廣州地區(qū)育齡期女性陰道菌群多樣性分析
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【摘要】:研究背景:陰道菌群與宿主形成互惠關(guān)系,是女性多層面抵御病原菌入侵的重要組成部分,對機體的健康和疾病有著重大影響。近年來16S rRNA基因測序方法的應(yīng)用,使我們對陰道菌群結(jié)構(gòu)和組成的認識顯著提高。在無癥狀或者健康女性陰道內(nèi)存在著幾種微生物群,多數(shù)以乳酸桿菌為主要優(yōu)勢菌,而其他的也由多種大量的厭氧微生物組成。陰道pH值與陰道菌群相關(guān),其可能指示了群落的表現(xiàn),低pH值(≤4.5)多被認為“健康”的同義詞。對物種組成之間更深的認識需要了解它們隨著時間的推移或?qū)C體環(huán)境改變?nèi)绾雾憫?yīng),月經(jīng)和諸如性交、沖洗及其他行為習慣等人類活動對陰道生態(tài)系統(tǒng)造成的動態(tài)變化,這也是對疾病診斷和評估風險的基礎(chǔ);陉幍郎鷳B(tài)系統(tǒng)真正的功能而不只是其簡單的組成,更好的理解其“正!焙汀敖】怠,將有助于更明確的界定健康,進一步提高疾病的診斷和開發(fā)更個性化的治療方案,以更好的促進健康和治療疾病;诩毦16S rRNA進行測序的第二代高通量測序技術(shù),具有通量高,成本低廉的優(yōu)點,能夠顯著改善傳統(tǒng)微生物研究方法的不足,獲得比較理想的微生物群落數(shù)據(jù),為我們研究微生物生態(tài)學奠定了良好的方法學基礎(chǔ)。本課題組建立了基于Illumina雙末端測序16S rRNA標簽序列分析微生物群落的新方法,即BIPES,并建立了新的序列聚類工具TSC,操作簡便、可定量定性。QIIME可以高效低成本地分析微生物群落。2008年,美國國立衛(wèi)生研究院(National Institutes of Health, NIH)資助1.57億美元投資人體微生物計劃(Human Microbiome Project, HMP),建立并不斷完善了微生物基因數(shù)據(jù)庫,也不斷揭示菌群與健康、疾病之間的關(guān)聯(lián)。但是種族、地理、文化、行為等因素均可導致人體陰道菌群結(jié)構(gòu)差異,而生活在中國廣州地區(qū)育齡期非孕婦人群陰道菌群分布特征、女性性工作者陰道菌群分布特征以及女性月經(jīng)周期陰道菌群動態(tài)變化尚不明確。研究目的:1、闡述中國廣州地區(qū)育齡期一般女性人群的陰道菌群特征及陰道pH≤4.5和pH4.5中微生物群落的多樣性,通過分析pH≤4.5組和pH4.5組的α、β多樣性以及菌群構(gòu)成,用LEfSe在線工具尋找兩組中有統(tǒng)計學差異的taxa,進一步展示一般女性陰道菌群多樣性。2、揭示特殊女性群體性工作者陰道菌群菌群特征,通過分析女性性工作者與一般女性人群陰道菌群的α、β多樣性以及菌群構(gòu)成,并用LEfSe尋找兩組中有統(tǒng)計學差異的taxa,比較女性性工作者與一般女性人群陰道菌群的差異。3、探究陰道菌群隨著月經(jīng)周期的改變是否相對穩(wěn)定。通過對月經(jīng)周期陰道菌群的α、β多樣性及和陰道菌群的穩(wěn)定性和彈性分析,探討隨著月經(jīng)周期改變陰道菌群的變化。研究方法:第一章2014年07月~2014年08月,招募在南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院健康體檢中心進行常規(guī)體檢的女性志愿者,在常規(guī)婦科體檢前,告知其研究方案及意義,得到其同意并配合進行采樣及相關(guān)信息問卷。由經(jīng)驗豐富的婦產(chǎn)科醫(yī)生,使用窺陰器撐開陰道,在肉眼直視下,使用一次性棉簽拭子,采集后穹窿部位陰道分泌物,同時采集三個平行樣品。按照入組標準和排除標準,共納入志愿者99人,年齡19-52歲。采集的樣品暫時存放于帶有冰盒生物樣品運輸箱,在4小時內(nèi)轉(zhuǎn)移至-80℃低溫冰箱保存,直到提取樣品中細菌的總DNA。使用細菌16S通用引物,PCR擴增陰道拭子樣品的16S rRNA V46保守區(qū)。將PCR終產(chǎn)物經(jīng)過Illumina Hiseq 2000平臺進行PE100-bp測序后,得到高通量下機原始數(shù)據(jù)序列,采用QIIME流程分析一般女性陰道菌群特征和pH_≤4.5組和pH4.5組不同pH的α、β多樣性和使用在線統(tǒng)計分析工具LEfSe尋找兩組中有統(tǒng)計學差異的taxa。生物信息學分析主要包括操作分類單元(Operational Taxonomy Units, OTU)的生成及主成分分析(Principal Coordinate Analysis, PCoA)、假設(shè)驗證分析、進化樹分析及菌群特征性分析、菌屬豐富度分析、群落結(jié)構(gòu)多樣性分析等。具體流程為使用BIPES進行序列預處理,UEARCH去嵌合體,然后Uclust(USEARCH)做聚類,我們將UCLUST算法相似度參數(shù)設(shè)定為0.97,表示序列相似度達到97%即可將其歸屬為同一個OTU。再挑選代表序列,與數(shù)據(jù)庫比對后,用RDP分類器將相似度為97%的序列歸到同一種屬。通過對代表序列做比對,建系統(tǒng)發(fā)育樹,綜合信息生成BIOM格式的table;最后進行alpha, beta等一系列后期的分析。Chao1、PD_Whole_tree、Shannon、Observed_speices等指數(shù)用來評估樣品的α-多樣性;赑CoA,分析β-多樣性,即不同個體之間的生態(tài)距離。應(yīng)用SPSS20.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析,兩組間的比較符合正態(tài)分布的采用兩獨立樣品的t檢驗,不符合正態(tài)分布的采取非參數(shù)檢驗K組比較,P0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。第二章2013年05月,在廣州市某區(qū)衛(wèi)生部門及當?shù)丶膊☆A防控制中心(Center for Disease Control and Prevention,CDC)性病艾滋病防治科的協(xié)調(diào)和配合下,招募了提供商業(yè)性服務(wù)女性性工作者進入隊列。邀請了性病艾滋病防治科的部分工作人員參加了現(xiàn)場調(diào)查取樣工作,他們主要負責前期宣傳和研究對象招募等工作;本實驗室部分人員主要負責進行問卷訪談、標本采集和運輸以及數(shù)據(jù)錄入等工作。在研究開始之前對所有的現(xiàn)場工作人員都進行了保密原則、項目特定實施程序以及接受關(guān)于人類研究對象保護知情同意過程的培訓。樣品采集、DNA提取、PCR擴增、PCR產(chǎn)物質(zhì)控測序、PCR產(chǎn)物測序和數(shù)據(jù)處理與“第一章”相同。我們采用BIPES分析流程分析女性性工作者陰道菌群特征,比較健康體檢中心進行體檢的一般女生(Physical Examination Women,PEW)和提供商業(yè)性性服務(wù)的女性性工作者(Commercial Sex Worker,CSW)兩組人群陰道菌群的α、β多樣性和使用LEfSe尋找兩組中有統(tǒng)計學差異的taxao第三章招募了14位未婚、自述健康的育齡期廣州某高校女大學生加入月經(jīng)周期陰道菌群變化的縱向研究。研究對象在2014年03月10至2014年05月03期間個人進行樣品收集。研究對象每隔兩天使用一次性棉簽拭子在陰道下1/3處輕輕旋轉(zhuǎn)至少十次,然后轉(zhuǎn)移至-80℃低溫冰箱保存,在所有樣品收集完成后轉(zhuǎn)移至南方醫(yī)科大學公共衛(wèi)生與熱帶醫(yī)學學院環(huán)境衛(wèi)生系實驗室進行細菌總DNA提取。使用細菌16S通用引物,PCR擴增陰道拭子樣品的16S rRNA V4保守區(qū)。將PCR終產(chǎn)物經(jīng)過Illumina Hiseq 2000平臺進行PE100-bp測序后,得到高通量下機原始堿基序列,采用QIIME分析流程分析隨著月經(jīng)周期陰道菌群是否保持穩(wěn)定。應(yīng)用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析,多組計量資料的比較應(yīng)用One-Way ANOVA, P0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。研究結(jié)果:第一章第一、隊列入組99個研究對象,我們總共獲得了1,450,624條高質(zhì)量16S rRNA基因序列,平均每個樣品14,652條序列。將測序深度標化到2485條,所有的樣品納入后續(xù)分析。第二、廣州地區(qū)女性陰道菌群主要分為五類,其分別以1. L. iners為主要優(yōu)勢菌;2. L. crispatus為主要優(yōu)勢菌;3. L. gasseri為主要優(yōu)勢菌;4. L. crispatus與L. iners同為優(yōu)勢菌;5.Atopobium, Sneathia, Prevotella和Gardnerella等厭氧菌的一種或兩種為主要優(yōu)勢菌。第三、陰道pH4.5時,陰道內(nèi)菌群α多樣性升高,微生物種類較多,Prevotella、Sneathia、Anaerococcu、Burkholderia、Bacteroidi、Allisonella、 Dialister和Megasphaera較pH≤4.5有顯著性差異;pH≤4.5的陰道菌群中Lactobacillus,Alliosonella有顯著性差異。第二章第一、隊列共入組71個研究對象,得到共計1,177,008條高質(zhì)量16S rRNA基因V46序列,平均每個樣品16,577條序列。將測序深度標化到1212條,所有的樣品納入后續(xù)分析。第二、在屬水平,女性性工作者陰道菌群乳酸桿菌屬只占44.2%,而Garderella、Prevotella和Sneathia則分別占到了約20%、10%和9%。第三、性工作者的陰道菌群主要聚類為1. L. iners為主要優(yōu)勢菌;2.L.crispatus為主要優(yōu)勢菌;3.Gardnerella為主要優(yōu)勢菌;4.Atopobium, Sneathia和Prevotella等厭氧菌的一種或兩種為主要優(yōu)勢菌。其中以L.iners為優(yōu)勢菌群的樣品占總樣品數(shù)約42.3%,以L. crispatus為優(yōu)勢菌群的僅占2.8%。第四、在屬水平上,PEW組中主要富集為Lactobacillus, Burkholderia,在CSW組中主要富集Prevotella、Sneathia、Gardnerella和Escherichia/Shigella等菌屬。第五、不同場所性工作者菌群組成有差異,兩組陰道菌群的總體結(jié)構(gòu)在abund_jaccard和unweighted_unifrac距離的聚類結(jié)果可顯著的區(qū)分為2個不同的部分。第六、PEW組和CSW組菌群構(gòu)成有差異,兩組陰道菌群的總體結(jié)構(gòu)在binary_Jaccard和unweighted_unifrac距離的聚類結(jié)果可顯著的區(qū)分為2個不同的部分。第三章第一、隊列最終入組11個研究對象,總共收集了202個樣品,我們獲得共計3,998,093條高質(zhì)量16SrRNA基因V4序列,序列數(shù)最低為2566條,最高為70,110條,將測序深度標化到1283條,所有的樣品納入后續(xù)分析。平均每個樣品19,792條序列。第二、陰道菌群隨月經(jīng)周期的變化出現(xiàn)波動,在月經(jīng)期陰道菌群波動最為明顯,優(yōu)勢菌群在月經(jīng)周期中呈現(xiàn)相互交替或保持絕對優(yōu)勢的變化模式。第三、陰道菌群波動的大小因人而異,有些女性陰道菌群隨著月經(jīng)周期發(fā)生動態(tài)變化,而有些女性陰道菌群卻非常穩(wěn)定。第四、陰道菌群受環(huán)境個人衛(wèi)生習慣影響顯著,出現(xiàn)按照宿舍居住分簇現(xiàn)象。第五、陰道菌群多數(shù)以乳酸桿菌占優(yōu)勢地位,而其他則由一個多樣的厭氧微生物群落組成。研究結(jié)論:一、廣州地區(qū)女性陰道菌群主要分為五類,其分別以1. L. iners為主要優(yōu)勢菌;2. L. crispatus為主要優(yōu)勢菌;3. L. gasseri為主要優(yōu)勢菌;4. L. crispatus與L. iners同為優(yōu)勢菌;5.Atopobium, Sneathia,Prevotella和Gardnerella等厭氧菌的一種或兩種為主要優(yōu)勢菌。二、pH≤4.5的陰道菌群中多以Lactobacillus為優(yōu)勢菌,陰道pH4.5時則嚴格厭氧性細菌比例較高。三、陰道菌群受行為習慣和生活方式影響較大,一般人群和性工作者、不同服務(wù)場所性工作者的陰道菌群結(jié)構(gòu)存在差異。四、陰道菌群隨月經(jīng)周期的變化出現(xiàn)波動,波動的大小因人而異,在月經(jīng)期陰道菌群波動最為明顯,優(yōu)勢菌群在月經(jīng)周期中呈現(xiàn)相互交替或保持絕對優(yōu)勢的變化模式。
【關(guān)鍵詞】:陰道菌群 細菌16S rRNA 性工作者 月經(jīng)周期
【學位授予單位】:南方醫(yī)科大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2015
【分類號】:R446.19;R711
【目錄】:
- 摘要3-9
- ABSTRACT9-18
- 前言18-28
- 第一章 廣州地區(qū)一般女性人群陰道菌群的多樣性28-50
- 1.1 材料和方法28-36
- 1.2 結(jié)果36-45
- 1.3 討論45-49
- 1.4 結(jié)論49-50
- 第二章 廣州地區(qū)女性性工作者陰道菌群多樣性及與一般女性陰道菌群多樣性比較50-71
- 2.1 材料和方法50-52
- 2.2 結(jié)果52-66
- 2.3 討論66-69
- 2.4 結(jié)論69-71
- 第三章 連續(xù)月經(jīng)周期陰道菌群變化71-86
- 3.1 材料和方法71-76
- 3.2 結(jié)果76-81
- 3.3 討論81-85
- 3.4 結(jié)論85-86
- 總結(jié)86-87
- 參考文獻87-96
- 成果96-97
- 附錄97-101
- 致謝101-103
【共引文獻】
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