理局批準以來，輸注結合腫瘤壞死因子（TNF）的嵌合單克隆抗體，即英夫利西單抗（IFX），已成為一種可用于初始或進階治療的策略。然而，由于IBD癥狀的高度異質性，IFX輸注可能會導致疾病緩解和黏膜愈合，并降低疾病活動的循環(huán)生物標志物水平，如糞便鈣衛(wèi)蛋白、糞便乳鐵蛋白、血清C反應蛋白和糞便S100A12。不過，相當一部分接受IFX治療的患者最初無應答，或者隨著時間推移對治療失去反應?；颊呓洺洑v無癥狀期，但隨后疾病復發(fā)，這對于那些已實現(xiàn)疾病緩解的患者來說是一個重大問題。流行病學和實驗數(shù)據表明，飲食和生活方式的改變可能影響IBD的發(fā)生發(fā)展，營養(yǎng)治療作為輔助療法可能有助于調節(jié)腸道微生物群，避免疾病進展。本研究旨在探討富含抗氧化劑的紫玉米補充劑聯(lián)合IFX對IBD患者臨床反應的影響，并評估其對腸道微生物群和血清代謝組的作用。

Results

數(shù)據融合與樣本檢查

將元分類學和代謝組學數(shù)據合并為一個數(shù)據集后，基于主成分分析（PCA）對隊列進行檢查，以評估是否存在可能的混雜因素。繪制了前3個主成分（PC1：22.1%，PC2：10.2%，PC3：8.2%；圖1A），這有助于評估由于PC1或PC3的高負值導致的顯著不同的特征分布。實際上，分配在標準飲食（SD）組的3例IBD患者屬于異常值。通過基于歐氏距離和沃德聚類的樹形圖，從圖形上支持排除這3個樣本（即03IBD.SD、48IBD.SD和51IBD.SD；圖1B）。

圖1 （A）合并元組學和代謝組學結果的PCA；（B）基于歐氏距離的IBD患者聚類

抗氧化劑補充對IBD患者的影響

α和β-多樣性指標未顯示接受SD或營養(yǎng)干預（NI）治療的IBD患者組之間存在差異。具體而言，SD組和NI組中Faith's PD指數(shù)的α-多樣性中位數(shù)分別為9.18（四分位距：7.56～10.33）和9.89（四分位距：8.25～11.84）。通過基于Bray-Curtis和Jaccard指數(shù)進行PERMANOVA分析來檢查β-多樣性，結果顯示在所有分類水平上，SD和NI的IBD組之間均不存在統(tǒng)計學顯著差異。

通過分析IBD患者隊列中的腸道微生物群和血清代謝物組成，評估了當前營養(yǎng)干預（NI）的效果。具體來說，相對豐度高于0.1%的元分類學屬與血清代謝物濃度相結合進行分析?；趯俚南鄬ωS度，NI治療導致乳酸桿菌屬（Lactobacillus）和雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）的相對豐度顯著下降。另外5個特征達到了顯著性水平（P＜0.05，圖2），但由于SD和NI組之間的倍數(shù)變化低于設定閾值而被排除。

圖2 火山圖顯示了IBD在SD和NI抗氧化劑治療后糞便代謝組學和血清代謝組學的顯著不同特征

抗氧化劑補充對CD患者的影響

進行了偏最小二乘判別分析（PLS-DA）（圖3A）。結果表明除了1個分類單元（雙歧桿菌屬）外，前15個VIP項目均為代謝物，其相對得分在1.6～3.0之間（圖3B）。重要的是，這15個高分VIP項目中有9個主要支持CD-NI樣本的聚類，而其余5種代謝物和雙歧桿菌屬則支持CD-SD組數(shù)據點云的聚類?？傮w而言，PLS-DA結果表明，CD-SD患者中甘油磷脂（磷脂酰膽堿（PCs）、二酰甘油磷酸（PA）、LPC和溶血磷脂酰絲氨酸（LPS）普遍減少。相反，相同的代謝物模式在CD-NI患者中增加。值得注意的是，甘油磷脂類的一些成員，如PCs、LPC（16:0）、LPS（21:0）和 PA（42:3）顯示出最高的VIP得分（圖3B）。

圖3 CD子集中的PLS-DA

抗氧化劑補充對UC患者的影響

進一步進行PLS-DA分析，以確定哪些特征對接受NI治療的UC患者有影響?；赨C-SD和UC-NI樣本95% CI的PLS-DA得分圖（圖4A）顯示，兩組數(shù)據點云完全分離，沒有重疊。這一次，前15個VIP項目的得分均高于1.8（圖4B），且主要依賴于代謝組學變量。實際上，前15個VIP項目中僅包含3個微生物屬（即副桿菌屬、阿利斯泰普菌屬（Alistipes）和Erysipelotrichaceae UCG-003）。在顯著的代謝脂質組學特征中，PLS-DA突出了TG的重要調節(jié)作用，其水平受到NI治療的負向調節(jié)。

圖4 UC子集中的PLS-DA

Discussion

腸道微生物群變化：本研究中IBD患者接受NI治療后，乳酸桿菌和雙歧桿菌豐度下降，其在IBD中的作用存在爭議。副桿菌屬可能與短鏈脂肪酸合成有關，其豐度增加可能對IBD患者有益。Alistipes和Erysipelotrichaceae UCG-003在UC患者中的作用仍需進一步研究。

代謝組變化：CD患者中，NI治療增加了甘油磷脂濃度，改善了脂質代謝；UC患者中，NI治療降低了TG水平。甘油磷脂可能是區(qū)分IBD患者炎癥和緩解階段的潛在標志物。

Conclusion

多酚佐劑聯(lián)合IFX輸注可能有助于IBD患者的病情緩解，不過開展更大規(guī)模的隊列研究至關重要。本研究強調，進一步探索營養(yǎng)佐劑與微生物組相關數(shù)據，對確定創(chuàng)新療法十分關鍵?；谘芯拷Y果，應首先考慮營養(yǎng)管理在維持IBD病情緩解和預防復發(fā)方面的有效性。此外，鑒于雙歧桿菌和乳酸桿菌數(shù)量減少，需要深入研究（治療期間或治療后）定制益生菌補充劑的效果。

Anthocyanins from purple corn affect gut microbiota and metabolome in inflammatory bowel disease patients under infliximab infusion: the SiCURA pilot study

Mirco Vaccaa,1, Eduardo Maria Sommellab,1, Marina Lisoc, Giulio Vernab,d, Aurelia Scaranoe, Annamaria Silac, Margherita Curloc, Mauro Mastronardic, Katia Petronif, Chiara Tonellif, Bruno Di Jesog, Angelo Santinoe, Vincenzo Vestutob, Fabrizio Merciaib, Gianluigi Giannellic, Pietro Campigliab, Maria De Angelisa, Marcello Chieppah,*, Francesco Maria Calabresea,*

a Department of Soil, Plant and Food Science, University of Bari Aldo Moro, Bari 70126, Italy

b Department of Pharmacy, School of Pharmacy, University of Salerno, Fisciano 84084, Italy

c Functional Gastrointestinal Disorders Research Group, National Institute of Gastroenterology IRCCS “S. de Bellis”, Castellana Grotte 70013, Italy

d Department of Medicine, Digestive Health Research Institute, Case Western Reserve University School of Medicine, Cleveland 44106, USA

e Unit of Lecce, Institute of Sciences of Food Production C.N.R., Lecce 73100, Italy

f Department of Biosciences, University of Milan, Milan 20133, Italy

g Department of Biological and Environmental Sciences and Technologies, University of Salento, Lecce 73100, Italy

h Department of Biological and Environmental Sciences and Technologies (DISTEBA), University of Salento, Lecce 73100, Italy

*Corresponding author.

Abstract

Nowadays, inflammatory bowel disease (IBD)-patient therapies are mainly based on corticosteroid, thiopurine, and immunomodulator treatments. Patients with active disease, that do not respond to corticosteroid and/or thiopurine treatment, can switch to the usage of the chimeric monoclonal antibody infliximab (IFX). However, to date, no treatment appeared to be conclusive in lowering the incidence of IBD relapses. With the aim to increase the effectiveness of IFX treatment, we combined it with an adjuvant purple corn supplementation enriched in anthocyanins. IBD-patients were enrolled before they underwent to the IFX-infusion, and they were allocated in 2 different study arms. Patients in the intervention-arm followed a dietary supplementation with purple corn water-soluble extract, whereas control patients had a daily consumption of red fruit tea. 16S rDNA gene-sequencing and high-resolution mass-spectrometry metabo-lipidomics analyses were conducted on stool and sera samples, respectively. As a result, the experimental intervention mainly affected the serum metabolome of IBD-patients by decreasing the concentration of specific lipids. Focusing on IBD patient annotated taxa, a significant decrease in Lactobacillus and Bifidobacterium relative abundances was found. As far as it concerns the ulcerative colitis patient subset, the experimental intervention led to a decrease in Alistipes and Erysipelotrichaceae UCG-003 genus abundances and a concomitant Parabacteroides increase. On the contrary, after treatment, Crohn’s disease patients did not exhibit metataxonomics differences at the genus level. At the end of the treatment that led to a reshaped microbiota community, the gathered data paves the way for the usage of a specifically designed probiotic supplementation as a valuable strategy for IBD-patients under IFX infusion.

Reference:

VACCA M, SOMMELLA E M, LISO M, et al. Anthocyanins from purple corn affect gut microbiota and metabolome in inflammatory bowel disease patients under infliximab infusion: the SiCURA pilot study[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(6): 3536-3543. DOI:10.26599/FSHW.2023.9250036.

翻譯： 張慶芬（實習）

編輯：梁安琪；責任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創(chuàng)意

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