子宫内膜异位症（Endometriosis，EMS）是一种具有慢性炎症特征的疾病，其临床表现多样，包括不孕、性交疼痛以及日益加重的痛经等症状。关于EMS的起源，经血逆流理论目前占据主流地位，该理论认为，具有活性的子宫内膜细胞会通过输卵管逆流至腹腔并附着、生长，最终形成EMS病变。然而，值得注意的是，尽管经血逆流在育龄女性中相当普遍，但EMS的发病率却相对较低，这暗示了腹腔环境在EMS的发病过程中扮演着至关重要的角色。其中，肠道微生物群作为塑造腹膜微环境的关键因素之一，受到了广泛的关注。本研究致力于深入探索肠道微生物及其代谢产物如何调控腹腔环境，进而揭示其对子宫内膜异位症发生与发展机制的影响。
2024年10月3日，美国贝勒医学院Ramakrishna
Kommagani及其团队在Med（IF2024=12.8）期刊上发表了题为“Identification of
distinct stool metabolites in women with endometriosis for non-invasive
diagnosis and potential for microbiota-based therapies”的研究论文，该研究首次揭示了子宫内膜异位症患者的独特粪便代谢物特征，这一发现为开发基于粪便的非侵入性诊断方法开辟了新途径。更重要的是，源自肠道微生物群的4-羟基吲哚被识别为潜在的子宫内膜异位症治疗候选物，为疾病管理提供了新的治疗策略。
![]()
首先，作者收集了来自子宫内膜异位症患者与健康女性的粪便样本，随后对这些样本进行了非靶向代谢组学分析及16sRNA测序。通过严格的统计过滤流程，成功筛选出了一系列具有显著差异性的代谢物。紧接着，基于代谢组学与微生物群落之间深入的生物学及统计学相关性分析，进一步锁定了在子宫内膜异位症患者中显著减少的特定代谢物——4-羟基吲哚。为进一步验证其作用机制，作者利用子宫内膜异位症异源小鼠模型和临床前模型，深入探讨了4-羟基吲哚在抑制子宫内膜异位症相关炎症及痛觉过敏发生与发展方面的潜在效能。
研究者招募了18名子宫内膜异位症（EMS）患者和31名健康女性，收集其粪便样本进行非靶向代谢组学和16sRNA测序分析，结果发现，与健康对照组相比，共有61种代谢物的丰度发生了显著变化，而在EMS患者中，有22种代谢物呈现出特异性差异。通过构建受试者工作特征（ROC）曲线进行深入分析，研究者成功筛选出12种具有高诊断价值（AUC＞0.8）的代谢物。进一步的代谢功能解析揭示，嘌呤代谢在EMS中受到了显著扰动，这一现象与在炎症性肠病（IBD）中的观察结果相呼应。研究还发现，EMS中的代谢物谱变化与IBD中的未明确分类、溃疡性结肠炎及克罗恩病相关的分子功能紊乱之间存在密切联系（如图1所示）。
![]()
图1 子宫内膜异位症患者具有明显的粪便代谢特征
微生物源性粪便4-羟基吲哚在子宫内膜异位症患者中较低
研究者对EMS患者和健康受试者中肠道微生物群进行了比较，发现EMS患者的肠道微生物群多样性显著降低，群落结构发生明显偏移，且与健康人群的群落组成存在显著差异。通过代谢组学与微生物群落的综合分析，研究者成功鉴定出9种与EMS密切相关的微生物源性代谢物，其中4-羟基吲哚（4-hydroxyindole，4HI）和4-吲哚甲醛（4-indolecarbaldehyde，I4Cald）在EMS患者中的含量显著减少。进一步的分析显示，4HI的丰度与Faecalibacterium、Lachnospiraceae以及Peptoniphilus等菌群的丰度呈正相关，而与Dorea菌群的丰度呈负相关；而I4Cald的丰度则与Bacteroides和Parabacteroides等菌群的丰度呈正相关。这些关联关系通过定量聚合酶链反应（PCR）技术得到了验证。此外，利用液相色谱-质谱联用（LC-MS）技术对新鲜粪便样本进行分析，再次确认了4HI在EMS患者中的显著减少，而与此同时，EMS组与健康对照组的烟酸水平则保持一致，未发现显著差异（如图2所示）。
图2微生物源性粪便4-羟基吲哚在子宫内膜异位症患者中较低
4HI抑制子宫内膜异位症的发生和进展以及相关的炎症和痛觉过敏
4HI水平降低表明其在EMS中可能具有潜在的保护作用，为验证这一想法，研究者通过体内小鼠实验进行相关实验。结果显示，4HI显著能抑制病变的发生，具体表现为小鼠的病变体积和质量均有所缩减，且病变部位缺乏典型的病理结构特征。此外，4HI对病变区域内的增殖细胞和巨噬细胞活性展现出了明显的抑制作用。通过痛觉敏感性测试，研究者进一步观察到，接受4HI治疗的小鼠在痛觉反应上表现出显著的减轻，表明4HI能够有效抑制痛觉过敏（如图3所示）。
图3 4HI抑制子宫内膜异位症的发生和进展以及相关的炎症和痛觉过敏
鉴于4HI（4-羟基吲哚）在抑制子宫内膜异位症（EMS）病变进展方面展现出的潜力，研究者进一步推测其是否同样具备消退已成熟EMS病变的能力。为此，他们设计并开展了相关的体内小鼠实验。实验结果显示，4HI不仅能够显著减少小鼠体内病变的数量、体积和质量，其效果超过了吲哚。经4HI处理后，病变组织呈现出上皮层变薄、腺体数量减少的特征。同时，增殖细胞及巨噬细胞的数目也均有大幅度降低。在人源性子宫内膜异位症细胞的异种移植模型中，4HI同样表现出了减轻病变的显著效果，从而在临床前模型中验证了其治疗效果，进一步增强了4HI作为潜在治疗手段的可行性（如图4所示）。图4 4HI在小鼠和临床前疾病模型中使已建立的病变消退
在该研究中，作者成功鉴定出子宫内膜异位症（EMS）患者粪便中独特的代谢物标志，这些标志有望成为基于粪便的非侵入性诊断新工具。此外，作者还巧妙地将EMS患者粪便样本的肠道代谢组学与微生物群特征相结合，进而锁定了一种源自肠道细菌的潜在治疗药物候选——4-羟基吲哚（4HI），并证实其有助于缓解EMS症状。该研究首次揭示了子宫内膜异位症患者的独特粪便代谢物特征，为开发基于粪便的非侵入性诊断方法开辟了新途径，也为内异症管理提供了新的治疗策略。尽管本研究已取得一定成果，但还存在一些需要改进和深化的地方。首先，通过ROC曲线分析识别出的12种关键代谢物中并未包括4-羟基吲哚（4HI），然而在随后的实验中，4HI在EMS患者中的作用却被特别关注，这提示在研究的逻辑连贯性方面或许还有改进和增强的潜力。其次，在临床实践中，疼痛测试往往安排在建模后恢复期，大约是3个月时进行。相比之下，本研究在治疗后仅第14天便展开了疼痛评估，这一较早的时间点或许会因为腹部尚未完全康复，而可能在一定程度上对测试结果产生微妙的影响。
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39395412/编辑：邹婷婷 排版：邹婷婷 审核：许芸芸
