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科研动态

Mucosal Immunology:幽门螺杆菌感染导致胃部微生态变化
发布时间:2017-05-03 10:39   点击率:
幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)感染主要发生在儿童早期。与成年人不同,儿童时期幽门螺杆菌感染的免疫生物学特征还有待进一步研究。幽门螺杆菌感染是胃部炎症、溃疡和胃部瘤形成的主要原因,但是与成年人相比,儿童具有较少的幽门螺杆菌感染相关炎症。考虑到两者具有相似的幽门螺杆菌毒力因子和基因型,幽门螺杆菌感染可能会影响儿童胃部微生物多样性,进而增加胃部Treg反应,下调TH1和TH7介导的幽门螺杆菌相关炎症性疾病。本文对此假设进行验证。

材料与方法
研究对象:45个儿童(<15岁)和41个成年人(>18岁);
样品:利用消毒内镜进行胃液(1 mL)取样,并对胃窦生物标本进行幽门螺杆菌检测;
16S rDNA测序:Illumina测序平台,V4区;
胃窦样品Treg基因和细胞因子表达的RT-PCR检测。

研究成果
1) 无幽门螺杆菌感染的儿童和成年人胃部微生物组成相似
本文研究对象是86个儿童和成年人(有和无H. pylori感染)共分为4组,其中Actinobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes、Fusobacteria和Proteobacteria是五个主要的微生物门类(图1a)。PCoA(weighted UniFrac distance)结果分析表明未感染H. pylori的儿童和成年人微生物组成无显著差异(图1b)。
 
图1. 儿童和成年人胃部微生物组成分析

2) H. pylori感染导致儿童胃部微生物变化
β多样性分析结果表明H. pylori感染与否对儿童胃部微生物组成并无显著差异(图2a);在微生物组成丰度上,H. pylori感染儿童Actinobacteria的丰度较小,并且有三个纲 (Actinobacteria、Bacilli、Gammaproteobacteria; P =0.045、0.040、0.026), 三个目 (Pseudomonadales、Actinomycetales、Lactobacillales; P=0.043、0.009、0.016)和四个科(Streptococcaceae、Moraxellaceae、Actinomycetaceae、Carneobacteriaceae; P=0.004、0.045、0.008、0.025)的微生物显著降低(图2b);在属水平上,H. pylori感染的儿童StreptococcusActinomyces、an undefined genus in family Neisseriaceae、Granulicatella和Rothia属微生物显著降低,an undefined genus in family Comamonadaceae显著升高,并且H. pylori感染的儿童具有更高的Helicobacter序列。
 
图2. H. pylori感染与未感染儿童胃部微生物差异

3) 成年人H. pylori感染对胃部微生物组成无显著差异
PCoA结果分析表明,H. pylori感染与否对成年人微生物组成无显著影响;在微生物丰度上,感染对成年人的微生物影响也无显著差异,主要门类主要是Actinobacteria;并且在纲目科水平上,感染与否也无显著差异(图3b);在属水平上,两者主要的属相似,但是感染成年人中Helicobacter序列较未感染成年人中少。结果表明,H. pylori感染对儿童微生物组成和丰度影响要更显著。

 
图3. H. pylori感染对成年人微生物组成的影响

4) H. pylori感染儿童和成年人胃部微生物组成不同
PCoA分析结果表明H. pylori感染儿童和成年人微生物组成整体差异不显著(图4a);H. pylori感染儿童微生物多样性高于成年人(图4b),但是未感染儿童和成年人微生物多样性差异不显著;与成年人相比,H. pylori感染儿童具有较低的Firmicutes和较高的non-Helicobacter Proteobacteria(P=0.034和0.041,图4c);H. pylori感染儿童具有较高的Gammaproteobacteria纲(图4d);在属水平上,H. pylori感染儿童Rothia属微生物显著降低(图4e),Haemophilus、Neisseria和an unidentified genus in family Neisseriaceae显著升高,未感染儿童Neisseria属显著高于未感染成年人,结果表明H. pylori感染儿童和成年人胃部微生物组成具有显著差异。

 
图4. H. pylori感染儿童和成年人胃部微生物组成不同

5) H. pylori感染儿童微生物变化与Treg响应有关
H. pylori感染儿童胃部组织中FOXP3表达显著增加(图5a),说明H. pylori相关细菌而非H. pylori导致胃部Treg反应;同时,H. pylori感染儿童胃部组织IL10基因表达显著高于未感染儿童(P<0.05)和感染成年人(P<0.01)(图5b);TGFβ基因在H. pylori感染儿童胃部组织中的表达显著高于未感染儿童和成年人。以上结果说明儿童微生物变化与胃粘膜Treg响应有关。


图5. H. pylori感染儿童 (n=11), 未感染儿童 (n=10)和H. pylori感染成年人 (n=13)中(a) FOXP3, (b) IL10和 (c) TGFβ mRNA在胃部组织中的表达
 
研究结论
本文通过比较H. pylori感染儿童、未感染儿童、感染成年人和未感染成年人四组人群胃部微生物变化及胃粘膜Treg响应相关基因表达,发现H. pylori感染会导致儿童胃粘膜Treg响应。通过胃部微生物可以促进胃部抗炎环境,降低H. pylori感染造成的炎症。

亮点
1. 对研究报道较少的上消化道微生物、生命早期活动对微生物组成及免疫细胞应答进行研究。

2. 文章通过多重比较,结合基因表达分析,揭示了微生物与炎症反应之间的关系。