公海赌船网址-公海赌船555000

2018-10-30浏览量:1351

『锐帮读』 中亚人群肠道微生物群落的宏基因组分析

文献ID

题目:Metagenomic analysis of gut microbial communities from a Central Asian population

译名:中亚人群肠道微生物群落的宏基因组分析

期刊:BMJ Open

年份:2018.6.27             IF= 2.413

通讯作者:Sofia K Forslund

通讯单位:欧洲分子生物学实验室(EMBL)

材料与方法

研究人员在哈萨克斯坦的阿斯塔纳招募了年龄在25-75岁之间的84名健康和不健康的男性和女性。民族与人种结构多样,包括哈萨克人,俄罗斯人,鞑靼人,乌克兰人,乌兹别克人和日耳曼人。病例组包括超重、诊断糖尿病和/或高血压患者,代谢综合征(MetS)。排除3个月内服用过抗生素的样本个体。

实验设计

总共有84名参与者(54名女性和30名男性)参加了这项研究。这些参与者包括两类自愿参与者:一组被诊断为Mets(n=58),另一组为健康对照组(n=26)。

图1 实验设计流程

针对每个参与者,收集两次粪便标本:一次在夏季(8月)和一次在冬季(1月)(故总共有168份样本)。因此,这就提供了多个潜在的对比维度:夏季/冬季(具有相应的饮食变化)、MetS患者与健康人的对比以及饮食影响。此外,所有参与者在秋季开始进行一次轻微的饮食改变:每日服用益生菌和益生菌成分的酸奶或无效对照剂。无效对照剂是由一种不活跃的牛奶发酵,而含有益生菌的酸奶有六种益生菌,以及益生菌鱼胶原蛋白和果胶。图1展示了这项实验设计。

测序区域及平台

宏基因组测序,lluminaHiSeq 2500

研究成果

1.样本个体特征

表1概述了84名参加者的基本人口数据。参与者年龄从29岁到75岁不等,平均50.39岁(中位数50岁)。女性参与者略多(共有54名)。对84名参与者进行了两次抽样,共抽取168个样本。同时,大约三分之一的研究参与者是代谢健康的,其余的被诊断为MetS。该表显示了不同时间点的基本人口统计数据(年龄和性别)和BMI分布情况。

表1 参与者统计数据概览

体质指数(BMI);代谢综合征(MetS)

2.哈萨克人个体肠道菌群组成

将哈萨克人肠道菌群样本与其他地区人群进行比较,结果显示哈萨克族人与其他地区(主要参考丹麦和西班牙Meta HIT,中国和瑞典T2D)人的数据有明显不同。可以证明,生活在中亚地区的人们,其肠道菌群与其他地区的组成成分有显著差异。在门水平上发现,哈萨克人和其他地区人相关数据之间的丰度差异显著,主要有:放线菌(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。在属水平上,Blautia、双歧杆菌属(Bifidobacterium)、瘤胃球菌属(Ruminococcus)、拟杆菌属(Bacteroides)、真杆菌属(Eubacterium)、Faecalibacterium、普雷沃菌属(Prevotella)、链球菌属(Streptococcus)和梭菌属(Clostridium)在所有样品中的丰度均超过1%。这与早先对哈萨克斯坦妇女的一项研究的结果是一致的(已知在这项研究中,对肠道微生物区系进行了16S扩增子测序的复合分析)。对宏基因组进一步分析又得出了有22个OTU(对应到种)是在90%哈萨克人样本中存在。这些具体物种的属分别是Faecalibacterium,拟杆菌属(Bacteroides),DoreaCollinsellaOscillibacter,瘤胃球菌属(Ruminococcus),罕见小球菌属(Subdoligranulum),粪球菌属(Coprococcus)和普雷沃菌属(Prevotella)。

图2 将哈萨克人肠道菌群数据与所引用的参考数据相比较之后菌种的不同

每一列代表哈萨克人的数据与其他地区引用数据的比较(这里指的是二者比值吗?);每一行代表不同国家某种细菌含量值的比较。(FDR<0.1; *FDR<0.05; **FDR<0.01; ***FDR <0.001)


3. 哈萨克人群肠道菌群与MetS的关系

将MetS病例样本与健康对照组进行比较, 研究人员发现,MetS组shannon多样性和群落间的均匀性显著降低。在所有样本中,厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的比率(F/B比)在0.2到21之间。一些研究表明,这种高比率是健康的青年人的特征,并随着年龄增长而减小。但这一趋势在目前的群体中没有看到。

由于MetS的定义在一定程度上和肥胖相关,捐献者的体重指数(BMI)可能会成为一个混杂因素,为了验证MetS患者的这些特征是否依赖于BMI指数,研究人员重复这种对比度测试,检查每个测试特征的一般线性模型是否考虑到MetS状态和BMI,对进行特征比较未发现MetS病例与MetaHIT样本中的区别,这表明健康和生活方式因素以及表型的严重程度可能会混淆MetS的真正宏基因组特征。

同时为更好的描述肠道菌群的特征,对其做了KEGG代谢通路分析。44个KEGG通路在MetS和健康对照样本中的丰度有显着性差异(P<0.05)。这些功能和分类学上的变化是相互关联的(图3 ),也可能说明疾病的病理,也可能是因治疗而改变饮食造成的结果。

图3 (左)样品中厚壁菌(Firmicutes)与拟杆菌(Bacteroidetes)(F / B)的比例

(右)肠道菌群shannon多样性指数与样本个体BMI指数的关系。

图4 哈萨克斯坦MetS样本中显着富集/耗尽的细菌分类群(mOTUs)和KEGG数据库对比

4.哈萨克人肠道抗生素耐药性分析

数据显示,整个2014年仅在哈萨克斯坦使用的抗生素的量就比前一年增加了33.7%。这也成为了抗生素耐药性越来越强的一个原因。然而,在本研究中,哈萨克人肠道菌群的总耐药性潜力并不显著高于欧洲地区的样本。图4 显示了哈萨克人样本抗生素耐药性的综合视图,并与其他地区的数据进行了比较,分为MetS病例样本和对照组。简单地说,在哈萨克人样本中已知的抗生素耐药基因的相对丰度较低(图4 ,左侧)。然而,由已知可能携带抗性基因的分类群组成的每个肠道群落的相对比例较高(图 4,右侧)。

图4 各个地区群体数据分别与哈萨克人MetS组和健康对照组进行肠道抗生素耐药菌群丰度比较

研究结论

① 选择哈萨克斯坦84名志愿者,含58例代谢综合征(MetS),宏基因组学分析显示,该队列的肠道微生物组与欧洲和东亚地区的显著不同,但与其他中亚地区人群相似;

②  富含普氏菌属的肠型在该队列中较常见,反映了区域饮食和生活习惯,82%该肠型的样本个体可长期保持稳定;

③ 该队列MetS患者厚壁菌门与拟杆菌门的比率显着降低,双歧杆菌和罕见小球菌属减少,普氏菌属增加;

④  分析不同地域人群的肠道菌群有助于生物地理学及相关疾病的研究。

亮点

该研究首次用宏基因组学方法分析了中亚人群的肠道菌群,揭示出与其它地区人群的差异。有意思的是,该队列中,代谢综合征患者的菌群特点都与此前报道的其他地区人群不同,这些差异对健康和疾病的意义,有待进一步研究。

公海赌船网址基因服务

宏基因组测序采用最新的Illumina Hiseq平台,并具有以下优势:

■ 全面的技术策略:采用Illmina Hiseq平台,测序策略为PE150。对测序序列组装,得到微生物群落结构的基因信息,分析微生物群落结构的基因、功能基因及物种多样性,探讨微生物群落与宿主之间的相互关系等。

■ 更合理的分析方法:增加了最前沿的CAG和MGS等宏基因组分析方法,深入挖掘样品中的信息。

■ 多选择的功能基因注释数据库:KEGG、eggNOG、CAZY、ARDB、SEED等。

下一篇

版权所有 公海赌船555000 沪ICP备16022951号