肠道微生物菌群分型的研究进展
发布时间：2021-08-31 00:27
人体肠道内存在着处于动态平衡中的复杂微生物群体,包含1 000多种细菌和古生菌等共生微生物。它们广泛参与人体的营养、代谢和免疫等生理过程,是影响健康最重要的因素之一。同一个体不同胃肠道部位的微生物群落组成显著不同,而在不同个体的肠道微生物群落组成也存在很大差异。肠道微生物群落结构受到饮食习惯、药物干预以及生活环境等因素影响,形成了不同个体间菌群组成的差异。通过菌群测序分析和群体分型,可以将不同个体的肠道微生物群落组成分为拟杆菌、普氏菌和瘤胃球菌三种肠型。确定肠道微生物群落结构的分型,将复杂的肠道微生物系统模式化,有利于对大样本肠道微生物菌群进行分析,更好地指导相关疾病的诊断和治疗。本文综述了肠道微生物的分型和相关影响因素的进展。
【文章来源】：中国微生态学杂志. 2020,32(03)CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
肠道微生物16S rRNA测序分析流程
由于存在采样、DNA制备、加工、测序和分析方案的复杂性以及不同的生理、营养和环境条件的个体差异[25-26],常常导致肠型分类的工作受到影响。为了使肠型分型更清晰,Costea等[4]提出了标准化的肠型分类方案,以避开单个样品的分类受到同批次其他样品影响的问题,并可以提供更多可比较的结果。基于Meta HIT、HMP[10]和中国2型糖尿病三大宏基因组数据库[20],他们建立了一个基于属水平的在线分类器(http://enterotypes.org/)[27]。通过这个分类器,可以利用两种主要途径获取肠型分类,两种途径分别为:重鉴定(de novo identification)和基于已知参考数据集的肠型分类,见图3。依据现有模型推断群落数据的可能结构可以按如下步骤:(1)先基于聚类强度参数或使用DMM模型框架对微生物丰度[12]数据进行评估,确定是否有集群结构存在。(2)如果没有集群结构的存在,则将样品与HMP和Meta HIT[13]数据进行相似性比较以确定是否为已知肠型,在http://enterotypes.org网站可实现肠型的分类和检查。(3)若从数据库中比对出已知肠型,可用silhouette指数来确定分类器结果的一致性。当然,也可能存在一些其他结构。这其中可能存在许多不同的原因,例如样品来源的不同,或者技术操作的不同,如DNA提取、引物和分析预处理存在偏差等。在实施这些步骤时,需要非常严格的标准,从而使得样本之间具有可比性。此外,还需要更多的纵向研究,包括跨越多个大陆的更大的人群研究,以确定额外的混杂因素[26]。4 肠道微生物分型的影响因素
近些年有关肠型研究的报道很多,见表1。研究表明,肠道菌群除了存在拟杆菌、普氏菌和瘤胃球菌肠型以外,也有一些没有发现此类结构的研究。Contreras等[21]和Zhang等[22]发现肠道微生物群落结构中只存在ET B和ET P两种肠型,而Holmes等[23]和Ding等[24]的研究表明肠道菌群中存在4种肠型,其中的2个肠型类似于ET B和ET P,而第3个集群中包括瘤胃球菌和厚壁菌门内的一些其他属,第4个集群中则含有大量未鉴定的类群。相关研究大部分来自西方国家,因此忽略其他人种的肠道菌群的差异,结果可能存在偏差。表1 微生物群落的肠型研究[4] 年份 测序技术 肠型 参考文献 2011 454 rRNA,illumina WGS,Sanger WGS B,F,P [19] 2011 Sanger rRNA B,F,P [57] 2011 454 rRNA (F+B),P [24] 2012 454 rRNA B,F,P [58] 2012 454 rRNA 离散型 [59] 2012 illumina WGS B,F,P [60] 2012 illumina sg B,F,P [61] 2012 Sanger rRNA 类似于F,P,B,F2 [23] 2012 illumina rRNA B,F,P [62] 2013 454 rRNA B,F,P [63] 2013 454 rRNA B,F,P [64] 2013 illumina rRNA F,B [65] 2013 454 rRNA B,F,P [66] 2014 454 rRNA 类似于B,F,P,F2 [67] 2014 454 rRNA B,F,P [68] 2014 qPCR B,P [69] 2014 illumina WGS B,F,P [70] 2014 454 rRNA B,P [71] 2015 illumina rRNA 类似于F,P [72] 2015 454 rRNA F,P [73] 2016 illumina rRNA F,B,P [74]
本文编号：3373804
【文章来源】：中国微生态学杂志. 2020,32(03)CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
肠道微生物16S rRNA测序分析流程
由于存在采样、DNA制备、加工、测序和分析方案的复杂性以及不同的生理、营养和环境条件的个体差异[25-26],常常导致肠型分类的工作受到影响。为了使肠型分型更清晰,Costea等[4]提出了标准化的肠型分类方案,以避开单个样品的分类受到同批次其他样品影响的问题,并可以提供更多可比较的结果。基于Meta HIT、HMP[10]和中国2型糖尿病三大宏基因组数据库[20],他们建立了一个基于属水平的在线分类器(http://enterotypes.org/)[27]。通过这个分类器,可以利用两种主要途径获取肠型分类,两种途径分别为:重鉴定(de novo identification)和基于已知参考数据集的肠型分类,见图3。依据现有模型推断群落数据的可能结构可以按如下步骤:(1)先基于聚类强度参数或使用DMM模型框架对微生物丰度[12]数据进行评估,确定是否有集群结构存在。(2)如果没有集群结构的存在,则将样品与HMP和Meta HIT[13]数据进行相似性比较以确定是否为已知肠型,在http://enterotypes.org网站可实现肠型的分类和检查。(3)若从数据库中比对出已知肠型,可用silhouette指数来确定分类器结果的一致性。当然,也可能存在一些其他结构。这其中可能存在许多不同的原因,例如样品来源的不同,或者技术操作的不同,如DNA提取、引物和分析预处理存在偏差等。在实施这些步骤时,需要非常严格的标准,从而使得样本之间具有可比性。此外,还需要更多的纵向研究,包括跨越多个大陆的更大的人群研究,以确定额外的混杂因素[26]。4 肠道微生物分型的影响因素
近些年有关肠型研究的报道很多,见表1。研究表明,肠道菌群除了存在拟杆菌、普氏菌和瘤胃球菌肠型以外,也有一些没有发现此类结构的研究。Contreras等[21]和Zhang等[22]发现肠道微生物群落结构中只存在ET B和ET P两种肠型,而Holmes等[23]和Ding等[24]的研究表明肠道菌群中存在4种肠型,其中的2个肠型类似于ET B和ET P,而第3个集群中包括瘤胃球菌和厚壁菌门内的一些其他属,第4个集群中则含有大量未鉴定的类群。相关研究大部分来自西方国家,因此忽略其他人种的肠道菌群的差异,结果可能存在偏差。表1 微生物群落的肠型研究[4] 年份 测序技术 肠型 参考文献 2011 454 rRNA,illumina WGS,Sanger WGS B,F,P [19] 2011 Sanger rRNA B,F,P [57] 2011 454 rRNA (F+B),P [24] 2012 454 rRNA B,F,P [58] 2012 454 rRNA 离散型 [59] 2012 illumina WGS B,F,P [60] 2012 illumina sg B,F,P [61] 2012 Sanger rRNA 类似于F,P,B,F2 [23] 2012 illumina rRNA B,F,P [62] 2013 454 rRNA B,F,P [63] 2013 454 rRNA B,F,P [64] 2013 illumina rRNA F,B [65] 2013 454 rRNA B,F,P [66] 2014 454 rRNA 类似于B,F,P,F2 [67] 2014 454 rRNA B,F,P [68] 2014 qPCR B,P [69] 2014 illumina WGS B,F,P [70] 2014 454 rRNA B,P [71] 2015 illumina rRNA 类似于F,P [72] 2015 454 rRNA F,P [73] 2016 illumina rRNA F,B,P [74]
本文编号：3373804
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