基于16srRNA基因测序对云南地区慢性中耳炎微生态环境的观察研究

来源 :昆明医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zjfjh2008
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[目的]1.通过16srRNA测序的方法得到慢性化脓性中耳炎(活动期)和中耳胆脂瘤中耳微生物群落的物种组成、物种间相互关系、群落的多样性以及功能的预测。2.利用16srRNA测序的方法得到对照组-相对“无炎状态下”的慢性中耳炎静止期/新鲜鼓膜穿孔后中耳内粘膜组织标本的中耳微生物群落的物种组成、物种间相互关系、群落的多样性以及功能的预测。3.通过生物信息学及统计学方法,将以上16srRNA测序的方法分析所得的在慢性中耳炎炎症状态下及相对“无炎状态下”各自中耳微生物群落构成、物种构成、物种多样性丰度及微生物功能的结果进行差异性比较,探究及明确慢性中耳炎炎症过程中致病微生物群落及物种构成,以及其致病作用相关的菌落。[方法]本研究收集2019年6月-2020年12月在昆明医科大学第一附属医院耳鼻咽喉一科手术的慢性化脓性中耳炎(活动期)患者中耳肉芽标本及中耳胆脂瘤患者胆脂瘤标本,以上标本由术后病理诊断结果同步证实。同时收集(慢性化脓性中耳炎静止期/外伤性鼓膜穿孔)鼓室黏膜标本作为“相对无炎症状态”对照组标本。共计标本26例,其中T1组(“相对无炎症状态”对照组)6例,T2组(中耳胆脂瘤标本组)13例,T3组[慢性化脓性中耳炎(活动期)中耳肉芽组]7例。通过设计16S v3-v4区特定引物扩增特异区域,得到420bp左右扩增片段。加接头,采用NovaSeq平台,测序得到2X250bp的双端数据,通过拼接获得较长序列,最后对16srRNA测序结果进行生物学信息分析。[结果]1.聚类OTU与物种注释:26个样本共产生13942个OTU。在门(Phylum)分类水平上,“相对无炎症状态”T1组主要菌群为变形杆菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)涉及7个菌属,分别为溶杆菌属(Lysobacter)、黄杆菌属(Flavobacterium)、砂单胞菌属(Arenimonas)、亚组10属(Subgroup 10)、海藤黄色单胞菌属(Luteimonas)、交替红色杆菌属是(Altererythrobacter)和葡萄球菌属(Staphyiococcus),中耳胆脂瘤T2组与慢性化脓性中耳炎(活动期)T3组主要菌群为变形杆菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)组成,涉及到6个菌属,分别为溶杆菌属(Lysobacter)、黄杆菌属(Flavobacterium)、砂单胞菌属(Arenimonas)、亚组 10 属(Subgroup 10)、海藤黄色单胞菌属(Luteimonas)和交替红色杆菌属是(Altererythrobacter)。葡萄球菌属(Staphyiococcus)在T1组的丰度相比较T2和T3组,呈明显上升趋势。2.样本共有独有的菌群分析:TI有9228种OTU,T2有12033种OTU,T3有9991种OTU。其中有7187个OTU,为T1、T2、T3所共有,626个OTU为TI独有,2233个OTU为T2独有,926个OTU为T3独有。3.样本菌群多样性比较:T3组simpson指数最高,T2组simpson指数最低(P=0.019),T1组、T2组、T3组之间chao指数(P=0.24)无统计学差异。T3组中耳菌落多样性最小,T2组中耳菌落多样性最大。4.样本菌群间的分析比较:在门水平上T1组和T2组主要差异的菌落为异常球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus),迷踪菌门(Elusimicrobia)和 WS1。在门水平上T1和T3组主要差异的菌落为芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),迷踪菌门(Elusimicrobia),纤维杆菌门(Fibrobacteres)和 Hydrogenedentes。5.LEfSe分析结果:T1组,“相对无炎状态”对照组患者鼓室菌群中以下几种菌群丰度显著升高并具有临床意义:芽孢杆菌纲(Bacilli)→芽胞杆菌目(Bacillales)、葡萄球菌科(Staphylococcaceae)→葡萄球菌属(Staphylococcus)→金色葡萄球菌种(Staphylococcusaureus)、WS 属、Cloacimonadaceae、海旋菌属(Thalassospira);T2组,中耳胆脂瘤患者中耳菌群中几种菌群丰度显著升高并具有临床意义:FamilyXI科和W5053属;T3组,慢性化脓性中耳炎(活动期)患者中耳菌群中几种菌群丰度显著升高并具有临床意义:浮霉菌门(Planctomycetes)→ 浮霉菌纲(Planctomycetacia)、β-变形杆菌纲(Betaproteobacteriales)。6.样本菌落功能预测:样本中一级通路功能有细胞过程、环境信息过程、基因信息过程、人类疾病、代谢组学、有机系统,共6种,二级通路功能有42种。中耳胆脂瘤组个别样本,在免疫系统、折叠和分类和降解、聚糖生物合成与代谢、消化系统、萜类化合物和聚酮类化合物的代谢、环境适应、核苷酸代谢、复制和修复、翻译、感染性疾病:细菌性、转录、内分泌系统、排泄系统功能上呈现高表达,“相对无炎状态”对照组个别样本,在癌特异性、免疫性疾病、内分泌和代谢疾病、膜运输功能上呈现高表达。本研究还对FEGG通路进行了注释分析,找到26例样本共有的功能有42种,厌氧表型中,中耳胆脂瘤组丰度最大,主要由于拟杆菌门和厚壁菌门。在移动元件含量表型中,中耳胆脂瘤组丰度最大主要由于拟杆菌门,在兼性厌氧表型中,“相对无炎症状态”组相对丰度最大,主要由于厚壁菌门。在革兰氏阳性表型中,“相对无炎症状态”组丰度最大。在致病性(Pathogenic)表型中,中耳胆脂瘤组拟杆菌门(Bacteroidetes)所表达的丰度较另外两组明显更大。[结论]1.葡萄球菌属丰度的改变,可能是慢性化脓性中耳炎(活动期)和中耳胆脂瘤患者做诊断及预后的生物学标志物。2.样本菌群多样性“相对无炎症状态”组与慢性化脓性中耳炎(活动期)组和中耳胆脂瘤组有差异,中耳胆脂瘤组较“相对无炎症状态”组菌落多样性更大,慢性化脓性中耳炎(活动期)组较“相对无炎症状态”组菌落多样性更小。3.与“相对无炎症状态”组比较,慢性化脓性中耳炎(活动期)组和中耳胆脂瘤组中下述菌群联合减少:芽孢杆菌纲、葡萄球菌科、WS属、Cloacimonadaceae、海旋菌属,提示上述菌群有作为预测中耳微环境失调的生物学标志物的可能。4.本研究从慢性化脓性中耳炎(活动期)患者中鉴定出部分菌群如:.浮霉菌门、β-变形杆菌纲。中耳胆脂瘤患者中鉴定出部分菌群如:FamilyⅪ和W5053。上述菌群与慢性化脓性中耳炎(活动期)和中耳胆脂瘤的关系未有报道,有望为将来研究中耳菌群在慢性化脓性中耳炎(活动期)和中耳胆脂瘤发病中的作用及机制提供新的靶点与方向。5.中耳胆脂瘤致病性可能与拟杆菌门有关。
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