本研究探索了克罗恩病(CD)和溃疡性结肠炎(UC)的特征，这些特征反映了肠道微生物群、系统性炎症和血浆胆汁酸稳态之间的相互作用。研究纳入了1,257名计划进行结肠镜检查的个体，他们完成了全面的问卷调查。炎症性肠病患者（CD患者64名，UC患者55名）与结肠镜检查无异常发现的对照组按年龄和性别进行匹配。
研究人员通过鸟枪法宏基因组学分析粪便微生物群，并检测血浆炎症蛋白和胆汁酸水平以构建疾病分类器。多组学整合分析确定了各数据集之间的关联。研究发现，嗜氢棒状菌(B. hydrogenotrophica)与CD相关，而食淀粉菌(C. eutactus)、Clostridium sp. CAG167、纤维素分解梭菌(B. cellulosilyticus)和 Mitsukas菌(C. mitsuokai)与对照组相关。CD患者中10种炎症标志物升高，11种胆汁酸及其衍生物水平降低，而7a-羟基-3-氧代-4-胆甾烯酸(7-HOCA)和鹅脱氧胆酸(CDCA)水平较对照组升高。
在UC患者中，普拉梭菌(F. prausnitzii)和阿克曼氏黏蛋白菌(A. muciniphila)等共生菌减少。UC患者中CCL11、IL-17A和TNF水平升高，并与肠道微生物变化相关。分类单元与胆汁酸之间的相关性均为正相关。对于CD和UC患者，分类学差异主要表现为共生肠道微生物的减少，这些微生物与次级胆汁酸呈正相关，与炎症标志物呈负相关。
研究团队利用机器学习算法分析了肠道微生物群、炎症标志物和血浆胆汁酸之间的关系。对于CD，所有炎症蛋白特征都与疾病相关，而不同的分类学特征和胆汁酸则与疾病或对照相关。大多数共生分类学特征与炎症标志物呈负相关，而与胆汁酸呈正相关。对于UC个体，研究发现了与疾病或对照相关的分类单元、胆汁酸和炎症标志物。
研究人员特别指出，CD患者中食淀粉菌(C. eutactus)与健康状态相关，这与先前研究一致。该菌在促炎饮食和克罗恩病患者中减少，而在疾病改善时增加，并与炎症标志物呈负相关。新近发现的Clostridium sp. CAG 167被认为是胃肠道中最有益的细菌之一，在本研究中也与对照组相关。
在UC患者中，与CCL11、IL-17A和TNF呈负相关的肠道微生物种类在UC患者中均减少，包括此前未与UC关联的Eubacterium sp. CAG 38。同时，被认为对结肠炎有保护作用的黏液分解菌阿克曼氏黏蛋白菌(A. muciniphila)在UC组中也减少。
研究显示，对于CD和UC，分类学变化主要表现为共生肠道微生物的减少，如CD患者的C. eutactus和Clostridium sp. CAG 167，以及UC患者的F. prausnitzii和A. muciniphila。这些共生肠道微生物与次级胆汁酸（如异石胆酸和猪去氧胆酸）呈强正相关，与炎症标志物（如CCL11）呈负相关，表明几种共生菌的减少可能导致IBD患者炎症增加和胆汁酸代谢紊乱。
该研究整合了多项"最先进的"组学分析，使用深度鸟枪法宏基因组测序可在物种和菌株水平上识别微生物分类单元，而16S rRNA测序在先前许多研究中仅能达到属水平。通过Olink炎症检测板，研究人员能够同时分析92种蛋白生物标志物。在血浆胆汁酸谱分析方面，超高效液相色谱(UPLC)提供了比以往研究中使用的高效液相色谱(HPLC)更高的色谱分辨率，可区分63种不同的胆汁酸及其衍生物。
研究团队强调，这项横断面研究仅能确定关联，不能推断因果关系。对照组个体基于结肠镜检查无病理发现而选择，但由于他们因胃肠道症状被转诊进行结肠镜检查，不能明确归类为完全健康。几乎所有UC患者都处于缓解期，而34%的CD患者在采样时经历活动性炎症。此外，大多数IBD患者正在接受药物治疗，而对照组大多未接受治疗，这意味着观察到的一些差异可能部分反映了药物效果而非疾病特异性特征。
这项研究为炎症性肠病的诊断和治疗提供了新的生物标志物线索，特别是针对CD的7-HOCA和CDCA两种初级胆汁酸，值得在未来研究中进一步调查。研究结果表明，恢复有益肠道微生物可能有助于缓解胆汁酸代谢紊乱并改善炎症状态，为开发新的治疗策略提供了科学依据。
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