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常用小鼠、大鼠肠道菌群比较研究

发布时间:2022-07-05

随着新一代基因测序技术、生物信息学分析工具和肠道微生物多组学的迅速发展肠道菌群成为当今科研领域的研究热点之一。目前研究已证实肠道菌群与人体的肥胖和糖尿病代谢性疾病炎症性肠病胃肠道癌症心脑血管疾病以及自身免疫性疾病等具有密切相关性。

202112月,黄树武等研究者在中国实验动物学报上发表了《常用小鼠、大鼠肠道菌群比较研究》,揭示了常用品系小鼠和大鼠肠道菌群的多样性与差异性,探讨宿主肠道菌群的相关影响因素,为肠道菌群与疾病关系的相关研究提供了基础数据。

研究者们采集来自广东省医学实验动物中心北京维通利华实验动物技术有限公司和南方医科大学实验动物中心3家实验动物生产单位150SPF级小鼠KMC57BL/6JBALB/cNIH和大鼠SDWistar210份粪便或肠道内容物样本依据细菌16S rDNA V3-V4区域通用引物对样本进行PCR扩增并采用Illumina Hiseq 2500高通量测序平台进行测序。基于动物来源、品种品系、性别、年龄和肠道分段 十二指肠、空肠、回肠、盲肠、结肠、直肠等因素运用生物信息学分析方法对小鼠和大鼠肠道菌群结构组成多样性及差异性进行聚类分析。

不同来源单位、品种品系和性别的大小鼠肠道菌群分析显示:在门分类上四种品系小鼠与两种品系大鼠的粪便样本肠道菌群主要为拟杆菌门Bacteroidetes、厚壁菌门Firmicutes、变形菌门ProteobacteriaEpsilonbacteraeota门和疣微菌门Verrucomicrobia,前三者占据90%以上2A。在属分类上肠道菌群物种多样性程度高主要为未分类的Muribaculaceae属、毛螺菌属 NK4A136Lachnospiraceae _ NK4A136 _ group、另枝菌属Alistipes、拟普雷沃菌属Alloprevotella、拟杆菌属BacteroidesMuribaculum属、乳杆菌属Lactobacillus7种菌属2B

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2 不同来源单位、品种品系和性别的大、小鼠肠道菌群在门与属分类水平上的丰度柱状图

采用Circos圈图分析样本与物种共线性关系以及优势物种的分布情况,可见不同样本间有所交叉并形成四个大类群,动物来源不同可造成肠道菌群物种组成存在差异(图3)。通过对所有同一来源单位、同一品种品系、不同性别大小鼠样本间肠道菌群两两比较,未发现存在明显差异性。

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3 样本与物种关系 Circos 圈图与样本间PCoA分析

不同年龄小鼠肠道菌群分析显示:性别对1~5周龄的NIH雌雄小鼠肠道菌群影响较小。随着小鼠年龄的增长,肠道菌群是一个动态发展变化的过程,物种的种类数量逐渐增多,且相对丰度发生着不同的变化。5周龄与6 ~ 8周龄的NIH小鼠肠道菌群比较分析,发现这两个周龄段的小鼠肠道菌群相似度较高,主要优势菌属一致,说明到 5周龄后,肠道菌群已趋于相对稳定共生的状态(图4)。

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4 不同周龄 NIH 小鼠肠道菌群丰度柱状图与PCoA分析

不同肠段和粪便样本的小鼠肠道菌群分析显示:小鼠十二指肠、空肠和回肠的肠道菌群物种种类相对较少,主要为Lactobacillus属、 未分类的Muribaculaceae属、Candidatus_ arthromitus属、Pseudomonas 属,且不同性别的小鼠肠道菌群中Candidatus_arthromitus属所占丰度存在一定差异性。小鼠盲肠和结肠中肠道菌群物种种类数量明显增多,多样性丰富且物种丰度比较均衡,主要为未分类的Muribaculaceae 属、Lactobacillus属、螺杆菌属(Helicobacter)、Muribaculum 属、Alloprevotella属、杜氏杆菌属(Dubosiella)、Lachnospiraceae _ NK4A136 _ groupAlistipes属等八种菌属。直肠中以螺杆菌属(Helicobacter)为主,小部分是Lactobacillus属、未分类的Muribaculaceae属和Pseudomonas属。根据粪便样本与不同肠段肠道菌群比较分析发现粪便样本与结肠的肠道菌群构成相似性最高。

         

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                                图
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不同肠段和粪便样本的NIH小鼠肠道菌群丰度柱状图与PCoA分析