Methotrexateimpactsconservedpathwaysindiversehumangutbacterialeadingtodecreasedhostimmuneactivation
甲氨蝶呤影响多种人类肠道细菌中的保守通路导致宿主免疫激活降低
本文是最近发表在《cellhostmicrobe》的一篇文章，通讯作者是加利佛尼亚大学微生物和免疫学系的Peter教授，Peter教授师从JeffreyIGordon，是肠道菌群研究领域的领*人物。
背景
本文研究的是类风湿性关节炎治疗药物甲氨蝶呤对患者肠道菌群的影响，肠道菌群与药物互作是肠道菌群研究领域的一个重要的研究方向，年6月《cell》上就发表一篇resource广泛的研究了菌群对临床药物的代谢能力。
在年3月《Nature》上也发表过一篇关于非抗生素类药物对于人肠道菌群的影响的文章。
WuHJ.CellHostMicrobe.;29(3):-
甲氨蝶呤可以抑制哺乳动物的二氢叶酸还原酶，从而影响嘌呤和嘧啶代谢，甲氨蝶呤对肠道菌群的影响则会抑制宿主的免疫功能，从而影响疾病的发生发展。
摘要
免疫调节药物可以抑制细菌生长，但其作用机理，抗菌谱和临床相关性仍未知。甲氨蝶呤（MTX）是一线类风湿关节炎（RA）的治疗药物，可抑制哺乳动物的二氢叶酸还原酶（DHFR），但尚不清楚它是否直接影响肠道细菌。我们表明，MTX广泛地改变了人类肠道菌群。药物敏感性因菌株而异，但针对DHFR的作用机制在哺乳动物和细菌细胞之间似乎是保守的。RA患者的菌群对MTX敏感，响应者和非响应者之间肠道细菌组成和基因家族丰度的变化也很明显。相对于治疗前的对照，将治疗后的样本移植到具有炎症触发条件的无菌小鼠中导致免疫激活降低，从而能够鉴定与肠道和脾脏免疫细胞相关的受MTX调节的细菌类群。因此，跨物种的细胞途径中的保守性可以对人肠道微生物群产生广泛的脱靶药物作用，从而影响免疫功能。
结果
结果一甲氨蝶呤对无菌小鼠中定殖的人类肠道菌群具有广泛的影响
给无菌小鼠定殖健康人的肠道菌群后给予高剂量和低剂量甲氨蝶呤（MTX）治疗，不改变菌群的总量以及ASVs总数，但是菌群组成发生了明显改变，其中拟杆菌门的相对丰度都有明显变化，且高剂量与低剂量MTX影响的菌群变化中，有19个ASVs是相同的。
除了粪便之外，盲肠和结肠内容物中的菌群组成也发生了显著变化，而粪便以及盲肠和结肠内容物中变化的菌有52个ASVs是一致的。
将类风湿性关节炎患者的肠道菌群移植给无菌小鼠后给予MTX处理，也能产生上述相似的变化。
口服以及腹腔注射给药不会影响MTX的效果，同时，加叶酸处理也不会影响MTX的效果。
综合上述几个模型，拟杆菌门的变化是最显著的。
结果二甲氨蝶呤在生理浓度下干扰人类肠道细菌的生长
将45种不同的肠道菌群菌株与不同浓度梯度的MTX孵育，检测每一种菌的最低抑制生长浓度MIC，发现拟杆菌的对MTX最敏感，而MTX在人肠道的生理浓度为10~ng/ul，而在该浓度下也有5-15种菌可以被抑制生长。
结果三甲氨蝶呤影响细胞生长所必需的保守通路
转录组分析发现对MTX更为敏感的BT菌差异表达的基因最丰富，通路富集中与MTX有关的嘌呤和嘧啶代谢都富集到TOP10，并且BT菌与CA菌相比，嘌呤代谢通路也是变化最明显的，此外，这条通路中的一系列基因都有显著变化，其中，ADSS变化最明显。
在体外与MTX孵育培养的情况下加入叶酸可以影响MTX对BT,BV以及CI菌生长的抑制。
结果四甲氨蝶呤与人体肠道微生物组相互作用的临床意义
将30位志愿者的粪便菌在体外与MTX孵育，发现菌的生长收到显著抑制。
与之前的结果类似，拟杆菌门的水平显著下降。作者根据疾病评分下降是否超过1.8将MTX治疗的RA患者分为响应组和非响应组，其中，响应组患者的拟杆菌水平显著下降，而非相应组则有升高趋势。
结果五治疗后微生物组降低宿主免疫的激活
作者将MTX响应组患者治疗前后的菌群移植给无菌小鼠，同时给予或不给予DSS诱导，发现，对于肠道炎症的表型都无明显变化。
但是，无论是否给予DSS诱导，移植了治疗后的菌群的小鼠的免疫细胞普遍显著低于移植了治疗前患者的群的小鼠。说明治疗后的菌群使小鼠的免疫能力下降。
相关性分析发现BT菌，Lachnoclostridium，Dielmafastidiosa与脾脏CD44+CD69+细胞呈正相关，Paraprevotella与结肠CD11b细胞呈负相关。
总结
结论：MTX可以通过抑制菌群二氢叶酸还原酶抑制肠道菌群的生长，从而降低宿主的免疫反应。
优点：
1.研究药物对菌群的影响的思路值得借鉴
2.分离培养多个菌株进行浓度梯度的筛选
不足：
1.对菌群影响比较广泛，但不具体深入
2.对于菌群变化导致免疫细胞变化的机制未具体阐明
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