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研究背景:幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,HP)感染与胃癌(Gastric cancer,GC)的发生密切相关。最新研究提示除HP以外的其他胃部菌群也可能参与了 GC的发生发展。口腔是消化道的入口,也是胃部菌群的主要来源。作为GC微环境的一部分,探索了解GC患者胃黏膜菌群的结构特点及其与口腔菌群的相关性,将拓宽我们对GC发生的理解,旨在为GC的早期诊断、预防及临床治疗提供新思路。第一部分:GC与浅表性胃炎(Superficial gastritis,SG)患者的胃黏膜菌群结构差异分析目的:探究GC患者胃黏膜菌群的结构特点及功能变化。方法:收集初诊GC患者(n=18)与SG患者对照组(n=32)的胃黏膜样本,对其中细菌的16S rDNAV3-V4进行提取、测序,OTU聚类后对比在线数据库Silva(SSU132)进行物种注释,分析两组样本的差异菌属并行菌群的功能差异分析。同时应用16S rDNA探针荧光原位杂交方法定位分析两组样本的菌群在黏膜中的定植分布差异。结果:与SG患者相比,α多样性分析提示GC患者胃黏膜菌群的丰度及多样性均下降;β多样性的PCoA主坐标分析及ANOSIM分析提示两组样本菌群的构成差异显著;但GC患者癌与癌旁正常组织的黏膜菌群的丰度、多样性及菌群结构均无显著性差异。进而通过LEfSe差异分析比较两组样本菌群属水平的组成差异,结果显示螺杆菌属(Helicobacter spp.)、乳杆菌属(Lactobacillus spp.)等6个菌属在胃癌组中丰度显著增加;而放线菌属(Actinomyces spp.)、奈瑟菌属(Neisseria spp.)及普雷沃氏菌属(Prevotella spp.)等18个菌属在胃癌组中丰度明显下降。基于这些差异菌属,计算每个样本的微生物失衡指数(microbial dysbiosis index,MDI),结果显示GC组的MDI值显著高于SG组,且ROC曲线分析显示MDI值具有很好的区别GC与SG的效力。进一步行相关性分析显示MDI值与菌群的多样性(香农指数)呈负相关,而与螺杆菌属的丰度呈正相关。接下来利用KEGG预测菌群功能,通过LEfSe差异分析显示两组间共有37种菌群的代谢通路存在显著性差异,这些差异代谢通路主要涉及糖类、氨基酸、脂质及核苷酸的代谢,特别是与致癌因子亚硝酸盐产生有关的硝酸盐还原功能在GC组中明显增强,以及与细菌脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)合成相关的代谢通路也在GC组中富集。16S rDNA探针荧光原位杂交分析提示胃黏膜的细菌主要呈单个散在或聚集成团的定植于黏膜上皮层及黏膜固有层中。GC患者癌黏膜固有层中细菌的平均光密度(average optical density,AOD)明显高于癌旁正常组织及SG;而黏膜上皮层及黏膜固有层中细菌的AOD在癌旁正常组织与SG之间均有显著性差异,且黏膜固有层中细菌的AOD与黏膜上皮层中的AOD呈正相关。结论:GC患者胃黏膜菌群的丰度及多样性均显著下降。癌组织与癌旁正常组织的菌群结构均呈菌群失衡状态,且菌群结构在两者之间无显著性差异。螺杆菌属的丰度差异是引起GC患者胃黏膜菌群失衡的主要原因。此外,GC患者胃黏膜菌群在黏膜中定植的深度更深,且细菌密度大。菌群的功能预测方面与浅表性胃炎相比,GC组的菌群功能差异代谢通路涉及糖类、氨基酸、脂质及核苷酸的代谢,特别是与硝酸盐还原功能及LPS合成相关的代谢通路在GC组中显著富集。第二部分:口腔菌群在胃黏膜中的异位定植及其对胃黏膜菌群结构的影响目的:探究影响口腔菌群在胃黏膜中定植的因素及异位定植的核心口腔菌群对胃黏膜菌群结构的影响。方法:收集初诊GC患者(n=11)与SG对照组患者(n=27)配对的舌苔与胃黏膜样本,对其中细菌的16S rDNA V3-V4进行提取、测序,OTU聚类后对比在线数据库Silva(SSU132)进行物种注释。分析配对的舌苔与胃黏膜之间共现OTUs在GC与SG组中的差异。结果:α多样性及PCoA主坐标分析显示舌苔菌群的丰度、多样性及菌群结构在GC组与SG组之间无显著性差异,且与HP感染状态亦无显著相关性。Jaccard相似性分析显示舌苔与胃黏膜的菌群结构差异显著,但两者之间仍有较多共现的OTUs,且共现OUTs的数量在GC组与SG组之间有显著性差异。进而我们通过LEfSe分析寻找舌苔与胃黏膜之间有显著差异的菌属,其中丰度最高的15个差异菌属(核心口腔菌群)中有6个在胃黏膜中丰度升高,9个在胃黏膜中丰度下降。相关性分析提示核心口腔菌群的丰度在胃黏膜与舌苔之间无显著的相关性,而HP感染对共现OTUs的数量及核心口腔菌群在胃黏膜中的丰度有显著影响。此外,冗余分析(redundancy analysis,RDA)显示异位定植的核心口腔菌群是影响胃黏膜菌群结构的重要因素。结论:口腔与胃黏膜的菌群结构显著不同。胃黏膜中异位定植的口腔菌群在GC组与SG组之间有显著差异。HP感染是影响口腔菌群在胃黏膜中异位定植的重要因素,而异位定植的核心口腔菌群对胃黏膜菌群的结构有显著影响。口腔菌群异位定植可能是HP引起胃黏膜菌群失衡的关键驱动因素,这将为HP相关性胃癌发生的微生物机制提供了新的见解。