【摘要】：研究目的基于宏基因組學(xué)深度測序的方法研究海南省澄邁縣一個長壽家庭腸道微生物的結(jié)構(gòu)特征,分析長壽家族相關(guān)的腸道微生物結(jié)構(gòu)與功能,從腸道微生態(tài)的角度為長壽機制的基礎(chǔ)研究提供可能的理論依據(jù)。研究方法對海南省澄邁縣“長壽第一家”家族中的9名長壽老人糞便進(jìn)行高通量宏基因?qū)W深度測序技術(shù)研究,分析長壽家庭腸道微生物特征,比較不同遺傳背景、生活環(huán)境、年齡與腸道菌群的關(guān)聯(lián),探索與長壽相關(guān)潛在生物學(xué)標(biāo)記。研究結(jié)果1、9名老人來自該長壽家族的6個家庭,平均年齡86.78±6.12歲,男性5人。通過查體和病史詢問均為健康老人。同一時間采集糞便標(biāo)本進(jìn)行深度宏基因組學(xué)檢測,采用Illumina Jiseq2500平臺,測序深度50-100G/樣本,得到共475.6G的測序數(shù)據(jù)。其中9名長壽老人的五類優(yōu)勢菌的物種注釋結(jié)果顯示,在門水平上是厚壁菌門(Firmicutes,41.99%)、擬桿菌門(Bacteroidetes,30.63%)、未知病毒(Viruses noname,14.83%)、變形菌門(Proteobacteria,6.32%)以及放線菌門(Actinobacteria,2.54%);在屬水平上是 Tunalike 病毒(Tunalilevirus,13.55%)、真桿菌屬(Eubacterium,12.56%)、擬桿菌屬(Bacteroides,11.99%)、普氏菌屬(Prevotella,9.91%)以及糞桿菌屬(Faecalibacterium,4.25%)。2、采用斯皮爾曼等級(Spearman Rank)相關(guān)性分析,長壽家族長壽老人腸道微生物在菌種水平有13個物種與年齡存在相關(guān)性(P0.05),其中梭狀芽孢桿菌(Clostridium bartlettii)、隱藏梭菌(Clostridium celatum)、產(chǎn)氣英膜梭狀芽孢桿菌(Clostridium perfringens)、天 門 冬型梭菌(Clostridium asparagiforme)、弗氏檸檬酸桿菌(Citrobacter freundii)、弗格森埃希氏茵(Escherichia fergusonii)、蘇云金臘樣芽孢桿菌(Bacillus cereus thuringiensis)、鮑曼不動桿菌 8 個物種與年齡呈正相關(guān),毛螺科桿菌(Lachnospiraceae nacterium 1 1 57FAA)、白色瘤胃球菌(Ruminococcus albus)、腸桿菌噬菌體(Enterobacteria phage HK225)、擬桿菌(Bacteroides oleiciplenus)、發(fā)酵氨基酸球菌(Acidaminococcusfermentans)5 個物種與年齡呈負(fù)相關(guān),其中影響權(quán)重最大的為梭狀芽孢桿菌(Clostridium bartlettii),相關(guān)系數(shù)p=0.933(P=0.001)。在單核苷酸多態(tài)性方面基于菌株水平分析,經(jīng)PERMANOVA檢驗在種水平發(fā)現(xiàn)3種物種可以解釋年齡的差異,包括直腸真桿菌(Eubacterium rectale)(R=0.72,P=0.008)、克雷伯氏菌噬菌體(Klebsiella phage KP36)(R=0.57,P=0.065)、普通擬桿菌(Bacteroides vulgatus)(R=0.82,P=0.076)。3、按照不同家庭分組,采用主坐標(biāo)分析(principal co-ordinates analysis,PCoA)的方法,發(fā)現(xiàn)相同家庭/夫妻之間腸道微生物在屬水平的物種組成相似(P=0.006)。在單核苷酸多態(tài)性方面基于菌株水平分析,經(jīng)PERMANOVA檢驗在種水平發(fā)現(xiàn)了 7種物種可以解釋不同家庭的差異,包括腸道普氏菌(Prevotella copri)(R=0.85,P=0.006)、Dorea longicatena(R=0.96,P=0.016)、單形擬桿菌(Bacteroides uniformis)(R=0.85,P=0.006)、Prevotellastercorea(R=0.97,P=0.016)、產(chǎn)氣柯林斯菌(Collinsella aerofaciens)(R=0.78,P=0.016)、尖銳糞球菌(Coprococcus catus)(R=0.65,P=0.036)、史氏甲烷短桿菌(Methanobrevibacter smithii)(R=0.95,P=0.043)。4、采用DIAMOND將所獲得的非冗余參考基因集比對網(wǎng)絡(luò)多個公開功能基因數(shù)據(jù)庫,得到長壽家族長壽老人腸道微生物在功能注釋方面的基因豐度信息,經(jīng)PERMANOVA檢驗發(fā)現(xiàn)在毒力因子數(shù)據(jù)庫1、碳水化合物活性酶數(shù)據(jù)庫2注釋得到的基因豐度可以解釋不同家庭的差異(R1=0.72 P1=0.047,R2=0.73 P2=0.016)。5、采用NJS16協(xié)作網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的方法,分析長壽家族長壽老人腸道微生物對代謝物的影響潛力共發(fā)現(xiàn)175種代謝物,采用斯皮爾曼等級相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)其中11種腸道微生物對代謝產(chǎn)物的影響潛力與年齡相關(guān)(P0.05),影響的代謝物包括L-天門冬酰胺(L-Asparagine)、組胺(Histamine)、4-氨基苯甲酸(4-Aminobenzoate)、α-亞麻酸(alpha-Linolenic acid)、丙酮(Acetone)、甘氨鵝脫氧膽酸(Glycochenodeoxycholate)、甘氨膽酸鹽(Glycocholate)、甘氨脫氧膽酸鹽(Glycodeoxycholate)、乙醇酸膽酸鹽(Glycolithocholate)、丁酸鹽(Butyrate)、順烏頭酸(cis-Aconitate),其中影響權(quán)重最大的為L-天門冬酰胺(L-Asparagine),相關(guān)系數(shù) ρ=0.801,P=0.0095。結(jié)論采用深度宏基因組學(xué)測序技術(shù)對海南長壽家庭長壽老人糞便進(jìn)行分析,顯示該家族長壽老人的腸道菌群具有獨特的結(jié)構(gòu),在菌種水平發(fā)現(xiàn)與長壽相關(guān)的16個物種,差異分析顯示配偶之間菌群相似性較高。發(fā)現(xiàn)長壽老人糞便噬菌體普遍存在,可能是研究長壽/衰老機制的又一潛在方向。
【圖文】：

(老三)糞便樣本的堿基質(zhì)控圖

圖４為長壽家族所有長壽老人腸道微生物在種水平的Ｔ0Ｐ３０，，橫坐逡逑標(biāo)代表物種的名稱，縱坐標(biāo)代表每個物種的相對豐度
【學(xué)位授予單位】：中國人民解放軍醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R339.3;Q78

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本文編號：2701158