基于微生物组学和代谢组学技术探究消化性溃疡的形成机制

作     者：王超 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王放

授予年度：2022年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100201[医学-内科学(含：心血管病、血液病、呼吸系病、消化系病、内分泌与代谢病、肾病、风湿病、传染病)] 10[医学] 

主      题：微生物组学 代谢组学 消化性溃疡 胃部菌群 

摘      要：消化性溃疡（Peptic ulcer disease,PUD）是一种多病因疾病,其发生与幽门螺杆菌（Helicobacter pylori,***）的感染、非甾体类抗炎药物（Non-steroidal anti-inflammatory drug,NSAID）、胆汁反流、遗传、肥胖、酗酒、吸烟及精神因素等密切相关,发病机制复杂。目前对PUD的诊断和治疗仍然是一个重大的医疗卫生问题,会消耗大量的社会公共资源。因此,深入认识PUD的发病机制对PUD的预防、诊断和治疗是必要的。然而对胃肠道疾病的大多数研究都集中于肠道微生物对疾病的影响,而忽略了胃部菌群的存在,基于微生物组学的高通量测序可以快速地发现和分析胃部菌群的群落结构,但是单一组学很难清楚地表征样本中检测到的菌群与宿主之间的相互作用关系,有其自身的局限性;一些特定的代谢物可以将微生物群与宿主的免疫炎症反应结合,所以基于微生物组学联合代谢组学研究胃部微生物群落及相关代谢变化,可以更准确地揭示微生物-代谢物-宿主共生系统在PUD中的相互作用关系,以加深我们对PUD发病机制的认识和理解。研究目的:联合微生物组和代谢组学分析,寻找某些特定的代谢物,将胃部菌群与宿主的免疫炎症反应结合,以初步探究产生结构变化的胃部菌群在PUD发病机制中的作用。研究方法:于吉林大学第一医院胃肠内科征募受试者。依据临床胃肠内窥镜诊断标准,选取诊断为PUD或PUD发展期的患者32例和健康成人32例,设为疾病组（D组）和对照组（H组）,收集所有授试者的胃组织活检样本及病历信息,受试者均无吸烟史,近一月内无抗生素服用史,无心脑血管疾病、代谢性疾病、血液疾病以及其他可以影响胃部菌群的疾病,无肝肾功能障碍、近期未接受激素治疗等。收集患者和健康志愿者的胃组织活检样本,通过微生物组学16S r DNA与非靶向代谢组学的方法寻找差异菌群及差异代谢物,同时寻找可能影响PUD发生的代谢通路,初步预测PUD可能的发病机制。结果:1.通过微生物组学研究发现正常人胃部的微生物菌群的丰度和多样性均高于PUD患者,PUD患者胃部芽单胞菌门细菌、粪球菌属细菌、Roseburia细菌、Methylomonas细菌等益生菌的丰度降低,加德纳菌、奈瑟菌科和黄杆菌属等致病菌微生物丰度升高。2.通过对健康成人和PUD患者的代谢组学分析,鉴定了52个差异代谢物,并富集到KEGG通路发现了5条显著变化的代谢通路:丙酮酸代谢,糖酵解/糖异生,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,鞘脂代谢及戊糖和葡萄糖醛酸的相互转化。3.在PUD中,脂肪酸、氨基酸类物质与菌群密切相关;半胱氨酰甘氨酸、胆甾醇辛酸酯、嗜热厌氧菌可能是菌群代谢的关键枢纽;菌群-脂肪酸和氨基酸代谢-宿主的共调控网络可能在PUD的发生中起重要作用。结论:PUD患者与正常人胃部微生物菌群及代谢通路均存在差异,微生物菌群结构失调和代谢紊乱的共调控网络可能在PUD的发生中起重要作用。