近日，《博彩论坛》（Phenomics）在线发表了博彩论坛叶为民教授团队题为“Inflammation as a Mediator of Microbiome Dysbiosis‑Associated DNA Methylation Changes in Gastric Premalignant Lesions”的研究论文。该研究通过利用多组学数据，评估胃微生物组、炎症蛋白组和DNA甲基化改变之间的关系及其在胃癌前病变（Precancerous lesions of gastric cancer , PLGC）中的作用, 揭示了炎症蛋白在胃微生物群失调与DNA甲基化改变的关联间具有中介作用，为胃微生物群失调促进PLGC发生的机制提供新的见解。
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http://link.springer.com/article/10.1007/s43657-023-00118-w
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慢性萎缩性胃炎(Chronic atrophic gastritis, CAG)、肠化生(Intestinal metaplasia, IM)和上皮内瘤变 (Dysplasia, DYS) 被认为是胃癌的癌前病变阶段。既往研究表明，胃微生物群失调与PLGC以及胃癌的发生发展密切相关，但其潜在机制尚未完全阐明。持续性慢性炎症是胃微生物群失调最重要的致病机制之一。此外，一些研究证据发现炎症反应与异常DNA甲基化相关。因此，我们推测炎症可能在胃菌群失调和DNA甲基化改变的关联间发挥中介作用。因此，这项基于人群的研究旨在评估胃微生物组与PLGC发生过程中DNA甲基化改变之间的关系，并探讨炎症反应在这一关系中的中介作用。
研究结果
该研究共纳入接受内镜检查且符合条件的281例研究对象，其中PLGC组178例，对照组103例，两组间的一般特征具有可比性。通过16S rRNA测序检测胃微生物组，使用甲基化特异性PCR技术检测特定基因甲基化状态。另外，在发现组中利用高通量蛋白质组学技术（The Proseek Multiplex Inflammation kit I, Olink Bioscience）对92种炎症相关蛋白进行量化，在验证组中对关键差异蛋白标志物进行验证。
测序结果分析显示在属水平上，对照组有11个优势类群，而包括螺杆菌属在内的3个属在PLGC组中显著富集（图1a）。此外，PLGC组的菌群失调指数（microbial dysbiosis index , MDI）水平明显高于对照组（图1b）。该文作者随后比较了9个特定相关基因的甲基化状态，发现基因CDH1、PCDH10、RPRM、HOXD10和RUNX3的甲基化频率升高与PLGC风险增加显著相关。另外，胃窦中CDH1、PCDH10、RPRM或HOXD10发生甲基化的个体与未发生甲基化的个体相比MDI值显著升高（图1c）。胃体中CDH1、PCDH10、HOXD10或RUNX3发生甲基化的个体的MDI值高于未发生甲基化的个体（图1d），表明胃菌群失调与特定基因甲基化改变相关。
图1 胃菌群失调与PLGC和DNA甲基化改变的风险相关
在46个被纳入分析的炎症蛋白中，该文作者采用LASSO回归分析，在发现组的胃窦和胃体组织样本中分别筛选出7个炎症生物标志物。使用Spearman相关性分析估计筛选出的炎症生物标志物与差异菌属的丰度以及MDI指数之间的关联（图2a和2b）。图2c提供了炎症生物标志物水平每增加1个标准差（SD）导致的5个差异基因发生甲基化的相对风险的估计值。
图2 发现组中炎症生物标志物水平与胃菌群失调和DNA甲基化改变之间的关系
接下来，该文作者选择了与MDI相关的蛋白质和与炎症标志物相关的甲基化基因进行中介分析。发现胃窦中炎症蛋白CCL20在MDI与CDH1甲基化的关联间具有显著的中介作用，胃体中炎症蛋白TNFRSF9在MDI与CDH1和PCDH10甲基化间具有中介作用。之后，作者在验证组中证实了CCL20 (OR, 1.26, 95% CI 1.05-1.69，proportion mediated = 32.6%)和TNFRSF9 (OR, 1.24, 95% CI 1.03-1.62，proportion mediated = 68.3%) 在胃菌群失调与DNA甲基化改变之间的关联中发挥显著的中介作用（表1）。
表1 胃微生物群通过炎症因子介导DNA甲基化的中介效应分析
研究结论
该研究发现并进一步验证了炎症蛋白CCL20和TNFRSF9在胃微生物失调和DNA甲基化改变之间的显著中介作用。这些发现可能为胃微生物失调在PLGC发生发展中的机制提供新的见解。
Abstract
Evidence for the influence of chronic inflammation induced by microbial dysbiosis on aberrant DNA methylation supports a plausible connexion between disordered microbiota and precancerous lesions of gastric cancer (PLGC). Here, a comprehensive study including multi-omics data was performed to estimate the relationships amongst the gastric microbiome, inflammatory proteins and DNA methylation alterations and their roles in PLGC development. The results demonstrated that gastric dysbacteriosis increased the risk of PLGC and DNA methylation alterations in related tumour suppressor genes. Seven inflammatory biomarkers were identified for antrum and corpus tissues, respectively, amongst which the expression levels of several biomarkers were significantly correlated with the microbial dysbiosis index (MDI) and methylation status of specific tumour suppressor genes. Notably, mediation analysis revealed that microbial dysbiosis partially contributed to DNA methylation changes in the stomach via the inflammatory cytokines C–C motif chemokine 20 (CCL20) and tumour necrosis factor receptor superfamily member 9 (TNFRSF9). Overall, these results may provide new insights into the mechanisms that might link the gastric microbiome to PLGC.
博彩论坛公共卫生学院博士生鄢灵君和李碗芯助理研究员为共同第一作者；博彩论坛叶为民教授为本文通讯作者。该研究得到福建省科技资助项目（2019L3006）、福建省财政厅专项资金（2020czbz01）和博彩论坛高层次人才科研启动项目（XRCZX2017035和XRCZX2020034）的资助与支持。
通讯作者
叶为民，教授，博士生导师，现任博彩论坛副校长、公共卫生学院院长、国家健康医疗大数据（福州）研究院院长。瑞典卡罗琳斯卡医学院教授。长期从事肿瘤病因流行病学与防控研究，特别是对鼻咽癌，食管癌，胃癌和胰腺癌开展了系统研究。在BMJ、JAMA Oncology、Gastroenterology、Gut等国际期刊发表研究论文450余篇，他引量3万余次，H因子96，任40几种国际学术刊物及多个国家与国际基金委的评审员。
第一作者
鄢灵君，博彩论坛流行病与卫生统计学专业博士。曾获评博彩论坛“硕士研究生国家奖学金”、“博彩论坛优秀研究生”等称号。主要研究方向为利用大型人群队列研究开展胃癌流行病学研究。近五年以第一或共同第一作者在Gastroenterology等杂志上发表SCI论文6篇。
第一作者
李碗芯，博士，硕导，博彩论坛公共卫生学院助理研究员。现主要研究方向为基于多组学平台的慢性非传染性疾病分子流行病学研究。近5年以第一（共同第一）和共同通讯作者在eBioMedicine，Frontiers in Microbiology，Frontiers in Cellular and Infection Microbiology等杂志上发表论文5篇。