克罗恩病 (CD) 是一种慢性、致残性的胃肠道炎症性疾病，其全球患病率持续上升，构成了重大疾病负担。CD患者的一级亲属，尤其是兄弟姐妹，其患病风险较一般人群高出约七倍，使其成为研究疾病病因学和开展早期预防的关键人群。然而，导致兄弟姐妹间疾病易感性升高的具体机制尚不清楚，遗传因素仅能解释约10%的风险变异，提示环境与微生物因素可能发挥重要作用。值得注意的是，个体间的肠道微生物组在兄弟姐妹中最为相似，且其组成在生命早期具有更强的可塑性。因此，本研究提出核心假设：相对于成年期，在微生物组发育关键窗口期的童年阶段暴露于患有CD的兄弟姐妹，可能通过诱导肠道微生物群的特定扰动，从而显著增加未来发生CD的风险。

方法

研究采用多阶段、多队列设计。首先，基于前瞻性、多中心的遗传环境微生物 (GEM) 项目队列，利用Cox回归评估童年期 (<18岁) 与成年期 (≥18岁) 暴露对CD发病风险的影响，并进行敏感性分析，同时利用韩国国民健康保险服务 (NHIS) 数据库进行外部验证。机制探究方面，对GEM队列粪便样本进行16S rRNA测序，结合肠道屏障指标 (LMR) 和粪便钙卫蛋白，通过中介分析评估微生物群在暴露与疾病关联中的作用。动物实验中，将不同暴露时期供体的粪便移植至无菌Rag1^⁻/⁻小鼠，经T细胞转移诱导结肠炎，观察微生物群对结肠炎严重程度及肠道细胞因子的影响。最后，在GEM队列内划分发现与验证亚组，基于肠道肠型和亚临床肠道炎症，构建并内部验证针对童年期暴露者的CD发病风险分层模型。

结果

研究设计和参与者特征

该研究首先在GEM队列中评估童年期暴露于CD患者与CD发病之间的关联。该队列包含来自多国的3126名CD患者健康兄弟姐妹，其中童年期暴露者2265人，成年期暴露者861人。随后，利用韩国NHIS数据库进行外部验证，该数据库纳入10085名健康兄弟姐妹，其中143人在跟踪观察期间确诊CD。在此基础上，进一步在GEM队列中分析童年期暴露与肠道微生物群组成的关系，并将暴露相关微生物分类群纳入中介分析，以评估其在CD发病中的潜在作用。同时，利用童年期或成年期暴露者的粪便样本，在限菌T细胞转移小鼠模型中开展体内功能验证。最后，整合肠道微生物肠型和亚临床肠道炎症指标，构建并内部验证一种风险分层模型，用于识别CD发病风险更高的兄弟姐妹。

图1 研究框架概览

童年期暴露于CD兄弟姐妹是未来CD发病的独立危险因素

在GEM队列中，童年期暴露者的CD发病风险约为成年期暴露者的4倍。该关联在排除双胞胎及多发CD家族成员后依然稳健，且在进一步校正CD多基因风险评分 (PRS) 和先证者诊断年龄后仍显著，提示非遗传因素在童年期暴露相关的风险升高中有重要作用。该发现在韩国NHIS数据库中得到验证：童年期暴露者CD发病率显著高于成年期暴露者，且在调整性别、出生年份及父母CD史后仍为独立危险因素。探索性分析显示，暴露持续时间及兄弟姐妹与先证者之间的年龄差距均与CD发病无关，进一步说明暴露年龄本身而非暴露时长或年龄差是影响疾病易感性的关键因素。

图2 童年期暴露于CD先证者与CD发病之间的关联

(a、c) GEM队列 (a) 与韩国NHIS数据库 (c) 中，童年期暴露者与成年期暴露者的累积无CD生存曲线及95%CI。(b、d) GEM队列 (b) 与NHIS数据库 (d) 中童年期暴露与CD发病关联的森林图。

肠道微生物组改变和屏障功能障碍与童年期暴露于患有CD的兄弟姐妹相关

既往研究已确立肠道微生物群和肠道屏障功能在CD发病中的关键作用，本团队前期工作亦表明二者可预测CD未来发病。据此，该研究假设童年期暴露于CD患者可能伴随肠道微生态及屏障功能的异常改变，进而增加CD风险。在GEM队列中，童年期暴露者的LMR显著高于成年期暴露者，其肠道屏障功能障碍比例亦更高。对2309份粪便样本的测序分析显示，童年期暴露是影响肠道菌群多样性的最大因素。进一步分析发现，童年期暴露和屏障功能障碍主要驱动一种菌群变化模式，而亚临床肠道炎症则驱动另一种不同的模式，提示二者对菌群的影响路径不同。MaAsLin3分析识别出32个与童年期暴露显著相关的属，其中以Lachnospiraceae (毛螺菌科) 为主 (14个属)，Lachnospira (毛螺菌属)、Roseburia (罗斯氏菌属)、Lachnoclostridium (毛螺梭菌属) 等关联最强，Oscillospiraceae (颤螺菌科) 的相关菌属也均呈减少趋势。网络分析显示毛螺菌属处于核心位置。这些菌群变化与LMR无明显关联，提示童年期暴露可能通过独立的两条途径分别影响肠道菌群和屏障功能。

图3 童年期暴露于CD兄弟姐妹与肠道微生物组的关联

(a) 童年期与成年期暴露者中肠道屏障功能障碍和肠道炎症的比例。(b) 各变量对肠道微生物β多样性的解释度。(c) 属水平dbRDA图展示童年期与成年期暴露者的微生物组成差异。(d) 火山图展示属水平微生物相对丰度与童年期暴露的关联。(e) 毛螺菌属、罗斯氏菌属和Colidextribacter (颤螺菌科，暂译右弧菌属) 对童年期暴露与CD发病关联的中介分析。(f) 儿童与成人兄弟姐妹对中毛螺菌属和罗斯氏菌属丰度的相关性散点图。(g) CD患者与健康对照中毛螺菌属和罗斯氏菌属的相对丰度。

童年期暴露相关微生物群作为CD发病的潜在介质

32个与童年期暴露相关的菌属中，毛螺菌属、罗斯氏菌属和右弧菌属与未来CD风险显著相关，中介分析表明三者部分介导了童年期暴露对CD发病的影响，中介比例分别为8.92%、7.34%和11.56%，而肠道屏障功能障碍的中介比例较小 (2.74%)。公共数据库分析显示，童年期兄弟姐妹间毛螺菌属和罗斯氏菌属丰度的相关性高于成年期，提示生命早期兄弟姐妹对肠道菌群的影响更强。此外，在独立病例对照数据中，无论16S rRNA还是宏基因组测序，已确诊CD患者的毛螺菌属和罗斯氏菌属均较健康对照减少，进一步支持这些菌属与CD风险的方向一致性。

童年期暴露相关微生物群在体内增加结肠炎易感性

为验证童年期暴露相关微生物群是否直接影响结肠炎易感性，研究者将GEM参与者的粪便移植至无菌Rag1^⁻/⁻小鼠，3周后通过T细胞转移诱导结肠炎。结果显示，童年期暴露组小鼠体重下降显著大于成年期暴露组，第5周差异最明显；其粪便脂质运载蛋白-2 (LCN2) 水平亦显著升高，但两组组织学评分无显著差异。细胞因子检测显示，童年期暴露组结肠IL-22 mRNA水平显著高于对照组，已知IL-22在活动性CD中上调并可通过内质网应激加剧结肠炎。此外，该组回肠和结肠IL-1β、IL-6水平也呈升高趋势，但未均达统计学显著性。

图4 童年期暴露相关微生物群对体内结肠炎的影响

(a) 体内实验流程图。(b) 定植童年期或成年期暴露相关菌群的无菌小鼠在T细胞转移后体重的百分比变化。(c) 第3、4、5周小鼠粪便LCN2水平 (log10转换) 的箱线图。(d) 小鼠回肠和结肠组织学评分 (mean±SD) 的柱状图。(e) 回肠和结肠组织中细胞因子mRNA表达倍数变化的柱状图。*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001。

童年期暴露于CD的兄弟姐妹中的分层策略

尽管童年期暴露者CD发病风险较成年期暴露者增加四倍，其绝对发病率仍较低，给预防试验的设计带来挑战。为此，研究者开发了风险分层模型以识别其中的超高危个体。首先将GEM队列按国家分为发现与验证队列，在发现队列中通过聚类分析识别出三种肠型 (拟杆菌属Bact、布劳特氏菌属Blau、普雷沃氏菌属Prev)，其中Blau/Prev肠型较Bact肠型具有更低的毛螺菌属和罗斯氏菌属水平。亚临床肠道炎症 (粪便钙卫蛋白>100 μg/g) 虽与CD风险增加相关，但其10年累积发病率仅12.9%，不足以单独作为筛选指标；而肠型分类可进一步对炎症亚组内的风险进行分层。据此建立两步分层策略：先按炎症状态分类，再按肠型 (Bact vs Blau/Prev) 细分。结果显示，兼具炎症和Blau/Prev肠型的个体风险最高，10年累积发病率在发现和验证队列分别为22.5%和19.8%；该策略在发现队列和验证队列中区分度可接受，且在2%-18%阈值概率范围内具有正的净获益。

图5 开发分层策略以识别CD发病高风险个体

(a) 根据招募国家将GEM队列分为发现队列和验证队列。(b)三种肠型的PCoA图。(c) 三种肠型中关键属的相对丰度。(d、e) 发现队列 (d) 和验证队列 (e) 中童年期暴露于CD的兄弟姐妹按炎症状态及肠型分层后的累积无CD生存曲线。

结论

该研究通过前瞻性队列、全国性数据库、微生物组分析和动物实验等多维度证据，证实童年期暴露于患有克罗恩病的兄弟姐妹是CD发病的独立危险因素，其风险较成年期暴露增加约四倍，且该关联独立于遗传易感性。机制研究表明，童年期暴露相关的肠道微生物群改变 (以毛螺菌属、罗斯氏菌属和右弧菌属减少为特征) 部分介导了这种风险增加，动物实验进一步证实这些微生物群可直接加剧结肠炎。基于这些发现，研究构建并内部验证了一种结合粪便钙卫蛋白和肠道肠型的两步风险分层模型，可在童年期暴露者中有效识别10年CD累积发病率约20%的超高危亚群。综上，该研究表明生命早期暴露于患病兄弟姐妹可通过塑造肠道微生物群而影响CD易感性，并为高风险人群的早期筛查和干预试验设计提供了可行框架。

致谢

中南大学湘雅三医院 张婧楠

中南大学湘雅三医院 王思丹

中南大学湘雅三医院 陈杰

中南大学湘雅三医院 王晓艳

对本篇文章解读做出的贡献

参考文献

1.Chen R, Kim HJ, Bushra M, Phi Dang C, Li Q, Espin-Garcia O, Huynh HQ, Jacobson K, Bitton A, Panaccione R, Hyams JS, Mack D, Denson L, Otley AR, Marshall JK, Deslandres C, Bernstein CN, Avni-Biron I, Yerushalmi B, Snapper SB, Abreu M, Wrobel I, Aumais G, Moayyedi P, Silverberg MS, Steinhart AH, Dotan I, Griffiths AM, Turpin W, Croitoru K, Lee SH. Childhood exposure to a sibling with Crohn's disease alters gut microbiome and Crohn's disease susceptibility. Gut. 2026 Aug 25:gutjnl-2026-339257. doi: 10.1136/gutjnl-2026-339257. Epub ahead of print. PMID: 42642218.