《Microbiology Spectrum》：Gut microbiota dysbiosis and amino acid metabolic dysregulation in children with allergic rhinitis complicated by constipation
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本研究首次揭示了伴有便秘的过敏性鼻炎（AR）儿童中存在的独特肠道菌群（GM）紊乱和氨基酸代谢失调特征，明确了Hungatella丰度升高和吲哚硫酸盐水平上调可作为潜在的微生物与代谢生物标志物，并为通过益生菌（如Bifidobacterium）或饮食干预靶向肠道菌群以改善AR患儿胃肠道症状和过敏结局提供了新见解。
研究背景与目的
过敏性鼻炎（Allergic Rhinitis, AR）是儿童常见的过敏性疾病，临床观察发现其常伴有便秘等胃肠道症状。目前，AR合并便秘（Allergic Rhinitis with Functional Constipation, ARFC）的潜在病理机制尚不明确。肠道菌群（Gut Microbiota, GM）失调在AR和便秘患者中均有报道，但两者共存时的具体菌群和代谢特征，以及其中可能存在的菌群-代谢轴机制，亟待探索。本研究旨在通过绝对定量16S rRNA测序和非靶向代谢组学技术，比较AR儿童与ARFC儿童在肠道菌群组成和粪便代谢物方面的差异，以期揭示便秘在AR儿童中的发病机制，并寻找潜在的生物标志物和治疗靶点。
研究方法
本研究是一项在深圳市龙岗区妇幼保健院儿科开展的横断面研究。共招募了37名学龄前儿童，分为两组：AR组（n=21）和ARFC组（n=16）。AR诊断依据ARIA指南，功能性便秘诊断依据罗马IV标准。排除了有严重胃肠/肝/肾病史、近一个月内使用过抗生素/益生菌、发育障碍或感染性疾病的儿童。通过标准化问卷评估饮食习惯、抗生素暴露和家庭环境，两组间无显著差异。
收集新鲜粪便样本，于-80°C保存。采用绝对定量16S rRNA基因测序技术分析菌群，通过添加合成spike-in DNA（Zymo Research）进行绝对定量，对细菌V3–V4区进行扩增测序（Illumina NextSeq2000平台）。使用非靶向代谢组学（UHPLC-Q Exactive HF-X系统）分析粪便代谢物。生物信息学分析包括α多样性（如Chao指数）和β多样性（基于Bray-Curtis相异度的主坐标分析PCoA），并使用线性判别分析效应大小（LEfSe）识别差异丰富的菌群。差异代谢物（变量投影重要性VIP>1，P< 0.05）通过正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）鉴定，并进行了通路富集分析（KEGG）。两组间菌群丰度、多样性指数和代谢物水平的比较采用Wilcoxon秩和检验，菌群与代谢物的相关性采用Spearman秩检验。
研究结果
1. 两组儿童肠道菌群多样性存在差异
α多样性分析（Chao指数）显示，两组儿童肠道菌群的α多样性存在差异（P< 0.05）。基于Bray-Curtis相异度的主坐标分析（PCoA）显示两组样本群落存在分离趋势（P= 0.047， PERMANOVA）。
2. 两组儿童肠道菌群组成存在显著差异
ARFC组儿童的肠道菌群失调指数显著异常（P< 0.001）。在门水平上，ARFC组Actinobacteriota的绝对拷贝数显著低于AR组（P= 0.009）。在属水平上，ARFC组中Bifidobacterium（双歧杆菌属）和Blautia（布劳特氏菌属）等有益菌的丰度显著降低（P= 0.0125 和 P= 0.0307），而Hungatella（Hungatella属）的丰度显著升高（P= 0.0331）。Ruminococcus_torques_group、Butyricicoccus、Anaerostipes等菌属也发生了显著改变。这些结果表明ARFC儿童存在广泛的肠道菌群组成紊乱。
3. Hungatella和Bifidobacterium的微生物标志物潜力
LEfSe多级分类学差异判别分析显示，Hungatella在ARFC儿童中显著富集，而Bifidobacterium和其他有益菌属在AR儿童中富集，提示这些菌属可能分别是两组儿童的生物标志物。检出率分析进一步证实，Hungatella在94.1%的ARFC样本中可检测到，而在AR组中仅为15.0%（P< 0.001）。相反，Bifidobacterium在95.0%的AR样本中存在，但在ARFC组中仅占29.4%（P< 0.001）。受试者工作特征曲线（ROC）分析显示，Hungatella区分ARFC与AR儿童的曲线下面积（AUC）为0.70，Bifidobacterium的AUC为0.85，表明其具有良好的区分能力，支持其作为探索性生物标志物的潜力。2, P < 0.05). (D) ROC curves for Hungatella (AUC = 0.70, 95% CI: 0.53–0.88) and Bifidobacterium (AUC = 0.85).">
4. 两组儿童粪便代谢物组成与差异比较
非靶向代谢组学分析显示，在ARFC组儿童中，有10种代谢物上调，530种代谢物下调。其中，唯一在ARFC儿童中显著上调的代谢物是吲哚硫酸盐（indoxyl sulfate）。差异代谢物的变量投影重要性（VIP）分析也证实了吲哚硫酸盐的上调。
5. 两组儿童代谢物代谢通路比较
与AR组相比，ARFC组儿童的代谢物富集通路主要表现在氨基酸代谢与合成异常（包括苯丙氨酸代谢、D-氨基酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成等），以及营养物质的消化、吸收和合成（辅因子生物合成、蛋白质消化与吸收、维生素消化与吸收、矿物质吸收等）。
6. ARFC组中发生显著变化的菌属与多种氨基酸代谢呈正相关
Procrustes分析表明，两组儿童的肠道菌群和代谢物变化具有一致性，并呈现分离趋势（P= 0.001）。Mantel检验网络热图分析显示，两组儿童间差异显著的菌属与氨基酸代谢物（主要是芳香族氨基酸和支链氨基酸）呈显著正相关。
讨论与结论
本研究揭示了伴有便秘的AR儿童存在独特的肠道菌群和代谢特征。ARFC组中Hungatella的显著富集与既往报道一致，该菌属可能通过产生硫化氢抑制肠道蠕动。相反，Bifidobacterium和Blautia等有益菌的耗竭，意味着短链脂肪酸（SCFAs）生成能力和氨基酸代谢调节能力的丧失。这种广泛的菌群失调，加上Hungatella的近乎普遍存在，表明了一种深刻的微生物失衡状态，可能共同导致了便秘和免疫失调。
ARFC儿童中吲哚硫酸盐的积累反映了色氨酸代谢的异常，这很可能由Hungatella介导的吲哚产生及随后的肝脏硫酸化所驱动。吲哚硫酸盐是已知的芳香烃受体（AHR）激活剂，可能加剧肠道炎症和免疫失调，从而恶化便秘和AR症状。同时，芳香族氨基酸和支链氨基酸的下调，突显了肠道菌群在营养代谢中的作用，因为这些氨基酸是神经递质和免疫调节剂的前体。失调菌属与氨基酸代谢物之间的正相关进一步支持了微生物-代谢轴在便秘发病机制中的作用。
总之，伴有便秘的AR儿童表现出以Hungatella过度生长和产短链脂肪酸菌属耗竭为特征的独特肠道菌群谱，并伴有氨基酸代谢紊乱和吲哚硫酸盐积累。这些发现确立了Hungatella和吲哚硫酸盐作为AR患者便秘的潜在生物标志物。肠道菌群失调与代谢紊乱之间的相互作用，突出了靶向菌群治疗（如益生菌或饮食调整）以改善胃肠道和过敏症状的必要性。未来的研究应在更大队列和临床前模型中验证这些机制，以推动个性化治疗策略的发展。
