急性脑卒中患者肠道菌群特征课件.pptx

1、急性脑卒中患者肠道菌群特征及TMAO水平研究高通量测序分析微生态方法及应用我们的祖先就对生态问题感兴趣 我打猎的地方有多少种不同的动物？（-多样性）都是一些什么种类的动物？（分类，taxonomy）南山和北山有什么区别？（-多样性）哪些我可以吃，哪些会吃掉我？（相互作用，biomarker）3微生物生态问题（微生物组）-多样性：样品中有多少不同的种属/OTU(A,B各有6种颜色）例：炎症性肠炎患者肠道菌群多样性比正常人群高还是低？-多样性：不同样品有哪些共有种属？（A,B有两种共有颜色）例：不同地区/疾病的人群，有哪些肠道微生物是共有的，哪些是独特的？4定性 vs 定量评价 定性：仅考虑有无；

2、：一个样品中有多少？（A,B各有6种颜色）：样品间共有多少？（A,B一样，拥有相同的6种颜色）定量：考虑相对多度；：考虑平均度。（B分布更平均，因此多样性更高）：高多度种属共有更为重要（A,B 不一样，因为不同颜色的多度不同）55一些具体的参数-多样性 一个特定区域或生态系统内的多样性，经常用物种丰富度来度量（Shannon,PD,Chao,ACE,Coverage）-多样性 不同生态系统之间多样性的比较，是物种组成沿环境梯度或者在群落间的变化率，用来表示生物种类对环境异质性的反应(UniFrac,Jaccard,Srensens)群落结构和特征种属6测序适合解答上述问题吗？用16S rRNA

3、等标签序列来区分不同的物种，进而计算物种丰富度；用序列的频数来计算不同物种的相对丰富度，进而得到均度。rRNA标签所有物种都存在；具有不同进化速度区域，低可变区设计引物进行扩增，高可变区作为分类标记区分物种；丰富的数据库供参比8 as shown by our rapid expansion in ourknowledge to uncultured9微生态1.0Sanger 测序1011121314151617微生态2.0Next generation sequencing微生态2.0微生态2.0微生态2.0微生态2.0微生态2.0微生态2.0Bacterial Community Vari

4、ation in Human Body HabitatsAcross Space and Time,Costello et al.,Science 2009Modified from Hamady et al.Genome Research.2009Body sites sampledSequencing cost getting cheaperSanger-basedsequencingNext generationsequencing1st generation vs next generation sequencingtechnologieshttp:/ vs Mothur）测序错误的影

5、响Quince et al.2009,Nat MethodKunin et al.2010,Environ MicrobIllumina序列的测序纠错（Zhou et al.2011）生物信息学的发展（QIIME vs Mothur）聚类算法存在显著影响 不同frequency序列在OTU聚类中的贡献（Jiang et al.2012）经典聚类算法对OTU的稳定性影响，进而影响到OTU的数量和组成（He et al.2015）新的高效聚类工具（Rideout et al.2014）30测序错误/引物选择对菌群分析的影响(He et al.2013)31如果我们加上人工序列错误(He et al

6、.2013)32那么-多样性和群落结构呢？(He et al.2013)33测序错误对-多样性影响34不同分析方法菌群结构差距较大35特征群落尽管分析方法还存在诸多不足，但并未妨碍本质问题的揭示（大数据分析的特征）人体微生物组领域研究热点 疾病与菌群的相关性研究及机制阐述 利用菌群进行疾病的诊断和预测 通过饮食、益生元/菌、药物、FMT等干预菌群，从而治疗和预防疾病 开发新资源我们运用高通量测序开展的工作 IBD及其治疗中的肠道菌群变迁 不同抗生素对肠道菌群影响的比较研究 饮食和行为调整对肠道菌群影响的研究 口腔菌群在治疗中的变迁与口腔溃疡的关联研究 阴道菌群与妊娠不良结局，RVVC等 急性脑

7、卒中患者肠道菌群特征及TMAO研究Bacteriodes型与杂食相关，Prevotella型与素食相关非洲儿童肠道内，富集PrevotellaDe Filippo et al.2010 PNAS不同地区的分布特征 发达地区以Bacteroides为主，不发达地区以Prevotella为主Yatsunenko et al.2012 NatureTMA的发现 学习队列，前瞻性，50例患者（3年内发生心、脑梗死或死亡），50例对照；LC/MS全谱扫描血浆内的小分子，在2000多个物质中，选出40个符合条件者 进一步用各25例病例对照作为验证队列，选出18个 其中三种质荷比分别为76，104和118的

8、三种物质显著相关，可能来自于同一代谢途径 鉴定发现，76为TMAO（氧化三甲胺）；进一步推测，104是胆碱(choline)，118为甜菜碱（卵磷脂代谢物，betaine);给小鼠灌胃蛋黄，证实上述三种物质Wang et al.Nature 2011,472:57-66餐食中的卵磷脂的肠道菌群代谢产物TMA入血可氧化为致动脉粥样硬化因子-TMAOWang,Z et al.Nature.2011.红肉中的左旋肉碱生成TMA/TMAO 红肉中的左旋肉碱（L-carnitine）被肠道菌群（必须）转化为TMA 入血后转变为TMAO TMAO显著降低胆固醇逆向转运效率。胆固醇逆向转运至肝脏是体内清除过

9、剩胆固醇的主要机制，其转运效率的下降，将导致机体血胆固醇水平升高，而血胆固醇是被公认的促动脉粥样硬化因素。上调巨噬细胞清道夫受体SRA、CD36的表达。SRA、CD36受体可介导巨噬细胞吞噬脂肪，促进动脉粥样硬化的发生发展，是业已证实的致动脉粥样硬化因子。Koeth et al.2013 Nature Medicine 19:576-585与TMA/TMAO相关的细菌类别TMAO的人群数据 Quartile 1:6.18 M 动物实验发现：胆固醇、甘油三酯、脂蛋白，血糖等，唯有TMAO呈现与动粥一致的相关性(Wang etal.2011)Tang WHW et al.N Engl J Med 2013;368:1575-1584欧洲队列显示症状性动脉粥样硬化患者在Bacteroides型较少，Ruminococcus型较多Karlson et al.2012实验流程 共收集患者351例，对照232例；TMAO全部测试，菌群共测试210例