嚴重抑郁障礙(MDD)在全球范圍內總計影響超過3億人，是影響心理健康的主要心理疾病之一。近期有研究指出MDD與腸道微生物群改變有關，但目前大多數研究都集中在糞便微生物組上，缺乏專門針對腸道粘膜和內容物的微生物組的研究。 2021年11月1日，重慶醫科大學第一附屬醫院謝鵬、周新雨團隊在Nature子刊Molecular Psychiatry（IF= 15.992）發表了題為“Biogeography of the large intestinal mucosal and luminal microbiome in cynomolgus macaques with depressive-like behavior”的論文。本篇研究通過16s測序與G350高通量靶向代謝組的方法在食蟹猴MDD模型中，首次描繪了不同腸道段的粘膜和腸道內容物中微生物群落組成及功能變化。 步驟1：抑郁食蟹猴模型構建及驗證； 步驟2：不同腸段內容物及粘膜16s測序分析； 步驟3：靶向代謝組學檢測分析。 1. MDD食蟹猴模型建立 通過溫和不可預見性應激（CUMS）構建MDD食蟹猴模型，通過行為學確認CUMS的食蟹猴出現類似抑郁癥行為。 圖1 具有抑郁行為的青少年食蟹猴的典型行為觀察或測試 2. MDD食蟹猴模型腸道內容物及粘膜16s測序結果 對盲腸、升結腸、橫結腸和降結腸四個腸道部位的內容物及腸道粘膜進行16s測序，得到的Reads被聚合為4208個ASVS，其中48.2%和17.5%的ASVS分別是粘膜和管腔特有。在粘膜中，CUMS組和CON組共有961個（27.7%）ASVS共有，另外分別有985（28.4%）和1525（43.9%）個ASVS是兩組獨有。在腸道內容物中，共有759(34.8%)個ASVS是CUMS組和CON組共有，另外分別有640(29.4%)和779(35.8%)個ASVS是兩組獨有。 圖2 微生物組成的比較 3. MDD食蟹猴模型腸道內容物及粘膜菌群變化 在CUMS組和CON組之間，總共有83種微生物在所有8個部位的ASVS都發生動態變化。這些微生物在門水平上主要屬于厚壁菌門和擬桿菌門分別占50.6%和占28.9%，科水平上主要為普雷沃菌科和毛螺菌科分別占21.7%和20.5%。與CON組相比，CUMS組有54個ASVS增加，主要屬于毛螺菌科 (14個ASVS)和普雷沃菌科(11個ASVS)。另外有29個ASVS減少，主要屬于普雷沃菌科(7個ASVS)。只有13個屬于厚壁菌門和擬桿菌門的ASVS在管腔和粘膜中都發生了顯著變化，其中8個在CUMS組中上調，5個下調。另外特別值得注意的是屬于乳桿菌科(乳桿菌門)的ASVS28在7個部位都顯著降低。此外，大多數(69/83，83.1%) ASVS，主要屬于厚壁菌門和擬桿菌門，與核心抑郁行為表型(簇狀體位)至少有一個胃腸道部位相關。在家族水平上，共計有12個(12/15，80.0%) 屬于毛螺菌科的ASVS與抑郁蜷縮姿勢呈正相關。在普雷沃氏菌科中有10(10/16，62.5%)個ASVS與抑郁蜷縮姿勢呈正相關，另外6 (6/16，37.5%)個ASVS呈負相關。 圖3 ASVs差異及與抑郁行為的相關性 4. CUMS動物胃腸道四個部位微生物變化的共生網絡構建 構建四個同現網絡分析解釋盲腸、升結腸、橫結腸和降結腸之間的差異和ASVS之間的統計協變性。差異ASVS構成相對復雜多樣的協變網絡，多數差異ASVS之間呈正相關。粘膜和管腔內一致的ASVS均為厚壁菌和擬桿菌。最重要的是，厚壁菌和擬桿菌在盲腸和結腸中產生了一種特有的同變網絡。例如，在降結腸的管腔中，9個厚壁菌ASVS (ASVS29、75、526、567、593、596、914、957和1227)和4個擬桿菌ASVS (ASVS31、516、750和1484)大多彼此正相關，并且與厚壁菌 (ASVS114和1068)和擬桿菌（ASVS408和729）正相關。 圖4 微生物變化的共生網絡 5. CUMS組動物體內微生物組功能預測及驗證 CUMS組和CON組在粘膜中的微生物群落功能有27個顯著差異，其中13個在CUMS組富集，14個在CON組富集。其中只有檸檬酸循環在CON組中被觀察到富集。以上改變主要涉及6條碳水化合物代謝途徑和3條能量代謝途徑，包括氨基糖和核苷酸糖代謝途徑(ko00520)、果糖和甘露糖代謝途徑(ko00051)、磷酸戊糖途徑(ko00030)、戊糖和葡萄糖醛酸轉化途徑(ko00040)、乙醛酸和二羧酸代謝途徑(ko00630)、檸檬酸循環(ko00020)、光合生物固碳途徑(ko00710)、硫代謝途徑(ko00920)以及氮代謝(ko00910)。使用用靶向代謝組學方法測定6條碳水化合物和3條能量代謝途徑中34種代謝物的水平。共鑒定出27種代謝物，其中9種(D-葡萄糖、1，6-二磷酸果糖、L-丙氨酸、檸檬酸、酒石酸、草酸、甘油酸、甘油酸、羥基丙酮酸和琥珀酸)在CUMS組腸道中被耗盡。 小結 中科優品推薦 【中科新生命】G350高通量靶向絕對定量Kit，無冗余，更專注，一站式解決腸道菌群代謝物研究問題。
技術路線
圖5 差異菌群功能預測及驗證
該研究通過用16S測序和代謝組學方法，在MDD食蟹猴模型中揭示了抑郁表型中，不同腸道部位黏膜及內容物中腸道菌群的組成及對用功能。極大的提升了對腸道微生物在抑郁癥病理生理中所扮演角色的理解。
項目文章 Mol Psychiatr（IF 15.992）| 抑郁行為食蟹猴不同腸段菌群及功能研究
作者：上海中科新生命生物科技有限公司 2021-12-29T18:41 (訪問量:3158)
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