基于宏基因组学的浙江地区不同年龄人群肠道微生物菌群结构及多样性研究

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目的:随着我国人口老龄化情况日趋严重,如何在衰老同时保持健康的状态成为一大亟需探索和解决的难题。为了深入了解人群寿命延长的肠道微生态机制,通过对健康长寿家庭的不同年龄成员的肠道微生物进行分析,寻找长寿人群区别于其他年龄段人群的肠道微生物及代谢通路,分析可能的肠道微生态维持健康的长寿状态的机制。方法:为控制饮食、生活习惯等影响因素,以家庭为单位纳入研究对象,收集血液及粪便标本。对血液进行血常规、肝肾脂糖电解质等指标的检测,将年龄与人口学信息、血液检测指标进行相关性分析。研究对象按年龄分为中青年组、老年组(包括普通老年组和长寿组),对肠道菌群的宏基因组测序数据进行生物学信息分析,比较中青年组(25-59岁)与老年组(≥60岁)、普通老年组(60-84岁)与长寿组(≥85岁)的肠道微生物组成及代谢通路的差异。结果:1.在血液学检测指标中,尿素氮、单核细胞绝对值与年龄呈正相关,血小板、红细胞绝对值、血红蛋白、谷丙转氨酶与年龄呈负相关。2.随着年龄的增加,肠道微生物α多样性呈上升趋势,但各年龄组之间无显著差异。3.肠道微生物与年龄的相关性分析提示:Parasutterella属Parasutterella_excrementihominis种GCF_000205025株与年龄呈负相关;Slackia属Slackia_piriformis种GCF_000296445株、Alistipes属Alistipes_putredinis种GCF_000154465株与年龄呈显著正相关。4.不同年龄组差异物种分析提示:Bacteroides_finegoldii、Ruminococcus_sp_5_1_39BFAA为中青年组的特征差异物种,可以将中青年组与老年组区分开来;普通老年组中富集的Bifidobacterium_pseudocatenulatum种GCF_000173435株以及长寿组中富集的Alistipes_putredinis种GCF_000154465株、Bacteroides_intestinalis种GCF_000172175株是两组间的特征差异物种,可以很好地将普通老年组与长寿组区分开来。5.不同年龄组差异代谢通路分析提示:中青年组与老年组相比,老年组中富集的通路主要涉及叶酸的生物合成,在中青年组中富集的通路主要涉及核苷酸合成、细胞壁生物合成、L-鸟氨酸从头合成。普通老年组与长寿组相比,所有差异代谢通路都在长寿组中富集,并主要涉及核苷酸合成、细胞壁生物合成、硫氧化、辅酶A生物合成、异戊烯基二磷酸合成等生理过程。6.通过将与年龄显著相关或对年龄分组有显著意义的肠道微生物与血液学指标进行相关性分析,发现Parasutterella_excrementihominis种GCF_000205025与血红蛋白、谷丙转氨酶成正相关,与尿素氮成负相关;Bifidobacterium_pseudocatenulatum种GCF_000173435株与谷丙转氨酶成正相关,与尿素氮、肌酐成负相关;Alistipes_putredinis种GCF_000154465株与尿素氮成正相关,与谷丙转氨酶、谷草转氨酶成负相关。结论:通过对不同年龄段家庭成员肠道微生物的分析,我们找到了一些各年龄段的特征肠道微生物物种及代谢通路,为后续进一步深入探索肠道微生物与长寿的关系提供方向。
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