高原人群口腔和肠道宏基因组特征鉴别及变化规律研究

The genetic diversity of the microbial community populating in human body is greater than their hosts' karyome, and their compositions change with hosts' living environment, age, diet and physiological state. Intestinal microbial affects hosts' metabolism and physiological processes. The changes of microbial species in vivo are associated with many diseases, such as obesity, diabetes, liver and gastrointestinal diseases. But its mechanism is unclear. People and symbiotic microorganisms living in the plateau have diversities. With the further implementation of the western development policy, lots of people move to the plain from plateau for work and study. During adapting to plain environment, the diversity of microorganisms may be changed following the change of their hosts' environment and diet structures. It is important to study these changes to understand the adaptation, de-adaptation and plateau related diseases. In this study, 400 random samples, including 200 Han and 200 Zang ethnic population lived in Tibet plateau, will be chosen. We collect their oral and intestinal fecal secretion and study metagenomics by using the ILLUMINA sequencing technology. By analyzing the digestive flora diversity of different ethnic groups in different attitude regions and different diet structures, the gastrointestinal micro-organisms database of highland population will be established and a specific flora and digestive-related microbial groups could be found.

寄生于人体微生物基因多样性远大于人类本身的基因组，其组成随宿主的居住环境、年龄、饮食、机体生理状态不同而改变，肠道微生物影响着宿主的代谢和生理过程。体内微生物种类的改变与多种疾病如肥胖、糖尿病和消化道疾病等相关，但其机理不明确。久居高原环境人群及其体内微生物具有其特殊性。随着西部开发政策的推行，大量高原人群到内地工作、学习，他们在适应平原环境过程中，随着环境、饮食结构等改变，体内微生物群落可能会发生改变。了解这些多样性改变，对深入研究高原人群适应、脱适应和相关疾病具有重大意义。本研究随机抽取居住于高原的汉族和藏族正常人各200例，采集口腔和肠道排泄物样本，进行宏基因组研究并与表型进行关联分析。采用二代测序技术对不同民族群体、不同海拔、不同饮食结构和不同时间段的消化道菌群多样性组成进行详尽分析，建立中国高原人群特有消化道菌群数据库，并试图寻找该人群与适应和脱适应相关的特异菌群。

随着西部开发政策的推行，大量高原人群到内地工作、学习，他们在适应平原环境过程中，环境和饮食等改变，可能会使人体微生物群落改变。这对于深入研究高原人群适应、脱适应和相关疾病具有重大意义。本研究招募居住于高原的汉族和藏族正常人各200例，在他们离开高原前、到达平原后不同时间段，分别采集唾液和粪便样本，采用二代测序技术对不同海拔、不同民族、不同饮食结构和移居不同时间段的消化道菌群多样性进行分析，并将宏基因组数据与表型进行关联分析。结果发现，海拔越高，人体肠道菌群alpha多样性越低，微生物网络结构越脆弱；不同海拔地区人群口腔菌群比较显示，口腔菌群alpha多样性随海拔高度增加而下降，beta多样性随海拔高度增加而增加。随海拔高度增加，Streptococcus丰度显著下降，而Prevotella丰度显著上升。汉族和藏族肠道菌群对比发现，藏族肠道菌群alpha较高，但beta多样性较低。高原藏族肠道Proteobacteria、Actinobacteria、Prevotella、Oscillibacter和Holdemanella丰度显著高于平原人群。平原人和高原人口腔菌群比较显示，高原世居人群口腔菌群alpha和beta多样性显著高于平原世居人群。高原人口腔Actinobacteria、Spirochaetes、Rothia、Veillonella和Porphyromonas丰度显著高于平原人。相关分析表明平原世居人群消化道菌群与血液指标相关性较低。高原世居人群肠道菌群与血小板相关性较高，其口腔菌群与红细胞和血红蛋白相关性较高；高原人的肠道菌群较稳定，移居所带来的饮食与环境的改变对其影响较小，未引起多样性和丰富度的改变。但是口腔菌群受到移居的影响较大，高原人移居平原十个月后，其口腔菌群多样性和丰富度显著下降；海拔高度是影响人体口腔和肠道菌群的重要因素。与平原人相比，高原人口腔和肠道菌群的alpha多样性较高，群落结构较稳定。该成果不仅丰富了我国人群消化道菌群的多样性资料，而且对了解人体整体和共生菌在高原适应与脱适应过程中的协调关系具有重要价值。