项目文章 | GUT：磁控胶囊内窥镜-肠道内容物无创采样的新方法！

MSCE可以通过直接可视化获取肠内容物，成功率高

MSCE的总体设计如下图所示，先用体外模型测试了MSCE取样的可行性。操作者可以通过传回的视野独立控制它的方向，当MSCE到达指定位置时，可以将其采样端口旋转放置在内容物中。外部提供采样命令，通过MSCE的采样端口进行采样。

MSCE模型图

MSCE和手术可以在不同肠段取到类似的肠道菌群和代谢产物

通过16S rDNA测序评估对照组空肠和回肠段的菌群组成，结果发现，手术组和MSCE组的α多样性无显著差异；16S rDNA测序结果还表明，与空肠内容物相比，回肠内容物变形杆菌的丰度相对降低，而厚壁菌门的丰度提高，MSCE和手术采样得到的结果相似（图3）。

图3MSCE和手术采样对不同肠段的微生物分布情况比较

接下来对比了不同肠道的代谢物检测结果。PCA分析显示，影响聚类的主要因素是不同的采样区域，而不是不同的采样方法。关于空肠和回肠之间的差异代谢物，手术组和MSCE组的下降/无差异/上升的代谢物数量相似（249 vs 250、167 vs 170、5 vs 7）。两种不同方法采样的空肠和回肠的差异代谢产物也聚集在相似的KEGG途径中（图4）。上述结果表明，这两种不同的采样方法不会影响不同肠段的代谢物组成。

图4MSCE和手术采样对不同肠段的代谢物成分影响比较

MSCE和手术可以在不同疾病模型中取到相似的肠道菌群和代谢产物

通过评估两组中菌群多样性和组成的变化，发现抗生素的使用显著降低了菌群多样性。与手术组相比，通过MSCE收集的样本具相似的α多样性指数（图5A–B）。β多样性分析表明，引起微生物群落差异的主要因素是区域和模型差异而不是取样方法差异（图5C）。在疾病模型中，抗生素治疗降低了拟杆菌、杆菌和放线菌的数量，而埃希氏菌-志贺氏菌属的丰度明显增加，这个特征在回肠中尤其明显。然而，与手术组相比，通过MSCE收集的样本显示出类似的微生物群组成（图5D）。

为了确定两种方法的技术重现性，研究者们评估了两组的代谢物成分。不同的模型间出现了清晰的样本聚类，而手术组和MSCE组则聚在一起，这表明差异在很大程度上由不同的模型而不是方法来解释（图6A）。使用VIP分数来筛选差异代谢物，发现手术组的结果与MSCE组相似（图6B）。同样的，两种不同采样方法采集的不同模型差异代谢物聚集在相似的KEGG途径上（图6C）。以上结果均表明，两种采样方法均不影响代谢物谱。

图5不同疾病模型的肠道菌群组成

图6不同疾病模型的肠道内容物代谢物成分

MSCE和手术可以取到相似的与疾病相关肠道微生物和代谢产物

最后，为了评估MSCE取样的准确性，研究者们着重分析了与肠道疾病相关的标志性菌属和代谢物，比如：大肠埃希菌-志贺氏菌属、肠球菌、乳酸链球菌科、鲁米诺球菌科等短链脂肪酸（SCFA）产生属，乳杆菌和鲁米诺球菌的抗炎属；代谢物则有与结肠炎相关的代谢产物2-吡咯烷酮、5-羟基吲哚-3-乙酸和琥珀酸，以及包含乙酰基-L-肉碱、甘油磷脂酰胆碱、马尿酸和6-甲基烟酰胺在内的多种抗炎代谢产物。上述菌属和代谢物的丰度均不受采样方法的影响（图7）。 

以上所有的结果表明，MSCE可以准确揭示与疾病相关的肠道菌群和代谢产物的丰度，从而在疾病诊断中发挥出重要作用。

图7与疾病相关肠道微生物和代谢产物

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