Интегративный мультиомный анализ выявляет метаболиты микробиоты кишечника и иммунорегуляторные пути в патогенезе остеоартрита

Остеоартрит (OA) — хроническое дегенеративное заболевание суставов, характеризующееся разрушением хряща, воспалением синовиальной оболочки и прогрессирующим нарушением функции суставов. Новые данные свидетельствуют о том, что дисбиоз микробиоты кишечника способствует развитию OA посредством иммунной модуляции и метаболит-опосредованных механизмов. Для выявления ключевых микробных метаболитов и молекулярных мишеней, участвующих в патогенезе OA, была применена комплексная мультиомная стратегия, объединяющая анализ дифференциальной экспрессии генов, функциональное обогащение, машинное обучение (ML), аддитивные объяснения Шепли (SHAP), менделевскую рандомизацию (MR) и одноклеточную транскриптомику. Была построена сеть «микробиота—метаболит—мишень» (M-M-T), связывающая 34 вида кишечных микроорганизмов, 19 метаболитов и ген хаба Arginase 1 (ARG1), что позволило выявить потенциальные регуляторные механизмы, участвующие в коммуникации иммунных клеток. Анализ функционального обогащения и профилирование межклеточных взаимодействий выявили ключевую роль сигнальных путей фактора, ингибирующего миграцию макрофагов (MIF), и висфатина в модуляции воспалительных реакций и метаболических процессов в тканях. Кроме того, были идентифицированы семь метаболитов микробиоты кишечника с благоприятными лекарственноподобными свойствами и минимальной прогнозируемой токсичностью; молекулярный докинг показал, что эти метаболиты образуют стабильные взаимодействия с ARG1. Полученные результаты расширяют представления о взаимосвязи кишечника и суставов, предполагая, что воздействие на микробные метаболиты и иммунорегуляторные пути может представлять собой перспективную терапевтическую стратегию при OA и создавать основу для будущих исследований in vitro и in vivo.