基于16S核糖体RNA高通量测序的特重度烧伤患者肠道菌群动态变化分析

摘要：

目的:基于16S核糖体RNA(rRNA)高通量测序分析特重度烧伤患者肠道菌群的动态变化规律。方法:本前瞻性观察性研究纳入2017年2—6月中国科学院大学宁波华美医院收治的符合入选标准的5例男性特重度烧伤患者(年龄32～48岁)，采集其休克期(伤后3 d内)、急性感染早期(伤后4～14 d)、急性感染中期(伤后15～28 d)、急性感染后期(伤后29 d至出院前1周)及出院前1周内的粪便样本，各时期样本数均为5。使用pH计测定粪便样本的pH值，高通量测序技术对粪便样本的16S rRNA V3、V4区进行测序。QIIME分析软件分析肠道菌群操作分类单元(OTU)数目、α多样性(Chao1指数、Shannon指数)和门、科的相对丰度，非加权组平均法聚类分析肠道菌群β多样性，Tax4Fun预测肠道菌群功能变化。对数据行单因素重复测量方差分析、Bonferroni法、配对样本Wilcoxon秩和检验及Bonferroni校正。结果:(1)本组特重度烧伤患者急性感染早、中期粪便pH值分别为7.40±0.45、7.56±0.45，明显高于休克期的6.68±0.36(
P<0.05或
P<0.01)。(2)共获得2 333 584条有效高质量序列，序列长度为415 bp左右，共获得1 209个OTU，所有标本测序覆盖度均达99.0%以上。本组特重度烧伤患者急性感染早、中、后期OTU数目、Chao1指数明显低于休克期(
Z值均为2.023，
P<0.05)；出院前1周内OTU数目、Chao1指数明显高于急性感染早、中、后期，Shannon指数明显高于急性感染早、中期(
Z值均为2.023，
P<0.05)。(3)本组特重度烧伤患者休克期样本菌群结构与出院前1周内相似度高，与急性感染早、中、后期相似度低。各个单独样本的分析显示，大部分样本聚类规律与分期样本一致。休克期肠道菌群加权Unifrac距离明显短于急性感染早、中、后期(
Z＝3.326、2.570、2.690，
P<0.05或
P<0.01)，其他时期肠道菌群加权Unifrac距离相近。(4)门水平上，与休克期比较，急性感染早、中、后期厚壁菌门细菌相对丰度降低，变形菌门和拟杆菌门细菌相对丰度升高；上述3个菌门细菌相对丰度在出院前1周内与休克期相近。伤后不同时期科水平上相对丰度前5的优势菌有较大差异，休克期的前5优势科细菌相对丰度在急性感染早、中、后期降低。休克期的非优势科如肠杆菌科、链球菌科、拟杆菌科细菌相对丰度在急性感染早、中、后期大幅升高，成为这些时期新的优势科；出院前1周内部分产酸菌科细菌相对丰度恢复至接近休克期水平。(5)急性感染早、中期肠道菌群的某些氨基酸代谢、糖酵解和糖异生、丙酮酸代谢等功能较休克期减弱，急性感染后期肠道菌群某些氨基酸和糖类代谢较休克期增强，休克期与出院前1周内肠道菌群功能基因分布相似。
结论:特重度烧伤患者肠道内环境及菌群结构在急性感染早、中期发生了明显变化，pH值升高，菌群种类及多样性减少，尤其是产酸菌科细菌的相对丰度明显降低，但随着患者治疗结束而恢复。可考虑将粪便pH值和肠道变形菌门及产酸菌科细菌变化作为反映特重度烧伤患者肠道菌群紊乱水平的指标。

关键词：烧伤、肠道菌群、结构失衡、16S核糖体RNA、高通量测序、短链脂肪酸、pH值

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资助基金：宁波市自然科学基金2018A610369;宁波市公共卫生重点学科2016020;Ningbo Municipal Natural Science Foundation2018A610369;Ningbo Municipal Key Discipline of Public Health Program2016020

在线出版日期：2023-05-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1159-1166