肠道菌群研究方法进展_窦会娟
肠道菌群研究方案设计汇总
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肠道菌群研究方案设计汇总肠道菌群研究方案设计汇总研究菌群与疾病,从整体上看,无外乎三种模式:关联关系探究、因果关系探究和应用菌群干预疾病的研究。
这三个方面相互关联且独立。
关联一、疾病与菌群关联关系类研究①特征菌群类研究此类研究的主要目的是客观地描述人体菌群组成的特征,解释某种疾病或现象与其共生菌群的关系。
研究思路包括确定研究目的,如研究长寿人群家族肠道菌群特征,收集严格明确的研究对象范围,并使用16S rRNA或宏基因组测序等方法进行研究。
此类研究方法相对简单,通过设立疾病组和健康组,对大样本量进行比较研究,确定特定人群的特征微生物组成。
目前,此类文章已经发表了很多,几乎各种疾病与肠道菌群的关系都有涉及。
想要发表高质量的文章,选题角度一定要新颖,需要的样本量较大,最好结合代谢组学等其他组学做多组学关联分析。
在找到差异菌群的同时,对差异的代谢通路进行关联分析,这样文章相对容易上档次。
②菌群影响因素类研究影响肠道菌群的因素有很多,如遗传、生活方式、饮食惯、运动、生活环境等。
例如,对新生婴儿菌群组成影响因素的研究,比如分娩方式、孕期饮食、喂养方式(母乳、提前添加辅食、配方奶粉)、早产儿等,研究对婴儿肠道菌群影响的因素,对后续指导和维护婴儿健康有重要的作用。
因果干预二、疾病与菌群因果关系类研究①细菌功能验证及疾病机理研究此类研究的思路包括确定一种或几种目标菌,利用动物实验对该菌进行验证,通过分析临床理化指标,探讨该菌与疾病的关系。
接着,收集处理后动物模型粪便样本,测序,探讨该菌如何影响肠道菌群致病或改善疾病。
最后,结合临床指标、理化结果、微生物结果,综合分析作用机制。
②疾病的发生发展与菌群相关性研究此类研究的思路包括研究疾病是否与微生物有关联,设计健康组和疾病组,通过比较健康组和疾病组的微生物组成,找出疾病与健康状态下差异的微生物,结合临床指标,确定与疾病显著相关的微生物。
接着,研究疾病与微生物之间的因果关系,通过比较不同疾病进程目标样本中微生物的组成,研究随着疾病的发展,微生物的变化趋势,找出随疾病进程变化一致的驱动菌,继而确定微生物对疾病是否有促进作用。
人类肠道菌群的研究进展
![人类肠道菌群的研究进展](https://img.taocdn.com/s3/m/4d859b6a3a3567ec102de2bd960590c69fc3d857.png)
人类肠道菌群的研究进展肠道菌群,即肠道微生物,它是人类体内最为庞大的微生物群落之一,有着非常重要的生理和代谢功能。
正常人体内大约有100万亿(10^14)个微生物,其中包括数千种不同的细菌、真菌、病毒和寄生虫。
这些微生物主要分布在人体的肠道、皮肤、口腔、泌尿系统等部位。
在这些细菌中,大多数是有益的,并对人体的生理、代谢、营养吸收等多个方面发挥着关键作用。
人类肠道菌群的研究历程可以追溯到20世纪初期。
起初,人们只是对一些肠道细菌的分类、数量和分布进行了一些简单研究。
随着科技进步和技术手段更新,对肠道菌群的研究也迎来了突破性的发展。
下面就来介绍一下肠道菌群研究的最新进展。
一、微生物群落组成和多样性分析随着新一代测序技术的进一步发展,越来越多的研究发现人类肠道菌群的组成和多样性与健康状态密切相关。
例如,有些研究表明,肠道微生物的多样性与人体免疫系统的稳定性有着密切的关系,并可以预测肠道疾病的发生和发展。
近年来,越来越多的科学家和医生开始意识到人体与微生物群落之间的相互作用,并提出了以肠道菌群为重点研究的整体健康观念。
二、肠道菌群对人体代谢的影响人类肠道菌群的组成及数量可以影响人体内多种代谢反应的进行。
例如,有研究表明肠道细菌可以促进人体吸收微量元素和维生素、调节血糖、脂肪和蛋白质的代谢等。
肠道菌群也可以产生多种有益物质,如丁酸、丙酸等,这些物质对维护肠道健康和整体代谢有着重要的作用。
三、肠道菌群与多种疾病的关系肠道菌群与多种人类疾病的关系已经成为当前研究的热点。
一些研究表明,慢性肠道疾病、肥胖、糖尿病、心血管疾病等都与肠道微生物群落的异常有关。
这些研究的发现为疾病的预防、诊断和治疗带来了新的思路。
四、肠道微生物的功能分析人类肠道微生物可以为人体提供许多生理和代谢上的帮助。
例如,一些能够在人体内产生叶酸和维生素K的肠道细菌,可以帮助人体维持血液凝固机制的稳定性。
此外,肠道细菌还能够分解多种不易被人体消化的食物成分。
2024肠道菌群在强迫症治疗中的研究进展(完整版)
![2024肠道菌群在强迫症治疗中的研究进展(完整版)](https://img.taocdn.com/s3/m/af29654db6360b4c2e3f5727a5e9856a5712267e.png)
2024肠道菌群在强迫症治疗中的研究进展(完整版)摘要强迫症是—种病因未明的致残性精神障碍,其发生发展过程与肠道菌群的关联尚未被完全阐明。
虽然强迫症的确切发病机制尚不清楚,但现有证据表明脑肠轴通过免疫炎症、神经递质及内分泌等多条通路参与强迫症的发生发展。
本文综述了肠道微生物群参与强迫症病理生理学的新证据及其作为新的治疗手段的潜力,同时总结了目前脑肠轴研究的主要研究方法和不足。
探讨了益生菌和粪便移植等微生物重组策略在强迫症治疗中的潜力和挑战,并对未来的研究方向进行了展望,期待通过对脑肠轴的深入研究能够为强迫症的防治提供新的靶点和方向。
强迫症是—种以反复持久出现的强迫观念(obsession)和(或)强迫行为(compulsion)为基本特征的病因未明的精神疾病[1]。
世界卫生组织将强迫症定位为世界十大致残性疾病之—[2 ]。
据统计,强迫症的终生患病率为0.8%~3%[ 3 ] ,其发病呈双峰分布,第—个高峰在青春期前(平均年龄三11岁),第二个高峰在成年早期(平均年龄22~24岁1有关强迫症病理生理学机制的研究—直是精神卫生领域的焦点问题,学者们从神经解剖、神经生化、神经心理、免疫及基因遗传学等多学科角度开展了系列研究,但仍未达成普遍共识。
同时,由千已有的药理机制治疗—直处千较低的治疗反应率,因此可能还有其他的病因途径有待探索。
随着测序技术的进步,“微生物-肠道-大脑轴',(microbiota-gut-brain, MGB)轴逐渐成为各个领域的研究热点,有研究发现肠道菌群参与了自闭症、精神分裂症、情感障碍、帕金森病等疾病的发生发展。
但关千MGB与强迫症的研究,目前还处于起步阶段。
本文综述了肠道菌群参与强迫症病理生理机制的新证据和研究手段,并探讨其作为潜在靶点在新治疗方法中的作用,旨在为强迫症发病机制的研究和诊疗手段的选择提供新思路。
—、“微生物报5道-大脑"轴肠道菌群是人类胃肠道中微生物的集合体,它在调节肠脑轴方面的作用似乎与心理健康密切相关。
肠道菌群与人类健康研究进展
![肠道菌群与人类健康研究进展](https://img.taocdn.com/s3/m/14ac065826d3240c844769eae009581b6ad9bd46.png)
肠道菌群与人类健康研究进展肠道菌群是生活在人体肠道内的微生物群落,与人体健康有着密切的。
近年来,随着微生物组学研究的深入,肠道菌群在人类健康中的作用逐渐受到重视。
本文将概述肠道菌群的概念、历史及其在人类健康中的重要性,并探讨近年来相关领域的研究进展及未来研究方向。
肠道菌群是由多种微生物组成的复杂生态系统,这些微生物通过与人体之间的相互作用,对人体的消化、代谢、免疫等方面产生影响。
早在20世纪初,科学家们就开始研究肠道菌群与人类健康的关系。
随着科学技术的不断发展,人们对肠道菌群的认识逐渐深入,肠道菌群在维护人体健康方面的作用也越来越受到。
肠道菌群通过影响人体的消化、代谢、免疫等方面,对人类健康产生影响。
研究表明,肠道菌群失调与多种疾病的发生密切相关,如肥胖、糖尿病、炎症性肠病等。
通过对比不同疾病患者与健康人的肠道菌群,科学家们发现疾病患者的肠道菌群多样性减少,有害菌增多,有益菌减少。
肠道菌群的调节机制主要包括遗传、环境、饮食等因素。
近年来,研究发现肠道菌群受到宿主代谢的影响,而肠道菌群也可以通过影响宿主代谢来调节人体健康。
例如,益生菌可以通过调节肠道屏障功能、影响脂肪和糖代谢、增强免疫功能等方式来改善人体健康状况。
益生菌是指对宿主有益的肠道微生物,如双歧杆菌、乳酸菌等。
研究表明,益生菌可以通过调节肠道菌群、增强免疫力等方式来改善人体健康状况。
益生菌还可以缓解抗生素使用引起的肠道菌群失调,减少抗生素相关腹泻等不良反应。
肠道菌群与人类健康之间的关系研究已经取得了一定的进展,但仍存在许多问题和争议。
不同研究之间存在差异,部分研究结果可能受到研究方法、样本选择等因素的影响。
肠道菌群与疾病之间的因果关系仍需进一步探讨,部分研究发现可能仅仅是相关性而非因果性。
益生菌的应用方面也存在一些问题,如益生菌种类和剂量的选择、益生菌的安全性等。
为了进一步深入探讨肠道菌群与人类健康之间的关系,未来的研究方向包括:进一步探讨肠道菌群的作用机制,特别是肠道菌群如何影响人体代谢、免疫等方面的研究;加强肠道菌群与常见疾病发生发展之间关系的研究,为疾病的预防和治疗提供新的思路;开展大规模、多中心的临床研究,以验证益生菌在改善人体健康方面的效果;研究不同人群肠道菌群的差异,为个体化营养和健康管理提供依据;益生菌的安全性及其对肠道微生态的长期影响,为益生菌产品的研发和应用提供科学支持。
使用生物大数据技术研究肠道菌群的技巧与方法
![使用生物大数据技术研究肠道菌群的技巧与方法](https://img.taocdn.com/s3/m/725e3b460640be1e650e52ea551810a6f524c8f2.png)
使用生物大数据技术研究肠道菌群的技巧与方法在近年来,随着生物大数据技术的发展和应用,研究人员们开始运用这一技术来探索肠道菌群的复杂生态系统。
肠道菌群是人类肠道中的微生物群落,包括细菌、真菌、病毒等多种微生物。
它与宿主的健康密切相关,并在多种疾病的发生和发展过程中发挥重要作用。
本文将介绍使用生物大数据技术研究肠道菌群的一些常用技巧和方法。
首先,研究肠道菌群的第一步是采集样本。
肠道菌群的研究样本通常包括粪便、肠粘膜组织、粪便样本较为常用,因为它们易于采集和处理,且能够代表整个肠道菌群的情况。
对于小鼠等实验动物样本,还可以通过剖腹手术获取肠道组织样本。
采集样本时应尽量避免污染,使用无菌器皿和工具,以确保样本的纯净性。
其次,对采集的样本进行DNA提取是分析肠道菌群的关键环节。
DNA提取的方法可以根据样本性质进行选择,常用的方法包括基于细胞壁的裂解方法、宏基因组提取方法等。
DNA提取过程中注意保持无菌操作,避免污染,确保获取到高质量的DNA样本。
接下来,利用生物大数据技术进行肠道菌群的分析与研究。
生物大数据技术包括16S rRNA测序(代表性的方法为高通量测序),以及宏基因组测序方法。
16S rRNA测序可用于分析菌群的组成与结构,通过对16S rRNA基因序列的测定,可以区分不同的菌属、菌种,并进行物种多样性和群落结构的分析。
宏基因组测序可以更全面地了解菌群的功能特征,包括其代谢能力、抗药性等。
这两种方法可以相互补充,提供对肠道菌群的详细描述。
在分析过程中,通常使用生物信息学软件进行数据处理与分析。
例如,可以使用QIIME(Quantitative Insights Into Microbial Ecology)或mothur等软件进行菌群的OTU(操作分类单位)分析,得到菌群丰度和多样性等信息。
此外,还可以使用PICRUSt(Phylogenetic Investigation of Communities by Reconstruction of Unobserved States)等工具进行功能预测,从而了解菌群在代谢和功能方面的潜在作用。
人类肠道微生物群落的研究进展
![人类肠道微生物群落的研究进展](https://img.taocdn.com/s3/m/3a197234bfd5b9f3f90f76c66137ee06eff94e66.png)
人类肠道微生物群落的研究进展肠道微生物群落作为一个与人类健康密切相关的领域,近年来备受关注。
肠道内的细菌、真菌和病毒等微生物,形成了一个近乎庞大的生态系统。
这个系统对人类身体健康的影响极为广泛,从保持肠道健康到调节免疫系统和影响情绪等等。
因此,对于肠道微生物群落的研究已经成为人类健康领域的一个重要分支。
人类肠道微生物群落与健康的关系肠道微生物群落在人类健康中的作用远远不止于和肠道健康相关。
它们还能通过多种途径,影响人类健康的方方面面。
消化系统:肠道微生物群落在消化过程中扮演了重要角色。
它们帮助我们消化食物,同时促进营养物质的吸收。
例如,肠道内的益生菌能够帮助我们分解并消化肉类和纤维素等难以消化的食物成分。
免疫系统:肠道微生物群落也与我们的免疫系统密切相关。
它们可以促进免疫系统的功能,保护我们不受感染和疾病的侵害。
同时,肠道微生物群落还能帮助缓解炎症和调节免疫系统平衡。
情绪:越来越多的研究表明,肠道微生物群落还能影响我们的情绪和行为。
例如,肠道菌群的失调可能会导致抑郁和焦虑等异常情绪的产生。
随着肠道微生物群落研究的不断深入,我们对其组成和作用的认识也不断提高。
以下是几个肠道微生物群落研究领域的进展。
肠道微生物群落的组成近年来越来越多的研究表明,肠道内的菌群的种类和数量会因为众多的因素而发生变化。
例如饮食、药物、生活方式、婴儿喂养方式、人类基因等,都会对我们肠道的微生物群落产生影响。
现在,我们已经知道了许多产生影响的因素。
例如,富含膳食纤维、抗氧化性物质的植物性食物可以促进肠道健康。
而反面例子是富含饱和脂肪、添加剂、含糖饮料等食品会破坏肠道内的微生物群落平衡,导致诸如炎症性肠病和代谢性疾病等疾病的发生。
肠道微生物群落与年龄、地点和文化的关系肠道微生物群落的组成也会因为人们的年龄、地点和文化等差异而发生变化。
例如,我们知道婴儿和成人的肠道微生物群落的组成不同,这是因为婴儿一出生后马上开始来自各个方面的微生物种类和数量上的变化。
肠道菌群研究思路和案例解析
![肠道菌群研究思路和案例解析](https://img.taocdn.com/s3/m/a47c3512f61fb7360a4c65a7.png)
肠道菌群研究思路和案解析1肠道菌群介绍目录216S测序技术介绍3肠道菌群的研究方向和案例分析PART1肠道菌群介绍肠道菌群介绍肠道菌群,顾名思义——生存在人的肠道里的大量细菌构成的集体。
其中包括:有益菌,也称之为益生菌,主要是各种双歧杆菌、乳酸杆菌等,是人体健康不可缺少的要素,可以合成各种维生素,参与食物的消化,促进肠道蠕动,抑制致病菌群的生长,分解有害、有毒物质等。
有害菌,数量一旦失控大量生长,就会引发多种疾病,产生致癌物等有害物质,或者影响免疫系统的功能(如:肺炎克雷伯氏菌等)。
中性菌,即具有双重作用的细菌,如大肠杆菌、肠球菌等,在正常情况下对健康有益,一旦增殖失控,或从肠道转移到身体其他部位,就可能引发许多问题。
常见的肠道菌群:(左上)双歧杆菌,(右上)乳酸杆菌,(左下)肠球菌,(右下)大肠杆菌肠道菌群与疾病肠道微生物参与宿主新陈代谢和免疫系统的调节,并与环境因子相互作用决定机体的健康和疾病状态。
已有大量研究表明,多种疾病与肠道菌群失衡有关。
1:肠道菌群与脑部相关疾病(肠脑轴,如:抑郁症、脑卒中、AD、PD等)2:肠道菌群与代谢性疾病(如:肥胖、糖尿病等)3:肠道菌群与肝脏相关疾病(肠-肝-免疫轴,如:肝硬化、非酒精性脂肪肝等)4:肠道菌群与胃肠道相关疾病(炎症性肠病、肠易激综合症等)5:肠道菌群与肾相关疾病(慢性肾病等)6:肠道菌群与肿瘤…肠道菌群与心血管疾病1:疾病人群和健康人群进行流行病学和队列分析。
2:临床水平疾病菌群和动物模型疾病菌群的表型比较。
3:临床疾病人群粪便进行粪菌移植(FMT ),模拟动物模型。
4:健康人群的粪便进行粪菌移植(FMT ),不会改善人群疾病的行为。
5:临床疾病人群进行干预治疗,可以改善疾病的行为。
肠道菌群常用研究方法短链脂肪酸是肠道菌群代谢产物中最主要的标志物之一。
短链脂肪酸是指碳链中碳原子小于 6 个的有机脂肪酸 ,主要包括 乙酸 、丙酸 、丁酸等 。
作为肠道菌群发酵的主要产物,对人体多个器官和代谢有较大的影响。
肠道菌群谱研究的应用前景
![肠道菌群谱研究的应用前景](https://img.taocdn.com/s3/m/231026254531b90d6c85ec3a87c24028915f856e.png)
肠道菌群谱研究的应用前景肠道菌群是指人们肠道内生存的微生物群体,包括细菌、真菌、病毒等多种微生物。
这些微生物对人体有非常重要的作用,比如帮助消化食物、生产维生素、调节免疫系统等等。
最近几年,随着科学技术的发展,人们越来越关注肠道菌群的研究,并发现它在多种疾病的发生和治疗中都扮演着重要的角色。
下面,我们来具体探讨一下肠道菌群谱研究的应用前景。
一、肠道菌群谱研究的基本原理肠道菌群谱研究的基本原理就是通过对肠道微生物的高通量测序技术,来获得肠道内微生物的整体谱图。
这个谱图可以反映出肠道微生物的种类和丰度等信息。
然后通过对谱图的分析,可以获得一系列相关信息,比如肠道内微生物的多样性、是否存在菌群失调、存在的主要菌种等等。
二、应用前景1、胃肠道疾病肠道菌群与胃肠道疾病之间的关系一直备受科学家的关注。
肠道菌群的菌群失调与胃肠道炎症、肠易激综合症、炎性肠病、肠癌等多种疾病的发生和进展有着密切的关系。
在肠道菌群发生失调或异常情况下,这些菌群就会容易形成肠道菌膜,形成严重的肠内代谢紊乱和炎症反应。
通过肠道菌群谱研究,我们可以了解到哪些微生物相对应该疾病或这些微生物之间的相互作用。
甚至,通过调节肠道菌群来预防和治疗这种疾病也变得可能。
2、肥胖与代谢疾病肥胖和代谢疾病也是肠道菌群谱研究的另一个热点领域。
肥胖患者的肠道菌群和正常体重人士有所区别,体重过重的患者下丘脑的信号会发生改变,导致患者往往吃得更多。
而且,体重过重的患者还会消化和吸收更多的食物从而导致多种代谢疾病。
通过肠道菌群谱研究,我们可以了解到肥胖是由哪些微生物引起的,从而调节这些微生物的种群比例和种类,以达到控制体重、预防代谢疾病的目的。
3、精神疾病近年来,越来越多的研究表明,肠道菌群与精神疾病之间也存在着密切的关系。
因为大约80%的神经递质也存在于人体的肠道系统中,菌群失调和肠道菌膜让它们的功能被削弱了。
通过肠道菌群谱研究,我们可以了解到菌群失调与抑郁症、自闭症、阿尔茨海默病等精神疾病之间的关系。
肠道微生态研究方法及应用研究进展
![肠道微生态研究方法及应用研究进展](https://img.taocdn.com/s3/m/b0f0ae28cf84b9d529ea7a4e.png)
人 的 胃 肠 道 里 拥 有 一 个 微 生 物 生 态 系 统 ,容 纳 着 几 万 亿 个 微 生 物 细 胞 。 根 据 美 国 、中 国 和 欧 洲 3 个 地 区 共 1 2 0 0 人 的 检 测 结 果 ,确 定 这 些 样 本 的 微 生 物 群 中 总 共
含 有 9 9 0 万 个 微 生 物 基 因 [1]。 肠 道 微 生 物 群 不 仅 在 宿
【提 要 】 肠 道 微 生 态 是 近 些 年 来 的 研 究 热 点 ,其 为 很 多 疾 病 提 供 了 新 的 治 疗 思 路 ,特 别 是 在 糖 尿 病 、肥 胖 、慢 性 肾 脏 疾
病 以 及 其 他 肠 道 炎 症 疾 病 中 。 近 年 来 对 于 肠 道 微 生 态 的 研 究 主 要 集 中 在 三 方 面 ,肠 道 微 生 物 的 多 样 性 、功 能 及 人 工 改
主 免 疫 系 统 发 育 中 起 着 关 键 作 用 [2],而 且 可 保 护 机 体 免 受 病 原 体 影 响 [3] ,甚 至 可 以 影 响 宿 主 细 胞 增 殖 [4]以 及 调 节 肠 内 分 泌 功 能 [5] 。 尽 管 这 些 微 生 物 活 动 与 健 康 的 相 关 性 存 在 个 体 差 异 ,但 是 肠 道 微 生 物 的 功 能 强 大 ,很 多 疾 病 与 肠 道 微 生 态 的 关 系 都 有 着 密 切 的 关 系 ,包 括 癌 症 、代 谢 疾 病 及 心 血 管 疾 病 等 [6] 。 由 于 肠 道 微 生 物 多 为 厌 氧 菌 和 兼 性 厌 氧 菌 ,所 以 传 统 的 培 养 法 只 能 培 养 出 约 4 0 % 的 微 生 物 ,可 以 影 响 检 测 结 果 的 真 实 性 。 随 着 研 究
肠道微生态的研究进展
![肠道微生态的研究进展](https://img.taocdn.com/s3/m/71e3db7466ec102de2bd960590c69ec3d4bbdb50.png)
肠道微生态的研究进展近来,众多研究表明肠道是人体的第二大“大脑”,肠道健康和微生态的平衡对人体健康至关重要。
我们的肠道内,存在着数万亿的微生物群落,如今关于肠道微生态的研究越来越多,对于肠道健康具有重要的意义,本文将从微生态的定义、肠道微生态的组成、与身体健康的关系等多个方面探讨肠道微生态的研究进展。
一、微生态的定义微生态是指微生物(包括细菌、真菌、病毒等)在特定环境中形成的群落,而在肠道,这些微生物群落中含有大约1000种不同的细菌菌株,包括常见的Bifidobacterium、Lactobacillus等,都对人体的健康产生着深远的影响。
二、肠道微生态的组成肠道微生态是指人体肠道内的生态系统,是由宿主本身与肠道内的细菌、真菌等微生物群落共同构成的。
微生物群落的组成和数量对人体的健康影响巨大。
例如,多种有益菌可以协同起来和一些有害菌互相制约,保持肠道的平衡,从而减少患肠道相关疾病的风险。
三、与身体健康的关系肠道微生态的失衡与身体的健康密切相关。
肠道菌群失衡可导致人体各种疾病,如乳糖不耐症、功能性肠病、消化不良、免疫力低下、自身免疫性疾病以及肥胖等。
除了上述的疾病,肠道微生态失衡还可能导致脑部功能紊乱,进而出现某些情绪障碍和神经系统疾病。
同时,肠道微生态平衡的恢复对于一些疾病的治疗也有非常重要的作用,例如微生态调节剂可以起到减轻抗生素使用引起的腹泻、防治肠胃炎和便秘等问题。
四、微生态的调节针对肠道微生态的平衡是一项非常重要的工作,而此过程,主要是通过饮食和使用微生物制剂进行调节。
在饮食方面,良好的饮食结构,应高膳食纤维、低脂肪、高矿物质和维生素摄入,保持足够的饮水和运动,都有利于肠道微生态的平衡。
与此同时,微生物制剂的应用也逐渐成为了肠道微生态调节的重要手段。
预生物、益生菌和共生菌等微生物制剂是促进肠道健康的重要手段之一,预生物和益生菌的作用在于维持肠道菌群平衡,促进肠道蠕动,保持肠黏膜的健康和抵御有害菌侵害。
肠道菌群实验设计
![肠道菌群实验设计](https://img.taocdn.com/s3/m/9cfbeb9bc0c708a1284ac850ad02de80d4d806b8.png)
肠道菌群实验设计摘要:肠道菌群在人体健康中扮演着重要角色,对人体的免疫调节、代谢调节等方面有着重要影响。
因此,对肠道菌群的研究成为了当前热门的研究课题。
本实验设计将利用小鼠模型,通过不同干预手段(抗生素、益生菌、饮食等)来探究肠道菌群的变化情况及其对宿主的影响,以期在深入了解肠道菌群的同时,也为相关疾病的预防和治疗提供一定的参考意义。
关键词:肠道菌群,小鼠模型,抗生素,益生菌,饮食,变化,影响引言肠道菌群是指存在于人体肠道中的各种微生物,包括细菌、真菌、病毒等。
近年来,随着对肠道菌群的深入研究,人们发现肠道菌群对宿主健康有着重要影响。
肠道菌群的失衡往往会导致多种疾病的发生,例如肠道炎症、代谢性疾病等。
因此,对肠道菌群的研究成为了当前热门的研究课题。
为了深入了解肠道菌群的变化情况及其对宿主的影响,我们计划利用小鼠模型进行实验研究。
本实验旨在通过不同干预手段(抗生素、益生菌、饮食等)来探究肠道菌群的变化情况及其对宿主的影响,以期在深入了解肠道菌群的同时,也为相关疾病的预防和治疗提供一定的参考意义。
实验设计1. 实验动物本实验将采用C57BL/6小鼠作为实验动物,雄性和雌性小鼠各一半,年龄8-10周,体重20-25g。
小鼠将在动物实验中心的特定病原体自由环境中饲养,确保实验结果的准确性。
实验分组时需保证各组小鼠的年龄、性别和体重分布均匀。
2. 实验分组本实验将设计4个实验组和1个对照组,每组10只小鼠。
实验组分别为:- 抗生素组:小鼠饮用含抗生素的饮用水,用于模拟人体长期使用抗生素导致肠道菌群失衡的情况。
- 益生菌组:小鼠通过灌胃给予益生菌,用于探究益生菌对肠道菌群的影响。
- 饮食组:将小鼠分别饲养在高脂饮食和富含膳食纤维的饮食条件下,以模拟不同饮食对肠道菌群的影响。
- 对照组:小鼠饮用普通饮用水,饲养在标准饲料的条件下,作为对照组。
每个实验组的小鼠将在实验开始前进行无菌消毒处理,以确保实验结果的准确性。
肠道菌群研究思路与设计方法_概述及解释说明
![肠道菌群研究思路与设计方法_概述及解释说明](https://img.taocdn.com/s3/m/c7c498c8d5d8d15abe23482fb4daa58da1111c5f.png)
肠道菌群研究思路与设计方法概述及解释说明1. 引言1.1 概述肠道菌群研究是近年来生物医学领域中备受关注的热点研究方向。
肠道菌群是指人体消化道内共生的微生物群落,包括细菌、真菌和病毒等多种微生物。
这些微生物在人体健康和疾病发展中起着重要作用。
肠道菌群的平衡与人体的代谢、免疫系统、神经系统等多方面密切相关,对于维持身体健康至关重要。
随着高通量测序技术的发展和生物信息学分析方法的改进,我们能够全面了解肠道菌群的组成、结构和功能,并探索其与宿主之间的相互作用。
因此,深入了解肠道菌群的研究思路和设计方法对于揭示其在健康和疾病过程中的作用具有重要意义。
1.2 文章结构本文将以以下结构展开对肠道菌群研究思路与设计方法的概述和解释说明。
首先,在第二部分,我们将介绍肠道菌群的概念和其在人体中的重要性。
接下来,我们将详细阐述肠道菌群研究的思路,并介绍设计方法以实现对其进行深入研究。
第三部分将着重介绍肠道菌群概况调查方法,包括样本收集与处理方法、DNA 提取与测序方法以及生物信息学分析流程。
第四部分将讨论肠道菌群多样性及功能评估方法,如多样性指数计算、功能预测与代谢通路分析等;并给出相关统计学分析方法的应用举例。
最后,在第五部分中,我们将总结已有研究进展和成果,并展望未来肠道菌群研究面临的挑战和发展方向。
1.3 目的本文旨在全面了解肠道菌群研究思路与设计方法,并通过对各种调查和评估方法的介绍使读者能够系统掌握这一领域的基本知识。
同时,本文还将回顾已有研究进展和成果,为未来的研究提供参考和启示。
相信通过阅读本文,读者能够更好地理解肠道菌群的重要性和其与人体健康的关联,并具备开展相关研究的基础知识和方法。
2. 肠道菌群研究思路与设计方法概述2.1 肠道菌群概念及重要性介绍肠道菌群是指生活在人体肠道内的各种微生物的集合,包括细菌、真菌、病毒等。
它们与人体的生理功能、代谢、免疫等密切相关,对人体健康起着重要作用。
肠道菌群可以帮助消化食物、合成维生素和其他重要的生物活性物质,同时参与调节免疫系统、影响心血管健康和情绪等方面。
人类肠道微生物群的研究进展
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人类肠道微生物群的研究进展近年来,人体微生物研究发展迅速,其中以肠道微生物群的研究尤为重要。
肠道微生物群是指在人的肠道内居住的微生物群落,其中包含众多细菌、真菌、病毒和其它微生物。
肠道微生物群与人体健康息息相关,其研究成果正在逐步应用于医疗保健、治疗疾病、食品安全和环境卫生等领域。
本文将就人类肠道微生物群的研究进展、影响因素以及未来研究方向作一综述。
一、肠道微生物群研究的历史早在20世纪初期,人们就已经开始研究肠道微生物。
当时人们主要是从微生物学和营养学的角度研究肠道微生物群的组成和功能。
20世纪60年代末,随着分子生物学的发展,研究者们开始对肠道微生物群的遗传多样性进行研究。
当时的研究主要基于16S rRNA基因序列,可以对肠道微生物进行分类鉴定。
在21世纪初,高通量测序技术的出现进一步促进了对肠道微生物群的研究。
目前已经快速确定了数千个人的肠道菌群组成及其功能,从而揭示了肠道微生物群与人体健康的关系。
二、影响肠道微生物群的因素1.遗传因素人的基因组影响肠道微生物群。
2.生理因素肠道微生物群还会受到人体生理因素的影响。
比如人类的口腔、皮肤、呼吸道、肠道及生殖道等生物系统中都拥有微生物群体,不同部位的微生物群存在差异,其中肠道微生物群是人体面积最大、菌群最复杂且起关键作用的一组。
3.环境因素环境条件也能影响肠道微生物群的种群分布和数量。
主要是经由食物、生活环境、污染的水源和空气、化学品等愈加复杂多变的环境因素。
三、肠道微生物群与人体健康的关系目前,科学家们已经发现肠道微生物群与许多人体疾病有关系,包括肥胖、肠易激综合征、肠癌、自闭症、多发性硬化症、哮喘、营养不良等等,这些都是带有全球性质和个体性质且会对公共卫生产生重大影响的疾病。
据研究,肠道菌群梅花诱变体Sulfolobus Solgbriicus JF1可以使人体改变食欲,从而控制肥胖;同时,肠道菌群具有抗菌作用,他们对多种病原菌具有控制作用,还参与人体内某些营养物质的吸收和代谢,更赋予了肠道菌群在肝脏和免疫系统等多个方面功能的整合。
肠道菌群驱动巨噬细胞糖代谢重编程与动脉粥样硬化_脾虚痰瘀_贾连群
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DOI :10.13193/j.issn.1673-7717.2021.02.001肠道菌群驱动巨噬细胞糖代谢重编程与动脉粥样硬化“脾虚痰瘀”贾连群1,隋国媛1,宋囡1,2,吕美君2,3,杜莹1,2,陈丽娟2,3,战凯璇2,曹慧敏2,曹媛2,杨关林1,3(1.中医脏象理论及应用教育部重点实验室,辽宁沈阳110847;2.辽宁中医药大学中医药创新工程技术中心,辽宁沈阳110847;3.心脑合病中西医结合防治技术国家地方联合工程实验室,辽宁沈阳110847)摘要:脾主运化,为气血生化之源。
脾失健运,痰瘀互结,瘀滞日久,脉道不利,最终引发动脉粥样硬化(atherosclero-sis ,AS )发生。
中医认为维持肠道菌群稳态是脾主运化的重要生理功能。
肠道菌群作为人体内具有生物屏障、营养、免疫等多种生物学作用的重要“器官”,其稳态失衡,将影响人体正常健康状态,其机制可能为肠道菌群失调诱导脂多糖(lipopolysaccharide ,LPS )释放驱动巨噬细胞糖代谢重编程引发炎症反应继而导致AS 发生。
关键词:脾失健运;糖代谢重编程;肠道菌群;巨噬细胞中图分类号:R259.431.2;R378.2文献标志码:A文章编号:1673-7717(2021)02-0001-03Gut Microbiota Drives Macrophage Glycobolism Reprogramming andAtherosclerosis "Spleen Deficiency and Blood Stasis -Phlegm"JIA Lianqun 1,SUI Guoyuan 1,SONG Nan 1,2,LYU Meijun 2,3,DU Ying 1,2,CHEN Lijuan 2,3,ZHAN Kaixuan 2,CAO Huimin 2,CAO Yuan 2,YANG Guanlin 1,3(1.Key Laboratory of Ministry of Education for Traditional Chinese Medicine Viscera -State Theory and Applications ,Ministry of Education of China ,Shenyang 110847,Liaoning ,China ;2.Chinese Medicine Innovation Engineering Technology Center ,Shenyang 110847,Liaoning ,China ;3.National and Local Joint Engineering Laboratory for Integrated Chinese and Western Medicine Prevention and Treatment Technology onAngina Pectoris Complicated with Atherosclerotic Thrombotic Cerebral Infarction ,Shenyang 110847,Liaoning ,China )Abstract :Spleen governing transportation and transformation is the source of Qi and blood.Dysfunction of spleen in trans-portation ,blood stasis -phlegm ,long -term stagnation and vessels obstruction eventually lead to atherosclerosis (AS ).Tradi-tional Chinese medicine thinks that maintaining gut microbiota is an important physiological function of spleen governing transpor-tation and transformation.Gut microbiota is an important "organ"with biological barriers ,nutrition ,immunity and other biologi-cal functions in the human body ,and its steady -state imbalance will affect the normal health of the human body ,and its mecha-nism is that lipopolysaccharide (LPS )which is induced by gut microbiota imbalance drives macrophage glycobolism reprogram-ming ,and triggers an inflammatory response which in turn leads to AS.Keywords :dysfunction of spleen in transportation ;glycobolism reprogramming ;gut microbiota ;macrophage 基金项目:国家自然科学基金(81774022,81803860,81974548);沈阳市高层次人才创新计划(RC170248)作者简介:贾连群(1975-),女,辽宁营口人,教授,博士研究生导师,博士,研究方向:中西医结合防治动脉粥样硬化。
微生物肠脑轴研究进展
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微生物肠脑轴研究进展一、概览微生物与人类健康之间的关系已经引起了广泛的关注,特别是在肠道脑轴方面。
微生物肠脑轴研究取得了重要进展,揭示了肠道微生物群在调节大脑功能和行为中的作用。
本文将概述微生物肠脑轴的主要研究方向,包括微生物与神经元之间的相互作用,短链脂肪酸和炎症介质在肠脑轴中的作用以及在肠道疾病中的影响。
肠道神经元是机体重要的感觉器官和输入途径,它们能够感知肠道内的各种刺激并将信息传递至大脑。
肠道神经元上存在多种微生物相关的受体,例如GABA受体、5羟色胺受体等,这些受体能够被肠道微生物产生的代谢产物或代谢产物衍生物激活,从而调控神经元的功能。
微生物还可以通过分泌一些激素样物质或神经递质来影响神经元的活动。
短链脂肪酸是肠道微生物经发酵产生的主要代谢产物之一,具有多种生理功能。
短链脂肪酸能够通过血脑屏障进入大脑,并能以两种方式发挥作用:一种是作为信号分子参与调节免疫反应,另一种是通过抑制组蛋白去乙酰化酶活性调节基因表达。
短链脂肪酸还能够改变肠道菌群的结构并影响肠道炎症状态。
炎症介质如ILTNFa等也可通过肠脑轴影响神经系统的功能。
一些肠道疾病如炎症性肠病、肠道感染和肠道梗阻等,都会引起肠道菌群结构和功能的改变,进而影响肠脑轴的正常运行。
例如炎症性肠病患者常常伴有肠道炎症和全身性炎症反应,这些炎症介质可以通过肠脑轴引发神经元损伤和功能障碍。
另一些肠道疾病如肠道梗阻则会导致肠道运动和排泄功能异常,进而使得肠道微生物代谢产物和炎症介质在体内大量积聚,进一步加重肠道和脑部的炎症反应。
微生物肠脑轴是一个复杂而重要的系统,它涉及到多种生物学过程和生物学功能。
随着研究的深入和技术的发展,我们对肠道微生物和肠脑轴的理解将会越来越深入,并有望为多种肠道疾病的预防和治疗提供新的思路和方法。
1. 微生物与人类的共同起源在探讨微生物与人类的关系时,不可忽视的一个事实是两者在生命起源上的共通性。
从早期地球的生命形式到当今的人类,微生物始终伴随我们左右,成为生态系统和人类健康不可或缺的一部分。
肠道菌群领域研究进展(完整版)
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肠道菌群领域研究进展(完整版)已有大量研究证实,肠道菌群与肥胖、糖尿病、高脂血症、高血压、心脑血管疾病、慢性肾病、神经系统疾病等相关,肠道菌群科学家们2019年在肠道微生物组研究领域取得了研究成果;【1】Nat Biotechnol:突破!科学家在人类肠道微生物组中鉴别出100多种新型肠道菌群!近日,一项刊登在国际杂志Nature Biotechnology上的研究报告中,来自英国桑格研究院等机构的科学家们通过对肠道微生物组研究,从健康人群的肠道中分离出了100多个全新的细菌类型,这是迄今为止研究人员对人类肠道菌群进行的最全面的收集研究,相关研究结果获奖帮助研究人员调查肠道微生物组在人类机体健康及疾病发生过程中所扮演的关键角色。
本文研究结果能帮助研究人员快速准确地检测人类肠道中存在的细菌类型,同时还能帮助开发出治疗多种人类疾病的新型疗法,比如胃肠道疾病、感染和免疫疾病等。
人类机体中细菌大约占到了2%的体重,肠道微生物组就是一个主要的细菌聚集位点,同时其对人类健康非常重要。
肠道微生物组的失衡会诱发诸如炎性肠病等多种疾病的发生,然而由于很多肠道菌群难以在实验室环境下生存,因此研究人员就无法对其进行更加直观地研究。
【2】Science:肠道微生物组可能是药物出现毒副作用的罪魁祸首药物本是用于治疗很多患者,但是一些患者遭受这些药物的毒副作用。
在一项新的研究中,来自美国耶鲁大学的研究人员给出了一种令人吃惊的解释---肠道微生物组(gut microbiome)。
他们描述了肠道中的细菌如何能够将三种药物转化为有害的化合物,相关研究结果发表在Science期刊上。
研究者表示,如果我们能够了解肠道微生物组对药物代谢的贡献,那么我们能够决定给患者提供哪些药物,或者甚至改变肠道微生物组,这样患者具有更好的反应。
在这项新的研究中,研究人员研究了一种抗病毒药物,它的分解产物可引起严重的毒副反应,并确定了肠道细菌如何将这种药物转化为有害的化合物。
肠道微生物群落的研究进展及其应用
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肠道微生物群落的研究进展及其应用肠道微生物群落是指人类肠道内的微生物生态系统,包括细菌、真菌、病毒等多种微生物。
近年来,随着对肠道微生物群落的研究不断深入,人们对其在人体健康中的重要作用越来越重视。
本文将对肠道微生物群落的研究进展及其应用进行介绍。
肠道微生物群落的研究进展越来越多的研究表明,肠道微生物群落是与人体健康密切相关的。
肠道微生物群落可以参与人体多种生理过程,包括营养代谢、免疫系统调节、神经系统调节等。
目前,研究者们主要通过以下三种方法对肠道微生物群落进行研究。
1. 16S rRNA测序16S rRNA测序是目前最常用的鉴定细菌物种的方法之一。
该方法通过对细菌特定基因的测序,可以快速鉴定样本中细菌的种类和数量,并进一步分析它们在微生物群落中的相对比例和作用。
通过16S rRNA测序的研究,已经发现了很多与人体健康相关的肠道微生物群落的特征,对人体健康的保护和治疗都有重要意义。
2. 宏基因组测序宏基因组测序是将样本中所有微生物的基因组DNA同时测序的方法。
它可以获得更全面、更详细的微生物群落信息,包括某些难以被16S rRNA测序鉴定的微生物。
通过宏基因组测序,研究者发现某些微生物的代谢功能对人体健康至关重要,例如,部分微生物可以利用人体无法消化的食物物质,而且这些代谢产物对人体的健康有积极的影响。
3. 基于代谢物组学的研究代谢物组学研究是一种系统地研究生物体内代谢产物变化的方法。
通过研究肠道微生物群落代谢产物的类型、数量和变化规律,可以更全面地了解微生物群落的代谢功能及其对人体健康的影响。
研究表明,某些代谢物可以参与到人体维持健康的过程中,例如,具有抗氧化、抗炎和免疫调节作用的代谢物,可以通过对肠道微生物群落的调节而获得。
肠道微生物群落的应用肠道微生物群落的研究已经有了一定的应用前景。
以下是一些被广泛关注的应用领域。
1. 诊断疾病肠道微生物群落与不少疾病存在重要的关联。
例如,肠道微生物群落的异常可以导致炎症性肠病、自身免疫疾病、代谢性疾病等。
肠道菌群与衰老关系的研究进展
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World Latest Medicine Information (Electronic Version) 2019 Vo1.19 No.78
·综述·
肠道菌群与衰老关系的研究进展
田典哲 1,田虎 2( 通讯作者 *)
(1 江苏省姜堰中学,江苏;2. 泰州市中医院 , 江苏 泰州)
摘要:人体肠道微生物群是一个巨大的生态系统,宿主发育,免疫系统的行程和新陈代谢均需要菌群的参与。 肠道微生物群与许多疾病有关, 包括人类代谢疾病,如肥胖、2 型糖尿病(T2DM),和心血管疾病(CVD)。然而,很少有研究指出衰老与微生物群之间的关系,老龄化与 微生物群之间的联系目前仍有待研究。在这篇综述中,我们通过研读最近的研究成果,总结了肠道微生物群在衰老过程中的作用,力图发现如 何靶向肠道微生物组以抵抗衰老。 关键词:衰老;肠道菌群;基因调控;靶向药物 中图分类号:R339.3+8 文献标识码:A DOI: 10.19613/ki.1671-3141.2019.78.014 本文引用格式:田典哲 , 田虎 . 肠道菌群与衰老关系的研究进展 [J]. 世界最新医学信息文摘 ,2019,19(78):28,31.
肥 胖,糖 尿 病(T2DM)和 炎 症 性 肠 病(IBD)等 疾 病 的 肠 道 菌 群的特征在于粪便微生物多样性的减少。研究表明,膳食乳化剂 的使用改变了肠道微生物群的组成,并会导致肠道炎症,肠道屏障 的破坏和代谢综合征的发展。这些研究结果表明,现代生活方式, 特 别 是 饮 食,有 可 能 影 响 肠 道 微 生 物 群,这 可 能 会 诱 发 疾 病 的 发 展。因此,了解影响肠道微生物群的因素可能会帮助人们发现改 善代谢状态、治疗炎症疾病的新疗法 。 [1-2]
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作者简介:窦会娟(1977-),女,硕士,副教授,从事微生物生态学方面研究,Email:douhj106@163.com通讯作者:窦会娟·综述·肠道菌群研究方法进展窦会娟,郭文涛,王婷婷,李林珂漯河医学高等专科学校,河南漯河462000摘要:肠道正常微生物在平衡人体健康和疾病的过程中起着重要作用,如何对肠道菌群的丰度与数量变化进行全面分析是开展肠道微生态研究的瓶颈问题。
通过查阅大量资料,总结了当前肠道菌群研究常用的方法及每种方法的优缺点,为进一步深入进行肠道微生态方面的研究提供参考。
关键词:肠道菌群;分离培养技术;基因检测技术;质谱技术中图分类号:R378文献标志码:A文章编号:1005-376X(2014)01-0119-03DOI编码:10.13381/j.cnki.cjm.201401032Progress on the research technology of intestinal floraDOU Hui-juan,GUO Wen-tao,WANG Ting-ting,LI Lin-keLuohe Medical College,Luohe462000,ChinaCorresponding author:DOU Hui-juan,Email:douhj106@163.comAbstract:Intestinal microorganisms play an important role in the maintenance of human health and prevention of disease.It is very important to analyze the intestinal flora well for further researches.Based on a number of refer-ence literatures,we summarized most of the methods used in studying the intestinal flora,as well as the advantages and disadvantages of each method,in order to provide useful reference for further studies on gut microflora.Key words:Intestinal flora;Isolation and culture;Genetic testing;Mass spectrometry人体肠道中的微生物有1000多种,总重量大约为1.0 1.5kg,总数在1014个以上,相当于人体所有组织细胞总数的10倍。
肠道正常微生物在平衡人体健康和疾病的过程中起着重要作用[1],肠道微生物群落及其对人类健康的影响近年来已成为广受关注的热点。
肠道菌群分析是进行复杂微生态系分析的基础,如何对肠道菌群丰度与数量变化进行全面分析是开展微生态研究的瓶颈问题。
现将肠道菌群研究方法的进展做一综述,方便肠道微生态研究者进行参考。
1基于分离、培养的方法该方法一般是采用各种选择性培养基培养细菌,将各种细菌分离并根据染色、生化反应及血清学实验等方法对细菌进行鉴定,同时可进行倍比稀释和菌落计数来测定活菌数量。
此方法比较成熟,依然被许多进行肠道菌群的研究者采用。
例如陈琛等[2]研究了中草药对小鼠肠道的影响,在研究中采用分离培养、生理生化鉴定的的方法鉴定出了小鼠肠道菌群中的乳杆菌、双歧杆菌、肠杆菌、肠球菌。
李建婷等[3]采用选择性培养基分离培养细菌,研究了王氏保赤丸对小鼠肠道菌群的影响。
O'Keefe等[4]发现7α-去羟化菌在结直肠癌高风险人群肠道菌群中的比例显著高于低风险人群,而植物乳酸杆菌(Lactobacilli plantarum)在高风险人群肠道菌群中的比例则显著低于低风险人群。
对环境中获得的细菌菌株进行培养有助于全面、完整地研究细菌的功能和不同生长条件下的生理活性。
例如,Falony等[5]以果寡糖为唯一碳源,将长双歧杆菌株(Bifidobacterium longum)BB536分别与来源于人体肠道的丁酸盐产生菌株Anaerostipes caccae DSM14662和Roseburia intestinalis DSM14610进行共培养,发现了这些细菌之间两种不同的交叉互养(Cross-feeding)模式,作者提示,这些行为的揭示有助于理解肠道微生态系统中各种细菌对营养成分的利用情况和各种细菌之间的互作。
但自然界中有90% 99%的微生物用传统方法无法培养出来,因此该方法只能对部分的菌群进行分析,而且耗时。
对于种类、数量如此巨大的肠道微生态系而言,只对部分菌群进行分析不够全面,也不能反映整个微生态系与疾病发生发展的关系,分析的结果与结论有一定局限性[6]。
2基因检测方法对于用分离培养方法不能检测的微生物,基因检测更显优势,常用的有基于分子杂交技术的分析方法、基于DNA指纹图谱的分析方法、基于DNA 测序的检测方法。
2.1基于分子杂交技术的分子标记法基于分子杂交技术的分子标记法,如荧光原位杂交、基因芯片技术等,可对微生物在特定环境中的存在与否、分布模式及丰度等情况进行研究,具有较高的灵敏性和特异性。
2.1.1荧光原位杂交(fluorescent in situ hybridization,FISH)该方法是将经过处理后的细胞固定在载玻片上,用有荧光标记的寡核苷酸探针直接与之进行杂交,杂交过程中要使短的探针渗透到细胞内的核酸,用荧光显微镜即可观察到带有杂交荧光标记探针的细胞[7]。
该方法优点是在保持组织结构和细胞的原貌情况下能特异性显示检测目标与组织细胞的结构关系,因此能在研究肠道细菌之间、肠道细菌与肠道组织的结构功能关系方面具有不可替代的优势。
2.1.2基因芯片技术基因芯片又称DNA芯片(DNA chip)或DNA微阵列(DNA microarray)。
其原理是采用光导原位合成或显微印刷等方法将大量特定序列的探针分子密集、有序地固定于经过相应处理的硅片、玻片、硝酸纤维素膜等载体上,然后加入标记的待测样品,进行多元杂交,通过杂交信号的强弱及分布,来分析目的分子的有无、数量及序列,从而获得受检样品的遗传信息。
基因芯片能够同时平行分析数万个基因,进行高通量筛选与检测分析,解决了传统核酸印迹杂交技术操作复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少等不足。
利用肠道细菌16S rRNA基因作为检测的靶基因,设计针对不同菌属的寡核苷酸探针以制备基因芯片,可以通过杂交反应来检测肠道菌群。
徐晓静等[8]利用16S rRNA的恒定区和可变区设计制备的基因芯片在4h 内就能完成沙门菌属、志贺菌属、葡萄球菌属和耶尔森菌共4个菌属的23株肠道菌及相关细菌的杂交检测,每种细菌均呈现出具有各自特征的杂交结果,而且无其他探针产生阳性信号。
2.2基于DNA指纹图谱的分析方法DNA指纹图谱技术依据分子大小、核酸序列等特征的不同,将代表微生物群落中各物种的DNA分子标记物在凝胶上进行电泳分离,使代表不同物种的分子标记迁移到胶上的不同位置,最终得到的电泳图谱用于显示群落的组成结构。
DNA指纹图谱的最大优点是方便、快速、直观,常用于检测微生物群落结构的动态变化或比较不同群落之间的结构差异。
最常用的DNA指纹图谱技术有随机扩增多态性DNA技术(random amplified polymorphic DNA,RAPD)、扩增片段长度多态性技术(amplified restriction fragment-polymorphism,AFLP)、限制性片段长度多态性技术(restriction fragment length polymorphism,RFLP)和末端限制性片段长度多态技术(terminal restriction frag-mentlength polymorphism,T-RFLP)、单链构象多态性技术(single-strand conformation polymorphism,SS-CP)、变形梯度凝胶电泳(DGGE)、核糖体基因间区分析(ribosoma lintergenic spacer analysis,RISA)等。
近年来,16S rDNA的分子生物学技术大大促进了微生态研究的发展,特别是变性梯度凝胶电泳技术(DGGE),该技术利用含有变性剂(尿素和去离子甲酰胺)梯度的聚丙烯酰胺凝胶把相同长度但序列不同的DNA片段分离开来,并且能有效分析复杂微生物群落及其多样性且无须培养微生物。
在上世纪70年代末Fischer和Leman首次提出了DGGE技术,并把它用到医学上基因点突变的检测中,该技术可以分辨只有一个碱基差异的基因序列,可以分析微生物群落中优势类群或独特种群的遗传多样性,被广泛应用在微生物多样性和种群差异上,避免了传统微生物研究方法的局限性;DGGE还可以单独对胶中所感兴趣的条带进行分析研究,得到其序列可直接获得和该系统生态功能相关的微生物种群系统进化信息[9]。
2.3基于DNA序列测定的研究方法不同于指纹图谱技术,DNA测序技术的目的在于通过直接获取序列核酸信息的方法,对群落中各物种的进化地位作出判断。
目前,几乎所有已知细菌的16S rDNA碱基序列已被测定并存入基因库。
在肠道菌群的研究中,扩增产物经纯化后可直接进行测序或通过TA 载体建立16Sr DNA基因文库再进行全序列分析。
所得序列可通过(GenBank、EMBL、DDBJ、RDP及The EuropeanRibosomalRNA Database,ht tp://rrna.uia.ac.be/ssu/)等数据库进行序列比较(用BLAST 程序)来确定其种、属。
并根据序列的同源性,计算不同物种之间的遗传距离,然后采用聚类分析等方法,将细菌进行分类,并将结果用系统发育树(phylogenetic tree)表示。
但序列测定相对费用较高,且全序列分析法不能进行准确的定量,只能定性得出菌群组成的多样性,而且核酸的分离、目标片段扩增、基因文库的构建和全部序列测定整个过程周期长、工作量大。
故在实际工作中常常与前述的DNA指纹图谱技术相结合,在用DNA指纹技术初筛后对某些特定条带进行基因克隆、测序,再对所得到的序列进行分析。
应用DNA指纹图谱技术的方法来分析肠道菌群极大地提高了目标菌鉴定的灵敏性和特异性,但是分析的前提必须是已知基因的微生物。
所以,肠道菌群的研究和分析由于手段的限制,尚未能真实全面地反映肠道菌群的生存状态。
2010年Qin等[10]初步完成了对肠道菌群基因的测序,这一结果虽然使人类在向肠道菌群的研究推进了一大步,但目前在全球范围内对肠道菌群丰度与数量准确变化的方法仍没有突破。