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Ann Rheum Dis丨栗占国团队揭示肠道病毒通过分子模拟机制诱发类风湿关节炎

2024-08-13 点击：

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Ann Rheum Dis丨栗占国团队揭示肠道病毒通过分子模拟机制诱发类风湿关节炎

近日，北京大学人民医院风湿免疫科/风湿免疫研究所、北大-清华生命科学联合中心栗占国、胡凡磊教授团队在风湿免疫领域期刊Annals of the Rheumatic Diseases发表题为Rheumatoid arthritis patients harbor aberrant enteric bacteriophages with autoimmunity-provoking potential: a paired sibling study的研究论文。

长久以来，微生物感染尤其是病毒感染被发现与类风湿关节炎（RA）的发病密切相关。然而，宏病毒组在RA发病中的作用及机制缺乏研究。该研究发现， RA患者的肠道病毒组，特别是肠道噬菌体组存在显著异常。这些异常的噬菌体与RA的临床及免疫学特征密切相关，包括疾病特异性自身抗体（anti-CCP）以及疾病易感基因（HLA-DR共享表位）等。更为重要的是，RA患者肠道富集的特定噬菌体，尤其是Prevotella噬菌体和Oscillibacter噬菌体来源的多肽和RA自身抗原BiP的抗原表位存在高度同源性，能够通过分子模拟的机制，激活CD4⁺ T细胞和浆细胞，引发自身免疫反应，促进RA的发生发展。

这项研究揭示了肠道病毒组在RA发病中的作用及机制，为未来的免疫治疗提供了新的策略选择。针对这些异常肠道噬菌体进行靶向治疗，可能成为RA治疗的新方向。

研究团队收集了30对同胞的临床样本，通过高通量测序技术和搭建生信分析平台，解析肠道病毒组变化；收集RA患者的临床特征、检测粪便钙卫蛋白和HLA基因分型，揭示病毒组与临床特征间的关联；进行分子模拟分析、T细胞刺激实验和B细胞自身抗体检测，进一步探索病毒组在RA中致病分子机制。

结果发现，RA患者的肠道病毒组（尤其是噬菌体组）发生紊乱，在多样性、物种组成谱和基因功能上与健康人群存在显著差异。394个差异富集的噬菌体vOTUs中，117个在RA患者中富集，277个在RA患者中减少。主要差异噬菌体包括Bacteroides噬菌体、Faecalibacterium噬菌体、Ruminococcus噬菌体和Blautia噬菌体等。在RA风险人群中，也可以检测到这些差异噬菌体的存在。为了探索肠道噬菌体的异常是否与菌群异常有关，研究人员进一步分析了噬菌体组和菌群的相关性，发现健康对照中观察到的噬菌体组-菌群的相关性模式在RA患者中减弱或逆转，表明RA可能影响并改变了肠道微生物群落中噬菌体与细菌之间的相互作用。

进一步分析发现，RA 患者中异常的噬菌体组成与RA的异常免疫反应相关，这些差异性存在的噬菌体与RA的临床特征如病程、抗CCP水平、红细胞沉降率（ESR）、C反应蛋白（CRP）等显著相关。在抗CCP抗体阳性和抗CCP阴性的RA患者中，噬菌体的丰富度存在显著差异（如Siphoviridae，Ruminococcus/Mycobacterium/ Salmonella噬菌体）。此外，携带疾病易感基因—HLA-DR共享表位（SE）的RA患者在噬菌体组成上与不携带SE的患者存在差异，提示肠道噬菌体组与RA的疾病易感基因之间可能存在关联。辅助代谢基因(AMGs)研究显示，RA患者的肠道噬菌体参与甘油脂和嘌呤代谢的基因活跃，而参与氨基酸、维生素、碳水化合物等代谢的基因较健康对照较少，展现异常的代谢特征。

通过将RA富集的噬菌体的编码肽段与免疫表位数据库（IEDB）中经过实验验证的RA自身抗原表位进行比对，筛选出可能分子模拟 B 细胞表位和T 细胞表位的噬菌体肽。结果发现，Prevotella噬菌体和Oscillibacter噬菌体来源的肽段与免疫球蛋白结合蛋白（BiP）的T细胞表位及瓜氨酸BiP的B细胞表位存在高度同源性。来自Prevotella噬菌体的肽段DAGTIAGLNVMRIINEPTAA能够刺激携带HLA-DR易感基因的RA患者外周血单核细胞产生IFN-γ和IL-17A。此外，RA患者血清中针对Prevotella噬菌体肽段TVPAYFNDAQRQATKDAGTI的自身抗体水平也显著升高。这些结果提示肠道噬菌体可能通过分子模拟自身抗原，激活CD4⁺ T细胞和浆细胞的自身免疫反应，促进RA的发生发展。

北京大学人民医院风湿免疫科/风湿免疫研究所胡凡磊教授、李鑫博士和上海免疫与感染研究所刘凯博士为论文的共同第一作者，北京大学人民医院风湿免疫科/风湿免疫研究所、北大-清华生命科学联合中心栗占国教授和胡凡磊教授为论文的共同通讯作者。复旦大学附属公共卫生临床中心张弛宇研究员、李龑鹏副研究员和中国科学院微生物所王军研究员为本研究提供了重要帮助。

原文链接：https://ard.bmj.com/content/early/2024/07/26/ard-2024-225564.long