帕金森病患者肠道菌群多样性分析及诊断标志物筛选

作     者：王海靖 

作者单位：湖北医药学院 

学位级别：硕士

导师姓名：王普清

授予年度：2024年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100204[医学-神经病学] 10[医学] 

主      题：帕金森病 肠道菌群 宏基因组学 生物标志物 功能通路 

摘      要：背景:帕金森病(Parkinson’s disease,PD)作为世界第二大神经退行性疾病,严重影响患者身体健康和生活质量,并且早期PD诊断困难且目前无突破性的治疗方法。而越来越多的研究表明PD患者肠道菌群的结构及丰度变化可能与PD发生、发展密切相关。因此,肠道菌群有望成为潜在的生物标志物和干预新靶点,进行PD与肠道菌群的相关性研究对PD的诊治具有重要意义。 目的:本研究旨在利用宏基因组学对PD患者肠道菌群进行多样性分析,通过比较PD患者与其健康对照的肠道菌群结构和功能途径不同,来探讨差异性菌群及其功能途径与PD临床表征之间的相关性。此外,还进一步寻找关键基因作为PD诊断的潜在指标。 方法:纳入30名PD患者和30名健康对照(29名健康配偶和1名长期生活的健康女性照护者)。首先收集受试者的临床资料,完成PD患者运动症状和非运动症状的量表评估。同时,收集受试者粪便样本提取DNA,进行DNA检测、文库构建及质量检测、上机测序,最终完成宏基因组测序,肠道菌群注释参照人类胃肠道基因组。运用R软件包、ALDEx2等软件,使用Benjamini-Hochberg、Wilcoxon等统计学方法分析PD组和健康对照组间肠道菌群多样性和结构性差异。使用HUMAn N3软件,基于Meta Cyc数据库,确定肠道菌群基因组的差异功能通路。运用Spearman相关性分析用来确定差异性肠道菌群及其功能通路与临床特征之间的相关性。使用Salmon工具构建潜在的基因诊断标志物,并构建随机森林模型评价基因标志物对PD的预测性能。 结果: 1、肠道菌群多样性分析显示:PD组和健康对照组α多样性和β多样性指数具有明显差异(P0.4。 4、基因功能预测显示:PD组与健康对照组相比,PD患者中阿特拉津除草剂水解反应显著增加,且与H-Y分期呈明显正相关;芳香族氨基酸合成反应明显减少,且与非运动症状(焦虑、抑郁)具有明显负相关;5个支链氨基酸降解反应明显增强。上述差异均具有统计学意义(P0.05)。 5、基因标志物构建:Salmon工具识别出45个关键基因,其构建的随机森林模型受试者工作特征曲线AUC=0.82,提示对PD具有较好的预测价值。 结论:本研究进一步证实了在中国PD患者中,肠道菌群多样性发生了显著变化,这些差异性菌群与PD的临床表征和功能反应有密切联系。纳入的45个关键基因构建的随机森林模型对PD具有较好的预测价值。