研究背景
克罗恩病（CD）是一种炎症性肠病，其特征是胃肠道的透壁炎症，最常影响末端回肠和结肠。CD的发展涉及遗传易感性、免疫反应失调、上皮屏障功能障碍和微生物组的改变。饮食是另一个流行病学风险因素，超加工食品和动物脂肪的高摄入量与增加的CD风险相关。饮食也影响微生物组，并且是可能阻止CD发展的干预点。重要的是，生物制剂和小分子疗法的出现已经彻底改变了CD的治疗，这些疗法可以治愈肠道溃疡并改善临床症状，但并未完全恢复生活质量。
不幸的是，仍然缺乏将微生物组发现转化为可操作治疗策略的能力。多达80-89%的患者寻求饮食建议以缓解他们的CD症状。一些最近的研究仔细研究了治疗性饮食对CD临床症状的影响，并同时检查了微生物组。它们表明，某些饮食改变了细菌的丰度，降低了粪便钙卫蛋白的水平，并可以减轻症状甚至实现缓解。值得注意的是，这些饮食干预影响的各种细菌类群包括来自厚壁菌门的物种，这是一个包含许多产生短链脂肪酸的细菌的门，如Faecalibacterium prausnitzii，以及已知的病原菌，如大肠杆菌。
虽然CD患者的肠道微生物群发生了改变，但宿主与微生物群之间复杂的关系的具体性质仍然不清楚。早期的研究报道了CD患者比健康个体的细菌群落多样性更低，包括Firmicutes的丰度更低。一些研究检查了不同肠段的粘膜相关细菌的差异。在健康个体中，整个肠道的粘膜相关微生物群存在显著的空间异质性。这种空间异质性是由氧气、pH值和糖苷梯度塑造的。因此，IBD影响的患者的位置可能对微生物群有不同的影响。事实上，CD患者被发现在回肠和结肠的粘膜相关微生物群发生了改变，这预测了随后的回肠炎症。然而，健康个体和CD患者之间微生物群的功能差异尚未完全表征。
虽然蛋白质组学描述了一个生物体产生的所有蛋白质，代谢蛋白质组学则描述了一个包含多种生物体的微生物群落产生的所有蛋白质。因此，代谢蛋白质组分析提供了一个窗口，可以了解肠道微生物群的功能，揭示代谢和细胞功能的关键变化，以及肠道代谢蛋白质组与宿主蛋白质组之间的相互作用。尽管多组学分析在CD领域相对较新，但这些研究的主要发现之一是CD的肠道微生物特征包括Firmicutes的耗竭和它们相关功能的减少。饮食干预也被证明可以影响儿童CD人群的代谢蛋白质组。然而，很少有CD患者的代谢蛋白质组研究是纵向的，并且以协议化的方式进行，也没有包括全面的饮食信息，以允许分析功能性微生物群的影响。
研究内容
研究共收集70名参与者（48名CD患者和22名健康对照）的粪便样本，分别在研究开始、第8周和第36周进行。使用液相色谱-串联质谱技术（LC–MS/MS）分析样本，排除了细菌蛋白质组识别少于2000的样本。最终分析包括63名参与者（34男29女）。
1. 饮食摄入：
研究设计的饮食干预旨在增加纤维摄入，减少脂肪摄入。送餐饮食增加了纤维和蛋白质摄入，但到第36周，参与者大多恢复了基线饮食模式。
2. 蛋白质鉴定和过滤：
代谢蛋白质组分析共鉴定出63,338个细菌蛋白质组和703个人类蛋白质。排除了一些蛋白质后，剩下29,175个细菌蛋白质组和307个人类蛋白质用于进一步分析。
3. 分类分析：
分析显示，与细菌类群相关的肽序列数量众多，这有助于研究细菌的代谢功能。CD患者与健康对照的比较：CD患者的粪便样本中与免疫反应相关的人类蛋白质比例高于健康对照。
4. 疾病位置对β-多样性的影响：
仅回肠疾病（L1）与回结肠（L2）或结肠疾病（L3）患者的微生物组存在显著差异。
5. 高纤维饮食对GM功能的影响：
高纤维、低脂肪饮食对CD患者和健康对照的代谢途径有影响，尤其是碳水化合物代谢。
研究结果
图5. 主坐标图显示了在每个时间点收集的粪便样本的数据。
总结与意义
研究结果表明，高纤维饮食可以改变CD患者和健康对照的肠道微生物组功能，尤其是与碳水化合物代谢相关的途径。疾病位置对饮食诱导的肠道微生物组变化的影响大于饮食本身。这些发现强调了疾病位置在解释饮食如何塑造肠道微生物组功能和检查特定相关酶途径时的重要性。
Maria T Abreu，迈阿密大学医学院，Dr. Abreu的研究重点在于炎症性肠病（IBD）和结肠癌。特别关注人体肠道粘膜与其相关肠道微生物群之间的密切关系。当前研究项目：肠道如何识别细菌以预防结肠癌：研究肠道如何识别细菌，以及这一过程如何帮助预防结肠癌的发生。IBD中的先天免疫系统：探讨先天免疫系统在IBD中的作用和影响。少数族裔IBD的遗传学：研究IBD在少数族裔群体中的遗传学特点。肠道细菌的遗传学：研究肠道细菌的遗传学，以及这些遗传特征如何影响人体健康。与IBD相关的群体感应分子：研究群体感应分子与IBD之间的关系，以及它们如何影响疾病的发展。Dr. Abreu的研究不仅涵盖了IBD和结肠癌的多个方面，还特别关注了少数族裔群体中的IBD遗传学，以及肠道微生物与宿主之间的相互作用。她的工作有助于深入理解IBD和结肠癌的发病机制，并为开发新的治疗策略提供了科学依据。
