结核(TB)是由空气传播的结核分枝杆菌M.tuberculosis)引起的疾病，是世界上最常见的传染病之一。尽管肺是结核分枝杆菌感染的主要部位，但全球超过15%的结核病病例是肺外感染，可侵犯任何器官系统。如今，结核病继续对全球发病率和死亡率造成重大影响，每年导致100多万人死亡。许多流行病学研究已经确定了一些与结核病发病和发展相关的潜在免疫、环境和宿主遗传易感变量，如贫困、年龄、营养不良、糖尿病和免疫缺陷。然而，结核病与肠道微生物群之间的相互作用受到的关注有限。

肠道微生物群被认为是人体“被遗忘的器官”，参与多种生理过程。既往研究表明，肠道菌群显著影响宿主免疫系统，菌群组成失调可能导致结核病的耐药或易感。为了阐明这一问题，人们进行了许多流行病学研究，但结果并不一致。一些研究表明，与健康个体相比，活动性结核病、新发结核病或复发性结核病患者的微生物多样性减少。然而，Luo等发现，新发或复发结核病患者的肠道微生物多样性更高。此外，关于特定细菌属的变化，报道的结果也不一致。例如，Wang和Ye等报道了未经治疗的活动性结核病患者拟杆菌门增加，放线菌门、双歧杆菌门和双歧杆菌科减少，而Ding等发现了相反的结果。综上所述，肠道微生物群与TB之间的关系尚不明确，是否存在因果关系以及因果关系的方向尚不清楚。上述结果基于观察性研究，在环境、年龄、饮食习惯、共病感染和营养不良等混杂因素的易感性方面存在局限性。此外，在确认暴露与结果之间的时间关系方面存在固有的困难。

因此，迫切需要用更完善的研究方法来探索结核病与肠道微生物群之间的因果关系。随着复杂疾病的微生物群和遗传数据的快速增加，孟德尔随机化(MR)近年来得到了广泛的应用。MR方法采用全基因组关联研究(GWAS)来识别作为工具变量(IVs)的单核苷酸多态性(snp)，允许在暴露变量和结果之间进行因果推断。MR过程基于孟德尔遗传规律中等位基因的随机分配，同时避免了混杂因素的影响。因此，我们首次采用MiBioGen联盟、UK Biobank和FinnGen联盟的大型GWAS汇总统计数据进行双向双样本MR分析，全面评估肠道微生物群与TB表型之间的因果关系。

方法：采用双向双样本孟德尔随机化(MR)分析。肠道微生物群的全基因组关联研究(GWAS)汇总统计数据来自MiBioGen联盟，而TB及其特定表型[呼吸道结核(RTB)和肺外结核(EPTB)]的GWAS汇总统计数据来自UK Biobank和FinnGen联盟。从门到属共分析了195个细菌分类群。反方差加权(IVW)、MR- egger回归、最大似然(ML)、加权中位数和加权模式方法应用于MR分析。采用异质性检验、水平多效性检验和留一法检验因果估计的稳健性。

本研究的研究设计及流程图

肠道菌群对结核的因果关系的MR分析。

英国生物银行数据库中肠道菌群与结核病因果关系的森林图(P-IVW <0.05)

FinnGen数据库中肠道菌群与TB因果关系的森林图(P-IVW <0.05)

TB、RTB和EPTB两个数据库中常见的细菌特征。A两个结核病数据库中常见的细菌特征。B两个数据库中与TB和RTB相关的常见细菌特征。C两个数据库中与TB和EPTB相关的常见细菌特征。

FinnGen数据库中RTB和EPTB的常见细菌特征。A FinnGen数据库中与TB和RTB相关的常见细菌特征。B FinnGen数据库中与TB和EPTB相关的常见细菌特征。

结果：在英国生物银行数据库中，我们发现11个细菌类群对结核病有潜在的因果影响。基于FinnGen数据库的结果，本研究发现RTB和EPTB之间的肠道微生物分布特征存在显著差异。芽胞杆菌是结核分枝杆菌和结核分枝杆菌的共同性状，拟杆菌被确定为与EPTB和TB相关的共同特征，与EPTB的高风险呈正相关。在反向MR分析中，没有发现因果关系。没有发现工具变量(IVs)或水平多效性的显著异质性

结论：本研究支持肠道菌群与结核病之间的单向因果关系，肠道菌群对结核病有因果影响。特征肠道菌群的鉴定为肠道菌群作为结核病预防、诊断和治疗工具的潜在应用提供了科学的见解。

原文来源：Zongxiang, Yuan;  Yiwen, Kang;  Chuye, Mo;Causal relationship between gut microbiota and tuberculosis: a bidirectional two-sample Mendelian randomization analysis.Respir Res 2024 Jan 4;25(1):16