便秘患者肠道菌群的结构改变
Structuralchanges in the gut microbiome of constipated patients
期刊：Physiological genomics
时间：2014年7月24日 IF:2.782
便秘作为一种常见的病症，在全球的流行病学比例为成人2.5-79%，儿童0.7-29.6%。相对于较瘦的儿童，肥胖儿童便秘的流行病学比例更高。因为细菌占粪便总量的50％，可以想象便秘患者延长粪便在结肠中的停留时间对结肠的微生物生态是有影响的。目前有两个截然不同的证据支持便秘与肠道菌群间的关联性。一是便秘患者服用益生菌可以缓解其症状；另一方面，对于肠道菌群的研究表明健康人与便秘患者肠道菌群有显著性差异。本研究的目的就是通过16S rRNA基因的焦磷酸测序检测便秘患者肠道菌群。我们的研究揭示了便秘及非便秘患者肠道菌群在各个分类水平上的显著性差异。由于饮食会对肠道微生物组产生显著的影响，而之前的研究中饮食很少受到控制，我们的研究使用了许多经过验证的方法来评估两项研究的相对膳食摄入量组。
纳入本次研究的便秘患者需要符合：排便延迟或者困难两周或以上的时间，同时本次研究的所有人群皆为肥胖者，其BMI值高于95%人群的BMI值。作为对照组则为肥胖非便秘者。参与本次研究的所有人在近三个月内都未服用抗生素、益生菌、益生元、质子泵抑制剂或组胺受体拮抗剂。粪便样品收集提取DNA后进行16S rRNA基因V4-V5区间扩增，扩增子进行454焦磷酸测序。测序结果通过QIIME进行OTU聚类分析。
便秘患者组与对照组在男女比例、BMI值、BMI z-score、种族、谷丙转氨酶及谷草转氨酶这些指标上是相似的。对于α多样性，便秘组与对照组的Chao 1指数在样本大小为2826个OTUs时具有显著性差异。而β多样性上，大多数样品都是以健康状态（即是否便秘）进行聚类的，而不是年龄，种族或者性别，这表明了便秘与肠道菌群系统发育多样性间的联系。
在门水平的细菌组成上，总共有11个门的细菌在对照组及便秘组中被检测到，其中包括四个最常见的门：厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门及放线菌门（图1A，B）。相比于健康儿童，肥胖儿童肠道菌群中未检测到酸杆菌门、OP3门及TM7门。虽然展现出广泛的分布，便秘组相对于对照组其拟杆菌的丰度有显著地下降。我们的数据显示便秘患者肠道内厚壁菌门丰度升高的趋势，但无显著性差异。其他如放线菌门、变形菌门等其他的次要门则在便秘组和对照组间无差异。
图1. 便秘及对照组肠道菌群在门水平的分布。A：对照组肠道菌群在门水平上的平均分布。B：便秘组肠道菌群在门水平上的平均分布。C：个体细菌在门水平上分布。
在科以及属水平上，便秘组与对照组间是有显著性差异的，包括普雷沃氏菌科、毛螺菌科和疣微菌科。普雷沃氏菌科是唯一在便秘组丰度显著下降的细菌。其在对照组的平均丰度为31.68%，而在便秘组则显著地减少为2.78%（图2）。而属于厚壁菌门的毛螺菌科及疣微菌科细菌在便秘患者肠道则是增加的。毛螺菌科的增加主要是因为其中的劳特氏菌属、粪球菌属及瘤胃球菌属细菌的增加，而疣微菌科的增加则是因为瘤胃球菌属、柔嫩梭菌属及一种未知属的细菌增加（图3）。然而这些属在便秘患者与对照组中是没有显著性差异的。疣微菌科中的两个次要属Anaerotruncus属及梭菌属在便秘患者中显著性增加。值得注意的是传统的有益菌双歧杆菌属、乳酸菌属及链球菌属在便秘患者中的丰度高于对照组，虽然没有显著性差异。
图2. 便秘患者与对照组的肠道菌群在科水平呈现出显著性差异。*P <>
图3. 便秘患者与对照组的肠道菌群在属水平呈现出显著性差异。*P <>
通过本次研究发现，常规的益生菌补充也许对于便秘患者的肠道菌群重建帮助不大，因为从本次研究的结果看，便秘患者的双歧杆菌、乳杆菌及链球菌并不缺乏，这也与之前的一些研究结果一致。而含有普氏菌属的益生菌补充剂也许对于便秘患者能起到治疗的效果。同时我们发现低纤维的饮食可能是便秘患者肠道菌群中普氏菌降低以及进而导致肠道菌群失衡的主要原因。值得注意的是剧烈的肠道菌群结构的变化可能预示着细菌发酵终产物的变化（例如丁酸盐产量的增加），这可能在便秘的发病机理中起到一定的作用。
DO：10.1152/physiolgenomics.00082.2014
文案：研发部姜涛
编辑：医学市场部 潘旭兰
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