高通量测序研究慢性肾衰竭对宠物犬肠道菌群多样性的影响及基因功能预测分析

作者：陆江; 朱道仙; 赵学刚; 刘莉^*

来源：畜牧兽医学报, 2020, 51(10): 2590-2598.

• 犬
• 慢性肾衰竭
• 肠道菌群
• 16S rDNA测序
• 菌群多样性
• 基因功能预测
• 肠道微生物标志物

旨在通过高通量测序研究慢性肾衰竭(chronic renal failure,CRF)对宠物犬肠道菌群多样性的影响,并预测分析菌群的基因功能。本研究选取30只2岁健康犬,随机等分为慢性肾衰竭模型组(CRF,肾动脉结扎法制备)、假手术对照组(Sham)和健康对照组(HCG),常规饲养,试验周期56 d。试验过程中,定期检测血肌酐(Scr)、血尿素氮(BUN)和尿蛋白/肌酐比(UP/C),无菌采集新鲜粪便进行细菌16S rDNA测序,分析慢性肾衰竭对犬肠道菌群结构、多样性与功能的影响,并以CRF组差异菌群为自变量进行主成分Logistic回归分析,构建菌群标志物综合指数(FMI)用于慢性肾衰竭预测。结果显示:1)从试验后第28天开始,CRF组Scr、BUN和UP/C分别显著高于自身试验前、HCG组和Sham组(P<0.05)。2)CRF组不同时间点肠道菌群有显著差异,第56天时的Chao 1指数、Shannon指数均降低,拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形杆菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度增加,厚壁菌门(Firmicutes)数量减少,与0 d和28 d比较差异显著(P<0.05),与同时间点HCB组及Sham组比较差异显著(P<0.05)。3)组间菌群LEfSe分析发现,CRF组富集了20个物种,主要包括假单胞菌属(Pseudomonas)、埃希氏菌属(Escherichia)和变形杆菌属(Proteus)等,这些物种与肠道其他菌属间多呈负相关关系;差异物种基因主要富集在氨基酸代谢、糖生物合成和代谢以及碳水化合物代谢等代谢途径。用这些差异物种构建的FMI,其ROC曲线AUC为0.788,可作为犬CRF的肠道微生物标志物。以上结果表明,慢性肾衰竭可以使犬肠道菌群多样性降低、菌群结构失调以及菌群功能改变,且CRF患犬肠道中富集的菌群可作为该病的肠道微生物标志物,以FMI预测效果最好。

• 单位
  江苏农牧科技职业学院