乙酰膽堿酯酶抑制劑顯著改變阿爾茨海默病患者唾液微生物組:對神經退行性疾病診療的啟示

《iScience》:Acetylcholinesterase inhibitors considerably affect the salivary microbiome in patients with Alzheimer’s disease

【字體: 時間:2025年05月17日 來源:iScience 4.6

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  為解決中樞神經系統(CNS)藥物對神經退行性疾病患者微生物組的影響機制不明的問題,日本順天堂大學等機構研究人員通過16S rRNA測序技術,分析了阿爾茨海默病(AD)和帕金森病(PD)患者唾液與腸道微生物組特征。研究發現乙酰膽堿酯酶抑制劑(AChEis)對唾液微生物組的影響顯著強于認知障礙程度,且這種效應存在性別差異。該成果為開發基于微生物組的神經退行性疾病診斷工具提供了新思路,發表于《iScience》。

  

微生物組與神經退行性疾病的藥物博弈
在探索阿爾茨海默病(AD)和帕金森病(PD)等神經退行性疾病的發病機制時,科學家們逐漸將目光投向人體微生物組。既往研究表明,腸道和口腔微生物組的改變與認知功能下降及疾病進展相關,但這些變化究竟源于疾病本身還是治療藥物,始終是懸而未決的關鍵問題。尤其當患者同時服用多種中樞神經系統(CNS)藥物時,藥物與微生物組的相互作用更成為研究盲區。

傳統觀點認為,乙酰膽堿酯酶抑制劑(AChEis)和N-甲基-D-天冬氨酸受體拮抗劑(NMDAras)等藥物主要通過調節神經遞質發揮治療作用。然而,這些藥物在代謝過程中是否會影響人體微生態環境?這種影響是否會干擾基于微生物組的疾病診斷?這些問題直接關系到神經退行性疾病精準醫療的發展。

創新研究方法與技術路線
日本順天堂大學難病治療研究中心Daisuke Hisamatsu領銜的研究團隊,采用橫斷面隊列設計,對AD和PD患者的唾液與糞便樣本進行16S rRNA基因測序。研究納入238例唾液樣本(AD隊列)和107例糞便樣本,通過加權UniFrac距離分析評估微生物組β多樣性,并運用MaAsLin2進行多變量校正分析。關鍵技術包括:1) 基于認知功能測試的嚴格分組(健康對照HC/輕度認知障礙MCI/癡呆DE);2) 按作用機制將26類藥物重新分類;3) 構建整合藥物信息的隨機森林預測模型。

藥物效應超越疾病本身
通過比較疾病嚴重程度(認知功能)與藥物使用對微生物組的影響,研究發現:

  1. AChEis主導唾液微生物組改變:在AD患者中,AChEis對唾液微生物組組成的解釋方差達4.5%,顯著高于認知障礙的貢獻(p=0.033)。使用距離組間差異(DBG)量化顯示,AChEi治療組與非使用組間的微生物組差異,比MCI與DE組間的差異更顯著(p=0.009)。
  2. 性別特異性響應:男性AChEi使用者的唾液微生物組香農多樣性指數顯著增高(p=0.011),且β多樣性變化在男性中更顯著(p=0.007),提示藥物反應存在性別二態性。
  3. 劑量依賴性效應:隨著AChEi劑量增加,腸道微生物組均勻性呈下降趨勢,中高劑量組間差異顯著(p=0.036)。

微生物標志物的診斷潛力
研究鑒定出8個與認知狀態相關的唾液菌屬:

  • Alloprevotella和Treponema隨認知衰退持續增加
  • Aggregatibacter等5個菌屬在MCI組降低但在DE組反彈
    當構建包含藥物信息的預測模型時,對DE識別的曲線下面積(AUROC)提升至0.82,顯著優于忽略藥物影響的模型(p<0.001)。

PD患者的獨特模式
與AD不同,PD患者腸道微生物組更易受疾病分期影響(H&Y分期解釋方差9.5%)。單胺氧化酶B抑制劑(MAO-Bis)使用者腸道中Bifidobacterium增加而Faecalibacterium減少,這種變化與運動癥狀嚴重程度相關(p=0.001)。

研究啟示與展望
該研究首次系統揭示了CNS藥物對神經退行性疾病患者微生物組的特異性影響:

  1. 提出"腦-口軸"新概念,闡釋AChEis可能通過調節膽堿能神經支配影響唾液腺免疫功能
  2. PICRUSt2分析顯示AChEis使用者唾液微生物組中肽聚糖合成和群體感應通路下調,而卟啉代謝通路上調,提示藥物可能通過代謝重編程發揮抗炎作用
  3. 強調未來微生物組研究中必須校正藥物干擾因素,尤其在開發AD診斷生物標志物時

這項發表于《iScience》的研究為理解神經退行性疾病中藥物-微生物組-宿主三方互作提供了新范式,其建立的藥物效應校正模型,將推動基于唾液微生物組的無創診斷技術向臨床轉化邁進。

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