憩室炎和憩室病中的肠道微生物组

憩室病影响 60% 的 60 岁以上人群，大约 10-25% 的人会出现症状，范围从需要紧急干预的急性憩室炎到伴有持续性下腹痛和排便习惯改变的症状性憩室病。 高达 5% 的急性憩室炎患者会在住院期间死亡。 尽管其表现的普遍性和严重性，但关于憩室炎和憩室病的性质的基本问题仍然存在。

人类结肠含有 100 万亿个细菌，包括数百个物种，基因数量是人类基因组的 10 倍。 虽然微生物组的改变与肠易激综合征 (IBS) 或炎症性肠病 (IBD) 等疾病状态有关，但与结肠憩室相关的微生物组尚未得到充分描述。 由于 King's College Hospital 拥有唯一已知的专门的憩室病诊所，因此我们有大量的患者可以了解这种情况。

当结肠憩室发炎或穿孔时，患者就会患上憩室炎。 急性憩室炎发作的诱发因素尚未得到很好的表征，但包括年龄、生活方式因素和某些药物。 临床医生无法预测哪些患者会患上憩室炎，也无法预测其表现会有多严重。 在某些结肠周憩室炎（称为 Hinchey I）病例中，即使没有抗生素，炎症也可能消退，而在其他病例中，穿孔性憩室炎将包括不洁性腹膜炎（Hinchey IV），需要紧急结肠切除术。 憩室炎可能是由微生物组的改变引起的，但这一点尚未得到充分解决。

大多数无症状憩室病患者，即在没有症状的情况下存在结肠憩室，永远不会经历憩室炎发作。 然而，有一些有限的证据表明憩室病中的微生物组发生了改变，类似于急性憩室炎。 如果是这样，那么预测哪些患者会发展为急性憩室炎将仍然是不可能的。 这也意味着需要重新审视那些没有评估或控制患者人群中憩室存在的研究。

目前，临床医生没有基础来预测 (1) 哪些患者会发展为需要手术治疗的严重急性憩室炎，或 (2) 哪些患者会发展为急性憩室炎并用抗生素治疗。 我们相信，对肠道微生物组的进一步了解将有助于未来更好的诊断和治疗。

对憩室炎中的微生物组进行了一些有限的研究，但没有进行完整的焦磷酸测序。 这是因为在过去十年中研究成本下降了 5 个数量级，而计算能力却增加了。 研究着眼于粪便或粘膜样本中的单个细菌菌株，这不足以了解复杂的微生物组。

由于尚未对憩室病中的肠道微生物组进行彻底研究，因此这是一项探索性研究。 然而，我们确实希望检验这样的假设，即无症状憩室病患者的微生物组与急性憩室炎患者的微生物组比正常对照组更相似。

14. 方法论背景：伦敦南部的三级转诊医院国王学院医院。 King's 是一个进行两周等待结直肠癌 (2ww) 评估的转诊中心，每年有 900 名新转诊患者接受评估。 此外，King's 急症室每年收治多达 250 名急性憩室炎患者。

患者：将招募4组患者。 每组将招募 25 名患者：

A 组和 B 组。在开始使用抗生素之前，将从 King's 的 A&E 部门招募患有急性憩室炎的患者。 直肠拭子将在初始抗生素之前从初始评估时主诉急性腹痛的患者获得。 所有标本最初都将被冷冻，但只有确诊为急性憩室炎和结肠成像（CT 成像或手术可视化）的患者标本才会被分析。 急性憩室炎患者将分为 2 组进行评估，穿孔性憩室炎患者（即 Hinchey III 或 IV）和无穿孔性憩室炎患者（Hinchey I 或 II）。

C 组。无症状憩室病患者将从 2 周等待 (2ww) 结直肠癌途径中招募。 在通过 CT、CT 结肠造影或内窥镜进行诊断成像之前，将招募主诉新鲜直肠出血且没有其他主诉的患者。 如果需要进行评估，他们将在肠道清洁前提供粪便样本或直肠拭子，因为这可能会改变微生物组。 将分析那些患有憩室病（和/或痔疮，作为新鲜 PR 出血的另一个最常见原因）的患者样本。

D 组。从 2ww 结直肠癌途径中招募有或没有痔疮且没有其他结肠病理学的患者。 这些将是正常的控制。 在通过 CT、CT 结肠造影或内窥镜进行诊断成像之前，将招募主诉为新鲜 PR 出血且没有其他主诉的患者。 如果需要进行评估，他们将在肠道清洁前提供粪便样本或直肠拭子，因为这可能会改变微生物组。 将分析那些患有憩室病（和/或痔疮，作为新鲜 PR 出血的另一个最常见原因）的患者样本。

粪便分析：通过与伦敦国王学院布鲁斯实验室的合作协议，将通过 16S 核糖体 RNA 基因焦磷酸测序分析粪便样本的粪便微生物组成。

简而言之，基因靶向 16S rRNA 测序通过靶向引物检查细菌核糖体的结构成分。 核糖体 RNA 的恒定部分被放大，从而可以识别可变部分。 然后将序列聚类为 OTU，操作分类单元，并可能分配给从属到门的谱系。

计划的统计分析：将以几种不同的方式评估微生物组的组成。 将测量 Alpha 多样性，这是对样本内平均多样性的度量。 将对 alpha 多样性进行多项评估，包括 Chaol 丰富度估计、OTU 丰富度和 Shannon 指数。 与静止性疾病患者相比，活动性 IBD 患者的 α 多样性已被证明有所降低，但在憩室病中尚未得到描述。 Beta 多样性是样本之间多样性的比较（即，一个样本中 OTU 的系统发育结构与所有其他样本相比的分离）将通过 Unifrac 距离计算。

功效计算：此时肠道微生物组的代谢组学研究必然是探索性的。 因此，尚未在现场进行功率计算。 然而，在这种情况下，每组分析 25 个样本应该足以区分组并评估它们的多样性。

现有基础设施：所有需要的基础设施目前都已到位。 研究团队（Bjarnason 教授和 Papagrigoriadis 先生）目前负责管理 2ww 诊所，并负责处理国王学院医院急症室的急症入院事宜。 与伦敦国王学院的布鲁斯实验室签订了一份材料转移协议，用于转移其他粪便样本，只需要修改即可。