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研究背景:结直肠癌(colorectal cancer,CRC)是最常见的恶性肿瘤之一,是环境因素与自身基因组相互作用而引起的一个多基因、多步骤的过程。随着宏基因组技术的发展,越来越多的研究显示肠道菌群和结直肠癌相关。遗传性非息肉病性结直肠癌(Hereditary Nonpolyposis Colorectal Cancer,HNPCC)是最常见的遗传性大肠癌(Hereditary Colorectal Cancer,HCRC),是错配修复基因突变(mismatch repair,MMR)的常染色体显性遗传病。我们在临床中观察到在发病年龄等表型上不尽相同。如有些患者30-35岁即发生结直肠癌,有些患者则迟至55-60岁才发病,甚至在某些家系中,一部分突变携带者至今未发生任何HNPCC相关肿瘤。即便是在携带相同致病基因突变的患者中,也可以观察到这种结直肠癌表型上的差异。这种表型差异其中一部分可能与累及的具体MMR基因(hMLH1、hMSH2、hMSH6、hPMS1)和突变的类型相关,或者与其他遗传背景有关;另一部分则可能与环境因素有关,这其中是否也包括肠道菌群。这些致病性遗传背景较为一致的患者之间,其肠道菌群的分析有助于帮助我们更好的理解肠道菌群在结肠癌中的作用。本研究旨在通过比较HNPCC家系中不同表型患者之间、HNPCC患者和健康人、以及HNPCC(遗传性大肠癌,HCRC)和散发性结直肠癌(sporadic colorectal cancer,SCRC)之间的肠道菌群差异,探讨肠道菌群和HNPCC的相关性,以及肠道菌群在HNPCC发病中的作用。研究对象及研究方法:从我中心已建立的205个HNPCC家系中挑选符合研究要求的家系(包括CRC患者术前留取过粪便样本等),通过随访,完善家系成员基因检测和结肠镜检查,共纳入家系成员50例(MMR基因突变的结直肠癌患者10例、有MMR基因突变的腺瘤患者1 1例、MMR基因突变+结直肠未发病者7例,家系中无MMR基因突变+结直肠无病变者14例,结直肠癌患者配偶8例),散发性结直肠患者14例。对纳入研究对象的粪便样本进行DNA提取、制备,使用illumina Miseq测序仪进行样本16s-rDNAV4区测序。通过生物信息学分析,分别比较:①不同家系间的肠道菌群差异;②携带MMR基因突变的不同表型患者之间的肠道菌群差异,即携带MMR突变的结直肠癌患者、携带MMR突变的结直肠腺瘤患者和携带MMR基因突变无肠道病变者之间的比较;③MMR基因突变的CRC患者和无MMR基因突变的健康人的肠道菌群差异性;④不同遗传背景的肠道无病变人群之间的肠道菌群差异;⑤HNPCC患者和散发性结直肠癌患者之间的肠道菌群差异。研究结果:同样携带MMR基因突变,CRC患者和腺瘤患者之间的肠道菌群差异存在统计学意义(p<0.001),CRC患者和无肠道病变者间肠道菌群的差异也存在统计学意义(p=0.014),而腺瘤和无肠道病变者之间的肠道菌群无明显差异(p=0.645)。HNPCC患者和无MMR基因突变的健康人之间的肠道菌群差异存在统计学意义(p=0.004)。然而,无MMR基因突变的健康人和携带MMR基因突变的无CRC者(无论是腺瘤患者,还是无肠道病变患者)之间肠道菌群无显著差异(p=0.707,p=0.777)。HCRC和SCRC患者之间的肠道菌群差异存在统计学意义(p=0.001),PCA分析显示相比于SCRC,HCRC和健康对照之间的距离更近。在SCRC和HCRC的top20的差异菌属(p<0.05)中,Parvimonas和SCRC明显相关;与健康对照相比,Parvimonas在SCRC患者粪便中的丰度增高(p<0.05)。Spearman相关系数分析显示Parvimonas 和 Brevibacillus,Methylobacterium,Armatimonas/A rmatimonadetes_gp1,Granulicella and Phenylobacterium(SCRC 和 HCRC 的 top30 的差异菌属)呈正相关,而且与Fusobacterium正相关。结论:1.遗传性非息肉病性结直肠癌的发生除遗传因素外,还和肠道菌群相关,同样携带MMR基因突变,不同表型的患者肠道菌群存在显著差异(p<0.001)。肠道菌群的变化发生在腺瘤→癌以及癌形成后的过程中。2.遗传性非息肉病性结直肠癌患者的肠道菌群改变和MMR基因突变无关,MMR基因本身不影响肠道菌群。3.遗传性结直肠癌患者和散发性结直肠癌患者的肠道菌群的差异存在统计学意义。相比于散发性结直肠癌,遗传性结直肠癌患者的肠道菌群与健康对照更接近。相同的CRC表型,明显差异的菌群结构改变,支持肠道菌群是CRC的病因,而非只是结果。4.在遗传性结直肠癌和散发性结直肠癌具有统计学意义的差异菌属中,Parvimonas和散发性结肠癌相关,提示其可能是结直肠癌发生发展中起到始动因素,而非结直肠癌继发改变的菌属。5.遗传性非息肉病性结直肠癌患者菌群的变化和散发性结直肠癌患者不完全一致。提示进一步挖掘两组间的差异菌群/菌种,以及在散发性结直肠癌丰度比HNPCC更高的菌群/菌种,有望发现对结直肠癌发病有始动作用的菌群/菌种。