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rarefaction_abrogate
小鼠,肠道,物种rarefaction_abrogate
发布时间:2019-02-08加入收藏来源:互联网点击:
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2.3.2 两组小鼠肠道菌群Alpha多样指数组间差异分析
MX组肠道菌群Shannon指数低于DZ组,差异有统计学意义(P0.05),见表1。
Table 1 Shannon Diversity Index analysis of intestinal flora between two groups of mice
2.4 两组小鼠肠道菌群Beta多样指数组间差异分析PCoA图显示,MX组与DZ组样本基本上分别聚集在不同的象限,相距较远,样本间多样差异较大(t=22.444,P=0.004),见图5。
Figure 5Figure 5 PCoA diagram of Beta diversity in intestinal flora between two groups of mice
2.5 两组小鼠肠道菌群组间差异物种分析2.5.1 两组小鼠肠道菌群组间与组内差异分析Anosim相似分析结果显示,两组小鼠肠道菌群差异组间大于组内,差异有统计学意义(R=0.476,P=0.001),见图6。
Figure 6Figure 6 Analysis of similarities (ANOSIM) of intestinal flora between two groups of mice
2.5.2 肠道菌群差异物种分析在门水平,MX组未明确细菌(Unidentified_ Bacteria)、蓝细菌(Cyanobacteria)、易感微生物(Elusimicrobia)、弯曲杆菌(Campilobacterota)丰度高于DZ组,差异有统计学意义(P均0.05),见图7。
Figure 7Figure 7 Differential species analysis of intestinal flora at the phylum level between two groups of mice
在属水平,共有27类菌的丰度在两组小鼠肠道菌群内有差异(P均0.05)。丰度较高的前10位肠道菌群:MX组普雷沃菌科_UCG-003(Prevotellaceae_UCG-003)、拟杆菌属(Bacteroides)、毛螺菌科NK4A136组(Lachnospiraceae_NK4A136_group)、瘤胃球菌属(Ruminococcus)、普雷沃菌科_UCG-001(Prevotellaceae_UCG-001)、普雷沃菌属(Prevotella)、大肠埃希菌(Colidextribacter)、毛螺菌科_UCG-006(Lachnospiraceae_UCG-006)丰度高于DZ组,罗姆布茨菌(Romboutsia)、土杆菌属(Turicibacter)丰度低于DZ组,差异有统计学意义(P0.05),见图8。
Figure 8Figure 8 Differential species analysis of intestinal flora at the genus level between two groups of mice
2.5.3 两组小鼠肠道菌群LEfSe分析LEfSe分析结果显示,两组共有21种肠道菌群丰度有差异,其中梭状芽孢杆菌纲(Clostridia)、普雷沃菌科(Prevotellaceae)、毛螺菌科(Lachnospiraceae)、毛螺菌目(Lachnospirales)、Prevotellaceae_UCG-003、肠杆菌目(Enterobacterales)、肠杆菌科(Enterobacteriaceae)、埃希菌-志贺菌属(Escherichia-Shigella)、大肠埃希菌种(Escherichia_coli)、颤螺旋菌目(Oscillospirales)、拟杆菌科(Bacteroidaceae)、Bacteroides、Lachnospiraceae_ NK4A136_group、颤螺旋菌科(Oscillospiraceae)、瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)丰度在MX组升高,另外Peptostreptococcales_Tissierellales、Romboutsia_ilealis、Romboutsia、消化链球菌科(Peptostreptococcaceae)、丹毒丝菌科(Erysipelotrichaceae)、丹毒丝菌目(Erysipelotrichales)丰度在DZ组升高(P0.05)。在属水平上,Prevotellaceae_UCG-003、Escherichia-Shigella、Bacteroides、Lachnospiraceae_ NK4A136_group在MX组丰度增高;Romboutsia丰度在DZ组增高(P0.05),见图9。
Figure 9Figure 9 Histogram of LEfSe analysis of intestinal flora between two groups of mice
3 讨论
肠道是一个复杂的微生态系统,其拥有一个密集而多样的微生物群落,称之为肠道菌群,该菌群与宿主共同进化以建立相互关系[5]。肠道菌群对宿主健康的主要作用表现在分解不可消化的碳水化合物[6]、合成维生素[7]、调节宿主防御[8]及调控肿瘤[9],尤其在肿瘤生长过程中发挥了重要作用。已有研究表明肠道菌群与多种肿瘤的发生、发展和治疗效果密切相关,如结直肠癌[10,11]、肺癌[12]、胃癌[13]、肝癌[14]、黑色素瘤[15,16]等。目前有关肠道菌群在结直肠癌方面的研究较多,已发现部分特异差异菌群,并进行了深入的机制研究,如研究发现Colidextribacter通过增加癌基因bcl-2和bcl-xl的表达,抑制结肠细胞凋亡,从而促进肿瘤的形成[17]。产肠毒素脆弱拟杆菌可产生脆弱拟杆菌毒素,与结肠上皮细胞相互作用,激活调节T淋巴细胞并降低白介素(IL)-2水平,随着IL-2水平的下降,辅助T淋巴细胞(Th17)的产生导致IL-17水平升高,促进癌细胞存活和增殖[18]。双歧杆菌能增强树突状细胞功能,导致肿瘤微环境中CD8+ T细胞的启动和聚集介导效应,从而增加程序亡受体-配体1(PD-L1)特异抗体治疗效果,抑制结肠癌的发展[19]。
关于肠道菌群和食管鳞癌相关的研究较少,目前文献已报道的差异菌群多为从口腔取材,肠道菌群报道较少。位俊敏等[20]研究发现食管癌患者口腔中卟啉菌属表达升高。ZHAO等[4]报道食管癌患者唾液菌群中显著增加的菌群为Firmicutes、革兰阴菌门(Negativicutes)、硒单胞菌门(Selenomonadales)、Prevotellaceae、Prevotella和韦荣菌科(Veillonellaceae),而Proteobacteria、β-变形杆菌门(Betaproteobacteria)、奈瑟菌目(Neisseriales)、奈瑟菌科(Neisseriaceae)和奈瑟菌属(Neisseria)则显著减少。而DENG等[21]研究发现在属水平上,食管鳞癌患者粪便中链球菌(Streptococcus)、双歧杆菌(Bifidobacterium)、Subdoligranulum、布劳特菌属(Blautia)、Romboutsia、柯林斯菌属(Collinsella)、Paeniclostridium、多尔菌属(Dorea)和阿托波菌属(Atopobium)丰度显著增加,而毛螺菌属(Lachnospira)、Bacteroides、Agathobacter、Lachnoclostridium、副拟杆菌属(Parabacteroides)、帕拉普菌属(Paraprevotella)等菌属丰度降低。可见上述研究报道的菌群存在很大差别,纵观之前文献报道的虽为同一类型肿瘤患者,但肠道菌群中检测出的具有统计学意义的菌群差别也较大,考虑肠道菌群是一个复杂的微环境,容易受到患者饮食、情志、基础疾病及药物等的影响,故本研究选取4NQO原位诱导食管癌模型小鼠粪便为检测标本,最大限度使饮食、环境等外界因素达到统一,尽量避免误差。
本研究结果显示,MX组与DZ组相比肠道菌群的物种丰富度和多样明显降低。两组肠道菌群差异物种分析显示,MX组小鼠粪便中Prevotellaceae_UCG-003、Bacteroides、Lachnospiraceae_NK4A136_group、Ruminococcus、Prevotellaceae_UCG-001、Prevotella、Colidextribacter、Lachnospiraceae_UCG-006丰度高于DZ组,Romboutsia、Turicibacter丰度低于DZ组。LEfSe分析结果显示,在属水平上,Prevotellaceae_UCG-003、埃希菌-志贺菌属(Escherichia-Shigella)、Bacteroides、Lachnospiraceae_ NK4A136_group在MX组丰度明显增高,Romboutsia丰度在DZ组明显降低。两种检验分析中均有统计学差异的菌属为Prevotellaceae_UCG-003、Bacteroides、Lachnospiraceae_NK4A136_group和Romboutsia,这4种菌属可能更具有生物标志物意义。Bacteroidota是肠道菌群的主要成分,其与Firmicutes约占肠道菌群的90%以上,研究证实拟杆菌属(Bacteroidetes)在结直肠癌患者粪便菌群中丰度明显增高[22,23],并有研究发现拟杆菌属在食管鳞癌诊断中准确率较高[21];Prevotellaceae在食管癌患者口腔菌群中及结直肠癌患者粪便菌群中丰度虽有明显增高[4,24],但本研究结果与其一致。但Lachnospiraceae_NK4A136_group及Romboutsia在结直肠癌及胃癌等肿瘤患者中丰度虽有明显变化[21,25,26],但本研究结果与之不同,因此还需进一步研究检测确定。
综上所述,食管鳞癌原位模型小鼠肠道菌群物种多样降低,存在特异差异菌属,可为食管癌的诊断提供参考。虽然本研究发现了MX组较DZ组小鼠肠道菌群显著改变,但16SrDNA为半定量检测,故仍需宏基因组学或靶向微生物学的研究进一步明确差异菌群,并进行更加深入的机制研究来进行验证,寻找食管鳞癌特异的靶菌群。
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