蒙古族肠道核心菌群及其与饮食关联性研究

发布时间：2021-03-21 08:22

肠道菌群与人体形成了密不可分的互惠共生关系,它的平衡稳定与宿主的营养物质加工、能量代谢、免疫调节、胃肠道上皮细胞更新等重要生理活动息息相关。蒙古族起源于公元7世纪的额尔古纳河东岸,是东亚主要民族之一,同时也是蒙古国的主体民族。蒙古族鼎盛时期,将我国领土扩展到中亚和南俄罗斯,使我国成为横跨欧亚的帝国,这极大程度促进了中西方文化交流。传统蒙古族饮食极具特色,肉食、奶食及发酵乳制品在其饮食结构中占很大比重。目前,世界各个地区和民族健康人的肠道菌群结构及核心菌群被广泛报道。然而,对于蒙古族这样一个分布广泛,历史悠久且独具生活饮食特色的民族,迄今为止仍没有关于该民族肠道菌群结构及其与饮食关系的研究报道。本研究应用荧光定量PCR技术和基于16S rRNA V1-V3可变区的高通量测序技术,对采集自蒙古国乌兰巴托市,中央省和肯特牧区的64名蒙古族健康志愿者肠道菌群进行了为期一年(1月,3月,6月,9月和11月,共5次)的动态监测,旨在揭示蒙古族健康人肠道菌群构成及其核心肠道菌群,在此基础上结合饮食调查表,深入分析四季变换的饮食与蒙古族健康人肠道菌群的密切联系。研究结果表明,在门的水平上拟杆菌门(Bacteroidetes,55.56%)、硬壁菌门(Firmicutes,39.53%)、变形菌门(Proteobacteria,2.68%)和放线菌门(Actinobacteria,0.85%)在蒙古族志愿者肠道内含量最高,而硬壁菌门与拟杆菌门的比例值平均值是0.71。在属的水平上,蒙古族健康志愿者肠道内含量最高的是普氏菌属(Prevotella)。而基于荧光定量PCR的菌属定量结果显示,拟杆菌属,双歧杆菌属,肠杆菌类群,普氏菌属,乳杆菌属和普拉梭菌属在每克粪便中的基因拷贝数取对数后分别为9.61±0.13,8.02±0.85,7.59±0.21,9.66±0.17,6.53±0.18和10.34±0.71个。基于更精细水平的OTU分析结果显示,蒙古族肠道内存在核心菌群,它们分别隶属于：Prevotella、Bacteroides、Faecalibacterium、 Ruminococcus、Subdoligranulum和Coprococcus。通过与KEGG数据库预测比对,我们发现这些核心菌群主要参与了糖酵解,脂肪酸代谢,半乳糖代谢,丙氨酸及谷氨酸代谢,精氨酸及脯氨酸代谢,淀粉及蔗糖代谢,碳代谢和硫胺素代谢。基于微生物群落α和β多样性的分析结果证实居住于蒙古国乌兰巴托市、中央省和肯特牧区的蒙古族肠道菌群构成差异显著,而差异显著的菌属为：Prevotella、Solobacterium、Succinivibrio、Shigella、Olsenella、Lactobacillus、 Bacteroides、Oscillibacter、Roseburia和Coprococcus等。通过统计食频调查表,我们发现乌兰巴托地区蒙古族志愿者食物种类丰富,饮食结构稳定。肯特牧区牧民食物种类匮乏,饮食结构季节性很强,波动极大。而中央省志愿者居民生活水平和饮食结构都介于上述两个地区之间。基于不同采样时间的肠道菌群分析结果与食频调查表结果具有高度一致性,乌兰巴托市居民一年四季肠道菌群结构稳定,而肯特牧区牧民肠道菌群结构随季节变迁变化显著。而基于普氏分析的结果也显示,蒙古族饮食结构及其肠道菌群结构相关性密切。由此,我们判断,四季变换的饮食是蒙古族肠道菌群结构变化的主要因素。
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R151

文章目录

摘要

Abstract

缩略语表

1 前言

1.1 健康人肠道菌群构成

1.2 健康人肠道菌群的构成、功能及核心肠道菌群

1.3 影响肠道菌群群落结构的因素

1.3.1 基因型对肠道菌群的影响

1.3.2 年龄及身体质量指数（BMI）对肠道菌群的影响

1.3.3 饮食对肠道菌群的影响

1.3.4 抗生素对肠道菌群的影响

1.4 肠道菌群与疾病

1.5 分子生物学与生物信息学技术在肠道菌群研究中的应用

1.6 蒙古族历史及生活习俗概述

1.7 本研究的目的和意义

2 材料和方法

2.1 材料

2.1.1 样品来源

2.1.2 本试验选用的参考菌株及扩增引物

2.1.3 本研究采用的试剂盒及常用试剂

2.1.4 仪器设备

2.2 试验方法

2.2.1 粪便样品采集及保存

2.2.2 粪便中细菌宏基因组DNA的提取

2.2.3 细菌16S rRNA V1-V3可变区扩增

2.2.4 PCR产物纯化、平衡及测序

2.2.5 高质量序列的提取

2.2.6 测序结果的生物信息学处理

2.2.7 肠道常见菌属的荧光定量（q-PCR）研究

2.2.8 数据的统计分析及图表绘制

2.2.9 核酸序列登录号

3 结果与分析

3.1 测序深度及样品测序量说明

3.2 蒙古族肠道菌群构成

3.2.1 蒙古族肠道菌群在门水平上的构成

3.2.2 蒙古族肠道菌群在属水平上的构成

3.3 蒙古族健康志愿者核心肠道菌群及其功能与代谢通路研究

3.4 肯特牧区,中央省和乌兰巴托市蒙古族志愿者肠道菌群差异性分析

3.4.1 基于α多样性的3地健康志愿者肠道菌群比较分析

3.4.2 基于β多样性的3地健康志愿者肠道菌群比较分析

3.4.3 基于菌属水平的3地健康志愿者肠道菌群差异性分析

3.5 乌兰巴托市、中央省及肯特牧区蒙古族居民饮食调查

3.6 饮食变化对蒙古族志愿者肠道菌群的影响

3.6.1 肯特牧区蒙古族志愿者一年四季肠道菌群多样性变化

3.6.2 乌兰巴托地区蒙古族志愿者一年四季肠道菌群多样性变化

3.6.3 中央省蒙古族志愿者一年四季肠道菌群多样性变化

3.6.4 基于α多样性四季饮食变换对蒙古族肠道菌群的影响

3.7 饮食与肠道菌群关联性分析

4 讨论

致谢

参考文献

附录

作者简介

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