海南长寿家庭深度宏基因组学测序研究

论文摘要

研究目的基于宏基因组学深度测序的方法研究海南省澄迈县一个长寿家庭肠道微生物的结构特征,分析长寿家族相关的肠道微生物结构与功能,从肠道微生态的角度为长寿机制的基础研究提供可能的理论依据。研究方法对海南省澄迈县“长寿第一家”家族中的9名长寿老人粪便进行高通量宏基因学深度测序技术研究,分析长寿家庭肠道微生物特征,比较不同遗传背景、生活环境、年龄与肠道菌群的关联,探索与长寿相关潜在生物学标记。研究结果1、9名老人来自该长寿家族的6个家庭,平均年龄86.78±6.12岁,男性5人。通过查体和病史询问均为健康老人。同一时间采集粪便标本进行深度宏基因组学检测,采用Illumina Jiseq2500平台,测序深度50-100G/样本,得到共475.6G的测序数据。其中9名长寿老人的五类优势菌的物种注释结果显示,在门水平上是厚壁菌门（Firmicutes,41.99%）、拟杆菌门（Bacteroidetes,30.63%）、未知病毒（Viruses noname,14.83%）、变形菌门（Proteobacteria,6.32%）以及放线菌门（Actinobacteria,2.54%）;在属水平上是 Tunalike 病毒（Tunalilevirus,13.55%）、真杆菌属（Eubacterium,12.56%）、拟杆菌属（Bacteroides,11.99%）、普氏菌属（Prevotella,9.91%）以及粪杆菌属（Faecalibacterium,4.25%）。2、采用斯皮尔曼等级（Spearman Rank）相关性分析,长寿家族长寿老人肠道微生物在菌种水平有13个物种与年龄存在相关性（P<0.05）,其中梭状芽孢杆菌（Clostridium bartlettii）、隐藏梭菌（Clostridium celatum）、产气英膜梭状芽孢杆菌（Clostridium perfringens）、天 门 冬型梭菌（Clostridium asparagiforme）、弗氏柠檬酸杆菌（Citrobacter freundii）、弗格森埃希氏茵（Escherichia fergusonii）、苏云金腊样芽孢杆菌（Bacillus cereus thuringiensis）、鲍曼不动杆菌 8 个物种与年龄呈正相关,毛螺科杆菌（Lachnospiraceae nacterium 1 1 57FAA）、白色瘤胃球菌（Ruminococcus albus）、肠杆菌噬菌体（Enterobacteria phage HK225）、拟杆菌（Bacteroides oleiciplenus）、发酵氨基酸球菌（Acidaminococcusfermentans）5 个物种与年龄呈负相关,其中影响权重最大的为梭状芽孢杆菌（Clostridium bartlettii）,相关系数p=0.933（P=0.001）。在单核苷酸多态性方面基于菌株水平分析,经PERMANOVA检验在种水平发现3种物种可以解释年龄的差异,包括直肠真杆菌（Eubacterium rectale）（R=0.72,P=0.008）、克雷伯氏菌噬菌体（Klebsiella phage KP36）（R=0.57,P=0.065）、普通拟杆菌（Bacteroides vulgatus）（R=0.82,P=0.076）。3、按照不同家庭分组,采用主坐标分析（principal co-ordinates analysis,PCoA）的方法,发现相同家庭/夫妻之间肠道微生物在属水平的物种组成相似（P=0.006）。在单核苷酸多态性方面基于菌株水平分析,经PERMANOVA检验在种水平发现了 7种物种可以解释不同家庭的差异,包括肠道普氏菌（Prevotella copri）（R=0.85,P=0.006）、Dorea longicatena（R=0.96,P=0.016）、单形拟杆菌（Bacteroides uniformis）（R=0.85,P=0.006）、Prevotellastercorea（R=0.97,P=0.016）、产气柯林斯菌（Collinsella aerofaciens）（R=0.78,P=0.016）、尖锐粪球菌（Coprococcus catus）（R=0.65,P=0.036）、史氏甲烷短杆菌（Methanobrevibacter smithii）（R=0.95,P=0.043）。4、采用DIAMOND将所获得的非冗余参考基因集比对网络多个公开功能基因数据库,得到长寿家族长寿老人肠道微生物在功能注释方面的基因丰度信息,经PERMANOVA检验发现在毒力因子数据库1、碳水化合物活性酶数据库2注释得到的基因丰度可以解释不同家庭的差异（R1=0.72 P1=0.047,R2=0.73 P2=0.016）。5、采用NJS16协作网络构建的方法,分析长寿家族长寿老人肠道微生物对代谢物的影响潜力共发现175种代谢物,采用斯皮尔曼等级相关性分析,发现其中11种肠道微生物对代谢产物的影响潜力与年龄相关（P<0.05）,影响的代谢物包括L-天门冬酰胺（L-Asparagine）、组胺（Histamine）、4-氨基苯甲酸（4-Aminobenzoate）、α-亚麻酸（alpha-Linolenic acid）、丙酮（Acetone）、甘氨鹅脱氧胆酸（Glycochenodeoxycholate）、甘氨胆酸盐（Glycocholate）、甘氨脱氧胆酸盐（Glycodeoxycholate）、乙醇酸胆酸盐（Glycolithocholate）、丁酸盐（Butyrate）、顺乌头酸（cis-Aconitate）,其中影响权重最大的为L-天门冬酰胺（L-Asparagine）,相关系数 ρ=0.801,P=0.0095。结论采用深度宏基因组学测序技术对海南长寿家庭长寿老人粪便进行分析,显示该家族长寿老人的肠道菌群具有独特的结构,在菌种水平发现与长寿相关的16个物种,差异分析显示配偶之间菌群相似性较高。发现长寿老人粪便噬菌体普遍存在,可能是研究长寿/衰老机制的又一潜在方向。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李丛勇

导师: 孙刚

关键词: 长寿,衰老,宏基因组,单核苷酸多态性,肠道微生物

来源: 中国人民解放军医学院

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技

专业: 生物学,基础医学

单位: 中国人民解放军医学院

分类号: R339.3;Q78

DOI: 10.27637/d.cnki.gjyjc.2019.000202

总页数: 68

文件大小: 4348K

下载量: 86

相关论文文献

• [1].贝赫切特综合征患者肠道菌群微生物宏基因组学分析[J]. 分子诊断与治疗杂志 2020(01)
• [2].宏基因组技术在抗生素抗性基因筛选中的初步研究[J]. 广东化工 2020(09)
• [3].宏基因组学在感染性疾病诊治中的研究进展[J]. 河北医学 2020(05)
• [4].宏基因组学在白酒酿造领域中的研究及应用[J]. 酿酒科技 2020(06)
• [5].宏基因组学在病毒研究上的应用概述[J]. 贵州畜牧兽医 2020(04)
• [6].宏基因组学与人类健康关系研究进展[J]. 中国公共卫生 2019(01)
• [7].宏基因组技术的研究问题分析[J]. 技术与市场 2016(11)
• [8].环境工程领域中宏基因组学的应用研究[J]. 绿色环保建材 2017(01)
• [9].宏基因组学揭示瘤胃微生物多样性及功能[J]. 动物营养学报 2017(05)
• [10].宏基因组学与中医证候研究[J]. 中华中医药杂志 2017(09)
• [11].土壤宏基因组学研究方法与应用[J]. 环境科学与技术 2015(S2)
• [12].宏基因组技术在环境保护及污染改善中的应用[J]. 当代化工研究 2016(04)
• [13].宏基因组学在传统酱腌菜微生物群落中的应用研究[J]. 中国调味品 2016(08)
• [14].宏基因组学在纤维素酶研究中的应用进展[J]. 微生物学通报 2015(06)
• [15].宏基因组学:热带冬季瓜菜病害生物防治新策略[J]. 分子植物育种 2015(05)
• [16].宏基因组学在微生物学研究中的应用[J]. 现代园艺 2015(19)
• [17].宏基因组技术在耐药细菌研究中的应用[J]. 国外医药(抗生素分册) 2015(05)
• [18].宏基因组技术在生物医药领域的应用探讨[J]. 绿色科技 2020(18)
• [19].基于宏基因组分析桑葚酵素的微生物多样性[J]. 中国食品学报 2020(05)
• [20].宏基因组学在动物胃肠道微生物研究中的应用[J]. 中国畜牧兽医 2014(12)
• [21].南美白对虾肠道微生物宏基因组提取方法的比较[J]. 生物技术通报 2013(12)
• [22].环境微生物宏基因组学数据库利用[J]. 生物技术通报 2015(11)
• [23].宏基因组技术在生物降解基因研究中的应用[J]. 现代养生 2015(16)
• [24].宏基因组学及其应用前景[J]. 中国畜牧兽医 2014(03)
• [25].宏基因组学及其在海洋微生物领域的应用[J]. 广东轻工职业技术学院学报 2013(01)
• [26].宏基因组学在食品科学领域的应用研究进展[J]. 食品科学 2012(05)
• [27].宏基因组技术及其在厌氧消化研究中的应用[J]. 沈阳大学学报(自然科学版) 2012(04)
• [28].宏基因组学在红树林土壤微生物研究中的应用[J]. 广东农业科学 2012(14)
• [29].宏基因组学及其在医药学中的应用[J]. 海峡预防医学杂志 2011(03)
• [30].宏基因组学及其研究进展[J]. 中国畜牧兽医 2010(03)

标签：长寿论文;  衰老论文;  宏基因组论文;  单核苷酸多态性论文;  肠道微生物论文;