基于16S核糖体RNA高通量测序前瞻性分析50岁及以上重度烧伤患者早期肠道菌群变化

摘要

目的：借助16S核糖体RNA(16S ribosomal RNA,16S rRNA)高通量测序分析50岁及以上重度烧伤患者早期肠道菌群变化，为50岁及以上重度烧伤患者应用肠道菌群干预策略提供依据。方法：按照入排标准纳入13例重度烧伤患者（Burn组）和同期12例健康志愿者（Control组）。收集两组临床资料及粪便样本，并对样本进行16S rRNA V4区基因测序，分析各类菌属的相对丰度；用Rarefy方法进行操作分类单元（operational taxonomic unit,OTU）划分，使用Z-score对差异菌群进行标准化，构建差异菌群热图，通过QIIME软件分析粪便菌群OTU数目及多样性指数；利用线性判别分析效应大小（linear discriminant analysis effect size,LEfSe）解析优势菌群；通过PICRUSt2软件预测菌群功能丰度；使用R语言中的igraph包对试验样本属水平差异菌行相关性可视化分析。结果：重度烧伤患者早期肠道菌群以厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidota）为主。23种菌属在两组间的差异有统计学意义（P <0.05）。差异菌群热图可见Control组的菌群丰度略优于Burn组。LEfSe分析表明，与Control组相比，Burn组的肠道菌群物种数目在1个门、2个纲、6个目、6个科和10个属中显著增加，两组差异微生物分布分支图提示Burn组以芽孢杆菌纲为主要区别标志菌群，Control组以梭菌纲为主要标志菌群。京都基因和基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）功能预测分析提示两组间差异无统计学意义（P> 0.05）。联合网络可视化分析发现厚壁菌门影响最大，在可检测到的菌属中共有136对菌属彼此间具有一定的正相关或负相关性（|r|>0.3,P <0.05），以协同作用为主。结论：50岁及以上重度烧伤患者早期肠道菌群与健康同龄人存在显著差异，有益菌种类及丰度减少，厌氧菌比例显著升高，不同菌群间存在一定的协同及拮抗作用。

关键词

烧伤 / 肠道菌群 / 菌群多样性 / 高通量核苷酸测序

基金资助

国家自然科学基金（82100559）; 湖北省自然科学基金(2019CFB749)