基于16S rDNA测序技术探究肺癌患者下呼吸道菌群特征

作     者：王荣 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：钱东华

授予年度：2024年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100214[医学-肿瘤学] 10[医学] 

主      题：下呼吸道菌群 肺癌 16S rDNA测序 肺部微生态 

摘      要：背景及目的: 在全球范围内,肺癌的发病率、死亡率、转移率及复发率都很高,其总体生存率仍然很低。既往研究证据表明,与健康人或肺部良性病变者相比,肺癌患者的下呼吸道菌群结构存在差异。但之前的研究主要集中在非小细胞肺癌和肺部良性病变者或健康人对比,少有研究纳入小细胞肺癌的菌群特征。在本研究中,我们通过对肺癌患者及肺部良性病变患者支气管肺泡灌洗液样本进行16S r DNA测序分析,以期了解:(1)三种病理类型肺癌:肺腺癌、肺鳞癌、小细胞肺癌患者的下呼吸道菌群结构特征;(2)通过和肺部良性病变者进行对比,探索差异菌属,了解其可能的潜在生物标志物,为肺癌的发现及治疗提供新的研究思路。 方法: 本研究采用观察性研究对照设计进行研究。在2023年4月至2023年12月招募了于吉林大学第一医院就诊的患者112例,这些患者均经组织病理或细胞病理首次明确诊断为肺癌或肺部良性病变。其中19例初诊为肺腺癌、42例初诊为肺鳞癌、39例初诊为小细胞肺癌及12例初诊为肺部良性病变。收集以上患者的支气管肺泡灌洗液,利用16S r DNA测序技术结合生物信息学方法,描述三种病理类型肺癌及肺部良性病变的菌群结构特征,包括菌群构成及多样性分析。通过多组资料秩和检验(Kruskal-Wallis H法)比较组间α多样性指数的显著性差异;此外,还通过组间Welch’s-T检验识别了三种病理类型肺癌和肺部良性病变组间差异的关键菌属。 结果: (1)肺癌组和肺部良性病变组相比,α多样性指数在四组中仅表现为反应群落多样性的Shannon指数存在差异(P0.05),Shannon指数肺癌组要高于肺部良性病变组,表明肺癌组物种更多样,群落结构更丰富。 (2)在菌门水平上,肺部优势菌门有六种:Firmicutes(厚壁菌门)、Proteobacteria(变形菌门)、Bacteroidota(拟杆菌门)、Actinobacteriota(放线菌门)、Fusobacteriota(梭杆菌门)、Cyanobacteria(蓝藻菌门);其中,与肺部良性病变组相比,Firmicutes(厚壁菌门)、Actinobacteriota(放线菌门)在肺腺癌中丰度升高,差异具有统计学意义(P0.05);Proteobacteria(变形菌门)在肺鳞癌及小细胞肺癌中丰度减少,与肺部良性病变组相比差异具有统计学意义(P0.05)。 (3)在菌属水平上,肺部优势菌属有13种:Streptococcus(链球菌属)、Prevotella＿7(普雷沃氏菌属-7型)、Methylobacterium-methylorubrum(甲基红色杆菌属)、Neisseria(奈瑟菌属)、Prevotella(普雷沃氏菌属)、Porphyromonas(卟啉单胞菌属)、Fusobacterium(梭杆菌属)、Veillonella(韦荣球菌属)、Alloprevotella(拟普雷沃氏菌属)、Haemophilus(嗜血杆菌属)、Actinomyces(放线菌属)、Rothia(罗斯氏菌属)、Granulicatella(颗粒链菌属);其中,与良性病变组相比,Rothia(罗斯氏菌属)、Leptotrichia(纤毛菌属)、Veillonella(韦荣球菌属)、Granulicatella(颗粒链球菌属)、Streptococcus(链球菌属)、Atopobium(奇异菌属)、Gemella(孪生球菌属)在肺腺癌中丰度增加,差异具有统计学意义(P0.05),提示上述七种菌属在肺腺癌中富集。在肺鳞癌和小细胞肺癌中未看到明显的菌群富集。 (4)对比肺腺癌、肺鳞癌、小细胞肺癌患者的下呼吸道菌群结构,Haemophilus(流感嗜血杆菌)在肺鳞癌及肺腺癌中丰度升高,与小细胞肺癌相比差异具有统计学意义(P0.05)。 结论: (1)肺癌具有独特的菌群结构,与肺部良性病变组相比,肺癌组菌群丰度及多样性表现出上升趋势。 (2)肺腺癌、肺鳞癌、小细胞肺癌患者下呼吸道菌群构成相似,Haemophilus(流感嗜血杆菌)在肺鳞癌及肺腺癌患者的下呼吸道中丰度升高。