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云南世居汉族、白族和彝族高血压与肠道菌群及代谢物的关联研究

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【目的】 以肠道菌群及血清代谢物与不同民族高血压的关联为切入点,通过16S高通量测序和代谢组学联合分析比较肠道菌群及代谢物在云南世居汉族、白族和彝族高血压人群的差异特点,结合前期西南队列营养流行病学基线调查,筛选介导云南世居不同民族高血压发生的特征菌群与差异代谢物并对其进行相关性分析,解释其在介导不同民族高血压发生中的作用,进一步探讨云南世居不同民族高血压发生的可能机制。 【方法】 本研究依托国家重点研发计划“精准医学”重点专项项目已建立的中国多民族队列(ChinaMulti-EthnicCohort,CMEC)云南现场基线调查,选择队列项目点云南省丽江市永胜县世居汉族高血压人群、云南省大理市鹤庆县世居白族高血压人群和云南省楚雄市永仁县彝族高血压人群作为研究对象。依据国际高血压定义标准筛选,将研究对象分为汉族组、白族组和彝族组。收集其血清及粪便样本后严格按照研究纳入及排除标准最终选取汉族组30人,白族组20人,彝族组16人的粪便样本进行16SrRNA高通量测序,同一人的血清样本进行非靶向代谢组学分析。基于16SrRNA高通量测序和代谢组学分析三个不同民族间肠道菌群结构改变和代谢物的差异,深入挖掘影响不同民族高血压发生的关键菌株和关键代谢物,结合以上分析,与基线调查人群基本信息进行关联,初步探索肠道菌群和代谢物在介导不同民族高血压发生的可能影响因素及作用机制。 【结果】 1.队列人群基本特征结果分析:汉族人群调查总人数10201人,其中高血压患者3052人,患病率为29.91%;白族人群调查总人数6310人,其中高血压患者2299人,患病率为36.4%;彝族人群调查总人数6147人,其中高血压患者2353人,患病率为38.3%。三个民族之间患病率存在差异,汉族与白族、白族与彝族、汉族与彝族人群中高血压患病率差异有统计学意义(Ρ<0.001,Ρ=0.033,Ρ<0.001)。 2.肠道菌群多样性结果显示,汉族分别与彝族、白族组相比,汉族组肠道菌群群落丰富度及多样性均较低(P<0.05)。三组不同民族组所含OTU数目不尽相同,彝族高血压人群相较白族、汉族高血压人群肠道菌群物种相对丰度较高,特有肠道菌群物种较多。本研究发现,拟杆菌门(Bacteroideta)在白族组相对丰度最高,汉族次之,彝族组最低,差异有统计学意义(P<0.05);髌骨细菌门(Patescibacteria)在汉族组相对丰度最高,白族次之,彝族最低,差异有统计学意义(P<0.05)。布劳特氏菌属(Blautia)有益菌相对丰度汉族最高,彝族次之,白族最低,且差异有统计学意义(P<0.05)。狭窄梭菌属1(Clostridium_sensu_stricto_1)有益菌相对丰度在白族最高,彝族次之,汉族最低,且差异有统计学意义(P<0.05)。 3.代谢组学结果分析显示,汉族与白族两组间差异代谢物比较,差异代谢物数量最多,为208个;汉族与彝族组差异代谢物最少,为100个;彝族与白族组差异代谢物数量居中,为192个。汉族与白族有7个重要差异代谢物:13-羟基-9-甲氧基-10-氧基-11-十八烯酸(13-Hydroxy-9-methoxy-10-oxo-11-octadecenoicacid)、甲基纤维素(Methylcellulose)、PE(18∶4(6Z,9Z,12Z,15Z)/20∶5(5Z,8Z,11Z,14Z,17Z))、乙酰翼肽C(AcetylpterosinC)、Beta-Solamarine、透皮素A(PermetinA)和DG(15∶0/14∶1(9Z)/0∶0)。汉族与彝族5个重要差异代谢物:糠醛叶黄素(Furohyperforin)、MG(0∶0/24∶1(15Z)/0∶0)、TriptohypolF、PE(P-16∶0e/0∶0)和乙酰翼肽C(AcetylpterosinC)。白族与彝族6个重要差异代谢物:10,20-二羟基二十烷酸(10,20-Dihydroxyeicosanoicacid)、5-壬基四氢呋喃甲酸(5-Nonyltetrahydro-2-oxo-3-furancarboxylicacid)、13-羟基-9-甲氧基-10-氧基-11-十八烯酸(13-Hydroxy-9-methoxy-10-oxo-11-octadecenoicacid)、苯醌乙酸(Benzoquinoneaceticacid)、Phenylalanyl-Tryptophan和2-羟基-3-甲氧基雌酮(2-Hydroxy-3-methoxyestrone)。白族组与彝族组的差异代谢物Phenylalanyl-Tryptophan、Phenylalanylphenylalanine、LysoPE(0∶0/18∶3(6Z,9Z,12Z))等呈普遍下调趋势,而白族组呈普遍上调趋势。此外,在彝族和白族组差异代谢物贡献度较大的是BlumealactoneA、CyclocalopinC1、Osmaronin和4''-Dihydroabscisicacid。汉族组与白族组差异代谢物20-Hydroxy-PGF2a、Tyrosyl-Isoleucine、Isoleucyl-Tyrosine、LeuGlnLysSerLeu等在白族组种普遍呈上调趋势,而汉族族则呈下调趋势。汉族与白族两组间差异代谢物贡献度较大的是P-Hydroxyphenylbutazone、AcetylpterosinC、13-Hydroxy-9-methoxy-10-oxo-11-octadecenoicacid和{[(2E)-3-phenylprop-2-en-1-yl]oxy}sulfonicacid。汉族组与彝族组差异代谢物3-Indoleaceticacid、PE(P-16∶0e/0∶0)、15-OxoEDE、(+/-)12(13)-EpOME、(13R,14R)-7-Labdene-13,14,15-triol等在彝族族呈上调趋势,BlumealactoneA、GluTyrLys、Lepidiumterpenylester等则呈下调趋势。此外,在汉族与彝族的代谢差异物中贡献度较大的是BlumealactoneA、P-Hydroxyphenylbutazone、AcetylpterosinC和Norsticticacid。汉族与白族组差异代谢通路存在富集显著性的共9条,主要为精氨酸生物合成、磷脂代谢、咖啡因代谢通路。汉族与彝族组差异代谢通路存在富集显著性的共32条通路,其中亚油酸代谢、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸的代谢通路较为重要。白族与彝族组差异代谢通路存在富集显著性的共12条通路,主要为亚油酸代谢、丙氨酸天冬氨酸和谷氨酸的代谢和精氨酸生物合成。 4.汉族特征菌群Blautia与尿酸(UREA)呈正相关(r>0,P<0.05)。白族特征菌群Clostridium_sensu_stricto_1与甘油三酯(TG)和GGT呈负相关(r<0,P<0.05),与LDL呈正相关(r>0,P<0.05)。彝族特征菌群Virgibacillus与白蛋白(ALB)显著负相关(r<0,P<0.01)。 【结论】 1.云南世居汉族、白族和彝族人群高血压患病率分别为29.91%、36.4%和38.3%,三个民族之间高血压患病率存在差异。 2.云南世居汉族白族彝族高血压人群中肠道菌群存在差异,高血压人群肠道群落结构发生改变,菌群多样性及丰富度较正常人群降低。布劳特氏菌(Blautia)相对丰度汉族最高。狭窄梭菌属1(Clostridium_sensu_stricto_1)相对丰度在白族最高。彝族组拟杆菌属(Bacteroides)和枝芽胞杆菌属(Virgibacillus)丰度的升高可能使得炎症水平升高,考虑可能参与彝族高血压的发生发展。 3.在汉族与白族差异代谢物中发现3种脂肪酸、1种萜类、1种吲哚类化合物、1种碳水化合物和1种新型多肽抗生素起着重要作用。汉族与彝族差异代谢物中发现2种萜类、2种脂肪酸、1种吲哚类化合物。白族与彝族差异代谢物中发现4种脂肪酸、1种氨基酸和1种类固醇。不同民族间差异代谢物主要富集在亚油酸代谢、磷脂代谢和丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸的代谢通路。 4.不同民族高血压人群肠道特征菌群可能与肝脏相关代谢有关,彝族高血压人群菌群失调可能与肝脏代谢紊乱或功能受损存在联系,白族特征菌群与肝脏脂代谢和肝损伤可能存在关联。

郝歌

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高血压 肠道菌群 代谢组学 汉族 白族 彝族

硕士

营养与食品卫生学

殷建忠

2023

昆明医科大学

中文

R5