肠道微生物介导川崎病Th细胞分化异常及血管损伤机制的初步研究

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目的:分析肠道微生物种群改变对川崎病患儿Th细胞及其相关分子表达的影响和可能参与的血管损伤机制。方法:以2016年8月至2019年12月期间在深圳市儿童医院收治的急性期KD患儿为研究对象,以2017年美国心脏病协会(AHA)公布的川崎病诊断指南为诊断标准,分别于IVIG治疗前(KD组)及治疗后3-4天(KDIVIG组)取样备检,并按照心脏多普勒彩色超声检查结果分为合并冠脉损伤组(CAL组)和无冠脉损伤组(NCAL组)。同期同年龄健康儿童为对照组(Ctrl)。进行以下两个方面的探究。1急性期KD患儿共31例,对照组共9例,KD组分别在IVIG治疗前(24例)、后(7例)取粪便备检,通过16SrDNA基因扩增及高通量测序,观察KD患儿IVIG治疗前后的微生物种群多样化、丰度差异及组成结构的改变,并分析其与KD及血管损伤之间的相关性并筛选出可能的生物标志物。2急性KD患儿42例,正常同龄对照组36例,KD患儿在IVIG治疗前后分别取外周血样本备检,分析KD患儿Th2细胞因子表达水平和其基因组蛋白甲基化水平及调控因素的改变。结果:1.(1)共40个样本通过16SrDNA扩增子测序一共获得2352803条有效序列,614个物种分类,其中门水平14个,纲水平24个,目水平46个,科水平86个,属水平218个,种水平80个;(2)α多样性分析显示KD组与对照组丰度及多样性无显著差异;CAL组的群落丰度(chao1指数)显著高于NCAL组(P<0.05);各组菌落的多样性(shannon指数)无统计学差异;(3)各组中肠道菌群的优势菌种无显著差异,丰度最大的菌门为厚壁菌门,后依次为放线菌门、变形菌门和拟杆菌门。在属水平,KD组中双歧杆菌属的相对丰度降低,以CAL亚组为主,经丙种球蛋白冲击治疗后有所回升,但统计无显著差异。艾克曼菌属在KD组的相对丰度值较对照组升高,以NCAL亚组为主,统计无显著差异。(4)LefSe分析设定LDA值>3,保护性标志物为乳杆菌属、放线菌门(P<0.05),病理性标志物为假单胞菌科、丹毒梭菌属(P<0.05)。2.(1)急性期KD患儿Th2细胞比例、功能相关分子(IL-4、IL-5和IL-13)mRNA表达血浆蛋白水平及IL-4基因CNS1、HSII、HSVa位点组蛋白甲基化H3K4me3水平显著增加(P<0.05),且CAL组前述各项指标均高于NCAL组(P<0.05),经IVIG治疗后显著恢复(P<0.05);(2)急性期KD患儿外周血CD4+T细胞转录因子GATA-3、组蛋白甲基化酶MLL1与IL-4基因CNS1、HSII、HSVa结合水平均显著上调(P<0.05),且MLL1与IL-4基因CNS1、HSII、HSVa结合水平与IL-4基因mRNA表达水平正性相关(r=0.42、0.33、0.39,P<0.05),经IVIG治疗后均较治疗前有恢复(P<0.05);其中CAL组MLL1、GATA-3与IL-4基因CNS1、HSII、HSVa结合水平明显高于NCAL组(P<0.05);(3)急性期KD患儿血浆IL-4浓度及CD4+T细胞IL-4Rα、IL-2Rγ、pSTAT6、GATA-3、SOCS5表达显著增高(P<0.05),其中CAL组前五项指标均高于NCAL组、后一项低于NCAL组(P<0.05),经IVIG治疗后均有不同程度恢复(P<0.05)。结论:1.急性期KD患儿疾病过程中存在肠道菌群丰度的改变,以合并冠状动脉损伤组显著,其多样性无明显变化。在筛选可能的微生物标志物中假单胞菌科可能通过参与调控Th1/Th2与KD疾病过程相互作用。优势菌群中厚壁菌门、拟杆菌门等可能通过代谢产物短链脂肪酸参与肠道免疫调节;筛选出可能的保护性标志物为乳杆菌属、放线菌门;病理性标志物为假单胞菌科、丹毒梭菌属。2.急性期KD患儿IL-4信号过度活化及负性调节因子SOCS5表达相对不足,促使转录因子GATA3过表达,后者与IL-4基因结合并募集组蛋白甲基化酶MLL1,介导IL-4基因组蛋白H3K4me3修饰及转录活性上调,从而形成正反馈效应及IL-4过度表达,最终导致Th2细胞数量及功能异常活化。3.微生物群落代谢产物如SCFA、PPARγ等可能通过影响宿主Th2细胞表观遗传修饰的方式参与调控KD急性期的免疫及血管损伤过程。
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