慢性阻塞性肺疾病小鼠肠道免疫球蛋白A包被微生物组成及基因功能分析

【背景】小气道免疫球蛋白A (immunoglobulin A,IgA)在慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)的病理生理学中发挥着重要作用。然而肠黏膜来源的IgA在COPD病程中的作用及包被微生物群尚不明确。【目的】探讨COPD小鼠肠来源IgA包被肠道微生物组成、丰度及菌群基因功能变化。【方法】采用鼻腔滴入脂多糖和熏香烟法相结合建立COPD小鼠模型。收集COPD小鼠和野生型小鼠粪便样品各12份,IgA磁珠分选IgA包被的肠道微生物菌群,16S rRNA基因高通量测序分析其组成及功能。【结果】通过比较两组肺组织切片染色、平均内衬间隔(mean linear intercept,mLI)和肺泡灌洗液炎症因子浓度证实COPD模型鼠建模成功。OTU和主成分分析(principal component analysis,PCA)均发现两组间粪便样品中肠来源IgA包被微生物群落差异大,具有可比性。α多样性分析显示两组间物种多样性无显著统计学差异(P>0.05)。物种组成分析显示：两组肠来源IgA包被的菌群结构和菌群差异具有统计学意义(P<0.05)。COPD组的菌群结构中显著富集的菌目是：蛭弧菌目(Bdellovibrionales)、梭菌目(Clostridiales)和双歧杆菌目(Bifidobacteriales);科层面分类中富集的主要是：普雷沃氏菌科(Prevotellaceae)、梭菌科(Clostridiaceae)、类芽孢杆菌科(Paenibacillaceae)、蛭弧菌科(Bdellovibrionaceae)及双歧杆菌科(Bifidobacteriaceae);菌属层面分类上主要富集拟普雷沃氏菌属(Alloprevotella)、短芽孢杆菌属(Brevibacillus)、狭义梭菌属(Clostridium-sensu-stricto)、苏黎世杆菌属(Turicibacter)、粪杆菌属(Faecalibacterium)、吸血弧菌属(Vampirovibrio)和双歧杆菌属(Bifidobacterium)。菌群差异基因通过京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)数据库通路富集分析结果显示COPD组细胞生长与死亡、核苷酸代谢以及消化系统相关通路明显上调,而膜运输相关通路显著下调。【结论】COPD小鼠肠来源IgA包被肠道微生物存在紊乱及基因功能失调。     

基于16S rRNA基因扩增子测序分析日本囊对虾肠道菌群结构与功能的特征

【背景】肠道菌群在对虾的生理活动中起关键作用。日本囊对虾是我国海水养殖虾类中的主要品种之一,迄今为止有关其肠道菌群结构与功能的研究还鲜有报道。【目的】利用高通量测序技术探究日本囊对虾肠道菌群的组成结构与功能作用,揭示虾体肠道菌群与外源菌群结构间的相关性。【方法】60 d的养殖周期结束后,分别采集日本囊对虾肠道样品(归为虾肠组,n=3)、养殖水体样品(归为水体组,n=3)和对虾饲料样品(归为饲料组,n=3),提取各样品总DNA进行16SrRNA基因扩增子测序,基于生物信息学方法分析与比较样品间的菌群结构特征,并使用PICRUSt软件预测日本囊对虾肠道菌群功能。【结果】3组样品测序共获得822 713条有效序列,抽平处理后可聚类为3 416个OTU。虾肠组样品中有28.49%、59.30%的OTU可以依次在水体组、饲料组样品中检测到。门水平上,虾肠组样品中的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和梭杆菌门(Fusobacteria)。水体组、饲料组与虾肠组样品中的优势菌门结构不尽相同,但均由变形菌门和拟杆菌门组成。属水平上,虾肠组样品中的优势菌属包括弧菌属(Vibrio)、另类弧菌属(Aliivibrio)、假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)、假黄棕杆菌属(Pseudofulvibacter)、科尔韦尔氏菌属(Colwellia)、小纺锤状菌属(Fusibacter)、发光杆菌属(Photobacterium)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、嗜冷杆菌属(Psychrobacter)以及弓形杆菌属(Arcobacter)。水体组和饲料组中检出的核心菌属结构与虾肠组相比有明显差异,其中海命菌属(Marivita)和假单胞菌属(Pseudomonas)分别为养殖水体及对虾饲料样品中的最优势菌属。PICRUSt预测结果显示,日本囊对虾肠道菌群的基因功能主要与新陈代谢类功能有关,包含氨基酸代谢、碳水化合物代谢与能量代谢等。【结论】日本囊对虾肠道菌群与其他种类对虾肠道菌群的结构间存在共性,其形成在一定程度上受到了外源菌群的干预,并在虾体的日常代谢活动中发挥了一定的作用。     

Fecal metabolite of a gnotobiotic mouse transplanted with gut microbiota from a patient with Alzheimer’s disease

ABSTRACT

Studies of Alzheimer’s disease are based on model mice that have been altered by transgenesis and other techniques to elicit pathogenesis. However, changes in the gut microbiota were recently suggested to diminish cognitive function in patients, as well as in model mice. Accordingly, we have created model mice of the human gut microbiota by transplanting germ-free C57BL/6N mice with fecal samples from a healthy volunteer and from an affected patient. These humanized mice were stably colonized and reproduced the bacterial diversity in donors. Remarkably, performance on Object Location Test and Object Recognition Test was significantly reduced in the latter than in the former at 55 weeks of age, suggesting that gut microbiota transplanted from an affected patient affects mouse behavior. In addition, metabolites related to the nervous system, including γ-aminobutyrate, taurine, and valine, were significantly less abundant in the feces of mice transplanted with microbiota from the affected patient.     

安石榴苷对溃疡性结肠炎小鼠肠道菌群和炎性因子的影响

探究安石榴苷对溃疡性结肠炎（UC）小鼠肠道菌群和炎性因子的影响。

实验小鼠分为对照组（Con组）、UC模型组（UC组）、5-氨基水杨酸治疗组（5-ASA组）和安石榴苷干预组（Pun组）,每组各5只小鼠。观察小鼠体重、便血和粪便形状,并进行疾病活动指数（DAI）评分;通过HE染色观察小鼠结肠组织切片形态,并进行病理评分与统计;ELISA法检测小鼠血清IL-6、TNF-α、IL-1β、IL-8和IL-10水平;16S rRNA高通量测序检测小鼠肠道菌群。

与UC组相比,Pun组小鼠DAI评分显著降低;HE结果提示安石榴苷可改善UC小鼠结肠损伤、恢复肠道腺体和隐窝结构、减少炎性细胞浸润;Pun组小鼠血清促炎因子IL-6、IL-8、IL-1β和TNF-α水平显著降低（P＜0.01）,而抑炎因子IL-10水平显著增加（P＜0.001）。测序结果显示,安石榴苷可提高小鼠肠道菌群多样性,增加Prevotellaceae_UCG-001和乳酸杆菌属（Lactobacillus）相对丰度,降低阿克曼菌属（Akkermansia）和联合乳酸杆菌属（Ligilactobacillus）相对丰度。

安石榴苷可有效缓解小鼠UC结肠炎症状,通过降低血清炎症因子水平和调节肠道菌群平衡达到治疗效果,这为UC的临床治疗提供新思路。

     

孕晚期肠道菌群与孕妇血糖血脂的临床相关性

[背景]孕期体重增长不当与孕妇血糖血脂水平紊乱密切相关,而血糖血脂水平与母胎代谢性疾病的发生密切相关.肠道菌群协调肠道细胞吸收营养物质,可能与母婴糖脂代谢疾病的发生具有密切关系.[目的]观察孕期增重不同的孕妇肠道菌群生物多样性、丰富度与功能间差异,探讨孕晚期肠道菌群与孕妇血糖血脂的相关性.[方法]收集34例孕晚期孕妇粪...     

辽宁省东南部地区冬季獐肠道菌群组成及多样性差异

肠道菌群与动物营养代谢、机体健康、免疫等方面紧密相关,同时也可以间接反映物种的环境适应能力。2017年獐(Hydropotes inermis)的足迹在东北地区重新出现,初步探究其种群扩散、恢复的原因,并进一步为有效扩大獐在我国的分布,于2021年冬季通过无损伤取样法在辽宁省东南部四个地区采集獐新鲜粪便样本,采用高通量测序技术对粪便DNA中细菌16Sr RNA的V3-V4高变区进行扩增,对獐肠道菌群的组成及多样性进行分析。结果显示:厚壁菌门(Firmicute)和拟杆菌门(Bacteroidete)是獐肠道中的优势菌门,变形菌门(Proteobacteria,30.40%)和大肠杆菌志贺菌属(Escherichia_Shigella,28.48%)仅在沙尖子(SJZ)地区的相对丰度较大,而在其它三个地区中丰度分别不到2%和0.1%。四个地区獐的肠道微生物在丰富度上没有差异(ACE和Chao1,P ＞ 0.05),而獐肠道菌群多样性比较中,沙尖子地区与其它三个地区存在显著差异(Shannon和Simpson,P ＜ 0.05)。NMDS分析和ANOSIM分析结果显示,沙尖子地区獐肠道菌群与其它三地区在组内结构相似,但组间存在着一定差异(R ＞ 0,P ＜ 0)。LDA直方图表明四个地区的獐肠道中存在显著差异的细菌菌属有18种,Anaerobutyricum菌属在下露河地区獐的肠道中被显著富集,沙尖子地区中对组间差异影响最大的是近芽孢杆菌属(Peribacillus)。通过对东北地区分布的獐肠道菌群的分析,初步了解獐在寒冷地区生存的肠道菌群的适应机制,揭示獐体内的潜在致病菌和通过消化粗纤维来获取能量的方式,为进一步探究东北地区獐肠道微生物生理生态适应提供基础资料。建议通过一定措施保护或恢复辽宁省东南部地区獐的食物来源,提升獐适宜生境内的生物多样性水平,从而在一定程度上有效保护该种群。     

高通量测序方法分析两种草食性淡水螺肠道菌群多样性

淡水螺是水生态系统中重要的生物类群,也是多种寄生虫的中间宿主.肠道菌群在动物能量代谢和抵抗病原体方面起着重要作用.本文分析了耳萝卜螺Radix auricularia和三旋卷丽螺Planorbella trivolvis肠道菌群的多样性.结果表明:在门水平上,耳萝卜螺有23个菌门,以变形菌门(Proteobacteri...     

一对紫绀型先天性心脏病患儿肠道菌群动态变化及阴沟肠杆菌耐药性研究

[目的]观察一对紫绀型先天性心脏病双胞胎新生儿在接受手术及抗生素治疗前后的肠道菌群的动态变化,探究患儿肠道内阴沟肠杆菌在治疗期间耐药性如何发生改变。[方法]通过采集患儿在不同治疗阶段的粪便样本,进行培养组学和16S rRNA基因测序分析。同时,从双胞胎哥哥不同治疗阶段的粪便样本中分离得到10株阴沟肠杆菌进行体外药敏试验。[结果]培养组学结果显示使用抗生素导致术前粪便样本丰富度降低,仅可分离获得肠球菌属、不动杆菌属和肠杆菌属;长期医院环境暴露后,能分离出多种条件致病菌属,包括肠杆菌属、克雷伯菌属、不动杆菌属和假单胞菌属;母乳喂养4个月后,粪便菌群丰富度增加、构成发生改变,可分离获得乳杆菌属和双歧杆菌属等有益细菌。16S rRNA基因测序结果显示,在多种因素影响下不同治疗时间点α多样性指数和相对丰度最高的菌属不同。细菌耐药实验结果显示,治疗期间阴沟肠杆菌对哌拉西林逐渐产生耐药性。[结论]接受抗生素治疗、院内环境暴露和母乳喂养共同影响患儿治疗和康复期间的肠道菌群组成;在不同治疗阶段仅使用一种抗生素,也会导致阴沟肠杆菌对不同药物的耐药性发生改变。     

海拔高度对青藏高原放牧牦牛肠道菌群多样性的影响

[背景]肠道菌群与宿主健康及环境适应性密切相关,牦牛为青藏高原特有的草食性反刍动物,不同海拔高度如何影响牦牛肠道菌群组成及肠道菌群在牦牛适应高海拔生境中的作用尚不清楚.[目的]探究青藏高原放牧牦牛肠道菌群多样性及其与海拔高度间的关系.[方法]采集青海省玛沁县(海拔4220 m)和乐都县(2745 m)2个海拔高度放牧牦...     

采用高通量测序技术研究抗生素对小鼠肠道菌群的影响

目的 探讨不同浓度抗生素对小鼠肠道菌群多样性和结构的影响,并预测相关功能变化。方法 15只SPF级ICR小鼠随机分为正常组、低浓度抗生素组和高浓度抗生素组,连续灌胃5 d后,采集小鼠新鲜粪便样本。利用Illumina MiSeq测序平台,对细菌的16S rRNA V3‒V4区进行高通量测序,并对测序结果进行生物信息学分析。结果 高、低浓度抗生素组小鼠肠道菌群组成与正常组存在明显差异。与正常组相比,高剂量组小鼠肠道肠球菌属、志贺埃希菌属相对丰度显著升高（t=‒2.71,P=0.026;t=‒2.30,P<0.05）;分节丝状菌属、拟普雷沃菌属相对丰度显著降低（t=2.88,P=0.020;t=2.49,P=0.037）,理研菌属极显著降低（t=3.79,P=0.005）。低剂量组小鼠肠道菌群变形菌纲成为优势菌,芽胞杆菌属、粪球菌_2、苏黎世杆菌属、普雷沃菌属_2、普雷沃菌属_7、志贺埃希菌属、沙雷菌属和放线菌属等相对丰度显著升高（均P<0.05）;梭杆菌属、泛菌属极显著升高（t=‒3.19,P=0.013;t=‒3.50,P=0.008）;分节丝状菌属、理研菌属相对丰度显著降低（t=2.69,P=0.028;t=2.33,P=0.048）。PICRUSt功能预测分析显示,抗生素组显著增加人类疾病、细胞过程和环境信息处理功能层的基因拷贝数,显著降低有机系统、遗传信息处理和代谢功能层的基因拷贝数。结论 广谱抗生素能破坏小鼠肠道的微生态平衡,有必要深入研究抗生素对心血管、免疫性、感染性及神经退行性疾病发展的潜在作用。     

用于蜜蜂和熊蜂肠道微生物分类的细菌16S rRNA数据库优化

蜜蜂和熊蜂是重要的传粉昆虫, 对农业生产及生态平衡的维持具有重要作用。近年来, 研究发现蜜蜂及熊蜂肠道内含有大量微生物, 其组成简单、特异。正常的肠道微生物群落对蜜蜂的生长、激素调节、致病菌抵抗等具有重要作用。随着高通量测序的发展, 研究者们也可快速获得传粉蜂肠道微生物组成, 这给生物多样性和物种保护及蜂类健康等的研究带来了便捷。但是由于蜜蜂和熊蜂肠道微生物群落均由特殊菌种组成, 目前的细菌16S rRNA数据库无法对其进行准确的分类, 并且部分东方蜜蜂(Apis cerana)特有的肠道微生物菌种缺乏16S rRNA序列信息。本文从来源于5个不同省份的东方蜜蜂肠道中分离得到在东方蜜蜂中普遍含有的Apibacter菌属纯菌, 获取其全长16S rRNA序列, 并对目前蜜蜂和熊蜂肠道的5个核心菌种的分类进行了综述, 对其分类和命名进行了修正。根据蜜蜂肠道微生物的明确分类, 在目前常用的SILVA细菌分类数据库基础之上对其进行了命名及分类优化, 并加入东方蜜蜂中普遍含有的Apibacter序列, 从而获得了优化数据库Bee Gut Microbiota-Database (BGM-Db)。通过1组东方蜜峰及1组西方蜜蜂(Apis mellifera)的肠道菌群高通量测序结果, 分析不同数据库的表现, 我们发现相比于SILVA和Ribosomal Database Project (RDP), BGM-Db对蜜蜂肠道16S rRNA高通量测序短序列实现了菌种级别的分类, 分辨率更高。     

不同身体质量指数人群肠道菌群结构及共存网络解析

[背景] 人体能量稳态失衡表现为体重过轻、超重和肥胖,肠道菌群与人体能量稳态的维持有关,但不同身体质量指数（Body Mass Index,BMI）人群的肠道菌群特征仍需进一步探究。[目的] 基于美国肠道计划公开数据库,解析4类BMI人群肠道菌群的特征,并探究4类BMI人群肠道菌群共存网络特征及差异,为基于肠道菌群来干预肥胖及体重过轻等不健康状态提供新的理论依据。[方法] 从美国肠道计划数据集中筛选具有BMI信息的肠道菌群样本,并根据世界卫生组织规定的BMI划分标准将筛选后的样本分为4类：体重过轻（BMI<18.5 kg/m²）,正常体重（18.5 kg/m²2）,超重（25 kg/m²2）,肥胖（BMI>30 kg/m²）;通过计算和比较肠道菌群的α多样性和β多样性探究4类BMI人群肠道菌群的整体结构特征及差异;通过多元线性回归模型对不同BMI分类与肠道菌群进行相关性分析,并且将地域、年龄、性别因素作为混杂因素加入到模型中进行校正;采用SparCC分别计算4类BMI人群肠道菌群中菌属相关性,并分别构建肠道菌群共存网络。[结果] 经过Wilcoxon秩和检验,发现体重过轻、超重、肥胖人群的肠道菌群α多样性都显著低于正常体重人群;β多样性分析结果表明4类BMI人群肠道菌群的整体结构存在显著差异;4类BMI人群肠道中厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）的相对含量无显著差异;通过MaAsLin分析,并且将地域、年龄、性别因素作为混杂因素加入到模型中进行校正,共得到49个与BMI类型显著相关的物种;4类BMI人群肠道菌群共存网络的拓扑结构具有一定差异,体重过轻和正常体重人群肠道菌群共存网络的复杂度较高,超重和肥胖人群肠道菌群共存网络的复杂度较低。[结论] 4类BMI人群肠道菌群的多样性、整体结构和共存网络间均存在差异。