《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：Longitudinal remodeling of gastric microbiota following Helicobacter pylori eradication reveals an eradication-associated microbial signature in gastric cancer
编辑推荐：
引言(Introduction)：幽门螺杆菌(Helicobacter pylori, H. pylori)是胃癌(gastric cancer, GC)的主要致病因素；然而，GC也发生于H. pylori阴性患者中，非H. pylori微生物群落的特征尚不清
引言(Introduction)：幽门螺杆菌(Helicobacter pylori, H. pylori)是胃癌(gastric cancer, GC)的主要致病因素；然而，GC也发生于H. pylori阴性患者中，非H. pylori微生物群落的特征尚不清楚。方法(Methods)：研究人员根据H. pylori感染状态、性别、GC亚型(Lauren分型)及H. pylori根除治疗后的纵向变化，对GC患者胃微生物群进行了表征。采集35例经内镜治疗及纵向随访的GC患者的胃窦(corpus)黏膜标本，部分患者随访超过10年，采用16S rRNA基因测序分析胃微生物群。结果(Results)：H. pylori阴性样本较H. pylori阳性样本表现出显著更高的微生物多样性(alpha diversity)及独特的群落结构，此现象在不同性别及GC亚型中一致。多种非H. pylori分类单元(taxa)在H. pylori阴性样本中富集，包括具报道脲酶(urease)及硝酸盐还原(nitrate-reducing)活性的菌属。纵向分析显示成功根除诱导显著但不均一的微生物偏移(shift)，而持续感染维持稳定的H. pylori主导谱。值得注意的是，种(level)水平分析揭示选择性且H. pylori根除特异性的微生物改变，其中内氏放线菌(Actinomyces naeslundii)在纵向建模及差异丰度分析中仅在H. pylori根除组持续富集。功能预测分析显示H. pylori阴性样本中宿主—病原体互作相关通路的代表性降低。讨论(Discussion)：这些发现提示H. pylori阴性胃微生物群含功能迥异的微生物群落，可能通过替代性微生物及生态途径参与胃癌发生；此外，H. pylori根除揭示了胃微生物群的纵向重塑。
本文发表于《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》，对韩国首尔国立大学盆唐医院2005至2018年收治的35例经内镜黏膜下剥离术(endoscopic submucosal dissection, ESD)确诊的早期胃癌患者开展纵向随访研究，采集胃体(corpus)黏膜标本，按基线H. pylori感染状态（16S rRNA测序相对丰度≥1%界定为阳性）、性别、Lauren组织学分型（肠型与弥漫型）及根除结局（成功根除组n=14、根除后异时性胃癌复发组n=3、未根除组n=11含初治及根除失败者）分组，采用Illumina MiSeq平台对细菌16S rRNA基因V3–V4高变区进行扩增子测序，经质量过滤、嵌合体去除、OTU（operational taxonomic unit，操作分类单元）聚类与EzBioCloud数据库注释后，运用α多样性（Observed OTUs、Chao1、Shannon、Simpson指数）、β多样性（广义UniFrac距离结合PCoA及PERMANOVA）、LEfSe（linear discriminant analysis effect size）差异丰度分析、线性混合效应模型（linear mixed-effects model, LMM）评估纵向时间×组别交互作用，并以PICRUSt推断KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）功能通路，多重检验采用FDR（false discovery rate）校正（q<0.05为显著）。
【研究背景】胃癌(GC)是全球高发恶性肿瘤，非贲门GC主要风险因子为I类致癌物幽门螺杆菌(H. pylori)。H. pylori感染诱导慢性炎症并驱动Correa级联癌变过程，但仅少数感染者进展为GC，提示非H. pylori微生物、宿主及环境因素共同参与。H. pylori根除可降低GC风险但不能完全消除，且H. pylori阴性GC比例上升，提示其他胃微生物可能参与致癌。既往多为横断面研究，非H. pylori菌在GC中的作用不明。本研究旨在明确GC患者按H. pylori状态、性别、Lauren亚型的胃菌群特征，并纵向评估H. pylori根除后的微生物动态重塑。
【研究结果】
3.1 Study design and analytical framework：35例GC患者分为H. pylori阴性组(n=7)与H. pylori阳性组(n=28)，后者再按随访结局分成功根除组(n=14)、根除后异时性GC复发组(n=3)及未根除组(n=11)。设计涵盖按感染状态、性别、Lauren亚型的横断面比较，及H. pylori阳性患者根除前后的纵向比较。
3.2 Global alterations in gastric microbiota according to H. pylori infection in the total cohort：H. pylori阴性样本菌群更均匀多样——Shannon指数升高、Simpson指数降低、Observed OTUs增多（Chao1无差异），β多样性广义UniFrac距离显著分离(PERMANOVA)。门水平H. pylori阴性者放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度升高，变形菌门(Proteobacteria)降低（以H. pylori为主）。LEfSe显示H. pylori阴性者富集痤疮丙酸杆菌(Cutibacterium acnes)、乌尔辛不动杆菌(Acinetobacter ursingii)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)及若干棒状杆菌(Corynebacterium)种，部分具脲酶或硝酸盐还原能力；H. pylori阳性者以H. pylori为判别性分类单元。
3.3 Sex-specific differences in gastric microbial alterations according to H. pylori infection：两性中H. pylori阴性样本多样性均高于阳性，β多样性均显著分离。女性H. pylori阴性样本Observed OTUs、Chao1、Shannon均升高且Simpson降低（多样性与丰富度均恢复），男性仅Shannon与Simpson改变显著。LEfSe示男性H. pylori阴性富集金黄色葡萄球菌、甲基杆菌(Methylobacterium extorquens)、Lawsonella clevelandensis等；女性富集更广，含C. acnes、A. ursingii、肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)、结核硬脂酸棒状杆菌(Corynebacterium tuberculostearicum)、微黄奈瑟菌(Neisseria subflava)等。门水平两性H. pylori阴性均Proteobacteria降低、Actinobacteria升高，女性另见Firmicutes与Bacteroidetes升高（男性无）。
3.4 H. pylori–associated microbial alterations within GC subtypes：肠型与弥漫型GC中H. pylori阴性样本Shannon升高、Simpson降低，β多样性均分离。肠型H. pylori阴性富集C. acnes、A. ursingii、S. aureus、M. extorquens、Corynebacterium kroppenstedtii、L. clevelandensis、Ralstonia insidiosa；弥漫型H. pylori阴性富集S. pneumoniae、C. tuberculostearicum、L. clevelandensis、人黄杆菌(Chryseobacterium hominis)、豌豆根瘤菌(Rhizobium pusense)、多变普雷沃菌(Prevotella multiformis)、冰冷明串珠菌(Leuconostoc gelidum)。门水平两亚型H. pylori阴性均Proteobacteria降、Actinobacteria升；弥漫型另见Firmicutes升高（肠型无）。
3.5 Longitudinal restructuring of gastric microbiota according to H. pylori eradication status in baseline H. pylori–positive subjects：三组基线总体菌群无差异。成功根除组配对前后样本菌群结构显著偏移(P=0.001)；异时性GC复发组也有偏移(P=0.026)但方向幅度异质；未根除组无显著时间变化。门水平成功根除后H. pylori丰度下降，非Helicobacter变形菌、Firmicutes、Actinobacteria、Bacteroidetes相对扩张，个体间异质性大。
3.6 Longitudinal microbial dynamics and taxa associated with H. pylori eradication status：LMM显示Shannon指数各组随时间略升但无时间×组别交互(P=0.130)。H. pylori丰度随时间下降但交互不显著(P=0.200)。内氏放线菌(Actinomyces naeslundii)呈显著时间×组别交互(P=0.002)，仅在成功根除组明显上升，复发及未根除组稳定——为最稳健的H. pylori根除特异性分类单元。不解糖 Ori 菌(Oribacterium asaccharolyticum)交互显著(P=0.023)在根除组呈上升趋势；血链链球菌(Streptococcus sanguinis)边缘交互(P=0.050)。
3.7 Differentially abundant taxa associated with H. pylori eradication outcomes：LEfSe示成功根除组随访时富集多种口腔相关菌——S. aureus、S. pneumoniae、C. acnes、C. tuberculostearicum、唾液链球菌(Streptococcus salivarius)、非典型韦荣球菌(Veillonella atypica)、空肠普雷沃菌(Prevotella jejuni)、具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum)、毗邻颗粒链菌(Granulicatella adiacens)、藤黄微球菌(Micrococcus luteus)及A. naeslundii；基线富集H. pylori与铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。异时性GC复发组随访富集日本慢生根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum)、泡囊短波单胞菌(Brevundimonas vesicularis)、C. kroppenstedtii、M. luteus、Corynebacterium accolens。未根除组仅S. salivarius轻微富集。A. naeslundii仅在成功根除组随访被识别为判别性富集菌种。
3.8 Predicted functional shifts associated with H. pylori infection and its eradication status：PICRUSt预测H. pylori阳性样本富集上皮细胞H. pylori感染信号通路、脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)生物合成、致病性大肠杆菌感染、鞭毛组装、凋亡、DNA复制及若代谢通路；H. pylori阴性样本这些宿主—病原体互作相关通路代表性降低。成功根除组随访时上述基线高通路一致性下调；异时性GC复发组同向但较弱且涉及通路少；未根除组几乎无功能改变。
【讨论与结论】本纵向队列研究表明H. pylori是胃微生态首要驱动因子，阳性时形成低多样性H. pylori主导群落；H. pylori阴性允许更广菌种定植形成高多样性异质群落，富集具脲酶及硝酸盐还原潜能的非Helicobacter菌（含口腔来源如Streptococcus、Prevotella、Neisseria），提示替代性生化通路可能参与H. pylori阴性GC发生。成功根除引致不均一微生物重塑——多样性部分回升、非H. pylori菌扩张，但不回归统一"正常"状态而呈宿主依赖异质轨迹；持续感染则维持稳定促炎致癌微环境。种水平LMM与LEfSe一致确定内氏放线菌(Actinomyces naeslundii)为唯一在成功根除组选择性持续富集的分类单元，可能是H. pylori根除后生态过渡的微生物标志。性别（雌性与更显著多样性/组成改变，或与雌激素免疫调节相关）及Lauren亚型微调但不改变H. pylori主导格局。功能推断示H. pylori阳性富集病原互作通路，根除后减弱。结论：H. pylori是胃微生物群首要生态驱动者，根除引发分类单元特异性而非均质重构；具脲酶/硝酸盐还原能力的非Helicobacter菌可能在H. pylori缺席时通过替代途径参与胃癌发生；A. naeslundii可作为H. pylori根除相关生态转变的标志菌，未来需多组学验证其功能与临床意义。
