肠杆菌科与生活方式和疾病的关联分析

发布时间：2020-10-29 09:30

　　 背景:肠杆菌科细菌是常见的人类微生物组成员,是影响肠道微生态的重要菌科,并与多种营养代谢性疾病相关。然而目前对于肠杆菌科在人群中的流行率、丰度、结构组成、宿主疾病关联等基本信息的描述仍不清晰。因此,需要较大的样本量来揭示人群肠道中肠杆菌科的共性,并在此基础上进一步探究肠杆菌科与宿主生活方式、与其他肠道菌群的关系以及与宿主疾病之间的关联。目的:基于广东省与其他地区微生物计划的菌群数据,对肠杆菌科的人群分布及结构特征做基础描述,探究不同生活方式与肠杆菌科的关联,并对肠杆菌科丰度变化时肠道微生态结构和功能的改变进行描述,关注多个系统疾病与肠杆菌科丰度的关联,并探究肠杆菌科丰度增高对宿主患病风险的影响。方法:1.通过规模大小成比例抽样调查法获得广东省14个地区人群的粪便样本和志愿者信息,采用高通量测序获得肠道菌群数据。结合美国、荷兰、韩国的菌群数据,对人群肠道中的肠杆菌科做描述性分析;2.运用 Wilcoxon、Kruskal-wallis、Spearman、MaAslin等分析方法探究宿主生活方式与肠杆菌科的关系;3.基于Qiime生物信息学分析工具,观察肠杆菌科与其他肠道细菌可关系,通过PICRUSt功能预测分析预测样本中肠道菌群的功能;4.比较多个系统疾病人群肠杆菌科丰度的变化,通过相对危险度分析探究肠杆菌科丰度增高与各疾病的关联。结果:1.本研究发现了肠道中肠杆菌科下的两个sOTU(埃希氏大肠杆菌和克雷伯菌)在广东省(中国)、韩国、荷兰的人群分布中具有较高的流行率和丰富度。2.生活方式中酒精饮料、蔬菜、安眠药的摄入量以及重体力劳动时间与肠杆菌科细菌丰度呈正相关;肠道中肠杆菌科丰度增高的个体,血尿酸、甘油三酯、BMI指数、腰围也增高;3.埃希氏大肠杆菌和克雷伯菌的增多会伴随着产丁酸厌氧菌的降低与机会致病的兼性需氧菌升高;肠杆菌科丰度与肠道菌群产丁酸能力呈负相关,与肠道菌群抗氧化能力呈正相关。4.高血压、动脉粥样硬化、哮喘、COPD、痛风、强制性脊柱炎、类风湿关节炎、腰背疾病、骨关节病、消化系统疾病、胃炎、便秘、胆囊炎、代谢综合征、高血压病、肥胖、2型糖尿病、泌尿系疾病、神经官能症、慢性疲劳综合征人群中肠杆菌科丰度增高。肠杆菌科丰度增高会增加心血管,呼吸,免疫,消化,代谢和精神疾病的风险。结论:1.人群肠道中普遍存在同样的两个肠杆菌科sOTU(埃希氏菌和克雷伯菌);2.饮食和体力劳动与肠杆菌科细菌丰度存在关联,肠杆菌科与宿主血尿酸、甘油三酯、BMI指数、腰围呈正相关;3.肠道内高水平的肠杆菌科细菌伴随着产丁酸厌氧菌的降低与机会致病的兼性需氧菌升高,肠杆菌科丰度增高对肠道菌群产丁酸及抗氧化的能力产生影响;4.肠杆菌科丰度增高可增加宿主多个系统疾病的患病风险。
【学位单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R446.5
【部分图文】：

?ＡＧＰ（Ａｍｅｒｉｃａ）??■?Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒｉａｃｅａｅ?Ｏｔｈｅｒ??图１－２各地区人群肠道中肠杆菌科的丰度??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ａｂｕｎｄａｎｃｅ?ｏｆ?Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒｉａｃｅａｅ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｇｕｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ?ｉｎ?ｅａｃｈ?ｒｅｇｉｏｎ??在科水平上，我们对各个地域人群的肠道菌群中，肠杆菌科细菌在总肠道菌??群中的占比进行分析。通过对肠杆菌科细菌序列的相对丰度分析后我们发现，肠??杆菌科细菌在各地域人群肠道中的占比分别为：中国（广东省）１１％

Ｓｐｅａｒｍａｎ〇??然而在菌群与宿主因素的分析过程中，多个宿主因素对菌群的效应可能发生??混淆作用，为了排除在分析过程中多个变量对菌群丰度的混淆效应，我们采用??ＭａＡｓｌｈｉ分析，ＭａＡｓＬｉｎ是一个多变量统计框架，可以找到临床元数据与微生物??群落丰度或功能之间的关联。通过Ｑｉｉｍｅ中提供的”ｍａａｓｌｉｎ＿ａｎｄ＿ｃｙｔｏｓｃａｐｅ．ｏｔｕ．ｐｌ”??命令对年龄、性别、地区、粪便评分进行去混靖后，分析多个宿主指标与肠杆菌??科细菌丰度的相关性。??２．２研宄结果??为了进一步探究影响肠杆菌科细菌的宿主因素，我们对提供样本的志愿者信??息（通过问卷调查获取）进行中介效应分析。纳入分析的信息包括志愿者的身高、??体重、腰围、ＢＭＰ、血压、血脂、尿酸、血糖、运动习惯、饮食习惯、益生元和??抗生素的使用、是否患有系统性疾病等。??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??

图２－３不同粪便评分样本中肠杆菌科细菌的相对丰度??（ａ）肠杆菌科在不同类型粪便样本中的相对丰度；（ｂ）埃希氏大肠杆菌在不同类型粪便样??本中的相对丰度；（ｃ）克雷伯菌在不同类型薬便样本中的相对丰度
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本文编号：2860710