炎症性肠病患者肠道菌群区域化特征和诊断模型研究

发布时间：2020-04-10 00:12

【摘要】：背景:炎症性肠病(inflammatory bowel diseases,IBD)是一种与遗传和环境相关的慢性肠道疾病,分为溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)和克罗恩病(Crohn's disease,CD)两种亚型,随着工业社会的发展,发病率在全球范围内明显上升。由于其临床症状不典型,易被漏诊和误诊,且现有的诊断方法操作复杂且有损伤。随着人体肠道微生物组研究的深入,很多都研究证实炎症性肠病患者肠道菌群发生了紊乱,提示肠道菌群在炎性肠病的诊断和风险评估中具有潜在价值。此外,本课题组近期研究发现代谢性疾病的模型具有本地化特征,但炎症性肠病所呈现的肠菌紊乱强于代谢性疾病,那么炎症性肠病是否可以建立跨不同地区人群的诊断模型?目的:1.观察不同地区IBD患者肠道菌群结构,识别跨地区变化一致的生物标志物,并探索其菌群功能变化特征。2.建立IBD的诊断模型,并验证模型外推效率。3.观察不同地区UC患者和CD患者肠道菌群结构,建立IBD两种疾病亚型的鉴别诊断模型,并验证其外推效率。方法:在本课题组IBD患者肠道微生物研究的基础上,另外收集到西班牙、捷克、芝加哥、波士顿和美国(RISK)队列共533例IBD患者和276名健康对照(healthy controls,HC)16s rRNA基因序列。使用微生物组分析软件QIIME(v1.9.1)分析肠道菌群组成和多样性指标,使用微生物多样性分析软件LEfSe比较IBD患者与健康对照有统计学差异的肠菌标志物。随机森林法建立诊断模型。PICRUSt预测菌群功能变化特征。结果:受地区等因素的影响,不同地区IBD患者菌群多样性和HC的差异具有不同表现,IBD患者肠道菌群存在地区特异性的失调模式,但不同地区间的菌群失衡仍然存在一致性。IBD患者肠道中产短链脂肪酸菌瘤胃球菌属显著下降是跨地区最为一致的生物标志物,杆菌纲和肠杆菌科增多也是跨地区较为一致的生物标志物。与致病菌的增多相比,有益菌的减少与IBD患者更为相关。人体重要的抗氧化物质谷胱甘肽,其代谢在中国队列、西班牙队列、芝加哥队列和波士顿队列IBD患者肠道显著增强,提示氧化应激在多个地区IBD患者肠道中都有发生,可能是IBD患者肠道内共同的功能变化。代谢性疾病模型外推效率会受到地区因素的限制,但是IBD患者菌群的失调要大于地区等因素的影响,以西班牙队列建立的模型外推到中国、捷克、芝加哥和波士顿队列时的AUC分别为71.3%、75.9%、81.3%和95.4%,均值达到80.98%,是本研究中模型外推分类效率最好的模型,此外,IBD的综合诊断模型外推到中国、西班牙、捷克、芝加哥和波士顿队列的AUC分别为88.3%、77.5%、72.9%、71.1%和89.0%,提示IBD跨人群诊断模型的建立具有一定的可行性。虽然本研究中得了外推分类效率较好的模型,但也未完全避免地区等因素的影响,毕竟中国队列建立的分类模型外推平均AUC只有69.25%。不同地区队列UC患者和CD患者肠道菌群结构之间的不同存在较大的变异,跨地区IBD亚型分类模型的外推受到限制。结论:IBD患者肠道菌群的紊乱模式受到地区、人群等因素的影响,但不同地区间仍然存在一致的变化信号,因此,建立跨人群IBD诊断模型具有一定的可行性。
【图文】：

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【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R574

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本文编号：2621465