A Comparative Study of Fecal Bacteria between Patients with Malignant Obstructive Jaundice and Healthy People
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摘要:
目的 初步探索恶性梗阻性黄疸患者粪菌群变化特征。 方法 以2019年1月至2019年5月入住昆明医科大学第二附属医院的87例恶行梗阻性黄疸患者为病例库,经纳入排除标准筛选,最终选取10例患者为研究对象、10例患者健康亲属作为对照组标本采集对象,记录年龄、性别、BMI;送检粪便测粪便中菌群16srDNA拷贝数。 结果 (1)实验组粪菌群丰度和多样性指数比对照组低,但无统计学意义(P > 0.05);但是将丰度数据以群落Heatmap图呈现,直观差异明显;(2)将两组数据以菌属为单位按比例细分,发现实验组粪菌属组成较对照组发生了根本性的变化(P < 0.05),其中大肠杆菌志贺菌、链球菌、韦荣氏球菌属、肠球菌属、拟杆菌属显著增加,而魏斯式菌属、梭状芽胞杆菌属等菌属大幅下降。 结论 恶性梗阻性黄疸患者患者粪菌群结构与正常对照组的粪便菌群结构之间存在明显差异,优势菌群菌属发生了根本性的改变。 Abstract:Objective To explore the changing characteristics of fecal bacteria in patients with malignant obstructive jaundice. Methods From January 2019 to May 2019, 87 cases with malignant obstructive jaundice were taken as case bank and screened by inclusion and exclusion criteria. After that, 10 patients and 10 healthy relatives of patients were selected, age, sex and BMI were recorded, and faeces were sent for 16srDNA copy number. Results (1)The fecal bacteria abundance and diversity index of the experimental group were lower than that of the control group, but there was no statistical significance (P < 0.05). However, when the data of fecal bacteria abundance were presented in the Heatmap, the intuitive difference was more obvious. (2) The data of the two groups were subdivided by bacteria genus, and it was found that the composition of fecal bacteria genus in the experimental group changed fundamentally compared with that in the control group (P < 0.05). Among them, Escherichia-Shigella, Streptococcus, Veillonella, Enterococcus, Akkermansia increased significantly, while the bacteria genera of wiesia and clostridium declined significantly. Whether the intestinal flora can be rebalanced may affect the therapeutic effect. Conclusion The fecal flora structure of patients with malignant obstructive jaundice is significantly different from that of normal control group, and the dominant flora genus has been fundamentally changed. -
Key words:
- Malignant obstructive jaundice /
- Fecal bacteria /
- Balance
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恶性梗阻性黄疸(malignant obstructive jaundice,MOJ)一般是由于恶性肿瘤(如胆管癌、胰腺癌、壶腹癌、胃癌、肝癌等)对肝内或肝外胆管的压迫造成胆管狭窄,使胆汁排泄受阻,胆道内压力增高,进而胆红素反流入血而引起的一种黄疸,以无痛性渐进性皮肤巩膜黄染为主要典型特征。研究表明胆管阻塞使胆汁在肠道缺失会诱发肠黏膜萎缩[1-2],多项研究考虑肠黏膜萎缩、肠屏障受损可能与肠道微生态的破坏有关,但目前针对阻塞性黄疸肠道微生态的研究集中动物实验[3-6],梗阻性黄疸介导的肠道屏障功能受损的具体情况不明确。为此笔者设计了本研究,探索恶性阻塞性黄疸患者粪便菌群结构的变化,希望进一步明确恶性梗阻性黄疸患者肠道生物屏障的变化特征。
1. 资料与方法
1.1 研究对象
选取2019年1月至2019年5月期间在昆明医科大学第二附属医院住院治疗的87例恶性阻塞性黄疸患者作为病例库,经纳入、排除标准筛选,最终纳入10例患者为实验组(g1),其10例同年龄段(年龄差小于5岁)同性别健康亲属为正常对照组(g2)。留取阻塞性黄疸患者入院后晨起第1次粪便,标本置于液氮罐保存。正常对照组处理方法同上。本研究获昆明医科大学第二附属医院伦理委员会审查通过,纳入研究的患者及亲属均知情同意。
1.2 纳入排除标准
纳入标准[6]:年龄30~75岁的男性或女性;恶性梗阻性黄疸诊断明确,无营养不良(PG-SGA评分 < 4分)、近3月无感染性疾病;陶土色大便 > 7 d,有同年龄段(相差5岁内)同性别健康亲属并且同意配合实验。
排除标准:胃肠道手术史、胆道系统手术史、3月内抗生素使用史、免疫抑制情况(AIDS、糖皮质激素、免疫抑制剂)、近6个月行化疗或放疗;存在心功能不全、肾功能不全、中重度肺功能障碍。
1.3 观察指标
患者资料:两组患者年龄、性别、BMI。
生物学指标:采集粪便标本查粪便中菌群16srDNA拷贝数(荧光定量PCR)。
1.4 统计学处理
应用SPSS21.0统计软件对结果资料进行统计学分析。计数资料的组间比较采用Fisher精确检验,计量资料用(
$ \bar x$ ±s)表示;两组组间菌群丰度、多样性比较为独立样本t检验,两组间菌属所占比重比较采用配对t检验,以P < 0.05为差异有统计学意义。作图软件R语言工具。2. 结果
2.1 一般资料
纳入恶行梗阻性黄疸患者10例为实验组,患者亲属10例为对照组,两组患者性别、年龄、体重、体重指数(BMI)比较无统计学差异(P > 0.05),见表1。
表 1 患者一般临床资料比较(n/$\bar x \pm s$ )Table 1. Comparison of patients’ general clinical data (n/$\bar x \pm s$ )组别 n 性别(n) 年龄(岁) BMI(kg/m2) 男 女 g1 10 6 4 57.00 ± 10.10 25.47 ± 2.60 g2 10 6 4 56.80 ± 7.62 26.38 ± 2.26 t 0.050 −0.843 P P > 0.05 P > 0.05 2.2 两组间总体粪菌群丰度、多样性的比较
两组间粪菌群丰度泛物种(pan物种)分析,可以观察到实验组pan物种较对照组少(图1、表2),但数据差别无统计学差异(P > 0.05),将数据以群落Heatmap图(图2)呈现后,发现实验组(1-10)较对照组(C1-C9)具备直观差异;两组间粪菌群多样性分析sobs指数比较实验组较对照组低(图3、表2),但数据差别无统计学意义(P > 0.05)。
表 2 两组间总体粪菌群丰度、多样性的比较Table 2. Comparison of the abundance and diversity of total fecal flora between the two groups组别 菌群丰度(pan物种)
($ \bar {{x}} \pm s$)菌群多样性(sobs指数)
($ \bar {{x}} \pm s$)g1 373.05 ± 104.01 165.00 ± 41.03 g2 402.01 ± 107.48 195.44 ± 40.54 t −0.597 −1.624 P P > 0.05 P > 0.05 2.3 两组间优势菌种比例的比较
实验组较对照组在菌属种类、各菌属所占比例均有显著改变(图4),其中大肠杆菌志贺菌、链球菌、韦荣氏球菌属、肠球菌属、拟杆菌属显著增加,而对照组的优势菌群如:魏斯式菌属、梭状芽胞杆菌属等菌属大幅下降;分别将两组标本中占比前五菌属与另一组做对比,两组数据对比均有统计学意义(P < 0.05),见表3。
表 3 两组优势菌属对比($ \bar x \pm s$ )Table 3. Comparison of dominant bacteria genera between the two groups ($\bar x \pm s $ )组别 g1优势菌属 g2优势菌属 g1 12.53 ± 5.43 165.00 ± 41.03 g2 2.36 ± 2.07 0.74 ± 1.63 t 4.644 4.94 P P < 0.05 P < 0.05 3. 讨论
恶性梗阻性黄疸多为中老年患者,临床诊断时大部分已错过根治性手术的时机[7],临床治疗目标以缓解症状,提高患者生存质量,有效延长生存时间为主。肠道菌群是机体重要的微生态系统,更有学者称其为重要的代谢“器官”[8-9],通常机体中肠道菌群会保持一种动态平衡状态,这种平衡对于维持宿主的正常生理状态、抵御致病菌对宿主的侵袭等具有极其重要的作用[10]。因此明确恶行梗阻性黄疸患者肠道微生态的变化特征对于后续干预措施的制定及效果的验证非常重要。
有研究报告[11],来源于肠黏膜上皮的抗菌蛋白对于肠道菌群平衡有重要作用,肠道内胆汁缺乏,会导致抗菌蛋白无法正常表达,进而造成肠道菌群紊乱。有研究认为[12]:绝大部分的sIgA通过胆汁排泄被分泌到肠道中,缺乏胆汁也就失去了sIgA对肠黏膜的免疫屏障,胆汁缺乏还会导致胆汁酸缺位,扰乱肠道菌群平衡。
当恶性阻塞性黄疸产生时,缺乏胆汁是引起肠道菌群失调的主要因素[13-14],另外阻塞性黄疸发生时胆汁肝肠循环的缺失、高胆红素血症、经肠道吸收的内毒素等入血影响微循环及肠黏膜的通透性增加等因素也同时改变了肠道的内环境[15],造成肠道肠道菌群失调、平衡重塑 [16],而菌群失调后又可进一步引起肝功能损伤[17]、胃肠功能紊乱甚至休克[18]。针对阻塞性黄疸患者肠屏障保护,大家也进行了多方面的探究[19-22].但是目前针对阻塞性黄疸肠道微生态的研究集中在动物实验阶段,对于此类患者肠道微生态的变化仍是领域盲点。
本研究尽量排除了影响肠道微生态变化的伴发因素,尽量排除影响肠道菌群平衡的伴发因素,并且选择长期与患者生活交集的直系健康亲属作为对照组以减少误差。笔者发现:(1)恶性阻塞性黄疸患者粪菌群丰度(pan物种,图1、表2)和多样性指数(sobs指数,图3、表2)均比健康亲属低,但无统计学意义;但是将数据以群落Heatmap图(图2)呈现,发现直观差异还是比较明显,出现无统计学意义的结果,考虑可能是样本例数太少所致;(2)将两组数据以菌属为单位按比例细分,实验组粪菌属较对照组发生了根本性的变化,其中大肠杆菌志贺菌、链球菌、韦荣氏球菌属、肠球菌属、拟杆菌属显著增加,而对照组优势菌群如:魏斯式菌属、梭状芽胞杆菌属等菌属大幅下降(图4)。
综上所述,本研究描述了恶性阻塞性黄疸患者较健康人粪菌群结构的变化特征,发现恶性梗阻性黄疸患者患者粪菌群结构与正常对照组的粪便菌群结构之间存在明显差异:恶性梗阻性黄疸患者粪菌群丰度和多样性指数比对照组低;并且优势菌群菌属发生了根本性的改变。但是受限于病例数的问题,对于“两组数据的丰度对比”等部分统计结果仍存在疑问,有待于后续较大样本研究的考证。
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表 1 患者一般临床资料比较(n/
$\bar x \pm s$ )Table 1. Comparison of patients’ general clinical data (n/
$\bar x \pm s$ )组别 n 性别(n) 年龄(岁) BMI(kg/m2) 男 女 g1 10 6 4 57.00 ± 10.10 25.47 ± 2.60 g2 10 6 4 56.80 ± 7.62 26.38 ± 2.26 t 0.050 −0.843 P P > 0.05 P > 0.05 表 2 两组间总体粪菌群丰度、多样性的比较
Table 2. Comparison of the abundance and diversity of total fecal flora between the two groups
组别 菌群丰度(pan物种)
($ \bar {{x}} \pm s$)菌群多样性(sobs指数)
($ \bar {{x}} \pm s$)g1 373.05 ± 104.01 165.00 ± 41.03 g2 402.01 ± 107.48 195.44 ± 40.54 t −0.597 −1.624 P P > 0.05 P > 0.05 表 3 两组优势菌属对比(
$ \bar x \pm s$ )Table 3. Comparison of dominant bacteria genera between the two groups (
$\bar x \pm s $ )组别 g1优势菌属 g2优势菌属 g1 12.53 ± 5.43 165.00 ± 41.03 g2 2.36 ± 2.07 0.74 ± 1.63 t 4.644 4.94 P P < 0.05 P < 0.05 -
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