DOI: https://doi.org/10.1038/s41398-025-03449-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40617811
تاريخ النشر: 2025-07-05
المؤلف: Baoyuan Zhu وآخرون
الموضوع الرئيسي: التربتوفان واضطرابات الدماغ
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة التغيرات في الميكروبيوم المعوي المرتبطة بالفصام (SZ) من خلال استخدام تسلسل الميتاجينوم لعينات البراز من 36 مريضًا بالفصام و55 شخصًا سليمًا (HC). شمل التحليل المجتمعات البكتيرية والفطرية والعتائق والفيروسات، كاشفًا عن اختلافات كبيرة في الأنواع الميكروبية بين المجموعتين. على وجه التحديد، تم تحديد 17 نوعًا بكتيريًا و8 أنواع فطرية و26 نوعًا عتيقًا و19 نوعًا فيروسيًا كأكثر وفرة في مرضى الفصام. علاوة على ذلك، أشار تحليل المسارات الوظيفية إلى أن 21 مسارًا أيضيًا قد تغير بشكل كبير، مع زيادات ملحوظة في استقلاب التريبتوفان وانخفاضات في تخليق الأحماض الأمينية.
سلط تحليل شبكة التعايش الضوء على التفاعلات المعقدة بين الممالك داخل ميكروبيوم الفصام، بما في ذلك وجود أنواع فطرية محددة فريدة من نوعها لشبكة الفصام. كما أقامت الدراسة علاقات كبيرة بين الأنواع الميكروبية والخصائص السريرية، مثل شدة الأعراض والوظيفة الإدراكية. على سبيل المثال، كانت وفرة *Streptococcus vestibularis* مرتبطة إيجابيًا بمستويات الهوموسيستين، بينما كانت تخليق اليوبكوينون وغيرها من الكوينونات التيربينية مرتبطة إيجابيًا بكل من شدة الأعراض ومستويات بروتين سي التفاعلي. تؤكد هذه النتائج على عدم التوازن الميكروبي المعقد في مرضى الفصام وتقترح أن التفاعلات الميكروبية متعددة الممالك قد تلعب دورًا حاسمًا في الاضطراب، مما يوفر مسارات محتملة لاستراتيجيات تشخيصية وعلاجية مستقبلية.
مقدمة
تتناول مقدمة ورقة البحث الفصام (SZ)، وهو اضطراب نفسي شديد مع انتشار مدى الحياة يبلغ حوالي 0.75-1%. تسلط الضوء على الزيادة في انتشار وعبء الفصام، الذي يتميز بأعراض إيجابية وسلبية، وإعاقات إدراكية، ومخاطر كبيرة من إيذاء النفس والانتحار، مما يقلل بشكل جماعي من جودة حياة المرضى. على الرغم من الأبحاث الواسعة، لا تزال الآليات المرضية الأساسية للفصام غامضة إلى حد كبير، حيث تعتمد الممارسات التشخيصية الحالية على المقابلات السريرية بدلاً من العلامات الحيوية الموضوعية.
بدأت الدراسات الحديثة في استكشاف دور الميكروبيوم البشري، وخاصة محور الأمعاء-الدماغ، في فهم الفصام. تشير الأدلة إلى تغييرات كبيرة في النظام البيئي الميكروبي المعوي لمرضى الفصام، والتي قد تؤثر على أنظمة فسيولوجية مختلفة مرتبطة بالصحة العقلية، بما في ذلك استقلاب التريبتوفان، ووظيفة المناعة، واستجابات الإجهاد التأكسدي. بينما ركزت الأبحاث السابقة بشكل أساسي على المكونات البكتيرية للميكروبيوم، تؤكد المقدمة على الحاجة إلى استكشاف التفاعلات بين الممالك الميكروبية المتنوعة، بما في ذلك الفطريات والعتائق والفيروسات. تهدف الدراسة الحالية إلى إجراء تسلسل ميتاجينومي على عينات براز من مرضى الفصام والأشخاص الأصحاء لتحليل التغيرات الميكروبية متعددة الممالك وعلاقاتها بالخصائص السريرية، مما يعزز فهم مسببات الفصام وطرق التشخيص والعلاج المحتملة.
طرق البحث
تم إجراء الدراسة بموافقة أخلاقية من لجنة الأخلاقيات بمستشفى الدماغ بجامعة قوانغتشو الطبية، مع الالتزام بإعلان هلسنكي. تم الحصول على موافقة خطية مستنيرة من جميع المشاركين قبل أي تدخلات. تم تشخيص مرضى الفصام (SZ) بواسطة طبيب نفسي سريري كبير باستخدام مقابلة سريرية منظمة تتماشى مع معايير DSM-IV-TR. تم استخدام مقياس الأعراض الإيجابية والسلبية (PANSS) لتقييم الأعراض النفسية وشدة المرض داخل مجموعة الفصام.
كان مطلوبًا من المشاركين إظهار أعراض نفسية مستقرة لأكثر من أسبوعين، مع معدل تغيير أقل من 20% في إجمالي درجة PANSS خلال هذه الفترة. اتبعت معايير الإدراج والاستبعاد بروتوكولات معتمدة من أبحاث سابقة، مما يضمن الاتساق والموثوقية في اختيار المشاركين.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. عادةً ما يتضمن بيانات كمية، وتحليلات إحصائية، وتمثيلات بصرية مثل الرسوم البيانية أو الجداول لتوضيح النتائج. غالبًا ما تتم مقارنة النتائج مع الفرضيات أو الدراسات السابقة لتسليط الضوء على الاختلافات الكبيرة أو التأكيدات.
في هذا القسم، قد يبلغ المؤلفون عن مقاييس محددة، مثل القيم المتوسطة، والانحرافات المعيارية، أو قيم p، لدعم ادعاءاتهم. بالإضافة إلى ذلك، يتم مناقشة أي اتجاهات أو أنماط ملحوظة في البيانات، مما يوفر رؤى حول تداعيات النتائج. بشكل عام، تهدف النتائج إلى نقل نتائج البحث بوضوح، مما يمهد الطريق للمناقشات والاستنتاجات اللاحقة.
المناقشة
تقدم الدراسة تحليلًا شاملاً للميكروبيوم المعوي متعدد الممالك في مرضى الفصام المزمن (SZ) مقارنة بالأشخاص الأصحاء (HC)، كاشفة عن تغييرات كبيرة في التركيب والوظيفة الميكروبية. تم تقييم 36 مريضًا بالفصام و55 مشاركًا سليمًا، مع الإشارة إلى أن مرضى الفصام أظهروا أداءً إدراكيًا أقل ومستويات أعلى من علامات الإجهاد التأكسدي. من الجدير بالذكر أنه تم تحديد 70 نوعًا مختلفًا عبر الممالك البكتيرية والعتائق والفطرية والفيروسية، مع وجود أنواع محددة مثل *Streptococcus vestibularis* و*Candida albicans* غنية في مرضى الفصام، بينما كانت البكتيريا المفيدة المنتجة للزبدات منخفضة. تشير هذه التحولات الميكروبية إلى حالة غير متوازنة قد تساهم في الفيزيولوجيا المرضية للفصام.
كشف التحليل الوظيفي للميكروبيوم عن اختلافات كبيرة في المسارات الأيضية، حيث أظهر مرضى الفصام غنى في استقلاب التريبتوفان والمسارات المرتبطة بالإجهاد التأكسدي، بينما كانت المسارات المرتبطة بالأيض الأساسي منخفضة. تسلط الدراسة الضوء على التفاعلات المعقدة بين الأنواع الميكروبية والمسارات الأيضية، مما يشير إلى أن هذه التفاعلات قد تلعب دورًا في مسببات الفصام. علاوة على ذلك، وُجدت علاقات كبيرة بين أنواع ميكروبية محددة والمعايير السريرية، مما يشير إلى تداعيات تشخيصية وعلاجية محتملة. بشكل عام، تؤكد هذه الأبحاث على أهمية المجتمعات الميكروبية غير البكتيرية في الفصام وتأثيرها المحتمل على آليات المرض.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41398-025-03449-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40617811
Publication Date: 2025-07-05
Author(s): Baoyuan Zhu et al.
Primary Topic: Tryptophan and brain disorders
Overview
This study investigates the alterations in the gut microbiome associated with schizophrenia (SZ) by employing metagenomic sequencing of fecal samples from 36 SZ patients and 55 healthy controls (HC). The analysis encompassed bacterial, fungal, archaeal, and viral communities, revealing significant differences in microbial species between the two groups. Specifically, 17 bacterial, 8 fungal, 26 archaeal, and 19 viral species were identified as differentially abundant in SZ patients. Furthermore, functional pathway analysis indicated that 21 metabolic pathways were significantly altered, with notable increases in tryptophan metabolism and decreases in amino acid biosynthesis.
Co-occurrence network analysis highlighted complex inter-kingdom interactions within the SZ microbiome, including the presence of specific fungal species unique to the SZ network. The study also established significant correlations between microbial species and clinical characteristics, such as symptom severity and cognitive function. For example, the abundance of *Streptococcus vestibularis* was positively correlated with homocysteine levels, while the biosynthesis of ubiquinone and other terpenoid-quinones correlated positively with both symptom severity and C-reactive protein levels. These findings underscore the intricate microbial dysbiosis in SZ patients and suggest that multikingdom microbial interactions may play a critical role in the disorder, offering potential pathways for future diagnostic and therapeutic strategies.
Introduction
The introduction of the research paper addresses schizophrenia (SZ), a severe mental disorder with a lifetime prevalence of approximately 0.75-1%. It highlights the increasing prevalence and burden of SZ, characterized by positive and negative symptoms, cognitive impairments, and a significant risk of self-harm and suicide, which collectively diminish patients’ quality of life. Despite extensive research, the underlying pathological mechanisms of SZ remain largely elusive, with current diagnostic practices relying on clinical interviews rather than objective biomarkers.
Recent studies have begun to explore the role of the human microbiome, particularly the gut-brain axis, in understanding SZ. Evidence indicates significant alterations in the gut microbial ecosystem of SZ patients, which may influence various physiological systems related to mental health, including tryptophan metabolism, immune function, and oxidative stress responses. While previous research has primarily focused on bacterial components of the microbiome, the introduction emphasizes the need to investigate the interactions among diverse microbial kingdoms, including fungi, archaea, and viruses. The current study aims to conduct metagenomic sequencing on fecal samples from SZ patients and healthy controls to analyze multi-kingdom microbial changes and their associations with clinical characteristics, thereby enhancing the understanding of SZ pathogenesis and potential diagnostic and therapeutic avenues.
Methods
The study was conducted with ethical approval from the Ethics Committee of the Brain Hospital of Guangzhou Medical University, adhering to the Declaration of Helsinki. Written informed consent was obtained from all participants prior to any interventions. Schizophrenia (SZ) patients were diagnosed by a senior clinical psychiatrist using a structured clinical interview aligned with the DSM-IV-TR criteria. The Positive and Negative Syndrome Scale (PANSS) was utilized to assess psychiatric symptoms and the severity of illness within the SZ cohort.
Participants were required to demonstrate stable psychiatric symptoms for over two weeks, with a change rate of less than 20% in the total PANSS score during this period. The inclusion and exclusion criteria followed established protocols from prior research, ensuring consistency and reliability in participant selection.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments or analyses. It typically includes quantitative data, statistical analyses, and visual representations such as graphs or tables to illustrate the outcomes. The results are often compared against hypotheses or previous studies to highlight significant differences or confirmations.
In this section, the authors may report specific metrics, such as mean values, standard deviations, or p-values, to substantiate their claims. Additionally, any observed trends or patterns in the data are discussed, providing insights into the implications of the findings. Overall, the results aim to clearly convey the outcomes of the research, setting the stage for subsequent discussions and conclusions.
Discussion
The study presents a comprehensive analysis of the multi-kingdom gut microbiome in chronic schizophrenia (SZ) patients compared to healthy controls (HC), revealing significant alterations in microbial composition and function. A total of 36 SZ patients and 55 HC participants were assessed, with findings indicating that SZ patients exhibited lower cognitive performance and higher levels of oxidative stress markers. Notably, 70 differential species were identified across bacterial, archaeal, fungal, and viral kingdoms, with specific species such as *Streptococcus vestibularis* and *Candida albicans* enriched in SZ patients, while beneficial butyrate-producing bacteria were diminished. These microbial shifts suggest a dysbiotic state that may contribute to the pathophysiology of SZ.
Functional analysis of the microbiome revealed significant differences in metabolic pathways, with SZ patients showing enrichment in tryptophan metabolism and oxidative stress-related pathways, while pathways associated with core metabolism were reduced. The study highlights complex interactions between microbial species and metabolic pathways, suggesting that these interactions may play a role in SZ pathogenesis. Furthermore, significant correlations were found between specific microbial species and clinical parameters, indicating potential diagnostic and therapeutic implications. Overall, this research underscores the importance of non-bacterial microbial communities in SZ and their potential impact on disease mechanisms.