第二代高通量測(cè)序分析VVC及BV患者陰道菌群多樣性.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、研究背景:
   陰道微生物群落對(duì)于維護(hù)陰道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定,預(yù)防生殖道及泌尿道的感染非常重要,因此,明確陰道微生物群落的組成與動(dòng)態(tài)變化對(duì)于我們理解這些疾病的發(fā)病和采取治療及預(yù)防措施無疑會(huì)幫助較大。
   以前,我們基本上是基于顯微鏡檢查和傳統(tǒng)培養(yǎng)法而獲得陰道微生物群落信息的認(rèn)知。基本公認(rèn)乳酸桿菌為陰道的優(yōu)勢(shì)菌群,其通過空間占位,營養(yǎng)競爭,產(chǎn)生乳酸、H2O2、生物素,刺激機(jī)體免疫功能等機(jī)制維持著陰道的酸性環(huán)境(3.8-4.2)

2、,抑制著陰道內(nèi)其它菌群的生長。但是,由于陰道菌群眾多,其中一些很難通過傳統(tǒng)純培養(yǎng)和分離鑒定的方法得知。近年來隨著分子遺傳學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,一些新方法的出現(xiàn),給我們進(jìn)一步明確陰道微生物群落組成帶來了可能。自聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)(polymerase chain reaction,PCR)建立至今,該技術(shù)的發(fā)展十分的迅速,應(yīng)用也在日趨的多元化?;?6S rRNA基因PCR擴(kuò)增是目前最常用的檢測(cè)陰道微生物的非培養(yǎng)法,使得微生物的分類

3、鑒定從表型特征鑒定,深化為基因特征鑒定。隨著第二代高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展,如Roche454高通量測(cè)序平臺(tái)和Illumina Solexa高通量測(cè)序平臺(tái)等,使得測(cè)序通量和準(zhǔn)確性有了很大的提高,但由于成本因素,目前還僅僅局限在幾個(gè)小組運(yùn)用。周宏偉等在第二代高通量Solexa測(cè)序平臺(tái)的基礎(chǔ)上,通過配對(duì)雙末端測(cè)序策略測(cè)定16S段片段,并融合條碼(barcode)技術(shù),建立了BarcodedPaired-End Illumina Sequenci

4、ng(簡稱BIPES)法,從而使這一新的第二代高通量測(cè)序法具備了操作簡便,成本低廉,重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn),讓臨床研究中簡便、快速獲得全面、系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)化的微生物群落結(jié)構(gòu)信息成為可能。
   我們知道,外陰陰道假絲酵母菌病(VVC)與細(xì)菌性陰道病(BV)是臨床常見的兩種陰道炎性疾病,其發(fā)病均非源自外源性的微生物感染,而與陰道內(nèi)自身微生物群落的構(gòu)成及微環(huán)境變化有關(guān),但是,對(duì)于其發(fā)病時(shí)和治療后,陰道內(nèi)微生物種群究竟呈現(xiàn)何種變化,目前尚無定論。

5、本研究利用BIPES對(duì)健康育齡期女性、VVC患者、VVC近期治愈后患者及BV患者的陰道菌群進(jìn)行檢測(cè),以期在低成本的條件下對(duì)陰道菌群有更準(zhǔn)確全面的認(rèn)識(shí),為進(jìn)一步探討VVC及BV的病因及其治療與預(yù)防提供依據(jù)。
   方法:
   1.實(shí)驗(yàn)對(duì)象與目的:
   實(shí)驗(yàn)一:比較不同部位的菌落組成是否存在差異。隨機(jī)選取門診患者27例,年齡在21-47歲,中位年齡34歲,月經(jīng)規(guī)律,知情同意后,用無菌陰道棉拭子于陰道穹窿及陰道下1

6、/3段各取兩管分泌物。
   實(shí)驗(yàn)二:檢測(cè)VVC患者治療前后陰道微生物種群的構(gòu)成狀況。①VVC組:初診共44例,年齡在20-45歲,中位年齡32歲。為2011年6月至2011年11月在南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院婦產(chǎn)科門診的患者。納入標(biāo)準(zhǔn):符合高等學(xué)校教材第7版《婦產(chǎn)科學(xué)》診斷標(biāo)準(zhǔn)。②VVC近期治愈后組:VVC組患者給予以下方案治療:氟康唑150mg,口服,一日1次,連續(xù)4日;鹽酸特比萘芬陰道泡騰片一日1次,一次1粒,陰道上藥,連續(xù)7日

7、;除濕止癢洗液,坐浴,停藥10至14天后共有28例復(fù)診,均癥狀消失及陰道分泌物鏡檢念珠菌陰性。③正常對(duì)照組:共39例,為同期本院健康門診體檢育齡期婦女,年齡在21-49歲之間,中位年齡35歲。通過詳細(xì)病史詢問、陰道清潔度分級(jí)、陰道分泌物Nugent評(píng)分,納入標(biāo)準(zhǔn)為同時(shí)滿足以下三項(xiàng):①無臨床癥狀;②陰道清潔度分級(jí)為Ⅰ-Ⅱ級(jí);③Nugent評(píng)分在0~3分。
   實(shí)驗(yàn)三:檢測(cè)BV患者陰道微生物種群的構(gòu)成狀況。①BV組:共37例,年齡

8、在22-48歲,中位年齡34歲,為2012年01月至2012年03月在南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院婦產(chǎn)科門診的患者。納入標(biāo)準(zhǔn):Amsel臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)的4項(xiàng)內(nèi)容,其中以發(fā)現(xiàn)線索細(xì)胞為必備項(xiàng)目+其他3項(xiàng)中的任意2項(xiàng)陽性,同時(shí)Nugent評(píng)分≥7分診斷為BV。②健康育齡期女性組:共37例。符合實(shí)驗(yàn)二正常對(duì)照組的納入標(biāo)準(zhǔn)。
   以上各組均為我國漢族人,同時(shí)滿足以下條件:患者一月內(nèi)無全身應(yīng)用抗生素及陰道局部用藥史,3天內(nèi)無性生活史,非妊娠期、哺

9、乳期或月經(jīng)期,無糖尿病,沒有同時(shí)患有滴蟲性、或其它陰道炎癥。
   實(shí)驗(yàn)二、三各組實(shí)驗(yàn)對(duì)象知情同意后,用無菌陰道棉拭子于陰道穹窿取兩管分泌物。
   2.采用法醫(yī)DNA提取試劑盒(深圳易瑞)提取樣本總DNA,具體操作步驟參照說明書。
   3.16s rRNA V6區(qū)基因片段的擴(kuò)增及Illumina測(cè)序:以樣本總DNA為模版,采用引物967F和1046R擴(kuò)增其中的16S rRNA V6區(qū)基因。PCR產(chǎn)物以相等的終

10、濃度混合均勻,通過Illumina HiSeq2000平臺(tái)進(jìn)行雙末端100bp測(cè)序(華大基因,深圳)。
   4.測(cè)得序列經(jīng)過barcoded lllumina paired-end(PE) sequencing(BIPES)流程進(jìn)行初步處理。使用TSC進(jìn)行聚類,提取出每個(gè)操作分類單元(Operationaltaxonomy unit,OTU)的代表序列后利用GAST進(jìn)行物種的分類,其中屬于乳酸菌屬的OTU利用megablast

11、進(jìn)一步分到種級(jí)別,后續(xù)分析包括聚類分析,Alpha多樣性和beta多樣性分析?;赨nifrac距離,采用QIIME進(jìn)行陰道菌群主成分分析。采用linear discriminant analysis(LDA) coupled with effect sizemeasurements(LEfSe)在線工具分析患者特殊的陰道菌群。
   結(jié)果:
   實(shí)驗(yàn)一:
   1.陰道穹窿和陰道下1/3段分泌物的微生物群落趨

12、近于相同。
   實(shí)驗(yàn)二:
   1.VVC患者的陰道菌群結(jié)構(gòu)可分成四種類型:
   (1) VVC_Ⅰ型的陰道菌群以乳酸桿菌占優(yōu)勢(shì)(豐富度范圍95.4%~99.7%,平均98.5%),與健康育齡期女性陰道菌群相似,僅存在兩個(gè)乳酸桿菌菌種,惰性乳酸桿菌或者卷曲乳酸桿菌;
   (2) VVC_Ⅱ型仍以乳酸桿菌占優(yōu)勢(shì),但豐度水平低于VVC_Ⅰ型。乳酸桿菌的豐富度范圍73.2%~93.8%,平均84.2%,V

13、VC_Ⅰ型和VVC_Ⅱ型之間的乳酸桿菌菌屬?zèng)]有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。全部VVC_Ⅱ型的樣品由惰性乳酸桿菌占優(yōu)勢(shì),一些標(biāo)本還存在小比例的卷曲乳酸桿菌,格氏乳桿菌或詹氏乳酸桿菌,VVC_Ⅱ型較VVC_Ⅰ型Alpha及beta多樣性明顯增加;
   (3) VVC_Ⅲ型樣品顯示較之前兩型更復(fù)雜的菌群信息,乳酸桿菌仍比較常見,但明顯不同于VVC_Ⅰ型,豐富度降低明顯,占18.9%~48.8%,平均33.9%。在這型惰性乳酸桿菌仍是常見的菌種,加德

14、納氏菌屬成為一個(gè)優(yōu)勢(shì)菌群,占24.3%~43.5%,平均33.9%;
   (4) VVC_Ⅳ型陰道菌群Alpha多樣性及beta多樣性明顯增加,乳酸桿菌降低至3.2%,甚至消失,大部以加德納氏菌屬占優(yōu)勢(shì),顆粒鏈球菌屬、普氏菌菌屬、戴阿李斯特桿菌屬、厭氧球菌、纖毛菌屬、微單胞菌屬、動(dòng)彎桿菌、丹毒絲菌屬等豐富度明顯增加。
   2.抗真菌治療后患者臨床癥狀消失,病原診斷陰性,但大部分陰道菌群都沒有像期待那樣恢復(fù)正常,個(gè)體差

15、異大,VVC_Ⅰ型治療前幾乎是正常的陰道菌群,復(fù)診的4位患者的加德納氏菌屬較治療前增加,其余6位陰道菌群變化不大。有2位來自VVC_Ⅱ型的復(fù)診患者,她們的陰道菌群以鏈球菌占優(yōu)勢(shì),其余4位VVC_Ⅱ型的復(fù)診患者,治療后卷曲乳酸桿菌豐富度增加。VVC_Ⅲ型治療后加德納氏菌屬豐富度降低,惰性乳酸桿菌豐富度升高,但未恢復(fù)正常,僅有2例恢復(fù)正常。2位VVC_Ⅳ型的復(fù)診患者,加德納氏菌屬明顯減少,但陰道菌群也是以鏈球菌占優(yōu)勢(shì)。另外2位VVC_Ⅳ型的

16、復(fù)診患者,加德納氏菌屬豐富度減少,纖毛菌屬、普氏菌菌屬消失,也出現(xiàn)了少量的鏈球菌。
   實(shí)驗(yàn)三:
   1.通過稀釋曲線、Observed OTU和Shannon多樣性指數(shù)對(duì)比顯示BV患者的陰道菌群Alpha多樣性較健康育齡期女性的明顯增加;
   2.通過PCoA Unifrac距離及primer聚類顯示BV患者的陰道菌群beta多樣性較健康育齡期女性的明顯增加;
   3.在菌屬的水平上,健康育齡期

17、女性相對(duì)豐度最高的是乳酸桿菌,約占95%甚至更高,在乳酸桿菌種的水平上,大部分人以惰性乳酸桿菌或卷曲乳酸桿菌為主,或兩者比例相當(dāng);
   4.BV患者乳酸桿菌明顯減少甚至消失,且以惰性乳酸桿菌為主。
   結(jié)論:
   1.陰道穹窿與陰道下1/3段的分泌物的微生物群落趨近于相同,即在陰道內(nèi)不同位置取材對(duì)菌群分析影響不大;
   2.VVC患者陰道菌群存在四種表型,具有多樣性的特點(diǎn);
   3.健康

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