腸道微生物多組學(xué)研究及其與人體疾病的關(guān)系

腸道微生物多組學(xué)研究及其與人體疾病的關(guān)系2023/3/211

一、腸道微生態(tài)及其應(yīng)用方向

二、腸道微生物多組學(xué)檢測(cè)與數(shù)據(jù)解析三、各種疾病與腸道微生物的故事主要內(nèi)容2023/3/213造成當(dāng)前重大疾病、慢性疾病的主要因素

一切疾病均與腸道相關(guān)--------------中外對(duì)比俄羅斯著名養(yǎng)生專家安德列耶夫一切疾病來(lái)源腸道！晉代傅玄《傅子》，病從口入！

有“屎”以來(lái)，人類對(duì)腸道和腸道菌群有了更深入的理解

腸道菌群——下一代人類健康評(píng)估的焦點(diǎn)

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腸道微生態(tài)——當(dāng)前基礎(chǔ)與應(yīng)用研究的熱點(diǎn)

腸道微生態(tài)為什么如此受關(guān)注因?yàn)樗麄儗?duì)機(jī)體健康實(shí)在是太重要了

腸道微生態(tài)——當(dāng)前基礎(chǔ)與應(yīng)用研究的熱點(diǎn)

微生物對(duì)腸道的影響作用機(jī)制

腸道微生態(tài)——當(dāng)前基礎(chǔ)與應(yīng)用研究的熱點(diǎn)

分泌抗菌物質(zhì)、免疫抗體(SIgA)、各種消化酶調(diào)節(jié)腸道內(nèi)環(huán)境、內(nèi)分泌系統(tǒng)、骨骼密度、神經(jīng)傳導(dǎo)修復(fù)病變的腸粘膜調(diào)節(jié)細(xì)胞因子促進(jìn)腸道的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收，提供宿主所需能量維生素、神經(jīng)遞質(zhì)等功能分子合成，調(diào)節(jié)腸道菌群與腦的信號(hào)通路膽鹽代謝，藥物代謝和藥物反應(yīng)，清除外源性藥物毒性宿主保護(hù)及功能訓(xùn)練等腸道功能對(duì)人體健康的影響

腸道微生態(tài)——當(dāng)前基礎(chǔ)與應(yīng)用研究的熱點(diǎn)

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腸道微生態(tài)——廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域與應(yīng)用方向

存在的問(wèn)題小樣本量、單層面關(guān)聯(lián)研究

16S測(cè)序、宏基因組/轉(zhuǎn)錄組、代謝組、臨床表型、基因組多態(tài)性與表觀遺傳等關(guān)聯(lián)亟待解決問(wèn)題臨床表型與跨組學(xué)關(guān)聯(lián)與驗(yàn)證；培養(yǎng)組學(xué)菌株功能研究與轉(zhuǎn)化。

腸道微生態(tài)及其應(yīng)用方向

一、腸道微生態(tài)及其應(yīng)用方向

二、腸道微生物多組學(xué)檢測(cè)與數(shù)據(jù)解析三、各種疾病與腸道微生物的故事主要內(nèi)容

腸道微生態(tài)與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)/基礎(chǔ)研究思路

基于“組學(xué)”的“腸道微生態(tài)學(xué)”研究

腸道微生物多組學(xué)檢測(cè)分析

儀器平臺(tái)與方法

腸道微生物多組學(xué)檢測(cè)

常見(jiàn)的數(shù)據(jù)分析方法與展示

物種組成組間差異16S/18S/ITS擴(kuò)增子測(cè)序差異物種宏基因組測(cè)序宏轉(zhuǎn)錄組測(cè)序活性物種的組成、差異、功能……物種、基因、功能的組成、差異……

腸道微生物多組學(xué)檢測(cè)與數(shù)據(jù)解析

宏組學(xué)研究層次

微生物組學(xué)測(cè)序數(shù)據(jù)舉例樣本序列與OTU數(shù)相關(guān)稀疏性曲線

物種聚類heatmap圖物種組成柱狀圖1、用來(lái)比較不同樣本中物種的豐富度；2、說(shuō)明樣本的測(cè)序數(shù)據(jù)量是否合理。3、數(shù)據(jù)抽平對(duì)物種多樣性評(píng)估更準(zhǔn)確。側(cè)面反映樣本重復(fù)性的好壞

腸道微生物多組學(xué)檢測(cè)與數(shù)據(jù)解析

差異性表達(dá)基因分析、功能注釋、樣本間差異性分析、樣本組間差異分析、相關(guān)性分析、菌群進(jìn)化分析、代謝功能預(yù)測(cè)分析等。微生物組學(xué)測(cè)序數(shù)據(jù)舉例

腸道微生物多組學(xué)檢測(cè)與數(shù)據(jù)解析

腸道菌群代謝組學(xué)分析——明確菌群功能機(jī)制1.GC-MS

經(jīng)典技術(shù)，技術(shù)成熟穩(wěn)定、靈敏度高等特點(diǎn)，同時(shí)，完善的數(shù)據(jù)庫(kù)，定性準(zhǔn)確可靠；缺點(diǎn)樣品處理相對(duì)復(fù)雜，對(duì)于不易衍生化的物質(zhì)定性和定量較困難。

2.

LC-MS

優(yōu)勢(shì)主樣品制備和前處理簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)重復(fù)性好，分辨率高，分離和分析范圍廣，缺點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)完善程度不夠，定性相對(duì)困難。3.NMR

優(yōu)勢(shì)對(duì)樣品無(wú)破壞性，測(cè)定無(wú)偏向性，即適用于血液、尿液體液等液體樣品，組織和器官等固體樣品，并且測(cè)定速度快，可實(shí)現(xiàn)樣品代謝組的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，缺點(diǎn)分辨率較低。

腸道微生物多組學(xué)檢測(cè)與數(shù)據(jù)解析

生信分析多層次組學(xué)、菌群與疾病的關(guān)系人工智能、數(shù)據(jù)分析

腸道微生物多組學(xué)檢測(cè)與數(shù)據(jù)解析

一、腸道微生態(tài)及其應(yīng)用方向

二、腸道微生物多組學(xué)檢測(cè)與數(shù)據(jù)解析

三、各種疾病與腸道微生物的故事主要內(nèi)容腸道微生態(tài)與常見(jiàn)疾病及其調(diào)理機(jī)制腸道微生態(tài)與胃腸類疾病腸道微生態(tài)與感染性疾病腸道微生態(tài)與大腦類疾病腸道微生態(tài)與肝病腸道微生態(tài)與免疫性疾病2023/3/2123

胃腸——腸道微生態(tài)與消化內(nèi)科疾病

腸道微生物對(duì)大腦和行為的影響CryanJF,DinanTG.Mind-alteringmicroorganisms:theimpactofthegutmicrobiotaonbrainandbehaviour.NatRevNeurosci,2012,13(10):701-712.益生菌通過(guò)調(diào)節(jié)腦腸軸調(diào)節(jié)神經(jīng)和精神類紊亂KimN,YunM,OhYJ,ChoiHJ.Mind-alteringwiththegut:Modulationofthegut-brainaxiswithprobiotics.JMicrobiol,2018,56(3):172-182.腸道微生態(tài)和腦-腸-腎軸在高血壓、慢性腎臟病中的作用TaoYang,ElaineM.Richards,CarlJ.Pepine&MohanK.Raizada.Thegutmicrobiotaandthebrain–gut–kidneyaxisinhypertensionandchronickidneydisease.NatureReviewsNephrologyvolume14,2018,442–456.腦腸軸相關(guān)微生物和環(huán)境因素在系統(tǒng)性和神經(jīng)病變疾病的致病機(jī)制GhaisasS,MaherJ,KanthasamyA.Gutmicrobiomeinhealthanddisease:Linkingthemicrobiome-gut-brainaxisandenvironmentalfactorsinthepathogenesisofsystemicandneurodegenerativediseases.PharmacolTher,2016,158:52-62.腦腸軸——神經(jīng)性/精神性疾病

2005年，加拿大的Logan博士在MedicalHypotheses)報(bào)道益生菌可能成為憂郁癥的輔助療法。此后十年，有將近八百篇論文探討腸道與大腦之間的雙向連結(jié)，即所謂的腦腸軸線(Gut-BrainAxis)，在腸躁癥、憂郁癥、自閉癥、帕金森癥的研究中，均可以觀察到腦腸軸的影響。

腦腸軸——腸道微生態(tài)與神經(jīng)/精神性疾病

腸內(nèi)皮細(xì)胞間隙通透性的改變，可以通過(guò)黃腐酚修復(fù)和再生來(lái)治療。在大腦中，黃腐酚作為抗氧化劑和抗炎劑有助于受損神經(jīng)元中線粒體的功能修復(fù)。

從長(zhǎng)期臨床來(lái)看，神經(jīng)退行性疾病，如阿爾茨海默氏癥、抑郁癥和焦慮癥，可能并不完全是在大腦中引起的。當(dāng)腸道屏障被破壞時(shí)，血腦屏障也會(huì)被破壞。從循環(huán)中產(chǎn)生的脂多糖(LPS)的炎癥穿過(guò)血腦屏障，并且與許多神經(jīng)變性疾病相關(guān)聯(lián)，刺激引起自身免疫疾病和神經(jīng)變性的抗體的產(chǎn)生。南芯醫(yī)療廣東南芯醫(yī)療科技有限公司

腦腸軸——腸道微生態(tài)與神經(jīng)/精神性疾病

1.腸道菌群影響神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育，迷走神經(jīng)、海馬神經(jīng)等。2.腸道菌群對(duì)HPA軸平衡的調(diào)節(jié)必不可少。3.腸道菌群影響神經(jīng)遞質(zhì)代謝、細(xì)胞因子生成。

腦腸軸——腸道微生態(tài)與神經(jīng)/精神性疾病

腦腸軸——腸道微生態(tài)與神經(jīng)/精神性疾病

抑郁癥患者腸道菌群紊亂且具有相關(guān)性

腦腸軸——腸道微生態(tài)與神經(jīng)/精神性疾病

缺乏一種特定的腸道細(xì)菌物種導(dǎo)致小鼠社交能力不足，通過(guò)將這種細(xì)菌物種添加到受影響的小鼠腸道中，研究人員能夠逆轉(zhuǎn)這些小鼠的一些社交行為---羅伊氏乳桿菌（Lactobacillusreuteri）

腦腸軸——腸道微生態(tài)與神經(jīng)/精神性疾病

腸道微生態(tài)制劑輔助治療案例報(bào)道

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肝腸軸——腸道微生態(tài)與肝病/感染性疾病

肝病誘發(fā)“肝-腸軸”失衡，繼而引起人體各個(gè)系統(tǒng)并發(fā)癥，同時(shí)肝臟和腸道功能下降/異常是引起肥胖、“三高”等亞健康疾病主要誘因。肝-腸軸飲食和酒精影響腸道細(xì)菌的組成。生物失調(diào)與細(xì)菌代謝產(chǎn)物的變化有關(guān)，如SCFA和BAs。腸道屏障也被改變，導(dǎo)致內(nèi)毒素(LPS)增加。乙醛是由酒精行肝?。ˋLD）的腸道細(xì)菌產(chǎn)生的。在肝損害的發(fā)展過(guò)程中，膽汁酸(BAs)的修飾及其受體FXR、TGR5、pate的活化。飲食和酒精腸道細(xì)菌2023/3/2135

肝腸軸——腸道微生態(tài)與肝病/感染性疾病

危險(xiǎn)因素如酗酒、飲食不平衡、感染(HBV或HCV)或免疫功能障礙(原發(fā)性膽道膽管炎或原發(fā)性硬化性膽管炎)可單獨(dú)導(dǎo)致肝損傷。酗酒和肥胖的人往往會(huì)發(fā)展成脂肪變性(脂肪肝)，其特征是腸道通透性增加和微生物失調(diào)。隨后，膽汁酸和膽堿穩(wěn)態(tài)受到干擾，同時(shí)微生物相關(guān)分子模式(MAMPs)在腸道屏障上的易位增加，導(dǎo)致脂肪肝，這是肝損傷的漸進(jìn)形式。脂肪依賴肝損傷和非脂肪依賴肝損傷均可發(fā)展為肝硬化(終末期肝損傷)，其特征是活菌向肝臟的易位和嚴(yán)重炎癥。隨著肝功能逐漸受損，促腫瘤代謝物和外源性生物累積。這些可能激活致癌途徑，導(dǎo)致原發(fā)性肝癌的最主要形式——肝細(xì)胞癌。飲食酒精基因PBCPSC丙肝乙肝2023/3/2136

肝腸軸——腸道微生態(tài)與肝病/感染性疾病

非酒精性脂肪肝病(NAFLD)在肥胖人群中流行，被認(rèn)為是代謝綜合征的肝臟表現(xiàn)；然而,并不是所有肥胖的人都有NAFLD。

通過(guò)小鼠糞菌移植研究了腸道菌群在NAFLD發(fā)展過(guò)程中的作用，探究肥胖與NAFLD的關(guān)系。

高膳食喂養(yǎng)C57，收集表現(xiàn)為高血糖、促炎因子小鼠糞便，糞菌移植到無(wú)菌小鼠內(nèi)；高膳食喂養(yǎng)，RRNRRMicrobiotacompositionanddiversityinnon-responder-receiver(NRR)andresponder-receiver(RR)mice(A)Interclassprincipalcomponentanalyseswithphenotypeasenvironmentalfactorwasperformedbasedonthegeneraabundance.Mice(lightgreencircles,NRR_T3;greencircles,NRR_T16,lightred,RR_T3andred,RR_T16)wereclustered(ellipses)andthecentreofgravitycomputedforeachclass.ThepvalueofthelinkbetweenphenotypeandgeneraabundancewasassessedusingaMonte