摘要
目的： 糖代谢异常与心血管疾病发生密切相关，而肠道菌群失衡可能是导致糖代谢异常发生的始动原因。本课题旨在通过宏基因组学研究糖代谢异常人群肠道菌群的特征及其功能意义，以期为其早期防治提供新的思路和理论依据。 研究方法： 1.本研究在陕西省关中地区大荔县两个村庄选取30-60岁受试者200例，进行基线调查，粪便DNA提取，建立数据库。对研究对象进行倾向性匹配分析（以年龄和性别为控制因素），最终纳入26例糖耐量异常人群和26例正常人群，分别作为糖耐量异常组（IGT组）和对照组（Control组）。 2.通过IlluminaHiSeq测序平台进行宏基因组测序，利用fastp、Bowtie2、MetaPhlAn4、HUMAnN3等生物信息学分析方法对原始数据进行质控、过滤、注释、分析，对比两组样本在α多样性、β多样性、物种丰度、差异物种、功能通路等方面的异同。 结果： 1.基线资料：IGT组的BMI、HbAlc显著大于Control组，差异有统计学意义（P＜0.05）。 2.α多样性：IGT组和Control组的肠道菌群在种、属水平上差异无统计学意义（P＞0.05）。 3.β多样性：PCA、PCoA和NMDS分析IGT组和Control组在种、属水平上肠道菌群差异有统计学意义（P＜0.05），IGT组肠道菌群多样性低于Control组。 4.物种丰度分析： 在门水平上，IGT组厚壁菌门丰度显著下降，拟杆菌门、放线菌门以及变形菌门的丰富显著增加。 在纲和目水平上，IGT组梭菌纲以及梭菌目的菌群丰度显著下降。 在科水平上，IGT组毛螺菌科以及消化链球菌科的丰度显著下降。 在属水平上，IGT组Phocaeicola属、柔嫩梭菌属、瘤胃球菌属、罗氏菌属、拟杆菌属丰度显著降低。大肠杆菌属、普雷沃特氏菌属、克雷伯氏菌属丰富显著增加。 在种水平上，IGT组巴氏杆菌、Clostridiumdisporicum、Olsenellaprofusa、丁酸弧菌、唾液乳杆菌等肠道菌群丰度显著降低。瘤胃乳酸杆菌、Raoultibactertimonensis等肠道菌群丰度显著增加。 5.差异物种：在种水平上两组共检测出660个菌种，共有21个菌种在Control组和IGT组间有差异（P＜0.05）。其中巴氏杆菌、瘤胃乳酸杆菌、Clostridiumdisporicum3个菌种在两组间具有显著差异性（P＜0.01）。IGT组的瘤胃乳酸杆菌、Clostridiumdisporicum丰度显著增加，巴氏杆菌丰度显著降低。 6.随机森林分析：Intestinibacterbartlettii及BlautiaspAF1910LB是IGT组和Control组的主要差异细菌（AUC为0.856，95%CI:0.7534~0.9596）。 7.功能分析 肠道代谢模块（GMM）：两组间共有16种具有显著差异的代谢通路（P＜0.05），其中，果糖降解，木聚糖降解，淀粉降解，岩藻糖降解，硝酸盐还原等在两组之间差异更显著（p＜0.01）。果糖降解，木聚糖降解，淀粉降解在IGT组中丰度降低。而岩藻糖降解，硝酸盐还原等在IGT组丰度增加。 KEGGModule：两组间共有101种具有差异的功能通路（p＜0.05），其中，半乳聚糖合成、脂肪酸生物合成、细胞壁代谢、有氧和无氧呼吸、景天酸代谢、琥珀酸代谢6种功能通路具有显著差异性（P＜0.01）。半乳聚糖合成、脂肪酸生物合成、细胞壁代谢、有氧和无氧呼吸在IGT组丰度显著降低。景天酸代谢、琥珀酸代谢在IGT组丰度显著增加。 KEGGPathway：两组间共有26种具有差异的功能通路（P＜0.05）。其中具有显著性差异的通路共有8条（P＜0.01），淀粉和蔗糖代谢，柠檬酸循环，光合生物中的碳固定，磷酸盐和磷酸盐代谢在IGT组显著富集，在Cotronl组未富集到。次生胆汁酸生物合成，药物代谢?细胞色素P450，初级胆汁酸生物合成，类胡萝卜素生物合成，在两组中均富集到，且在IGT组的丰富显著增加。 结论： 1.IGT人群和正常人群的肠道菌群的群落结构组成，关键物种以及代谢通路方面都存在差异，IGT患者的肠道菌群显示出一定程度的生态失调的特点。 2.Intestinibacterbartlettii及BlautiaspAF1910LB是IGT组和Control组的主要差异细菌。 3.IGT人群肠道菌群在淀粉和蔗糖代谢，柠檬酸循环，光合生物中的碳固定，磷酸盐和磷酸盐代谢等代谢通路显著富集，可能与糖耐量异常导致的心血管疾病的发生有关。
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