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文献解读|多组学揭示肠道菌群加剧急性胰腺炎的可能性

 

简介

 

有研究表明,肠道菌群的生态失衡可能与急性胰腺炎(AP)的病重程度有关,但关于AP患者中肠道微生物组、潜在致病菌以及宿主代谢组的全面理解尚不充分。因此,该研究旨在通过综合分析,包括对大量AP患者和健康对照者的粪便宏基因组测序、血清代谢组和脂质组的非靶向测定,同时考虑不同病因和病重程度的临床指标,来揭示AP与肠道菌群之间的联系。

 

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英文标题:Integrative metagenomic and metabolomic analyses reveal the potential of gut microbiota to exacerbate acute pancreatitis

中文标题:多组学揭示肠道菌群加剧急性胰腺炎的可能性

发表时间2024.03  

发表期刊:npj Biofilms and Microbiomes(IF:9.2)

测序技术:宏基因组、代谢组、扩增子、细菌基因组

 

技术路线 

 

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主要结果

 

1.AP患者肠道菌群α多样性降低,群落组成发生变化

与对照相比,AP患者肠道菌群物种丰富度和多样性均显著降低,PCoA也显示二者存在明显分离。秩和检验得出31株细菌在AP患者中显著富集,46株显著减少,且这77株菌的相对丰度之和超过了30%。

 

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图1 AP患者肠道微生物多样性及组成

 

2. AP病因和病重程度与肠道微生物有关

PCoA和PERMANOVA分析显示,病因和病重程度对AP患者的肠道菌群有显著影响。与对照相比,不同病因及不同病重程度的患者肠道菌群都发生了实质性的变化。此外,重症患者肠道内AP富集物种的总相对丰度也高于轻症及中症患者,AP减少物种则无显著差异。

 

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图2 病因和病重程度对肠道微生物组的影响

 

3.菌群与临床指标的相关性

一些AP富集物种如Veillonella spp. Enterococcus faecalis与肝功能指标(ALT、AST、TB、DB、γ-GT)和血脂指标(TG、CHOL)正相关。相反,一些AP减少物种如Monoglobus PectinilyticusFirmicutes bacterium CAG-94与肝功能指标负相关。此外,仅有Clostridium citroniae与血清消化酶显著相关。

 

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图3 AP相关菌群与临床指标的相关性

 

4. AP患者能量代谢消耗增加

PCoA分析表明,AP患者和对照在代谢组和脂质组方面存在显著差异。患者富集了包含碳水化合物、氨基酸等类别的147种代谢物以及三酰基甘油的88种脂质;对照富集了肉碱、胆汁酸等类的176种代谢物和甘油酸胆碱、鞘脂等类的298种脂质。这些代谢物参与精氨酸生物合成、丁酸盐代谢等途径,表明AP患者的能量代谢消耗增加。

 

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图4 AP患者与健康对照血清代谢组和脂质组的差异

 

5.源自患者的病原菌加剧小鼠急性胰腺炎

分离得到500多株细菌,选择6株(3株AP患者富集,3株减少)进行小鼠灌胃实验。与对照相比,灌胃AP减少菌株也导致了轻度胰腺炎,灌胃AP富集菌株的小鼠血清淀粉酶和脂肪酶水平显著高于其他各组。此外,免疫荧光检测、ELISA、组织病理学等结果表明,灌胃患者富集菌株所诱导的病重程度高于其他处理。

 

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图5 小鼠胰腺的组织病理学、酶学和炎症水平

 

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图6 小鼠肠道组织病理学、炎症因子和肠屏障蛋白表达

 

研究结论

 

综上所述,该研究通过综合多组学方法,确认了肠道菌群在AP发生发展中的重要作用,特别是与能量代谢和炎症调控相关的方面,为理解AP的病因和探索可能的微生物靶向治疗策略提供了科学依据。

 

参考文献:

[1] Jianjun Liu, Qiulong Yan, Shenghui Li. et al. Integrative metagenomic and metabolomic analyses reveal the potential of gut microbiota to exacerbate acute pancreatitis. npj biofilms and microbiomes.2024

 


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