肠易激综合征（IBS）是一种常见的肠道功能紊乱性疾病，多见于中青年女性，以腹痛和腹部不适为主要症状。IBS的病因尚不完全清楚，目前被认为与多种因素相关，包括肠道微生物组。

美国梅奥诊所和明尼苏达大学的研究人员以肠易激综合征宿主生理学为背景，整合了肠道微生物组、代谢组、宿主表观基因组和转录组的多组学数据，发现了与疾病及其症状密切相关的代谢通路转移。

作者在文中写道：“我们鉴定出嘌呤代谢的宿主-微生物通路，这可能在肠易激综合征的病理生理中发挥重要的作用。”这项成果于9月10日发表在《Cell》杂志上，有望带来多种新的治疗方法。

研究人员以数十名肠易激综合征患者及对照作为研究对象，在6个月的时间内每个月收集粪便样本。他们开展了RNA测序分析、宏基因组测序分析、基于质谱的代谢组学分析以及基于芯片的DNA甲基化图谱分析，以评估宿主和肠道微生物的多个特征。

同时，他们还采集了患者和对照的血液和肠道组织活检样本，希望寻找出肠易激综合征发作或特定症状出现时有哪些宿主和微生物通路发生了改变。

研究人员报告称，根据他们手头的几十种数据，包括宿主粘膜组织的转录组、代谢组、甲基化组和微生物图谱，以及患者症状、细胞因子特征和生理学表现，这项纵向研究确定了三种主要的通路模式，特别是与嘌呤代谢有关。

以患有便秘的肠易激综合征患者为例，综合分析显示肠道内的短链脂肪酸（如丙酸盐、乙酸盐和丁酸盐）水平低于正常水平。对于腹泻患者，研究人员又发现粪便样本中的色胺和初级胆汁酸水平升高。

他们指出，便秘和腹泻的疾病亚型都以所谓的嘌呤饥饿（purine starvation）为特征。具体的代谢变化包括，粪便样本中次黄嘌呤这种代谢物水平下降，并伴有结肠组织中黄嘌呤氧化酶的表达增强，它能够将次黄嘌呤和黄嘌呤转化为尿酸。

“这表明，采用多组学方法能够鉴定出疾病的潜在机制，”作者写道。“考虑到目前市场上已经有了黄嘌呤氧化酶抑制剂，比如别嘌呤醇（可治疗痛风）和巯嘌呤类药物（可优化炎症性肠病的治疗），次黄嘌呤又成为有吸引力的药物靶点。”

作者总结说：“我们的纵向多组学研究突出了如何利用人类研究来加深我们对疾病中宿主和微生物因素的了解，从而鉴定出新的药物靶点，实现更好的治疗。”（生物通 薄荷）

原文检索

Longitudinal Multi-omics Reveals Subset-Specific Mechanisms Underlying Irritable Bowel Syndrome

DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.08.007