代償期和失代償期肝硬化病人的腸道菌群研究.pdf

1、肝硬化是一種慢性疾病，在疾病發(fā)生早期，肝硬化患者和健康人的肝功能無(wú)顯著差異或者差異較小。伴隨著靜脈曲張，肝性腦病，腹水等并發(fā)癥的產(chǎn)生，病情轉(zhuǎn)入肝硬化失代償期，最終導(dǎo)致終末期肝病。研究表明，肝臟的病變和腸道菌群變化密切相關(guān)。腸道菌群的紊亂和移位，會(huì)刺激炎癥因子和炎癥的發(fā)生，繼而誘發(fā)肝性腦病，敗血癥等并發(fā)癥。同時(shí)，肝硬化患者膽汁酸的分泌以及進(jìn)入小腸的膽汁都會(huì)減少，繼而影響腸道菌群的組成。既往的研究發(fā)現(xiàn)，肝硬化病人和健康人的腸道菌群組成明顯不

2、同，患者的腸桿菌科，韋榮球菌科等明顯增加，毛螺菌科細(xì)菌比例明顯下降，而且大部分的病原菌源自上消化道。同時(shí)發(fā)現(xiàn)腸道菌群中氨氣合成功能基因表達(dá)較高，又會(huì)加重肝臟代謝的負(fù)擔(dān)，進(jìn)一步增加病情。為理解腸道菌群在肝硬化發(fā)病進(jìn)程中的作用，本研究擬用腸道菌群全基因組測(cè)序數(shù)據(jù)，對(duì)肝硬化的發(fā)病進(jìn)程和腸道菌群的關(guān)聯(lián)進(jìn)行研究。
　　方法：
　　本研究以健康對(duì)照(H)，失代償肝硬化(decLC)，代償期肝硬化(cLC)為研究對(duì)象，利用腸道菌群全基因組

3、測(cè)序解析菌群的組成和功能基因組成，以尋找和疾病進(jìn)程（健康＞代償期肝硬化＞失代償期肝硬化）相關(guān)的菌群及功能基因，以探討肝功能代償和腸道菌群的關(guān)聯(lián)。并對(duì)同一批人群進(jìn)行了生存隨訪，把患者分為死亡組(Death)和生存組(Alive)，以尋找和死亡因素相關(guān)的菌群。同時(shí)我們使用了新的算法以計(jì)算菌群的物種組合和功能基因組成，同時(shí)利用模擬數(shù)據(jù)和真實(shí)測(cè)序的數(shù)據(jù)，以測(cè)試新算法的效能。這部分內(nèi)容被單獨(dú)列為第二部分。
　　結(jié)果和討論：
　　和CL

4、C相比，deCLC患者腸道菌群的物種多樣性下降。CLC患者腸道菌群結(jié)構(gòu)和健康人更接近。33個(gè)菌種及63種功能基因，和疾病進(jìn)程正相關(guān);10個(gè)菌種及123種功能基因，和疾病進(jìn)程負(fù)相關(guān)，而這些菌可以聚在2個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。氨基酸合成路徑(ko01230，Biosynthesis of amino acids)，甲烷代謝(ko00680，Methanemetabolism)，轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的合成(ko00970，Aminoaeyl-tRNA biosynt

5、hesis)，和疾病進(jìn)程負(fù)相關(guān).氨代謝路徑(ko00910，Nitrogen metabolism)和疾病進(jìn)程正相關(guān)。另外一些重要的益生菌，如Akkermanisa muciniphila和Bifidobacterium longum，在CLC和健康對(duì)照中沒(méi)有差異。腸道菌群在肝硬化早期開(kāi)始失衡，且失衡狀態(tài)和疾病進(jìn)程相關(guān)。
　　Death患者和Alive患者在菌群總體上看沒(méi)有差異，但Death組的菌群多樣性顯著下降，一些重要的益生菌

6、和產(chǎn)丁酸鹽菌，如Bifidobacterium longum，Oscillibacter valericigenes，Ruminococcus obeum，這3個(gè)菌種也和疾病進(jìn)程顯著相關(guān)。
　　用隨機(jī)森林模型和疾病進(jìn)程相關(guān)的43個(gè)菌。構(gòu)建肝硬化的診斷模型，通過(guò)模型可以計(jì)算出疾病概率(POD)，POD和疾病進(jìn)程顯著相關(guān)。獨(dú)立樣品驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，POD可以用來(lái)診斷CLC和H(0.7925)，以及deCLC和H(0.8679準(zhǔn)確率)。該模型對(duì)

7、CLC和deCLC也有一定的區(qū)別能力(AUC=0.6474)。但POD對(duì)Alive和Death無(wú)區(qū)別能力。
　　開(kāi)發(fā)出了multiple best local alignments(MBLA)進(jìn)行功能基因注釋?zhuān)M數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率可從25.61％提到92.15％。另外開(kāi)發(fā)出uniCo(Unique Coefficient)構(gòu)建菌群的物種組成和基因組成，對(duì)一個(gè)真實(shí)的混合菌群數(shù)據(jù)集進(jìn)行測(cè)試后，其相關(guān)度可從0.57提高到0.809(Pears