嚴重抑郁障礙(MDD)在全球范圍內(nèi)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(guān)，但目前大多數(shù)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(nèi)容物的微生物組的研究。 2021年11月1日，重慶醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院謝鵬、周新雨團隊在Nature子刊Molecular Psychiatry（IF= 15.992）發(fā)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(nèi)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(gòu)建及驗證； 步驟2：不同腸段內(nèi)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(gòu)建MDD食蟹猴模型，通過行為學確認CUMS的食蟹猴出現(xiàn)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(nèi)容物及粘膜16s測序結(jié)果 對盲腸、升結(jié)腸、橫結(jié)腸和降結(jié)腸四個腸道部位的內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(fā)生動態(tài)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(fā)生了顯著變化，其中8個在CUMS組中上調(diào)，5個下調(diào)。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(shù)(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(guān)。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(guān)。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(guān)，另外6 (6/16，37.5%)個ASVS呈負相關(guān)。 圖3 ASVs差異及與抑郁行為的相關(guān)性 4. CUMS動物胃腸道四個部位微生物變化的共生網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 構(gòu)建四個同現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析解釋盲腸、升結(jié)腸、橫結(jié)腸和降結(jié)腸之間的差異和ASVS之間的統(tǒng)計協(xié)變性。差異ASVS構(gòu)成相對復雜多樣的協(xié)變網(wǎng)絡(luò)，多數(shù)差異ASVS之間呈正相關(guān)。粘膜和管腔內(nèi)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(jié)腸中產(chǎn)生了一種特有的同變網(wǎng)絡(luò)。例如，在降結(jié)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(guān)，并且與厚壁菌 (ASVS114和1068)和擬桿菌（ASVS408和729）正相關(guān)。 圖4 微生物變化的共生網(wǎng)絡(luò) 5. CUMS組動物體內(nèi)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(huán)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(zhuǎn)化途徑(ko00040)、乙醛酸和二羧酸代謝途徑(ko00630)、檸檬酸循環(huán)(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(jié) 中科優(yōu)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(shù)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(nèi)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:4182)
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