膳食营养对维吾尔族肺结核患者肠道菌群结构与功能及其代谢产物影响的病例对照研究

The mechanisms by which the 5%~10% of these infected individuals with Mycobacterium tuberculosis (Mtb) develop active disease are still not clear. Recently some studies have reported associations between tuberculosis(TB) infection or disease and gut microbiota, however, as studies are in the primary stage of animal experiments and human case report, the relationship and underlying mechanisms between TB infection or disease and gut microbiota remain unexplored.Because of the high incidence of tuberculosis and the geographical and demographic characteristics in Xinjiang, we are pretend to systematically study the relationship and mechanisms between TB and gut microbiota by microbiome sequencing approaches and metabolomic technique among TB latent group and disease group and healthy control group in Uygur sample populations,including species, function and ecological community and metabolites.We will try to find new biomarkers that could be able to differentiate among TB infection and disease and controls. On the basis of above research, using the dietary survey data and correlation analysis, we will further discuss the effects of dietary structure or nutrients on the structure, function and metabolites of intestinal flora in order to elucidate the potential mechanism by which dietary structure or nutrients alter the intestinal flora and their metabolites to cause the occurrence of tuberculosis.This project is likely to provide new methods and strategies for TB control.

5%~10%的结核感染者发展成为活动性结核病的机制还不清楚。新近研究发现肠道菌群与结核病之间可能存在关联，但处于动物实验和小样本人群相关性研究的初步阶段，二者之间的作用模式和机制尚未清楚。本项目基于新疆重大结核疫情和地域及人群特点，拟通过微生物组多组学测序技术，对维吾尔族100个隐性感染者、100个新发结核患者和100个健康对照者的肠道菌群进行分析，全面揭示整个群落的功能代谢谱和活性表达谱，从物种、功能及生态群落等角度研究肠道菌群与结核病的关联特征，即寻找结核特异关联菌群、基因和代谢通路；同时应用代谢组学方法分析肠道菌群代谢物, 寻找生物标志；在上述研究的基础上，利用膳食调查数据，通过关联性分析，探讨结核病人群膳食结构或营养素对肠道菌群结构与功能及其代谢物的影响，阐明膳食结构或营养素通过改变肠道菌群及其代谢物从而影响结核病发生的可能机制。本项目有可能为结核防治提供新的方法和策略。

结核病仍然是全球关注的重大公共卫生问题。有研究表明肠道菌群及其代谢物可能影响结核病的发生发展。膳食可能通过对肠道菌群的影响进而影响结核分枝杆菌的易感性。本项目基于新疆重大结核病疫情和地域及人群特点，通过多组学技术对招募的170例维吾尔族研究对象包括结核病患者（PTB）69例、结核分枝杆菌潜伏感染者（LTBI）51例及健康对照者（HC）50例开展膳食营养、肠道菌群与结核病之间的关联研究。.通过16SrRNA和宏基因组测序技术开展微生物组学检测，利用非靶向代谢组学进行代谢谱的检测，以及采用半定量食物频率量表(SQFFQ)进行膳食营养素摄入调查。16SrRNA检测显示，三组研究对象的物种组成发生了改变，PTB组的多样性显著下降。采用随机森林模型筛选出作为PTB发病、LTBI进展为PTB以及LTBI感染的潜在微生物区系标记物。宏基因组学结果显示，三组研究对象在物种组成和功能上均存在差异，其中PTB组是以氨基酸代谢通路为主，LTBI组是以遗传信息处理为主，HC组是以合成次生代谢物为主。非靶向代谢组学分析发现了差异代谢物，主要涉及蛋白质代谢通路和脂类代谢通路等，将三个比较组间独有差异代谢物进行Lasso回归分析，筛选出联合代谢物作为结核病发生、发展以及LTBI感染的标记物。获取研究对象SQFFQ问卷调查资料，运用logistic回归筛选出对疾病发生、发展以及病原菌感染有影响的膳食营养素。在此基础上构建差异膳食营养素-差异菌属-差异代谢物的关联网络，发现了关键菌属、关键代谢物和关键膳食营养素。.本研究明确了三组研究对象在肠道菌群多样性组成谱、功能谱以及代谢谱上均存在差异，筛选出了不同结核病状态下可以用来进行诊断的肠道菌群和代谢物标记物；探索了疾病可能涉及的通路，阐明通过调整摄入的膳食营养素改变肠道菌群及其代谢物进而调控结核病状态的可能机制。.本项目基于16SrRNA检测的结果已形成研究论文在Frontiers in Cellular and Infection Microbiology杂志上发表。该研究成果更新了已有肠道菌群的数据库。本项目结果为结核防治和通过肠道菌提供健康调控药物和食物干预提供了重要的理论依据。