论文部分内容阅读
第一部分分析比较结直肠癌患者与健康人肠道菌群的分布及多样性目的:应用16S rRNA测序技术,探索结直肠癌(colorectal cancer,CRC)患者肠道菌群的丰度及多样性,并分析筛选疾病标志菌群,为应用肠道菌群早期诊断CRC提供依据。方法:根据制定的纳入排除标准选择2019年8月至2021年1月于苏北人民医院确诊为结直肠癌的患者作为实验组,同期纳入健康个体作为对照组,收集患者一般资料(年龄、性别、体重指数、吸烟史、饮酒史和慢性疾病史),并收集其粪便样本,使用16S rRNA基因测序和SILVA(release 132)数据库分析比较肠道菌群丰度和结构差异。利用R语言、线性判别分析效应大小(Linear discriminant analysis Effect Size,LEf Se)等分析菌群丰度和多样性,并分析筛选疾病标志菌群,采用PICRUST2(Phylogenetic Investigation of Communities by Reconstruction of Unobserved States2)软件进行差异菌群功能预测。数据分析使用SPSS 23.0和R语言4.0.5进行,对分类变量采用Chi-square检验和Fisher’s精确检验;对连续变量采用t检验和Mann-Whitney U检验。所有的检验都是双侧的,P<0.05为差异具有统计学意义。结果:1.本研究共纳入研究对象36例,其中实验组18例,对照组18例,两组研究对象的一般资料无统计学差异(P>0.05)。2.36个样本一共过滤了1311998个读数,获得了3694个特征数据用于进一步分析,其中两组共有的特征数据647个。构建的稀释曲线趋于平缓,说明测序深度已基本足够,未检测到的物种较少。3.多样性分析,α多样性:与健康人相比,结直肠癌患者肠道菌群多样性和丰度均呈下降趋势,但差异无统计学意义(P>0.05)。β多样性:结直肠癌患者和健康人肠道菌群分布无明显差异(P>0.05)。4.物种差异分析,结直肠癌组和健康组在门水平上,两组肠道菌群中最丰富的两个门均是厚壁菌门和拟杆菌门,与健康组相比结肠癌组肠道菌群中厚壁菌门和拟杆菌门丰度较低,变形菌门和放线菌门、梭杆菌门丰度较高,差异无统计学意义(P>0.05),而疣微菌门在结直肠癌组含量较高,差异有统计学意义(P<0.05)。属水平上,在结直肠癌组中,拟杆菌属丰度最高,而在健康组中,粪杆菌属的丰度最高,差异无统计学意义(P>0.05)。LEf Se分析结果显示在属水平上,健康组和结直肠癌组共有18个属的丰度差异具有统计学意义(P<0.05),与健康组相比,结直肠癌患者肠道中毛螺菌属、巨单胞菌属、罗姆布茨菌丰度更低,而阿克曼氏菌属、瘤胃菌科_UCG-002属等丰度较高(P<0.05)。对特征数据采用PICRUS2软件分析发现涉及21个代谢通路,其中结直肠癌组显著高于健康组的代谢通路有14个,包括丙酮酸代谢通路、腺苷核苷酸降解、乙酰辅酶A代谢等;健康组显著高于结直肠癌组的代谢通路有7个,包括脂辅酶A生物合成、乙酸代谢等。结论:1.结直肠癌患者肠道菌群的多样性呈减少趋势,微生物群落结构发生了变化,在门水平上主要是疣微菌门的丰度相对较高。2.结直肠癌患者的肠道菌群的功能代谢发生变化,表现为丙酮酸代谢通路、腺苷核苷酸降解等增强,而脂辅酶A生物合成、乙酸代谢等下降。3.结直肠癌的发生发展伴随着肠道菌群的变化,对肠道菌群进一步监测,可能利于结直肠癌早期发现、早治疗。第二部分结直肠癌患者肠道菌群多样性与临床病理特征的关系目的:应用16S rRNA测序技术,探索结直肠癌患者肠道菌群的多样性与性别、肿瘤部位、肿瘤浸润深度及有无淋巴结转移的关系,为应用肠道菌群辅助判断结直肠癌的病理分期提供依据。方法:通过电子病历系统,收集第一部分中纳入的结直肠癌患者的临床病理特征数据(性别、肿瘤部位、肿瘤浸润深度、有无淋巴结转移),并根据临床病理特征数据对结直肠癌患者进行分组,分析方法同上,比较不同临床特征数据的结直肠癌患者肠道菌群的多样性和丰度差异。结果:1.该部分研究一共纳入18例结直肠癌患者,其中有男性患者11例,女性患者7例;结肠癌患者8例,直肠癌患者10例;T1-T2期患者6例,T3-T4期患者12例;无淋巴结转移患者11例,有淋巴结转移患者7例。2.18个样本一共过滤了649108个读数,获得2014个特征数据用于进一步分析。3.多样性分析,α多样性:不同性别、肿瘤部位、肿瘤浸润深度以及淋巴结转移状态的结直肠癌患者的肠道菌群多样性差异无统计学意义(P>0.05)。β多样性:不同性别、肿瘤部位、肿瘤浸润深度的结直肠癌患者的肠道菌群分布无明显差异(P>0.05),不同淋巴结转移状态的结直肠癌患者的肠道菌群分布差异具有统计学意义(P<0.05)。4.物种差异分析,与女性结直肠癌患者相比,男性患者肠道中嗜胆菌属的丰度更高,而丛毛单胞菌属的丰度较低(P<0.05);与直肠癌患者相比,结肠癌患者肠道中戈登氏杆菌属、柯林斯氏菌的丰度更高,而梭菌属的丰度较低(P<0.05);与T3-T4期结直肠癌患者相比,T1-T2期患者肠道中瘤胃球菌科UCG005、Pseudoflavonifractor、GCA.900066225等的丰度较高,而Tyzzerella4、细小单胞菌属的丰度较低(P<0.05);与无淋巴结转移的结直肠癌患者相比,有淋巴结转移的患者肠道中副拟杆菌属、拟杆菌属、颤螺旋菌属的丰度较高,而链球菌属、罗斯氏菌属、放线菌属等的丰度较低(P<0.05)。LEf Se分析结果显示在属水平上,与女性患者相比,男性患者肠道中共有7类细菌增多(拟杆菌门4类、变形杆菌门3类),3类细菌减少(拟杆菌门1类、变形杆菌门2类);与直肠癌患者相比,结肠癌患者肠道中共有9类细菌增多(拟杆菌门4类、变形杆菌门1类、放线菌门4类),2类细菌减少(均为拟杆菌门);与T1-T2期结直肠癌患者相比,T3-T4期结直肠癌患者肠道中共有6类细菌增多(厚壁菌门4类、放线菌门1类、拟杆菌门1类),30类细菌减少(变形菌门有1类、厚壁菌门有15类、放线菌门4类、拟杆菌门8类、黏胶球形菌门1类);与无淋巴结转移的结直肠癌患者相比,有淋巴结转移的结直肠癌患者肠道中共有34类细菌增多(放线菌门有12类、厚壁菌门有13类、变形菌门5类、互养菌门4类),17类细菌减少(拟杆菌门15类、厚壁菌门2类)。结论:1.不同性别、肿瘤部位、肿瘤浸润深度的结直肠癌患者肠道菌群多样性无明显差异。2.不同淋巴转移状态的结直肠癌患者肠道菌群结构发生了变化,主要表现为与无淋巴结转移的患者相比,有淋巴结转移的患者肠道中链球菌属、罗斯氏菌属、放线菌属等丰度较高,而副拟杆菌属、拟杆菌属等丰度下降。3.结直肠癌的进展伴随着肠道菌群的变化,对结直肠癌患者肠道菌群进一步监测,可能利于对结直肠癌的风险预测及病理分期评估。4.性别及肿瘤部位不同的患者肠道中存在差异细菌,建议应用肠道菌群对结直肠癌进行风险预测及病理分期评估时应考虑性别和肿瘤部位差异。