接触寄生性原生生物和蠕虫会改变墨西哥半农村地区母婴二人组队列中肠道细菌群落的结构

Exposure to Parasitic Protists and Helminths Changes the Intestinal Community Structure of Bacterial Communities in a Cohort of Mother-Child Binomials from a Semirural Setting in Mexico

作者信息Oswaldo Partida-Rodriguez, Miriam Nieves-Ramirez, Isabelle Laforest-Lapointe, Eric M Brown, Laura Parfrey, Alicia Valadez-Salazar, Lisa Thorson, Patricia Morán, Enrique Gonzalez, Edgar Rascon, Ulises Magaña, Eric Hernandez, Liliana Rojas-Velázquez, Javier Torres, Marie Claire Arrieta, Cecilia Ximenez, B Brett Finlay
PMID34406855
期刊mSphere
发布时间2021-08-25
DOI10.1128/mSphere.00083-21

实验完整度

包含横断面队列、16S/18S测序、qPCR、差异丰度及相关性分析;未进行功能或机制实验验证。

主要模型

母婴二人组队列(46对,来自墨西哥半农村社区) 粪便样本

重点核对

研究人群为46对母婴二人组,来自墨西哥Xoxocotla半农村社区 婴儿年龄2-20个月,分为未断奶(<5个月)和已断奶(1-2岁)组 寄生虫检测通过显微镜检查和qPCR确认 细菌16S rRNA基因V4区测序,真核18S rRNA基因测序 统计分析使用PERMANOVA评估寄生虫暴露对β多样性的影响

摘要

估计全球有35亿人感染肠道寄生虫。肠道寄生性真核生物不仅与宿主相互作用,还与肠道微生物群相互作用。在这项研究中,我们研究了墨西哥一个半农村社区无症状母婴队列中多种肠道寄生虫的存在与肠道细菌和真核生物群落结构之间的关系。收集了46位母亲及其各自子女(年龄从2到20个月)的粪便样本。母亲和婴儿被发现多重感染了人芽囊原虫、迪斯帕内阿米巴、微小内蜒阿米巴、迈氏唇鞭毛虫、布氏嗜碘阿米巴、结肠内阿米巴、微小膜壳绦虫和蛔虫。对细菌16S rRNA和真核18S rRNA基因的测序显示,寄生虫暴露对细菌β多样性有显著影响,解释了这个队列中细菌群落结构变异的5.2%至15.0%。此外,寄生虫暴露与多个细菌类群相对丰度的显著变化相关,其特征是梭菌目增加,放线菌门和拟杆菌目减少。寄生虫暴露与肠道真核生物相对丰度的变化无关。然而,我们发现了肠道细菌和真核生物之间的几个显著正相关,包括颤螺旋菌属和结肠内阿米巴、普雷沃氏菌属和哈氏内阿米巴,以及真菌念珠菌属与拟杆菌属、放线菌属、双歧杆菌属和普雷沃氏菌属以及毕赤酵母属与颤螺旋菌属的共现。与寄生虫暴露相关的细菌群落结构变化表明,在宿主-寄生虫相互作用中,寄生虫可能影响微生物代谢途径、宿主营养吸收能力和肠道免疫调节。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
在无症状母婴队列中,寄生性真核生物的存在是否与肠道细菌和真核生物群落结构的变化相关?
核心机制
文中未明确说明寄生虫暴露影响细菌群落结构的具体机制,但推测可能涉及直接捕食、资源竞争、改变黏液层或免疫调节。
主要证据
对46对母婴粪便样本的16S rRNA和18S rRNA基因测序显示,寄生虫暴露与细菌β多样性显著相关(解释5.2%-15.0%变异),与梭菌目增加、放线菌门和拟杆菌目减少相关;以及多个细菌-真菌共现关系。
研究意义
研究提示寄生虫暴露可能影响母婴肠道菌群的垂直传播,且可能对肠道微生物代谢、宿主营养吸收和免疫调节有潜在影响。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

队列建立与样本收集

收集墨西哥半农村社区无症状母婴二人组的粪便样本,以分析肠道微生物组成。

招募46对母婴,收集粪便样本,通过问卷收集人口学、健康等数据。

2

寄生虫检测

确定个体肠道寄生虫的感染状态和种类。

通过显微镜检查和qPCR检测粪便样本中的肠道寄生虫。

3

DNA提取和测序文库制备

提取粪便微生物DNA并制备用于16S rRNA和18S rRNA基因测序的文库。

使用QIAamp Fast DNA stool minikit提取DNA,PCR扩增16S rRNA基因V4区和18S rRNA基因,构建测序文库。

4

生物信息学分析

处理测序数据以获得细菌和真核生物的OTU表。

使用Mothur处理16S数据,QIIME处理18S数据,聚类生成OTU并分类。

5

多样性和差异丰度分析

评估寄生虫暴露对肠道微生物多样性和特定类群丰度的影响。

计算α多样性(Shannon, Chao1)和β多样性(Bray-Curtis),使用PERMANOVA检验组间差异,使用DESeq2和MaAsLin识别差异丰度OTU。

6

相关性分析

探索肠道细菌和真核生物之间的共现关系。

使用bicor方法计算细菌和真核OTU之间的相关性,并通过热图可视化显著相关性。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
QuantiTect SYBR绿色预混液Qiagen--
Applied Biosystems 7500Applied Biosystems--
QIAamp快速DNA粪便提取试剂盒Qiagen--
Mo Bio干珠管Mo Bio Laboratories, Inc.--
FastPrep匀浆机MP Biochemicals--
TopTaq预混液Qiagen--
QIAquick PCR纯化试剂盒Qiagen--
PicoGreenInvitrogen--
Tecan M200酶标仪Tecan--
Agilent生物分析仪Agilent--
TruSeq DNA样本制备试剂盒,版本2Illumina--
HiSeq 2000Illumina--
PNA阻断引物----
Invitrogen QubitInvitrogen--
Illumina MiSeqIllumina--
MiSeq 500循环试剂盒,版本2Illumina--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
队列建立
调查人群为墨西哥Xoxocotla的半农村社区,母婴二人组共46对;婴儿年龄范围2-20个月;参与者无抗生素或药物使用史,无胃肠道症状
阅读提示:Methods: Study population, study design, and ethical considerations
寄生虫检测
粪便样本显微镜检查和qPCR确认寄生虫;qPCR使用QuantiTect SYBR green master mix,Applied Biosystems 7500;寄生虫种类包括B. hominis, E. coli等
阅读提示:Methods: Sample collection, parasite detection, and DNA extraction from fecal samples
微生物测序
细菌16S rRNA基因V4区扩增条件(引物、PCR循环),18S rRNA基因扩增条件(引物E572F/E1009R,PNA阻断)
阅读提示:Methods: Determination of fecal bacterial composition and Determination of fecal eukaryotic composition
生物信息学分析
16S数据使用Mothur处理,18S使用QIIME;OTU聚类方法(16S: cutoff 0.03;18S: MED);数据库(SILVA, Greengenes)
阅读提示:Methods: Bioinformatics analysis
统计分析
α多样性(Shannon, Chao1)和β多样性(Bray-Curtis)计算;PERMANOVA检验寄生虫暴露、年龄等因素;差异丰度分析使用DESeq2和MaAsLin;相关性分析使用bicor方法
阅读提示:Methods: Statistical analysis