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导语：肠道微生物群与急性胰腺炎（AP）之间究竟存在怎样的紧密联系？一项大规模前瞻性研究深入探究肠道微生物群在AP中的作用，不仅揭示了其与疾病严重程度的关联，还发现了潜在的代谢机制，为AP早期诊断和治疗提供了全新的思路和方法。
急性胰腺炎（AP）是一种常见的消化系统疾病，具有较高的发病率和死亡率。尽管目前已经有多种评分系统用于预测AP的严重程度，但这些评分系统存在一定的局限性，如需要大量的临床数据和复杂的计算过程。因此，寻找一种简单、快速、准确的预测AP严重程度的方法仍然是该领域的研究热点。
Gut曾发表了一篇题为“Gut Microbiota Predicts Severity and Reveals Novel Metabolic Signatures in Acute Pancreatitis”的文章，探讨了肠道微生物群与AP严重程度之间的关系。
研究方法
本研究是一项前瞻性、多中心、观察性队列研究，旨在探讨肠道微生物群是否可以预测AP的严重程度。研究共前瞻性纳入450例患者进入在线数据库SoSciSurvey，排除18例慢性胰腺炎患者及8例样本丢失患者后，最终对424例患者的419个口腔和414个直肠样本进行测序（其中5个口腔和10个直肠拭子缺失），微生物数据标准化后，用于后续分析的口腔样本为411个，直肠样本为391个。
这些患者中，AP的病因以胆道疾病最为常见（占比未提及），其次是酒精和特发性因素。患者的中位体重指数（BMI）为26.9kg/m²，中位年龄为60岁。通过全长度16SrRNA和宏基因组测序分析微生物群，并根据修订后的亚特兰大分类（RAC）、死亡率、住院时间和严重程度（器官衰竭>48小时和/或需要干预的胰腺积液）等指标进行分组。主要终点是肠道微生物群与RAC的关联，次要终点是肠道微生物群与死亡率、住院时间和严重程度的关联。
研究结果
肠道微生物群与RAC的关联
研究者分析参与者口腔样本和直肠样本，发现直肠微生物群的组成与RAC显著相关。
具体来说，RAC Ⅲ组患者的肠道微生物群与RAC I和RAC II组存在显著差异（RAC Ⅰ vs Ⅲ：P=0.024；RAC Ⅱ vs Ⅲ：P=0.009），而后两者在主坐标分析（PCoA）中几乎重叠（RAC Ⅰ vs Ⅱ：P=1）。这一发现表明，肠道微生物群的变化可能与疾病的进展和严重程度相关（图1）。
图1 口腔和直肠样本中严重（紫色）和非严重（浅蓝色）的定义及样本量
与死亡率的关联
在研究的424例患者中，有10例在AP诊断后30天内或住院期间死亡。这些死亡患者的直肠微生物群观察到的物种明显较少（P=0.041），而口腔样本则没有显著差异（P=0.452）。
进一步分析发现，死亡患者的直肠微生物群在Bray-Curtis距离、其他β-多样性指数和差异丰度方面，与存活患者存在显著差异（P=0.006）。
此外，死亡患者年龄更大（P=0.026），BMI更低（P=0.037），即使在考虑这些因素后，分层PERMANOVA测试结果仍然显著（P=0.013）。这些结果提示，肠道微生物群可能与AP患者的死亡率有关，其变化可能反映疾病对肠道微生态的影响，或反过来影响预后（图2）。
图2 严重和非严重AP关于 (左) BISAP 评分、(右) HAPS 的分布情况。
与住院时间的关联
在排除死亡患者后，研究对401个口腔和381个直肠样本进行了分析。结果显示，α-多样性（观察物种）与住院时间在口腔和直肠样本中呈弱负相关（口腔：P=0.01，Rho=-0.13；直肠：P=0.049，Rho=-0.1。图3）。直肠样本的Bray-Curtis距离在PERMANOVA测试中显著（P=0.009），其他β-多样性指标（除加权UniFrac外）也显示了显著变化。
图3 住院时间的分布情况
差异丰度计算显示，不同住院时长患者的物种存在显著差异，分层PERMANOVA分析确认Bray-Curtis距离仍显著（P=0.007）。这表明，肠道微生物群与住院时间有关，住院时间长短可能与微生物群多样性和组成变化有关。
与疾病严重程度的关联
研究中，严重胰腺炎定义为AP后持续器官衰竭（＞48小时）和/或出现需要引流的胰腺积液。在424例患者中，有30例被认定为严重AP，其死亡率为6.67%，明显高于非严重组的0.51%（P＜0.000 1）。严重和非严重AP患者的直肠微生物群β-多样性存在显著差异，而口腔微生物则差异不显著。
通过MaAslin2和LEfSe计算差异丰度，两组存在多个差异丰富的物种，即使在考虑了79个已知临床特征作为潜在混杂变量后，分层PERMONOVA测试显示严重和非严重AP组之间仍有显著差异（P=0.013）。这强调了肠道微生物群在AP疾病严重程度判断中的重要性（图4）。
图4 直肠微生物群数据与疾病严重程度的关联
差异丰富物种确定及预测模型构建
为了更准确地预测AP的严重程度，研究人员通过细致的匹配过程，从参与研究的患者中筛选出了16种与疾病严重性密切相关的微生物物种。他们开发了一个预测模型，结合这些微生物物种和系统性炎症反应综合征（SIRS），在匹配人群中通过回归分析和随机森林方法，得到了87.4%和88.6%的AUROC，显示出比传统BISAP和HAPS评分系统更高的预测准确性。
当模型应用于整个研究人群时，AUROC略有下降至84.8%，但依然优于传统评分系统，其阳性预测值为66.6%，阴性预测值为94%，准确率为93.3%。这些发现为AP的严重程度评估提供了一种新的、精确的诊断工具，可能对临床治疗策略的制定产生重要影响。
功能分析揭示潜在代谢机制
在严重AP中，所有差异丰富的物种都属于短链脂肪酸（SCFAs）的常见生产菌家族。对匹配患者直肠样本进行GSEA，创建两个不同基因背景列表，分析结果显示与KEGG模块相关的KOs的GSEA揭示了与SCFA生产相关的功能通路在严重AP中表达增加。
这提示肠道微生物群在严重AP中的代谢变化可能与疾病发生和发展有关，SCFAs生产变化可能是影响AP严重程度的潜在机制，可探索调节肠道微生物群代谢治疗AP。
总结讨论
此研究通过全长度 16S rRNA 和宏基因组测序全面分析了 AP 患者的肠道微生物群，并发现了肠道微生物群与 AP 严重程度之间的紧密联系。与以往研究相比，本研究不仅确定了可以预测 AP 严重程度的微生物标志物，还揭示了潜在的代谢机制，为 AP 的早期诊断和治疗提供了新的思路和方法。同时，本研究也为进一步探索肠道微生物群在其他消化系统疾病中的作用提供了参考。
参考文献
AMMER-HERRMENAU C, ANTWEILER K L, ASENDORF T, et al. Gut microbiota predicts severity and reveals novel metabolic signatures in acute pancreatitis[J]. Gut, 2024, 73(3): 485-495. DOI: 10.1136/gutjnl-2023-330987.
