【摘要】： 人體腸道微生物組是人體最龐大而復(fù)雜的微生物群落，也是人體的一個重要的代謝“器官”。在哺乳動物中，腸道微生物在營養(yǎng)物質(zhì)的攝取、上皮細胞的生長發(fā)育、免疫及藥物的代謝和毒性方面起重要作用。由于大多數(shù)微生物很難或不能用現(xiàn)有技術(shù)分離培養(yǎng)，阻礙了人們對其認識。隨著分子生態(tài)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的尚未能培養(yǎng)的微生物的基因得到了認識。但是對這些尚未得到純培養(yǎng)的微生物的分類地位與其功能進行關(guān)聯(lián)，及不同時間、居住環(huán)境、飲食和性別等對其的影響還未得到關(guān)注。此外，腸道微生物與宿主的相互作用機制及關(guān)鍵功能菌的研究也很缺乏。 本研究采用16S rRNA克隆文庫技術(shù)對中國一家庭的7位健康成員的腸道微生物的多樣性進行了全面的認識，共檢測7，255條16S rRNA基因全長序列。根據(jù)99％的序列相似性，將這些基因序列共劃分476個進化型(phylotypes)，其中273個新的進化型；系統(tǒng)發(fā)育地位上分屬6大菌門：壁厚菌門(Firmicutes)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、變形菌門(Proteobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)、疣微菌門(Verrucomicrobia)、梭桿菌門(Fusobacteria)，與Eckburg、Gill小組等報道結(jié)果基本一致。認識腸道微生物是闡明其與人體健康和疾病關(guān)系的第一步。 為進一步研究可能影響人體腸道微生物多樣性的潛在因素如生活環(huán)境、性別和飲食習(xí)慣等，本研究運用生物信息學(xué)、生態(tài)數(shù)據(jù)分析和多變量數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等手段，將此家庭的序列數(shù)據(jù)集與Science雜志已報道的5位美國個體的序列數(shù)據(jù)集一起，共11，656條16S rRNA全長序列，根據(jù)99％的序列相似性，共劃分為854個進化型。通過∫-Libshuff分析，結(jié)果表明此中國健康家庭成員的腸道菌群組成每個個體間均有顯著性差異；與已報道的5位美國個體的腸道菌群結(jié)構(gòu)相比較，發(fā)現(xiàn)在門的水平上，結(jié)構(gòu)和組成基本相似；在種的水平上，這兩個隊列間存在顯著的差異；此外，還發(fā)現(xiàn)腸道微生物組成結(jié)構(gòu)與性別顯著相關(guān)。 大量研究發(fā)現(xiàn)微生物區(qū)系的功能通常會隨著其組成同時發(fā)生變化。Nicholson小組發(fā)現(xiàn)中國人群與美國人群代謝表型存在顯著性差異，而我們的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)7位中國個體與5位美國個體的腸道微生物的組成存在顯著性差異，因此我們得到這樣一個問題：此腸道微生物組成的差異是否與其各自的代謝表型存在關(guān)聯(lián)呢?我們可以根據(jù)這一模式深入探索微生物組的組成與代謝表型動態(tài)變化，尋找潛在的共變異，鑒定與宿主互作過程中關(guān)鍵的功能菌，揭示宿主與共生微生物潛在的互作機制。因此，對此家庭的腸道微生物整體結(jié)構(gòu)研究之后，我們運用基于PCR-DGGE(變性膠梯度電泳)指紋圖譜技術(shù)監(jiān)測家庭成員腸道微生物組的組成結(jié)構(gòu)整體變化；運用基于~1H NMR代謝組學(xué)技術(shù)監(jiān)測尿液代謝組譜變化；最后運用基于多變量統(tǒng)計分析方法—正交偏最小二乘法(OPLS)，將此家庭成員的一個月時間間隔的整體代謝變化，同其腸道菌群結(jié)構(gòu)和組成變化進行整體關(guān)聯(lián)分析，研究結(jié)果表明此家庭的腸道微生物組成結(jié)構(gòu)與宿主的尿液代謝表型間存在關(guān)聯(lián)；此外，此家庭成員的腸道菌群和代謝都與性別顯著相關(guān)。 通過多變量數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，我們發(fā)現(xiàn)與人體代謝顯著相關(guān)的潛在的關(guān)鍵功能菌，經(jīng)過鑒定發(fā)現(xiàn)與這些主要的功能菌最近緣的進化型為B. thetaiotaomicron, B. uniformis, B. coprocola, Pseudobutyrivibrio rumints. bacterium mpn-isolate group 25, Rum. bromii, Faecalibacterium prausnitzii 1-88, Subdoligranulum variable BI-114, Bifidobacterium. pseudocatenula等，，主要屬于擬桿菌屬和梭菌屬；尤其Faecalibacterium prausnitzii與8種代謝物質(zhì)相關(guān)；通過對與性別顯著相關(guān)的條帶進行測序分析，發(fā)現(xiàn)與其最近緣的進化型為：Eubacterium cligens, Ruminococcus obeum, Klebsiella pneumoniae, Sutterella stercoricanis, Bacteroides thetaiotaomicron, Ruminococcus bromii。同時通過NMR二維譜對關(guān)聯(lián)分析找到的與功能菌相關(guān)的代謝物進行簽定。其中很多代謝物質(zhì)為腸道微生物或腸道微生物與宿主共代謝的產(chǎn)物如phenylacetylglutamine(笨乙�；�-谷氨酸鹽)，4-cresol sulphate(4-甲酚硫酸鹽)，4-hydroxyphenylacetate(4-羥基-乙酸苯酯)。 本研究對中國一四代家庭7位成員的腸道菌群進行了全面的認識；運用多變量數(shù)據(jù)分析，將腸道菌群結(jié)構(gòu)和組成變化與人體尿樣代謝譜進行共變異分析；并提出一個新的研究策略從復(fù)雜的腸道微生物中尋找關(guān)鍵的功能菌，國內(nèi)外尚未見類似報道。腸道微生物可以影響人體代謝表型這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)也為個體化診療提供新的研究線索和理論依據(jù)。此研究策略也可以應(yīng)用于探索腸道微生物與宿主的共代謝過程，研究腸道微生物與宿主潛在的相互作用機制及尋找人體健康或疾病的生物標志物。“腸道微生物與人體的代謝的相關(guān)性”這一發(fā)現(xiàn)也為Gordon小組的最新發(fā)現(xiàn)“腸道微生物與肥胖有關(guān)”提供了新的佐證。
【圖文】：

圖2、中國四代健康家庭16srRNA基因克隆文庫組成Flg.2.PereentagesofrelativesequeneesineachPliylumfromeaehfamilymemberandthecombinationofthe7members1.23:2克隆文庫序列統(tǒng)計學(xué)分析及進化地位分析此中國一健康家庭的7位成員的腸道微生物的多樣性進行了全面的研究(見圖3a)，共檢測了7，255條16SrRNA基因全長序列。根據(jù)99%的序列相似性共劃分476個OTU，將每個OTU的代表序列與公共數(shù)據(jù)庫中的序列比對，確定其分類地位和種屬。將此7位家庭成員的腸道菌群系統(tǒng)發(fā)育地位上分屬6大門:Fir們nieutes、Baeteroidetes、Proteobaeteria、ACtinobaCteria、、飛rrllcomiCrobia、

圖3.中國一四代家庭7位成員腸道菌群165rRNA基因序列進化樹Fig.3.Phylogenetietreebasedonthecombinationofthe7individual165rDNAsequeneedataset.仆etotalnumberofsequenCes，OTUs，andnovelOTIJsofeachcladewereshowninParentheses.Firmicutes門:腸道菌群中數(shù)量最多，多樣性最復(fù)雜的門(G+C含量較低的。+菌門)。包括364個進化型(phylotype)(76.5%)，占整個庫克隆數(shù)的65.2%。大部分Firmicutes序列屬于‘勿‘介記必(99.4%)，0.1%和0.5%分別屬于Mouicutes和Bacilli。曰口‘介藝d匆仍然是健康和疾病研究密切關(guān)注的研究對象，其與腸道上皮間淋巴細胞的生長的關(guān)系，與，J、)L自閉癥的相關(guān)性等‘。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：R574

【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 陳磊;狼腸道菌群生態(tài)及犬科線粒體基因組比較和系統(tǒng)發(fā)育[D];東北林業(yè)大學(xué);2010年

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5 馬馳騁;畜舍發(fā)酵床系統(tǒng)微生物來源及其特性研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

6 戴甄;布氏乳酸桿菌生長特性及其S-層蛋白的研究[D];西南交通大學(xué);2013年

7 劉廣帥;雪豹腸道菌群多樣性研究[D];曲阜師范大學(xué);2013年

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本文編號：2645866