结直肠黏液腺癌肠道菌群结构与功能预测分析

摘要

目的 研究结直肠黏液腺癌(MAC)的肠道菌群结构与功能特征，探讨其在MAC发生、发展中的作用及潜在机制。方法 本研究为前瞻性研究，选择2023年1—12月在上海长征医院肛肠外科及上海市同济医院胃肠外科就诊且经电子结肠镜检查和病理明确诊断为MAC(MAC组)的患者64例，并选择同期就诊经电子结肠镜检查和病理明确诊断为结直肠普通腺癌(结直肠普通腺癌组)的患者40例。收集两组患者术前粪便样本，比较两组患者的年龄、性别、BMI、病理分期、生存时间，以及k-ras基因突变、BRAF基因突变、微卫星高度不稳定型(MSI-H)、术后手术部位感染(SSI)患者比例。采用16S核糖体核糖核酸(rRNA)基因扩增子测序技术，分析并比较两组患者肠道菌群α和β多样性、菌群结构和菌群代谢功能的差异。结果 两组间患者的年龄、性别构成、BMI,以及各病理分期、k-ras基因突变、BRAF基因突变、MSI-H、术后SSI患者比例比较，差异均无统计学意义(P值均>0.05)。MAC组患者术后2年生存率为67.2%,显著低于结直肠普通腺癌组的90.0%(P<0.05)。两组肠道菌群α多样性比较结果显示，MAC组患者PD whole-tree指数显著低于结直肠普通腺癌组(P=0.026),两组间Chao1指数、ACE指数、Shannon指数、Simpson指数的差异均无统计学意义(P值均>0.05)。PcoA图显示，MAC组与结直肠普通腺癌组的肠道菌群β多样性的差异有统计学意义(R=0.107,P=0.003)。将数据库GMrepo中的43例健康人群肠道菌群测序数据，与本研究收集的MAC及结直肠普通腺癌患者样本数据进行联合LEfSe分析，线性判断分析(LDA)值分布柱状图及进化分支图显示，在各分类水平(门、纲、目、科、属),MAC组、结直肠普通腺癌组及健康人群的肠道菌群组成均呈现显著性差异(LDA值>2.0,P<0.05),MAC组主要优势菌为脱铁杆菌门、α-变形菌纲、坦纳菌科、脱铁杆菌科、艾托波菌科、副拟杆菌属、黏螺旋菌属。随机森林模型显示，鼠杆菌科、埃希菌-志贺菌属、梭杆菌属、毛螺菌科＿UCG-004属和拟杆菌属是区分MAC组与结直肠普通腺癌组差异的关键菌种。京都基因和基因组百科全书(KEGG)功能预测分析结果显示，蛋白质的转录与翻译通路、消化系统相关功能通路、膜转运通路在MAC组相对富集。结论 MAC与结直肠普通腺癌存在肠道菌群结构与功能的差异，MAC肠道菌群多样性显著低于结直肠普通腺癌，且MAC肠道菌群存在独特的优势菌谱。

关键词

结直肠黏液腺癌 / 肠道菌群 / 16S rRNA基因测序