Nature 子刊 | 特应性皮炎和牛皮癣患者中的微生物与宿主之间的相互作用

推荐:江舜尧

编译:艾奥里亚

编辑:小菌菌

卡罗林斯卡学院(Karolinska Institute)Harri Alenius团队于2019年10月16日在Nature Communications上发表题目为《Microbe-host interplay in atopic dermatitis andpsoriasis》的文章。该研究基于对健康受试者(HV)、特应性皮炎(AD)以及牛皮癣(PSO)患者皮肤中的微生物菌群和微生物相关的宿主转录组进行了大规模、全面的分析,揭示了慢性皮肤炎症中宿主−微生物之间的两种不同的相互作用模式。改研究代表了一个具有丰富数据集的大群体,为进一步详细分析特定微生物−宿主相互作用提供了数据支撑。
文章摘要
尽管有关对皮肤内稳态微生物多样性方面的了解取得了进展,但有关炎症性疾病中微生物失调的相关了解知之甚少。本研究中,我们对特应性皮炎或牛皮癣患者皮肤微生物群落与皮肤基因表达的全球模式进行了比较分析。皮肤微生物菌群由16S扩增子或全基因组测序分析,皮肤转录组由微阵列分析,随后在数据层面对所得结果进行的整合分析。我们发现特应性皮炎和牛皮癣可以通过不同的微生物分类,这与健康受试者的微生物菌群组成不同。特应性皮炎由单一微生物(S. aureus)控制,并与疾病相关的宿主转录特征相关,丰富了皮肤屏障功能、色氨酸代谢和免疫激活。相反,牛皮癣的特点是微生物的共生群落与疾病相关基因的表达弱相关。我们的工作为发现生物标志物和皮肤失调的靶向治疗提供了基础。

文中重要图片说明:

图1 | AD(特应性皮炎)和PSO(牛皮癣)患者皮肤微生物群的特点。结果表明,HV(健康受试者)(n=115)有典型的皮肤微生物群落,而AD(n=82)和PSO(n=119)患者的皮肤微生物菌群有显著变化;a表示基于16S rRNA基因序列的进化树,对95种最丰富的OTUs的丰度和统计意义进行了分析;热图中的蓝色强度反映了各区域的相对丰度;绿色竖直条的长度表示非参数统计评分;不同颜色代表不同的细菌门(绿色代表Firmicutes;红色代表Proteobacteria;青色代表 Bacteroidetes;蓝色代表Cyanobacteria;橘黄色代表Actinobacteria);b表示HV,AD以及PSO人群中主要的优势细菌;c代表11个OTUs的统计分析表明AD人群或者PSO患者与HV患者在纠正混杂因素后具有最显著的变化;d表示AD或者HV患者中严格厌氧菌代表性OTUs的相对丰度的统计分析。

图2| AD(特应性皮炎)和PSO(牛皮癣)患者微生物分类。a代表随机森林特征选择和分类(RF)鉴定的最优鉴别AD(n=82)的可变重要性;b代表RF分析确定的最优判别PSO(n=119)分类群的可变重要性;c代表基于RF选择的与AD相关的OTUs共现网络图;d代表基于RF选择的与PSO相关的OTUs共现网络图。

图3| AD(特应性皮炎)和PSO(牛皮癣)患者皮肤微生物转录本。

图4 | S. aureus的识别以及功能联想。a代表利用FDR为10−5的水平上,利用AD相关基因(AD患者,n=82),构建了一个AD基因共表达网络;b代表S. aureus“高”(n=27)和“低”(n=25)样本之间差异性分析显示有256个差异表达基因;基因注释和独创性途径分析识别了S. aureus特征中富集的基因(c)并预测了上游调控因子(d);e表示在顶部功能和相关基因之间生成的分子网络;f表示S. aureus“高”和“低”丰度样本中选定基因的RNA表达水平的统计分析。

图5 | 特应性皮炎和牛皮癣中宿主与微生物之间的相互作用。AD(特应性皮炎)的特点是金黄色葡萄球菌(S. aureus)的过度生长以及微生物多样性的丧失。在AD中,金黄色葡萄球菌在皮肤上的定植与上皮屏障功能、免疫活化、白细胞迁移、TRP降解和代谢重编程有关的基因失调相关。PSO(牛皮癣)与多种物种有关,包括由C. Simulans和C. Kroppenstedii定殖量的增加,以及Lactobacillus、P. aces和Corynebacterium spp.的丧失。




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