取食聚苯乙烯塑料对黄粉虫幼虫肠道微生物群落的影响北大核心

随着塑料在人类社会中的普及,越来越多的废弃塑料及其前体物质被遗留在环境中,且其在自然环境中的降解速度十分缓慢,为此寻找有效的降解途径成为亟待解决的科学问题。【目的】探究利用黄粉虫(Tenebrio molitor)幼虫取食聚苯乙烯对其肠道微生物种群及其代谢路径的响应,以期通过食物诱导寻找一条生物降解和利用聚苯乙烯的有效途径。【方法】以聚苯乙烯为唯一食物来源喂饲黄粉虫幼虫,通过测量幼虫存活率和个体的体重来测定其生长发育情况;通过对其肠道内容物进行16S rRNA基因测序,分析其肠道菌群结构的变化;采用京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)分析法来预测相关功能基因。【结果】取食聚苯乙烯黄粉虫幼虫存活率和体重均下降,聚苯乙烯塑料明显减少;取食聚苯乙烯的黄粉虫幼虫肠道菌群丰度与多样性明显减少,在门水平,取食聚苯乙烯的黄粉虫幼虫肠道的优势菌为变形菌门(Proteobacteria)、软壁菌门(Tenericutes)和厚壁菌门(Firmicutes);在属水平,取食聚苯乙烯的黄粉虫幼虫肠道优势菌为螺旋体菌属(Spiroplasma)、肠杆菌(Enterobacillus)和大肠埃氏-志贺氏菌(Escherichia-Shigella);通过KEGG功能预测,找到与芳香类和烷烃降解功能相关的基因共18种,取食聚苯乙烯组黄粉虫幼虫肠道菌群降解聚苯乙烯相关通路丰度升高,相关基因表达增强。【结论】聚苯乙烯可以为黄粉虫幼虫生长发育提供一定的物质和能量,且能够使其完成一个世代过程;幼虫长时间取食单一食物后,其肠道菌群结构会发生目标性变化,利用KEGG预测能够找到与聚苯乙烯代谢相关的基因,为后续研究工作提供了有价值的依据。     

低氧暴露对大鼠肠道微生物群落的影响

【背景】低氧暴露时机体会对物质的吸收和代谢作出调整,以维持自身的能量需求。肠道微生物参与了宿主众多生理过程,尤其在宿主消化、代谢、免疫等多方面发挥了重要作用。而目前对于低氧暴露过程中宿主肠道微生物群落结构和功能的动态变化,以及这些变化与宿主习服低氧之间的关系则少有报道。【目的】研究大鼠暴露于低氧环境后其肠道微生物群落的结构和多样性,探讨低氧暴露对宿主肠道微生物群落的影响,以及肠道微生物群落的变化与宿主代谢之间可能存在的关系。【方法】分别收集低氧暴露1、7、14、21和28 d的实验组(模拟海拔4 500 m)和对照组(43.5 m)的SD大鼠粪便样品,通过IlluminaHiSeq测序平台对样品进行16SrRNAV3-V4区测序,利用Uparse、Qiime、LEfSe和PICRUSt软件分析肠道微生物群落结构、丰度、多样性、组间差异,并利用KEGG数据库对肠道微生物的功能进行预测。【结果】不同低氧暴露时间组和对照组SD大鼠肠道微生物群落特征具有明显差异。低氧暴露组SD大鼠的肠道微生物群落中拟杆菌门(Bacteroidetes)、拟杆菌目(Bacteroidales)、拟杆菌科(Bacteroidaceae)、普氏菌科(Prevotellaceae)、普氏菌属(Prevotella)和普氏菌种(copri)的相对丰度较高且具有统计学意义。相应时间的对照组SD大鼠肠道微生物群落中瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)、瘤胃球菌属(Ruminococcus)、梭菌纲(Clostridia)和梭菌目(Clostridiales)等相对丰度较高且具有统计学意义。功能预测发现遗传信息处理和代谢相关通路在低氧暴露组SD大鼠肠道微生物中明显富集。【结论】低氧暴露过程中SD大鼠肠道微生物群落结构和多样性呈动态变化,碳水化合物代谢相关菌群(普氏菌和拟杆菌)明显增加,可能参与了宿主能量代谢调整,有利于机体对低氧环境的习服。     

强化玉米饮食对小鼠肠道菌群结构和功能的影响

【目的】采用高通量测序方法研究强化玉米饮食对小鼠肠道菌群结构的影响以及可提高宿主糖代谢相关菌群功能基因的分析。【方法】分别给予两组小鼠(各10只)常规饮食和强化玉米饮食(1/4的玉米粉加3/4的常规饮食成分),喂养10周,之后采集小鼠粪便样本,提取DNA,使用高通量测序仪进行宏基因组测序分析,比较两组小鼠肠道菌群和功能基因的差异。【结果】两组小鼠的终末体重没有明显差异。各样本DNA的测序有效率足够,肠道菌群的多样性存在一定差异。属放线菌门(Actinobacteria)的双歧杆菌(Bifidobacteriales)-B.pseudolongum分支和Coriobacteriia-Collinsella/Enterorhabdus分支的丰度在强化玉米饮食组的小鼠中显著升高,相应的宏基因组中涉及糖酵解和胆汁酸合成的一些酶和功能单元的含量也在强化玉米饮食组显著升高。【结论】强化玉米饮食可以提高肠道菌群中双歧杆菌等益生菌的丰度,增加宏基因组糖脂代谢相关基因和通路的含量,从而可能促进宿主的糖代谢功能。     

不同生境草鱼肠道微生物组成和群落特征分析

[目的]分析不同生境来源的草鱼前肠、中肠和后肠的微生物组成和群落特征.[方法]利用16S rRNA高通量测序技术比较河流、湖泊、高密度池塘养殖与水库低密度养殖4种不同生境来源的草鱼其前、中、后肠的微生物组成和群落特征.[结果]Venn图、稀释性曲线和Alpha指数分析结果显示,前肠微生物群落多样性以养殖生境草鱼更高,而...     

慢性胃炎患者肠道菌群分析

探索慢性胃炎（CG）患者肠道菌群变化特点。

采集我院青年CG患者（CG组）和健康人群（NC组）的粪便样品,对其细菌16S rDNA V3—V4区域进行扩增并进行高通量测序,然后运用多种生物信息学手段进行分析。

CG组与NC组对象肠道菌群在门和科水平上均有不同之处,其中CG组对象有较高丰度的Actinobacteriota和较低丰度的Ruminococcaceae。CG组对象肠道菌群多样性及均一度均显著低于NC组（均P＜0.05）,但两者具有相似的丰富度水平。多元方差分析和相似性百分比分析均发现CG组和NC组对象肠道菌群有较大差异。Bifidobacterium、Blautia、Collinsella、Ruminococcus_torques_group和Streptococcus与CG患者密切相关。

CG患者的肠道菌群存在较大变化,其中Bifidobacterium、Blautia等细菌与CG的发生相关。

     

糖尿病及其并发症与肠道菌群关系研究进展

糖尿病及其并发症作为长期的慢性代谢性疾病,对其防治应愈加重视。大量研究表明肠道菌群作为身体的一部分,直接或间接参与了疾病的发展。本研究综述了糖尿病及其并发症与肠道菌群关系及发病机制,为早期监测和预防糖尿病进展为并发症期提供新的参考依据。     

中西部幼儿肠道菌群与膳食关系的比较

目的探究中部和西部地区幼儿肠道菌群的结构差异与膳食的关系,为幼儿营养健康状况监测和营养改善工作提供有效的营养干预。方法选择“贫困地区儿童营养改善项目”河南汝阳和贵州福泉,随机抽取107名汉族健康幼儿为调查对象,食物摄入采用24 h消费调查方法。应用高通量测序技术对肠道菌群进行测序和生物信息分析,研究两县幼儿肠道菌群差异。结果两县幼儿肠道菌群组成结构较为一致,但Alpha多样性分析表明,贵州福泉县幼儿肠道物种丰富度和多样性高于河南汝阳县。细菌属水平分析中,两县幼儿肠道内均以拟杆菌属、普雷沃菌、柔嫩梭菌和双歧杆菌属为主导的菌群结构,但河南汝阳县幼儿肠道双歧杆菌属和乳杆菌属丰度显著高于贵州福泉县(12.36% vs. 7.44%;0.19% vs. 0.03%)。结论中西部地区幼儿肠道菌群结构差异不大,但有益菌含量存在显著差异,这为研究肠道菌群与膳食及营养健康状况之间的关系提供了依据。     

中国深圳和芬兰艾斯堡地区 健康婴幼儿肠道菌群的比较

目的探索中国与欧洲沿海发达地区婴幼儿肠道菌群的结构差异及随年龄增长的变化趋势。方法招募深圳地区健康婴幼儿35名并收集其粪便样本,采用Illumina的MiSeq平台对肠道菌群的16S rRNA V4序列进行测序。同时,结合40名芬兰艾斯堡地区健康婴幼儿肠道菌群数据,进行两地儿童菌群结构比较。结果中国与芬兰地区幼儿肠道菌群结构较为一致,在物种多样性及均匀度方面差异无统计学意义。菌属水平分析中,两组幼儿肠道内均呈现以拟杆菌属、双歧杆菌属为主导的菌群结构。回归分析表明,幼儿肠道内菌群多样性随年龄的增长明显增加(R~2=0.174,P0.05),0～1岁与1～3岁幼儿的菌群结构差异有统计学意义(R~2=0.079,P0.05)。韦荣球菌、肠球菌和布劳特菌等菌属随年龄增长丰度明显降低,而粪杆菌、瘤胃球菌、罗斯菌等菌属显著增加。结论生命早期肠道菌群的发育主要与年龄因素密切相关,地区因素为次要因素。     

乳腺炎小鼠肠道菌群改变及与炎性因子的相关性分析

目的 采用高通量测序技术分析乳腺炎小鼠肠道菌群的丰度特征与组织炎性因子的关系。方法 选用24只泌乳10 d的昆明雌鼠,随机分成4组（每组6只）：健康对照组、低剂量攻菌组（含金黄色葡萄球菌103 CFU/25 μL）、中剂量攻菌组（含金黄色葡萄球菌104 CFU/25 μL）和高剂量攻菌组（含金黄色葡萄球菌105 CFU/25 μL）。用非损伤方法经乳头管分别注入不同浓度的金黄色葡萄球菌悬浊液于小鼠的第4对（腹部）乳腺内。观察小鼠、组织病理学变化以及乳腺组织中TNF-α和Cav-1含量变化;收集小鼠粪便,采用高通量测序技术对小鼠粪便菌群进行分析。结果 （1）与健康对照组小鼠相比,高剂量攻菌组乳腺组织呈明显的炎性病理变化,TNF-α表达明显升高（P<0.05）,Cav-1表达明显降低（P<0.05）;（2）不同组小鼠肠道菌群物种丰度不同,对照组肠道菌群以拟杆菌门和厚壁菌门为主;与对照组相比,高剂量攻菌组乳腺炎模型小鼠厚壁菌门丰度增高,拟杆菌门、疣微菌门丰度降低,变形菌门无显著差异;进一步比较后发现,从属以上水平看,后者拟杆菌属、另枝菌属、普雷沃菌属丰度相对较低。结论 提示乳腺炎发生和进展与肠道菌群的平衡有密切的关系,结果为研究乳腺炎的免疫学、病理学提供实验依据。     

肠道气泡堆积对银鲳肠道菌群结构的影响

为研究肠道气泡堆积对银鲳(Pampus argenteus)肠道菌群的影响,2019年3月于东海水产研究所福鼎研究中心采集了15尾肠道气泡堆积的银鲳为病鱼组,15尾健康银鲳为健康鱼组,并通过16S r DNA基因DNA高通量测序技术结合LEfSe分析方法,对两组样品间菌群结构和多样性进行对比分析。结果显示,病鱼组肠道菌群多样性与健康鱼组无显著差异(P> 0.05),但病鱼组肠道菌群的均匀度和相对丰度都显著低于健康鱼组(P <0.05)。两组样品的优势菌群均为变形菌门(Proteobacteria),且相对丰度都较大(超过97%)。此外,利用LEfSe分析两组样品发现,病鱼组中如根瘤菌(Rhizobium)、栖热菌(Thermus)等好氧菌丰度显著高于健康鱼组,而不动肝菌(Acinetobacter)、微酸菌(Ilumatobacter)等显著低于健康鱼组,蓝细菌(Cyanobacteria)相对丰度显著高于健康鱼组。由此可以表明,肠道气泡堆积很可能会引发肠道菌群紊乱。     

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。     

孕晚期孕妇肠道菌群与孕期体重增长的相关性

【背景】孕妇体重过度增长在全球范围内呈现上升趋势,对母亲和子代健康均会造成不良影响。肠道菌群与人体众多疾病相关,其有可能作为重要的调节因素影响母婴健康。【目的】研究孕晚期孕妇肠道菌群的多样性和群落组成,探讨孕期体重增长对肠道菌群的影响。【方法】收集62位孕晚期(36.82±2.19孕周)孕妇粪便样本,利用MiSeq高通量测序技术对样品中16SrRNA基因V3-V4区序列进行测序,分析不同孕期体重增长水平的孕妇肠道菌群的多样性、群落结构和物种丰度,探讨孕期体重增长对孕妇肠道菌群的影响。【结果】与正常孕妇相比,孕期体重增长过度孕妇肠道菌群多样性显著降低,群落结构变化不大;在菌群组成上,筛选出5个与孕期体重增长最为相关的菌群,分别为Alistipes spp.、Eubacterium-nodatum group spp.、Oxalobacter spp.、Raoultella spp.和Odoribacter spp.,其中Alistipesspp.不仅是相关程度最高也是丰度最高的菌群,与孕期体重增长密切相关。【结论】孕期体重增长对孕晚期孕妇肠道菌群群落结构影响显著,在孕期保持肠道菌群稳态能够促进母婴健康。     

冬眠对达乌尔黄鼠盲肠菌群的影响

冬眠哺乳动物的肠道微生物会发生季节性变化,同时在冬眠期间动物处于禁食状态,对肠道微生物的多样性和组成也产生影响。本研究通过16S rRNA基因高通量测序分析达乌尔黄鼠育肥阶段 (起始育肥期、快速育肥期、育肥完成期) 和冬眠阶段 (冬眠早期、冬眠晚期、出眠期) 共6个时期盲肠菌群的多样性、组成和功能,并通过冗余分析 (RDA) 探究其生理特征与菌群组成和功能之间的关系,揭示达乌尔黄鼠盲肠菌群的季节性变化。菌群组成的分析显示达乌尔黄鼠盲肠菌群主要由厚壁菌门 (Firmicutes)、拟杆菌门 (Bacteroidetes) 和疣微菌门 (Verrucomicrobia) 组成。与其他时期相比,冬眠早期厚壁菌门的相对丰度减少,拟杆菌门和疣微菌门的相对丰度增加。在Alpha多样性中,起始育肥期、快速育肥期和冬眠早期的Chao1和ACE指数显著低于出眠期,育肥完成期的Simpson指数显著低于快速育肥期 (P < 0.05) 。通过加权和非加权的UniFrac距离矩阵的主坐标分析发现盲肠菌群均显示出了明显的季节性聚类。PICRUSt分析中,丁酸代谢等代谢通路在育肥阶段富集,冬眠阶段集中在氮代谢等相关通路中。RDA分析显示达乌尔黄鼠不同时期的生理特征与其盲肠菌群的组成和功能显著相关。本研究表明,冬眠使达乌尔黄鼠盲肠菌群的多样性和相对丰度发生改变,盲肠菌群组成和功能的变化调节了达乌尔黄鼠的生理代谢,使达乌尔黄鼠适应季节性的环境变化。     

肠道微生态系统及其与宿主的协同进化

肠道微生态系统是寄生在宿主肠道内的微生物的总和。微生物进入肠道后,通过一个复杂的过程形成群落,与宿主之间相互作用,形成共生关系。宿主客观上为微生物提供生存和进化场所,微生态系统为宿主提供营养物质、刺激肠道组织的发育、刺激宿主肠道免疫系统的发育、影响宿主能量代谢、协助宿主降解有毒物质、影响宿主生殖活动和寿命等功能。作为一个进化的系统,微生态系统的物种多样性和丰富度对维持宿主正常生理功能具有重要作用,但同时又受宿主的影响,物种间相互作用和宿主-微生物间的相互作用是微生态系统进化的动力。进化主要表现在微生物和宿主基因组上发生适应性变化。因此,系统生态学的理论对理解肠道微生态系统的运行机制和临床应用具有重要指导作用。     

基于肠道菌群探讨不同饮食影响代谢及其相关疾病研究进展

近年来,肠道菌群研究领域发展迅速。肠道菌群作为人体“被遗忘的器官”,与人体有着相互依存,相互影响的关系,与机体的感染、营养、免疫及代谢也密不可分,因此保持肠道微生物群的动态平衡是人体健康的前提。在人体代谢过程中,肠道菌群受到宿主饮食、服用药物、地理环境以及生活方式等因素的影响。饮食干预作为一项重要的治疗措施,与代谢综合征的发生发展密不可分,而这些代谢性疾病的发生发展都与肠道菌群的改变密切相关,因此无论是从改善肠道菌群结构还是从减缓代谢紊乱方面饮食都起着至关重要的作用。本文就代谢综合征患者肠道菌群的变化、机制以及饮食的影响进行综述。     

Stool microbiota composition is associated with the prospective risk of Plasmodium falciparum infection

Background

In humans it is unknown if the composition of the gut microbiota alters the risk of Plasmodium falciparum infection or the risk of developing febrile malaria once P. falciparum infection is established. Here we collected stool samples from a cohort composed of 195 Malian children and adults just prior to an intense P. falciparum transmission season. We assayed these samples using massively parallel sequencing of the 16S ribosomal RNA gene to identify the composition of the gut bacterial communities in these individuals. During the ensuing 6-month P. falciparum transmission season we examined the relationship between the stool microbiota composition of individuals in this cohort and their prospective risk of both P. falciparum infection and febrile malaria.

Results

Consistent with prior studies, stool microbial diversity in the present cohort increased with age, although the overall microbiota profile was distinct from cohorts in other regions of Africa, Asia and North America. Age-adjusted Cox regression analysis revealed a significant association between microbiota composition and the prospective risk of P. falciparum infection; however, no relationship was observed between microbiota composition and the risk of developing febrile malaria once P. falciparum infection was established.

Conclusions

These findings underscore the diversity of gut microbiota across geographic regions, and suggest that strategic modulation of gut microbiota composition could decrease the risk of P. falciparum infection in malaria-endemic areas, potentially as an adjunct to partially effective malaria vaccines.

Electronic supplementary material

The online version of this article (doi:10.1186/s12864-015-1819-3) contains supplementary material, which is available to authorized users.