人肠道细菌移植至无菌小鼠后的适应性分析

作     者：李滟泽 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈卫华

授予年度：2020年

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 0905[农学-畜牧学] 09[农学] 071007[理学-遗传学] 090501[农学-动物遗传育种与繁殖] 

主      题：无菌小鼠 粪便菌群移植(FMT) 肠道微生物 肠型 16s rDNA 宏基因组测序 

摘      要：将人类粪便样本中的粪便细菌,通过粪便菌群移植（FMT）的方法移植到无菌小鼠肠道中是肠道微生物研究中建立动物模型的常用方法,广泛应用于肠道菌群与人类表型之间的因果关系研究。但是由于野生型小鼠和和人类的肠道菌群之间存在固有差异,以及这两种动物的饮食结构和生活习惯差异,有些表型难以通过粪便菌群移植的方法在无菌小鼠体内实现复制。同理,在以此为基础的疾病小鼠模型中验证有效的治疗方式可能对人类无效。在这项研究中,我们旨在鉴定在多种实验条件下通过FMT移植到无菌小鼠肠道中的人源性粪便细菌在小鼠肠道中的适应情况。我们研究了肠道细菌在FMT前后的相对丰度变化,鉴定出在粪便移植后发生显著一致变化的细菌。我们首先对已发表的FMT文献进行了系统调研,筛选出了四项研究中收集的1,713对人-鼠粪便转移测序数据（16S r RNA测序）。对这些肠道菌群图谱数据的分析表明,在物种水平上,人源性肠道细菌转移到小鼠肠道后,只有不到50%能够得以保留,而超过1/3的物种则发生了显著变化（我们称为“可变微生物）。发生了显著变化的大多数人类肠道微生物在多个人-鼠对应的样本和实验环境中变化趋势是一致的。在这些人-鼠对应的样本中,有三分之一的样本所属的肠型在移植前后发生了变化,即:在经历过粪便菌群移植后在小鼠的肠道菌群结构中占主导地位细菌发生了细菌的显著变化。饮食控制组的小鼠肠型变化率为25%,非饮食控制组的小鼠肠型变化率为50%;因此,通过饮食控制,可增加人肠道细菌转移至小鼠后的稳定性。令人惊讶的是大多数可变微生物都与人类疾病有相关性,其中一些被认为是病原细菌。我们的结果表明,用FMT的方式在无菌小鼠中重现人的疾病,以此研究肠道微生物与疾病的因果关系,面临着诸多挑战;但是,通过控制小鼠的饮食,即用人类的食物喂养它们,可以增加某些微生物的稳定性。我们的结果提供了人鼠FMT后稳定和不稳定细菌的列表,为研究者们提供了有用信息;并呼吁在粪便菌群移植后进行其它验证实验步骤,以使分析结果更具说服力。为了方便研究者使用我们的研究结果,我们创建了一个在线数据库（http://***/#/）,包括了原始数据和分析结果;我们会持续更新数据库内容。