微生态制剂调控与脂代谢相关肠道菌群多样性的相关信息分析

论文摘要

肠道是人体最大的免疫器官,肠道内栖息的正常菌群是维持肠稳态的重要因素,它们可以通过分泌有益代谢产物来调节机体脂代谢,当菌群失衡时会引发各类疾病。针对菌群失调引起的各类疾病,口服微生态制剂是当今解决肠道菌群失衡的重要手段和途径。本课题对服用水苏糖(Stachyose tetrahydrate,Sta)、益生菌纯粉(Probiotics Power,PP)及益生菌剂(Probotic Preparations,PPrs)8周的便秘、腹泻及综合肠道疾病人群(包括大便异常、腹胀、口气异常、失眠、排便不规律及肠易激综合征者)进行每周两次的粪样采集,采用高通量测序技术即Ion Torrent PGM?对其进行测序,并用生物信息学及多变量统计学方法深度挖掘失衡的肠道菌群结构的变化,辅以粪便中短链脂肪酸、胆固醇和胆汁酸含量的检测结果,证实这三类微生态制剂对肠道菌群的调节与脂代谢相关性,同时鉴定出与脂代谢相关的关键菌属,最终阐述微生态制剂调控与脂代谢相关肠道菌群多样性的相关性与资讯。首先,本课题对27名受试者的粪样测序,结果表明:健康、便秘、腹泻及综合肠道疾病人群间肠道菌群多样性存在显著差异(p<0.05),3组疾病人群肠道菌群多样性均低于健康组,疾病人群中,便秘人群的多样性相对较高,腹泻人群肠道菌群的多样性显著较低(p<0.05)。在门水平上,4组人群肠道菌群仍以Bacteroidetes、Firmicutes、Proteobacteria以及Actinobacteria为优势菌门,但不同个体间的丰度具有一定差异:便秘人群的Actinobacteria和Firmicutes较高,综合肠道疾病人群中Proteobacteria丰度较高,腹泻人群的Firmicutes丰度较高,Bacteroidetes丰度明显较低。在科水平上,除3组疾病状态人群肠道中Alcaligenaceae均低于健康组外,便秘人群肠道中Lachnospiraceae、Clostridiaceae和Enterobacteriaceae丰度较低,Veillonellaceae较高,其余2组与之相反;腹泻者的Prevotellaceae、Porphyromonadaceae和Ruminococcaceae丰度较低,Bacteroidaceae较高,其余2组与之相反。在属水平上,腹泻者的Bacteroides丰度较高,Ruminococcus、Parabacteroides、Oscillospira、Clostridium、Dialister及Prevotella较低,便秘者中Lachnospira和Coprococcus丰度较低,Veillonella和Megasphaera丰度较高,综合肠道疾病人群中Faecalibacterium较低,Mitsuokella和Citrobacter较高。并且,Coprobacillus、Enterococcus和Parabacteroides可能是造成便秘状态的关键菌属,Dialister、Paraprevotella及Veillonella可能是造成腹泻状态的关键菌属。然后,通过对微生态制剂干预下的粪便菌群进行测序、脂代谢指标的检测以及关键菌群的定量分析发现,3种微生态制剂在肠道菌群结构及多样性调节方面的效果依次为PPrs>PP>Sta。此外,Sta能够降低腹泻人群的Bacteroides,升高Prevotella、Faecalibacterium的丰度,其中,Bacteroides与胆汁酸成负相关,与胆固醇成正相关,Prevotella与乙酸成负相关;并且,双歧杆菌、乳杆菌以及普拉梭菌的含量一直呈增长趋势,并不断向健康水平靠近。PP对综合肠道疾病人群中的Bacteroides、Sutterella、Faecalibacterium、Clostridium、Klebsiella、Megamonas和Dialister具有调整至健康丰度水平的作用,但作用时间较短,其中,Bacteroides与胆汁酸、胆固醇、乙酸及丙酸成负相关,而Klebsiella与之成正相关,Sutterella与胆汁酸、丙酸成负相关,与胆固醇、乙酸成正相关,Faecalibacterium与胆汁酸、乙酸及丙酸成负相关,与胆固醇成正相关,Blautia与乙酸、丙酸成正相关,Megamonas与乙酸成负相关,与丙酸成正相关。PPrs能够降低便秘人群的Bacteroides,升高Prevotella,调整Dialister和Sutterella至健康丰度水平,其中,Sutterella与胆汁酸、乙酸、丙酸、丁酸成正相关,与胆固醇成负相关,Prevotella与乙酸、丙酸、丁酸成负相关;并且,乳杆菌、拟杆菌、双歧杆菌和普拉梭菌的量均呈持续增长趋势,且干预终止后拟杆菌、乳杆菌和普拉梭菌的量均接近健康人群水平。综上所述,肠道疾病人群的菌群结构及多样性存在显著差异,而微生态制剂能够积极作用于肠道并调节各脂代谢指标,且菌群丰度与各脂代谢指标含量之间存在相关性。PPrs的整体调节作用较好,通过对肠道微生态多样性的调整,较好地改善了便秘、腹泻和综合肠道疾病人群的临床症状,调节作用明显;就具体疾病来说,Sta对腹泻人群的调节效果最好,PPrs对便秘人群作用效果最好,而PP的作用效果较弱;同时,研究揭示三类微生态制剂能够通过不同程度地调节与脂代谢相关的肠道菌群丰度,发挥调节脂代谢的效果。由此说明微生态制剂不仅具有明显调整肠道菌群多样性、改善肠道疾病的功效,还起到调控脂代谢相关指标的作用。研究还揭示了三类微生态制剂存在共性:作用具有时效性,干预停止后不能够持续发挥作用,故具有依赖性。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 臧凯丽

导师: 陈庆森

关键词: 肠道菌群,微生态制剂,脂代谢,高通量测序技术,信息分析

来源: 天津商业大学

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: 天津商业大学

分类号: R37

总页数: 72

文件大小: 3269K

下载量: 50

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