摘要
目的： 既往研究表明饮酒可引起多种靶器官损伤，其中饮酒导致的肠道菌群失调可能发挥重要作用。但既往研究多通过16SrRNA测序的方法分析菌群特征，存在难以鉴定到种水平，无法获得功能基因等缺陷。本研究通过宏基因组测序技术分析饮酒人群肠道菌群多样性、组成结构与功能的变化，以探索饮酒人群的肠道菌群特征，为预防和治疗酒精相关疾病提供理论依据和新思路。 方法： 1、研究对象：选取在陕西省大荔县招募的50名男性志愿者为研究对象，根据设定标准将其分为两组：（1）饮酒组（alcoholism）：共26名男性饮酒者；（2）对照组（control）：共24名男性不饮酒者。定义饮酒的标准为调査对象在过去一年中每周至少饮用3次含酒精50g及以上饮料，否则为不饮酒。 2、宏基因组测序：收集50例研究对象的粪便，提取DNA经检测合格后进行文库构建以及文库检测，库检合格后采用MGISEQ-T7PE150bp进行测序，测序得到的下机数据(RawData)将用于后期信息分析。 3、生物信息学分析：测序得到的原始数据质控后进行基因组装、基因预测，再进一步行物种注释及物种分析，功能注释及功能分析，包括不同水平物种丰度分析，α多样性及β多样性分析，组间差异物种分析，随机森林分析，使用Bowtie2及其他统计分析软件模型GMM对宏基因组数据比对识别，通过KEGGModule及KEGGPathway数据库注释，进行组间差异性功能分析。 结果： 1、基线资料：两组人群在年龄、体重指数、糖化血红蛋白、吸烟等方面均无统计学差异（P＞0.05）。 2、α多样性分析： （1）在属水平上，饮酒组Shannon指数、Simpson指数、Invsimpson指数水平均低于对照组，存在显著差异（P＜0.05），表明饮酒组人群肠道菌群多样性低于对照组。 （2）在种水平上，饮酒组Shannon指数、Simpson指数、Invsimpson指数水平均低于对照组，存在显著差异（P＜0.05），表明饮酒组人群肠道菌群多样性低于对照组。 3、β多样性分析： （1）在属水平上，PCA分析、PCoA分析结果均表明两组样本总体上存在分离。PERMANOVA分析结果表明饮酒组与对照组人群肠道菌群结构存在显著差异（P＜0.05）。 （2）在种水平上，PCA分析、PCoA分析结果均表明两组样本总体上存在分离。PERMANOVA分析结果表明饮酒组与对照组人群肠道菌群结构存在显著差异（P＜0.05）。 4、组间差异物种分析： （1）在属水平上，两组间具有显著差异的菌属共有29种（P＜0.05），在相对丰度排名前20位的菌属中，饮酒组人群肠道内粪杆菌属（Faecalibacterium）、瘤胃球菌属（Ruminococcus）、另枝菌属（Alistipes）的相对丰度较对照组显著减低（P＜0.05）。 （2）在种水平上，两组间具有显著差异的菌种共有50种（P＜0.05），在相对丰度排名前20位的菌种中，饮酒组人群肠道内普拉梭菌（Faecalibacteriumprausnitzii）、布氏瘤胃球菌（Ruminococcusbromii）的相对丰度较对照组显著减低（P＜0.05）。 5、随机森林分析：按照差异物种对区分两组的贡献度大小排序，结果表明贡献度最大的差异菌种为普拉梭菌（Faecalibacteriumprausnitzii）。 6、组间差异功能分析： （1）肠道-大脑模块（gutbrainModules，GBM）差异分析：与对照组相比，饮酒组人群中相对丰度显著增加的差异通路为甲基萘醌合成Ⅱ通路[Menaquinonesynthesis(vitaminK2)Ⅱ]，相对丰度显著减少的差异通路包括谷氨酸代谢I通路（GlutamatedegradationI）、乙酰胆碱合成（Acetylcholinesynthesis）、γ-氨基丁酸合成（GABAsynthesisI）通路等（P＜0.05）。 （2）肠道代谢模块（gutmetabolicModule，GMM）差异分析：与对照组相比，饮酒组人群中相对丰度显著增加的差异通路为乳糖代谢通路（lactosedegradation），相对丰度显著减少的差异通路包括淀粉降解通路（starchdegradation）、丙氨酸代谢I通路（alaninedegradationI）、半胱氨酸生物合成/同型半胱氨酸代谢通路（cysteinebiosynthesis/homocysteinedegradation）等（P＜0.05）。 （3）KEGG功能单元模块（module）差异分析：在相对丰度排名前20位的差异KEGGmodule中，与对照组相比，饮酒组人群中相对丰度显著增加的KEGGmodule为甲氧西林耐药（Methicillinresistance），相对丰度显著减少的KEGGmodule包括环丝氨酸生物合成，精氨酸/丝氨酸（Cycloserinebiosynthesis，arginine/serine=＞cycloserine）、脂肪酸生物合成（Fattyacidbiosynthesis，initiation）等（P＜0.05）。 结论： 1.在属水平上及种水平上，饮酒人群与对照组人群肠道菌群结构存在显著差异。在饮酒人群肠道内，粪杆菌属、瘤胃球菌属、另枝菌属、普拉梭菌及布氏瘤胃球菌的相对丰度较对照组显著减低，其中普拉梭菌为饮酒人群的特异菌种。 2.饮酒人群中乙酰胆碱合成、γ-氨基丁酸合成、谷氨酸代谢I通路、同型半胱氨酸代谢等通路的下调，可能引起肠、肝、脑等靶器官的损伤，促进酒精相关疾病的发生和发展。
NETL