应用分享 | 高纤维饮食与特定肠道菌Prevotella协同作用加剧类风湿性关节炎

类风湿性关节炎（RA）是一种常见的全身性自身免疫性疾病，该疾病是由遗传因素和环境因素相互作用引起。已有大量研究发现临床前和确诊的类风湿关节炎（RA）患者存在肠道菌群的改变，例如在 RA 患者中 Prevotella 丰度会增加。

2022 年 11 月，由中国医学科学院北京协和医学院北京医院张烜教授与清华大学刘志华教授作为共同通讯作者，北京协和医院医学科学研究中心江玲娟、尚萌萌作为第 一作者，在 Nature 杂志子刊 Cellular & Molecular Immunology（CMI,IF=22.096）发表文章“A high-fiber diet synergizes with Prevotella copri and exacerbates rheumatoid arthritis”。该研究揭示了在类风湿关节炎治 疗中菌群失调和饮食之间复杂的相互作用，为饮食干预或调节菌群以改善 RA 提供了理论基础。

该研究从 RA 患者的粪便中分离出 Prevotella 菌株 P. copri RA，并表明 P. copri RA 的定植加剧了胶原诱导的关节炎（CIA）模型中的关节炎炎症。Prevotella 能通过水解和发酵降解利用纤维素，P. copri RA 的定植，联合高纤维饮食可影响肠道菌群组成、诱发肠道炎症，加剧关节炎。P.copri RA 和高纤维饮食可致富马酸、琥珀酸的过量产生和短链脂肪酸含量变化。体外细胞实验发现琥珀酸盐可促进巨噬细胞的炎症反应，并在 CIA 模型中补充琥珀酸盐也可加剧关节炎。

该研究结果强调了在评估饮食干预和菌群失调对 RA 发病机制的影响，并为饮食干预或微生物组修饰以改善 RA 治 疗提供了新的见解。

肠道菌群产生的有机酸包括短链脂肪酸（SCFA）以及富马酸、琥珀酸等有机酸，可直接调节宿主健康。安捷伦 GCMS 分析系统助力该项目的有机酸分析内容，特别是在短链脂肪酸和长链脂肪酸分析，该方案同样适合各类长、短链脂肪酸相关疾病以及肠道微生物与宿主互作研究。

针对短链脂肪酸（SCFA），相对于市面上常规的衍生化分析方案，本方案使用了有机酸液体直接进样方案，使用安捷伦超高效灵敏度（HES）的 GCMS 单四极杆质谱 8890-5977B，采用内标法进行定量分析，一次性对 9 种短链脂肪酸进行绝 对定量分析，该方案优势是可以有效地减轻因溶剂背景干扰导致的灵敏度不足的问题。针对琥珀酸和富马酸等长链有机酸，本研究采用了丙酯化衍生方案，使用安捷伦超高效灵敏度（HES）的 GCMSMS 串联质谱 8890-7010B 进行样品分析，采用内标法进行定量分析，一次性对两种长链脂肪酸进行绝 对定量分析。

图 2. GCMS 分析九种短链脂肪酸总离子流图

图 3. GCMSMS 分析两种长链脂肪酸样品重复性结果叠图

小 结

目前，已知有机酸在生物体的代谢与相关疾病的发生具有一定的指示性，因此在生物代谢性疾病以及与宿主互作性分析研究中，越来越多的受到研究者的重视，安捷伦的气相色谱和质谱分析平台，不但具有非常稳定的色谱系统，同时搭配 HES（超高效灵敏度）离子源的质谱系统，还可以为有机酸分析提供更加灵敏，更为准确的分析结果，从而为医学研究揭开更多的生物学秘密。