成果介紹

腸道微生物和大腦一樣擁有晝夜節(jié)律，且兩者互相影響。那么，慢性失眠是否與腸道微生物組具有密切關(guān)系？慢性失眠是否能夠通過調(diào)控腸道微生物組從而影響心血管代謝性疾病的發(fā)生？這些問題與人們的健康息息相關(guān)，但至今仍然沒有答案。由于小鼠、大鼠等常用模式生物與人類的腸道菌群差異極大，其轉(zhuǎn)化價值比較有限；而基于大型人群臨床隊列的研究可直接使人們觀察到菌群與風(fēng)險因子或疾病的關(guān)聯(lián)，前瞻性時序數(shù)據(jù)則可以幫助科學(xué)家進行因果推斷。因此，針對失眠、腸道菌群與心血管代謝病的相互關(guān)系這個科學(xué)問題，開展前瞻性的臨床隊列研究具有重要科學(xué)價值與公共健康意義。

針對以上科學(xué)問題，鄭鉅圣團隊與多個國內(nèi)團隊開展合作，以廣州居民營養(yǎng)與健康隊列（Guangzhou Nutrition and Health Study, GNHS）為發(fā)現(xiàn)隊列，以廣東微生物組計劃隊列（Guangdong Gut Microbiome Project, GGMP）為驗證隊列，利用多點隨訪數(shù)據(jù)（平均6.2年）和高通量多組學(xué)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了長期慢性失眠導(dǎo)致的腸道微生物組和膽汁酸代謝物變化規(guī)律，揭示了腸道微生物組和膽汁酸在慢性失眠-心血管代謝性疾病聯(lián)系中的關(guān)鍵中介作用。GNHS隊列是一個包含四千多名參與者的廣州中老年人隊列（45-75歲），從2008-2013年間基線招募開始，每三年對所有的參與者進行跟蹤隨訪。GGMP隊列是一個包含一萬多名參與者的大型人群隊列（18-97歲），參與者分別來自廣東省的14個不同地域。

研究示意圖

研究團隊基于前瞻性數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，長期慢性失眠與腸道菌群α-多樣性指標(biāo)顯著負相關(guān)，包括物種觀察指數(shù)（p < 0.01），香濃指數(shù)（p < 0.05），Chao 1指數(shù)（p < 0.001）和ACE指數(shù)（p < 0.001）；與β-多樣性顯著相關(guān)（p < 0.01）。長期慢性失眠的特征腸道菌屬是Ruminococcaceae UCG-002和Ruminococcaceae UCG-003，兩者均被慢性失眠顯著下調(diào)。長期慢性失眠可能會導(dǎo)致初級膽汁酸（鼠膽酸MCA和正膽酸NorCA）升高，以及次級膽汁酸（異石膽酸IsoLCA、石膽酸LCA和熊去氧膽酸UDCA）下降。研究團隊進一步通過基于偏相關(guān)系數(shù)的共線網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)，長期慢性失眠降低的特征腸道菌屬（Ruminococcaceae UCG-002和Ruminococcaceae UCG-003）與次級膽汁酸（IsoLCA, LCA和UDCA）顯著正相關(guān)，與初級膽汁酸（MCA和NorCA）顯著負相關(guān)（p<0.001）。這些結(jié)果提示，長期慢性失眠狀態(tài)可能對腸道微生物-膽汁酸軸有顯著影響。

為了進一步探究長期失眠狀態(tài)的特征腸道菌屬和特征膽汁酸是否影響心血管代謝病，研究團隊在GNHS和GGMP兩個臨床隊列中進行了系統(tǒng)的菌群-疾病譜圖分析。發(fā)現(xiàn)Ruminococcaceae UCG-002和Ruminococcaceae UCG-003均與代謝綜合征（OR: 0.82, 95% CI: 0.72–0.93; OR: 0.82, 95% CI: 0.77–0.88）、2型糖尿病 （OR: 0.84, 95% CI: 0.75–0.95; OR: 0.87, 95% CI: 0.81–0.95）、血脂紊亂（OR: 0.91, 95% CI: 0.87–0.95; OR: 0.88, 95% CI: 0.84–0.92）和冠心病（OR: 0.88, 95% CI: 0.82–0.94; OR: 0.93, 95% CI: 0.87–0.99）顯著負相關(guān)。

有趣的是，Ruminococcaceae UCG-002與性別對血脂紊亂的患病風(fēng)險存在顯著的交互作用（pinteraction=0.003）。性別分層分析表明，Ruminococcaceae UCG-002與血脂紊亂的負向關(guān)聯(lián)在男性中顯著(OR: 0.87, 95% CI: 0.81–0.93)，而在女性中不顯著(OR: 0.96, 95% CI: 0.88–1.05)。在GNHS中進一步的長期隨訪研究（平均3年）發(fā)現(xiàn)，基線腸道Ruminococcaceae UCG-002和Ruminococcaceae UCG-003兩種菌屬水平越高，對應(yīng)的未來新發(fā)血脂紊亂風(fēng)險越低：兩種菌水平每增加一個標(biāo)準(zhǔn)差，血脂紊亂發(fā)病風(fēng)險分別下降28%和26%。

為了進一步探究膽汁酸是否介導(dǎo)長期慢性失眠相關(guān)的腸道菌群與代謝性疾病的關(guān)系，研究團隊采用因果中介分析發(fā)現(xiàn)，MCA和NorCA兩種膽汁酸分別介導(dǎo)Ruminococcaceae UCG-002與代謝綜合征（50.8%, pmediation < 0.001;32.9%, pmediation < 0.001），以及Ruminococcaceae UCG-003與代謝綜合征（39.5%, pmediation < 0.001; 31.9%, pmediation < 0.001）的負向關(guān)聯(lián)。IsoLCA介導(dǎo)Ruminococcaceae UCG-002與2型糖尿病（41.7%, pmediation = 0.040），以及 Ruminococcaceae UCG-003與2型糖尿?。?3.2%, pmediation < 0.001）的負向關(guān)聯(lián)。這些結(jié)果表明腸道微生物-膽汁酸軸可能連接了慢性失眠與代謝性疾病的關(guān)聯(lián)。

接著，研究團隊系統(tǒng)地探索了飲食營養(yǎng)與慢性失眠相關(guān)腸道菌屬及膽汁酸的前瞻性關(guān)系?；?年隨訪數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，長期飲茶在慢病人群和健康人群中均與慢性失眠相關(guān)的腸道菌群、膽汁酸密切相關(guān)，提示飲茶可能對慢性失眠-代謝性疾病的關(guān)系有一定調(diào)節(jié)作用。

長期慢性失眠與腸道微生物、膽汁酸的關(guān)系

膽汁酸對腸道微生物-代謝病關(guān)系的中介作用

長期飲茶、腸道微生物-膽汁酸軸與代謝病的關(guān)系示意圖

綜上所述，該研究發(fā)現(xiàn)了慢性失眠影響的腸道微生物組和膽汁酸標(biāo)記物，并首次提示慢性失眠可通過影響腸道微生物-膽汁酸軸從而升高代謝性疾病的發(fā)病風(fēng)險。6年的長期飲食隨訪信息顯示長期飲茶習(xí)慣有助于緩解慢性失眠帶來的腸道菌群和膽汁酸代謝紊亂。以上發(fā)現(xiàn)為預(yù)防或治療慢性失眠對代謝健康的不良影響提供了新的應(yīng)對策略以及潛在干預(yù)靶點。