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目的:采用体外分批发酵技术、二代测序技术和气相色谱法,探究孤独症(Autism spectrum disorder,ASD)患儿粪便菌群在不同底物的影响下,菌群和短链脂肪酸(Short chain fatty acids,SCFAs)的变化,寻找有潜力改善孤独症患儿肠道微生态和临床症状的底物成分。材料与方法:①选择2016年12月至2017年10月解放军总医院儿科的15例ASD患儿为研究对象,评估患儿的临床症状,并对其中7例行粪微生态制品移植(Fecal Microbiota Transplantation,FMT)治疗;选择15名匹配的健康儿童为对照组。②收集ASD患儿治疗前(A组)、治疗后一个月(B组)和健康对照(N组)的粪便,稀释成10%悬浊液,然后接种到以YCFA为基础培养基、分别添加了黏蛋白(MUC)、木糖醇(XYI)、甘露糖醇(MAI)、低聚木糖(XOS)、低聚果糖(FOS)、菊粉(INU)和可溶性淀粉(STA)的肠微生态小型模拟发酵系统中,批量发酵48小时。③用气压计测量发酵24小时的产气气压,气相色谱法检测发酵前、发酵24小时和发酵48小时的短链脂肪酸浓度,二代测序技术检测发酵前和发酵48小时的菌群16S rDNA。结果:①粪便菌群:与N组相比,A组的粪便菌群α多样性显著降低,从菌群属水平来看,链球菌属、瘤胃球菌属和肠球菌属相对丰度显著增加,罗氏菌属,粪杆菌属,巨单胞菌属显著降低;在FMT治疗后,B组菌群α多样性较A组增加,与N组无显著差异,上述差异菌属均不同程度的改善。②发酵液菌群:A组菌群在XYI培养基发酵后,菌群结构与N组的粪便菌群结构最接近,其α多样性在A组中最高;YCFA和MUC的α多样性与N组相比差异显著;MAI、XOS、FOS、INU和STA培养基与N组差异不显著,但相对XYI来讲,多样性较低。XYI能促进A组菌群中布劳特氏菌属、Anaerofustis、Odoribacter、Butyricimonas的相对丰度增加,瘤胃球菌属、乳杆菌属、链球菌属、双歧杆菌属、乳球菌属的相对丰度降低。在FMT治疗后,B组菌群在各培养基发酵后,α多样性均有不同程度的升高,菌群结构改善,与N组差异缩小或无显著差异。③粪便短链脂肪酸:A组、B组和N组的粪便短链脂肪酸差异不显著。④发酵24H培养基产气:A组YCFA和XYI培养基产气显著低于N组,A组添加MUC、MAI的培养基产气显著高于YCFA;A组内相比于YCFA,添加MUC、MAI、XOS、FOS、INU后,气体增长率显著高于N组。在治疗后B组,YCFA、XYI产气明显改善,与N无显著差异;MUC、MAI、XOS对菌群产气增长率与N无差异,FOS、INU差异缩小。⑤发酵后短链脂肪酸:发酵24H后,A组YCFA产生总酸、乙酸、丙酸、丁酸均低于N组(丁酸不显著),而48H差异不显著;B组SCFAs与N组无显著差异。在MUC、XOS、FOS、INU和STA的比较中,A组总SCFA增长率高于N组。A组MAI发酵24H的丙酸高于YCFA(校正后p=0.051),丙酸增长率显著高于N组,丁酸显著高于N组,丙酸/丁酸的比值和丙酸-丁酸的差值高于其他培养基。A组XYI发酵24H产生总酸、乙酸、丙酸、丁酸低于N组(丁酸不显著),而48H差异消失;丙酸/丁酸的比值和丙酸-丁酸的差值低于其他培养基。结论:①ASD患儿肠道菌群发酵蛋白质的能力低于健康儿童,发酵碳水化合物的能力高于健康儿童。②XYI是潜在的对ASD患儿有益的物质,有改善ASD患儿肠道菌群结构和SCFAs 比例的潜力。③MAI是潜在的对ASD患儿有害的物质,能增加丙酸的产生。④ASD菌群可利用肠黏液层中的黏蛋白产生较多丙酸,并维持菌群差异。⑤FMT能有效改善ASD患儿肠道菌群结构和其发酵底物的能力,不同程度的改善了患儿的临床症状。⑥单纯检测粪便中代谢物的含量并不能说明菌群的代谢活性。体外发酵能在排除肠黏膜吸收和食物残渣等干扰因素的条件下,更准确的展示菌群代谢活性,对临床饮食给予预测和指导。