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【昊文章】天昊相对定量扩增子测序技术助力客户文章见刊《Brain Behav Immun》【IF7.22】


原创 上海天昊生物 
 
 

“昊文章”

 
期刊:Brain Behav Immun
IF: 7.22
天昊生物提供的技术服务:相对定量扩增子测序技术与相关数据分析

 

近日,南京医科大学附属脑科医院老年精神科张向荣主任团队着眼于关键的临床问题,借助患者肠道微生物菌群研究技术,最新发现了抗精神病药物引起精神分裂症患者胃肠道功能减退和肠道微生物群改变。该文章近期发表于免疫学综合性高影响力期刊《Brain Behav Immun》上。下面,就和小编一起来读读看吧~


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英文题目:Antipsychotic-induced gastrointestinal hypomotility and the alteration in gut microbiota in patients with schizophrenia
中文题目:抗精神病药物引起精神分裂症患者胃肠道功能减退和肠道微生物群改变
期刊:Brain Behav Immun
IF: 7.22

 

研究概要

背景:肠道微生物群对肠道免疫系统的产生和肠道平衡的维持至关重要,同时在肠道蠕动低下的发病机制中发挥着重要作用。精神疾病患者是抗精神病药物引发便秘的高危人群。然而,研究者提出其发病机制可能不仅仅是来源于抗精神病药物的神经传递特性。
方法:研究者根据罗马诊断标准和结肠运动测试共招募了45名便秘患者和另外45名性别和年龄相匹配的无便秘患者,收集粪便样本,采用16S rRNA扩增子测序法进行微生物组成差异分析;同时收集了人口统计学和血清代谢指数。主观便秘评估量表(CAS)和布里斯托尔粪便分型(BSS)用来评估两组的便秘程度。
结果:与非便秘组相比,便秘组的物种数目、Chao 1ACEα多样性明显增加。在门水平上,便秘组的BacteroidetesFusobacteria的相对丰度明显下降,而Firmicutes, VerrucomicrobiaSynergistetes的相对丰度明显上升。在属水平上,便秘组的ChristensenellaDesulfovibrio 的相对丰度更高。肠道微生物群的α-多样性指数与血清总胆汁酸水平呈正相关,与BSS评分呈负相关。BSS评分与Bacteroidetes的相对丰度呈正相关,但与Firmicutes的相对丰度呈负相关。PICRUSt分析揭示了脂多糖、维生素B6、核黄素、丙酮酸和丙酸盐功能的潜在代谢途径。
结论:对于抗精神病药物引发便秘的精神分裂症患者,其肠道微生物群发生改变,提示抗精神病药物可能通过微生物群相关的代谢产物影响胃肠道运动。而可能在健康人肠道中作为抗炎因子相关菌群,如Synergistetes,却在本研究中的便秘人群中具有相对较高的丰度,这一发现与以往胃肠病学文献的结论不一致。因此,其中的因果关系仍然是未知的。总体而言,本研究为了解抗精神病药引起的便秘机制提供了一种新的可能性。
 

 

研究主要方法和结果

1.  临床数据分析:根据罗马诊断标准和结肠运动测试共招募了45名便秘患者和另外45名性别和年龄相匹配的无便秘患者。组间在其它临床数据均无显著差异。
2.   组间粪便微生物组成差异:
    a. 97%的相似性对序列进行种水平的聚类,便秘组的OTU数量高于非便秘组(3568 vs. 3109),包括1449个重叠OTU。所有样品的稀释性曲线)都在4.5万读数的深度达到饱和状态,表明测序深度足以代表大多数的微生物物种,而且样本的数量也是合理的。
    b. 便秘组的观察指数、Chao 1指数和ACE指数(图1A)均高于非便秘组,说明便秘组肠道微生物群的物种丰富度较高。然而,ShannonSimpsonCoverage得分(图1A)没有发现显著差异,反映了两组之间的物种多样性相似。
    c.   PcoAPLS-DA分析,体现了两组样本微生物的β多样性差异(图1B)。


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1:两组α多样性(A)和β多样性分析(B)

 

    d.  两组中相对丰度最高的前四个细菌门类是相同的,包括: Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria, and Actinobacteria (Fig. 2(A))。但两组的不同菌门相对丰度有差异。便秘组丰富最高的是Firmicutes (53.07%), 其次是Bacteroidetes (29.81%),在非便秘组, Bacteroidetes (44.63%) 相对丰度最高,其次是Firmicutes (41.68%) (Fig. 2 (B))。有五个门类的相对丰度在两组之间有显著差异(图2C),表2



图2. 便秘组和非便秘组在门类别的相对丰度。

 

表2 便秘和非便秘患者的肠道微生物群有显著差异的门类群。

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3.   LefSe分析:基于 LDA得分>2P>0.05,共筛选到115个分类群(从门到科)(图3)。


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3. 根据LEfSe分析,便秘组和非便秘组中具有不同丰度的类群
 
4 对两组肠道微生物群的功能预测:肠道微生物群中负责安钠霉素、D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢途径蛋白、万古霉素类抗生素以及缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成的功能基因的相对丰度很高(图4A))。两组之间的显著差异KEGG代谢途径 展示在图4B),脂多糖、维生素B6和核黄素的代谢途径在非便秘组中较高,而在便秘组中较低。而便秘组的丙酮酸和丙酸代谢活动比例更高。同时,在便秘组中 ,一些异生素的降解也显示出在两组之间有明显的差异。


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4. 精神分裂症患者肠道微生物群的功能预测。
 
5.   环境因子和alpha多样性(5A)、门水平差异菌群(5B)、属水平差异菌群(5C)的相关性分析:肠道微生物群的α-多样性指数与血清总胆汁酸水平呈正相关,与BSS评分呈负相关。BSS评分与Bacteroidetes的相对丰度呈正相关,但与Firmicutes的相对丰度呈负相关。


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5. 环境因子和alpha多样性(5A)、门水平差异菌群(5B)、属水平差异菌群(5C)的相关性分析

 

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