妊娠期糖尿病患者腸道菌群和代謝組學初步研究

發(fā)布時間：2020-08-25 07:33

【摘要】：研究背景妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus,GDM)是指妊娠期首次發(fā)現(xiàn)或發(fā)生的糖代謝異常性疾病,通常于妊娠中期或晚期發(fā)生,是一種常見的妊娠合并癥。GDM是一種妊娠期發(fā)生的代謝紊亂疾病,其病理生理機制尚未完全闡明,非常合適用代謝組學的方法進行研究。腸道菌群是組成人體菌群的重要部分,一旦菌群在體內(nèi)平衡失調(diào)便會導致部分人群的功能發(fā)生紊亂,從而致使機體發(fā)生各種急慢性疾病。同樣腸道菌群也可以作用于人體的脂肪代謝與吸收過程,導致胰島素抵抗形成(insulinresistance,IR)與GDM的發(fā)生關(guān)系密切。然而關(guān)于GDM患者腸道菌群結(jié)構(gòu)多樣性的改變與機體代謝的關(guān)聯(lián)還知之甚少。與II型糖尿病類似,GDM是一種具有多種危險因素的多基因遺傳病,具有遺傳異質(zhì)性,而基因多態(tài)性可能引起GDM血清代謝物差異。一些研究指出,宿主的基因型控制著腸道微生態(tài)系統(tǒng)的平衡。因此對GDM易感基因、血清差異代謝物、腸道菌群特征進行分析,可以全面的了解它的發(fā)病機制,為GDM的早期預測、診斷和及時治療具有重要的指導價值。第一部分妊娠期糖尿病患者腸道菌群多樣性研究目的1.研究GDM患者的腸道菌群特點,并進行菌群多樣性和豐度分析;2.探討GDM與腸道微生物的菌群組成改變的關(guān)系。方法以2017年2月至2017年12月期間在鄭州大學第三附屬醫(yī)院門診就診并進行葡萄糖耐量試驗(OGTT)的妊娠中孕期(孕24-28周)孕婦為研究對象,經(jīng)知情同意,將符合GDM診斷標準的連續(xù)13例患者為實驗組(GH組),以年齡與之匹配且排除妊娠合并癥的連續(xù)正常孕婦11例作為對照組(NH組),收集兩組孕婦的糞便標本。對腸道菌群的16s rRNA基因的V4區(qū)通過測序平臺Illumina MiSeq進行高通量測序,并使用生物信息學手段對測序結(jié)果進行分析。結(jié)果1.運用16S rRNA高通量測序技術(shù)對GDM患者和健康孕婦腸道菌群差異分析,結(jié)果表明GDM患者相較于健康孕婦腸道微生物物種豐度降低,菌群分布存在差異,GDM組患者腸道菌群結(jié)構(gòu)個體差異大(P0.05)。2.兩組屬水平分析顯示10個菌屬水平存在顯著差異,凝聚桿菌屬(Aggregatibacter)、彎曲菌屬(Campylobacter)、脫硫弧菌(Desulfovibrio)、Gemmiger菌屬、纖毛菌屬(Leptotrichia)、奈瑟氏球菌屬(Neisseria)、Odoribacter菌屬、草桿菌屬(Oxalobacter)、單胞菌屬(Porphyromonas)、WAL_1855D菌屬的豐度均低于健康對照組(P0.05),其中脫硫弧菌(Desulfovibrio)、Gemmiger菌屬、Odoribacter菌屬的豐度在妊娠期糖尿病組孕婦中下降程度十分顯著。3.LEfSe分析提示健康組中發(fā)揮重要作用的微生物群是甲烷桿菌、古細菌、脫硫弧菌,而在妊娠期糖尿病組中發(fā)揮重要作用的微生物群是嗜血桿菌及巴斯德菌。小結(jié)1.中孕期GDM患者腸道微生物物種豐度降低,且個體間菌群分布差異大,其中脫硫弧菌、Gemmiger菌和Odoribacter菌屬的豐度顯著降低。2.中孕期健康孕婦體內(nèi)發(fā)揮重要作用的微生物群是甲烷桿菌、古細菌及脫硫弧菌,而GDM患者則是嗜血桿菌及巴斯德菌。第二部分妊娠期糖尿病患者代謝組學研究目的1.對GDM患者與健康孕婦的血清進行高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(HPLC-MS)技術(shù)分析,結(jié)合代謝組學方法初步篩選差異代謝物;2.通過對差異代謝物進行通路分析,研究其作用機制及其生物學的意義;3.探討差異代謝物、腸道菌群、GDM易感基因之間的聯(lián)系。方法1.以2016年1月至2016年6月期間在鄭州大學第三附屬醫(yī)院門診就診并進行葡萄糖耐量試驗(OGTT)的妊娠中孕期(孕24-28周)的孕婦為研究對象,經(jīng)知情同意,采用HPLC-MS技術(shù)對30名GDM和30名健康孕婦的血清進行非靶向代謝組學研究,尋找兩組間的差異離子;2.通過HMDB數(shù)據(jù)庫鑒定差異代謝物的結(jié)構(gòu);3.通過KEGG數(shù)據(jù)庫分析差異代謝物的代謝通路;4.通過KEGG通路分析篩選與GDM腸道菌群和代謝物變化密切相關(guān)的易感基因結(jié)果1.GDM患者血清代謝物與正常孕婦差異明顯;2.以Fold change≤0.8333或≥1.2,P0.05為篩查標準,血清中鑒定出36個差異代謝物,這些差異代謝物主要為血栓烷素B2、11-脫氫血栓烷素B2、PGs(前列腺素)、LTs(LTB4等)、亞油酸、輔酶Q10、膽固醇、溶血磷脂酸、溶血性磷脂酰膽堿、二十二碳五烯酸等,它們均發(fā)生了不同程度的上調(diào)或者下調(diào)變化;3.36個差異代謝物參與的代謝途徑主要集中在:甾類激素生物合成、脂肪酸代謝、花生四烯酸代謝、丁酸代謝、膽汁分泌、氨基酸代謝等;4.篩選出3個GDM易感基因:TCF7L2、TNF-α、PPARγ。小結(jié)1.血栓烷素B2等36個差異代謝物可能成為GDM的潛在生物標志物;2.GDM相關(guān)的差異代謝物主要參與脂肪酸代謝、甾類激素生物合成、花生四烯酸代謝、丁酸代謝、氨基酸代謝和膽汁分泌等代謝通路;3.GDM易感基因可能分別通過參與糖脂代謝和引起炎癥反應(yīng)影響GDM患者中的血清代謝物和腸道菌群特征改變,為進一步研究GDM發(fā)病機理、早期預測及個體化治療提供一定的理論依據(jù)。
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：R714.256
【圖文】：

序列,序列數(shù),測序,妊娠期糖尿病

第一部分妊娠期糖尿病孕婦腸道菌群多樣性研究序列依據(jù) 97%相似度水平共劃分為 701 個 OTUs。繪制兩組樣的 Venn 圖，從而直觀地反映兩組間的相似性以及重疊情況，，藍色代表妊娠期糖尿病組，紅色代表健康對照組，其中有 48本中都有分布，即兩組樣本具有較氋的相似性。另外，有 68糖尿病組獨有，147 個 OTU 僅在健康對照組中分布，提示兩差異性。圖 1.3 為 Core-Pan OTU 分析，可以直觀的顯示每個數(shù)目與樣品間共有的 OTU 數(shù)目。

樣本,數(shù)目,序列數(shù),存在差異