原发性胆汁性胆管炎与干燥综合征患者肠道菌群特点分析

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目的:分析比较原发性胆汁性胆管炎(Primary Biliary Cholangitis,PBC)和干燥综合征(Sj?gren’s syndrome,SS)患者与健康人群肠道菌群的差别,探究两种疾病状态下肠道菌群的变化,寻找两种疾病肠道菌群关键变化特征,拟探索肠道菌群的改变在参与两种疾病演变过程中可能的机制。方法:本研究选择2019年12月—2020年6月就诊于青岛大学附属医院风湿免疫科的初诊患者79例和健康对照组30例。依据临床诊断,将疾病组分为PBC组(38例)、SS组(41例)。收集研究对象的粪便标本,提取和纯化其菌群总DNA,用Illumina novaseq PE250测序仪对细菌的16S rDNA V3-V4区进行扩增及测序。通过对原始数据拼接、去杂过滤、操作分类单元(Operational Taxonomic Unit,OTU)聚类,物种注释等对研究对象肠道菌群的菌群多样性及结构组成进行分析比较。采用微生物多样性分析软件LEfSe(LDA Effect Size)比较研究对象肠道菌群标志物的差异。结合患者临床资料,按胆汁淤积严重程度对PBC患者分组,分析肠道菌群与胆汁淤积的关系;对SS患者进行疾病活动度评分,分析肠道菌群与SS疾病活动程度的关系。结果:1.研究对象的性别、年龄、身体质量指数(Body Mass Index,BMI)差异均无统计学意义(P>0.05)。2.研究对象经测序分析后得到6473536条高质量序列,其中PBC组、SS组及对照组分别获得2211304、2733525、1528707条优质序列。并对该序列以97%的一致性进行聚类分析后共获64141个OTU,其中PBC组18243个,SS组19913个,对照组25985个;其中11315、12819、17965个OTU分别为PBC组、SS组及对照组患者特有。3.肠道菌群Alpha多样性比较:PBC、SS组患者的赵氏指数(Chao1 index)、多样性观察指数(Observed species index)及山农指数(Shannon index)均较对照组明显下降;辛普森指数(Simpon index)均明显升高,差异均具有统计学意义(P<0.05);但PBC组与SS组相比,以上指数均无统计学意义(P>0.05)。4.基于主坐标分析(principal coordinates analysis,PCo A)的方法对研究对象肠道微生物群落结构变化进行比较,结果提示三组研究对象肠道菌群多样性均差异显著(p<0.05)。5.物种注释分析比较:研究对象在门水平上均主要由四大菌门组成,即:厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria);属水平主要由10种菌群构成。门水平上对研究对象肠道菌群两两比较,PBC组变形菌门占比较SS组及对照组明显增高,差异均有统计学意义;SS组放线菌门占比较PBC组和对照组明显升高,差异具有统计学意义;属水平比较分析显示,PBC组、SS组双歧杆菌属均较健康对照组减少,差异具有统计学意义(P<0.05)。6.LEfSe及热图分析比较:PBC组优势菌群为变形菌门(p-Proteobacteria)、γ-变形菌纲(c-Gamaproteobacteria)、芽孢杆菌纲(c-Bacilli)、肠杆菌科(f-Enterobacteriaceae)、肠杆菌目(o-Enterobacterales)、柯林斯氏菌(collinsella)、志贺杆菌属(Shigella)。SS组优势菌群主要为瘤胃球菌科(f-Ruminococcaceae)、粪杆菌属(g-Faecalibacterium)、芽单胞菌门(p-Gemmatimonadetes)、f-ACK-M1菌科、Xanthomonadales菌科。对照组为毛螺菌科(Lachnospiraceae)、梭菌属(g-Clostridium)、Acorus菌属、光岗菌属(g-Mitsuokella)、生丝微菌属(g-Hyphomicrobium)。7.PBC胆汁淤积重度组患者益生菌(双歧杆菌属)比例明显降低,致病菌属(志贺菌属、柯林氏菌属)占比升高。8.SS活动组较非活动组患者双歧杆菌属的占比降低,罗斯氏菌属占比升高。结论:1.PBC、SS组患者较对照组肠道菌群的物种多样性明显下降,说明疾病组患者的肠道菌群发生了失调紊乱,提示肠道菌群的失调可能引起肠道慢性炎症,进而导致免疫系统的激活参与两种疾病的发病。2.PBC与SS肠道菌群的丰富度与多样性未见明显差异,说明两组患者肠道菌群多样性变化较为相似,提示两种疾病可能具有相似的菌群紊乱特征。3.PBC和SS患者肠道菌群的构成有相似的特点,都表现为双歧杆菌属及具有产短链脂肪酸能力的菌属种类较对照组减少,差异具有统计学意义。但两组间也存在疾病特异的菌群改变,SS组放线菌门明显增多,PBC组变形菌门明显增多,差异具有统计学意义。4.PBC组优势菌群较对照组致病菌种类(志贺菌属,柯林斯菌属)增多,在胆汁淤积严重组中也发现两类菌属明显的富集,提示这两种菌属的比例失调可能参与PBC的发病,可能与PBC胆汁淤积有关。5.SS活动组患者较非活动组患者双歧杆菌占比更低,提示该菌比例失调的严重程度可能与疾病的活动有关。
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