各地区炎症性肠病患者肠道菌群特征观察性研究

摘要

目的识别不同地区炎症性肠病（IBD）患者肠道菌群生物标志物,建立预测模型,并探索其菌群功能变化特征。方法收集中国、美国（RISK）、美国（PRISM）、德国、印度和立陶宛6个队列1510例IBD患者和496名健康对照（HC） 16 srRNA基因序列。使用微生物组分析软件QIIME（v1.9.1）分析肠道菌群组成和多样性指标,使用微生物多样性分析软件LEfSe比较IBD患者与健康对照有统计学差异的肠菌标志物。随机森林法建立预测模型。PICRUSt预测菌群功能变化特征。结果 IBD患者肠道菌群α多样性显著低于HC（Wilcoxon秩和检验,P＜0.05）。中国、美国（RISK）、美国（PRISM）、立陶宛和德国队列IBD患者肠道菌群和HC菌差异具有统计学意义（Adonis,P＜0.05）,而印度队列未发现统计学差异。LEfSe分析显示,中国和美国（RISK）队列IBD患者肠道菌群变化较为一致,而德国、立陶宛和印度IBD患者肠道菌群变化具有较强的本地化特征。肠球菌属（Enterococciis）在中国、美国（RISK）和德国队列IBD患者中显著增加,肠杆菌科（Enterobacteriaceae）在中国和美国（RISK）队列IBD患者肠道显著增加,瘤胃球菌属（Ruminococcus）在中国、美国（RISK）、美国（PRISM）和印度队列IBD患者肠道中显著减少。各国队列分别建模预测当地人群,受试者工作特征（ROC）曲线下面积（AUC）为（86.48±4.91）%。以其中任一队列模型预测其他队列,中国、美国（RISK）和美国（PRISM）相互间预测AUC较高,其他两者间预测AUC较低。全样本整体建模预测中国、美国（RISK）、美国（PRISM）、德国、立陶宛和印度队列,AUC依次为90.1%、82.3%、79.6%、61.9%、65.5%和54.2%。功能分析显示,中国、美国（RISK）、美国（PRISM）和印度队列IBD患者肠道菌群谷胱甘肽代谢水平明显升高,醌类在中国、美国（RISK）、美国（PRISM）和印度队列IBD患者肠道中合成增加,而细菌的鞭毛组装,运动蛋白等功能在中国、德国和立陶宛队列IBD患者的肠道中明显下降。结论不同地区IBD患者肠道菌群具有较为一致的特征,但是地理因素依然对菌群产生很大的影响,后续研究需要对该问题进行探索。（中华检验医学杂志,2018, 41:734-741）