输精管切除术对精液微生物组的影响:可能的来源和微生物意义

The impact of vasectomy on the seminal microbiome: possible implications and source of microbes

作者信息Nerea M Molina, Inmaculada Pérez-Prieto, Celia M Tenorio, Miriam Gámiz-Aguilera, Alberto Sola-Leyva, Eduardo Salas-Espejo, Eduardo Andrés-León, Eva Vargas, Analuce Canha-Gouveia, Irene Leonés-Baños, María C Gonzalvo, Juan Fontes, José Antonio Castilla, Signe Altmäe
PMID42325378
发布时间2026-05-12
DOI10.1093/hropen/hoag043

实验完整度

不足

主要模型

82名接受输精管切除术的男性队列

重点核对

输精管切除术前和术后3个月配对精液和尿液样本 16S rRNA基因V4区扩增子测序 阴性对照和ZymoBIOMICS模拟群落阳性对照 去污染处理使用microDecon R包 统计显著阈值设定为FDR校正后P<0.05

摘要

研究问题:输精管切除术是否改变精液微生物组,以及精液中的微生物有多大比例来自泌尿道和上生殖道? 总结答案:输精管切除术与精液微生物群落结构的适度变化相关,个体间差异是主要影响因素,精液与尿液共享超过60%的细菌群落,提示泌尿道和上游泌尿生殖道对精液微环境有影响。 已知信息:精液含有多微生物群落,其来源尚未完全明确。此外,输精管切除术这一常见的绝育手术对精液微环境的影响也不清楚。近期样本量有限的研究提示,部分精液微生物可能来自上生殖道,输精管切除术可能改变精液微生物组成,可能揭示睾丸或附睾的微生物贡献。 研究设计、规模、持续时间:本前瞻性队列研究纳入82名接受输精管切除术的男性,在术前和术后3个月收集配对精液和尿液样本。 参与者/材料、设置、方法:收集术前和术后的配对精液和尿液样本。通过16S rRNA基因V4高变区测序分析精液和尿液微生物组。使用严格的阴性对照方法进行去污染处理,评估微生物多样性、分类组成和差异丰度,并使用PICRUSt2预测功能谱。 主要结果和偶然性作用:超过60%的精液细菌属也存在于尿液中,表明存在显著重叠。输精管切除术显著改变了β多样性,但效应较小,并检测到若干预测的功能通路,包括脂质代谢。尽管某些属在术前和术后样本中存在差异,但经错误发现率校正后不再显著。这些发现应在考虑普遍个体间差异和共享尿-精液分类群的背景下进行解读。 大型数据:16S rRNA基因测序数据已上传至SRA数据库,BioProject ID为PRJNA1355064。 局限性、注意事项:本研究的主要局限性在于使用16S rRNA基因测序,限制了物种水平分辨率,缺乏重复采样,且未进行绝对细菌载量定量。此外,功能通路分析是基于测序数据的预测,而非微生物代谢活性的直接测量。 发现的更广泛意义:输精管切除术可能通过改变微生物组成和代谢功能而诱导精液微环境的细微变化,这些探索性分析提示了这一点。尽管如此,我们的研究结果不应被解释为反对输精管切除术的证据,而是为更好地理解精液微生物组动态提供新信息。微生物变化是否对男性泌尿生殖健康有任何影响,需要进一步研究。 研究资助/利益冲突:本工作由项目ENDORE (SAF2017-87526-R)、Endo-Map (PID2021-12728OB-I00)和ROSY (CNS2022-135999)资助,由MICIU/AEI/10.13039/501100011033和FEDER、欧盟资助;I.L.-B.和C.M.T.分别由MCIN/AEI/10.13039/501100011033授予的FPU22/03045和FPU23/01576资助;此外,S.A.获得了西班牙科学、创新和大学部资助的高级研究人员出国研究流动性补助金(编号PRX24/00372);I.P.-P.和A.S.-L.由Fundación Ramón Areces博士后奖学金(XXXVI-XXXV届,生命与物质科学海外研究)资助;A.S.-L.由爱沙尼亚研究理事会资助(拨款号PSG1082);开放获取费用由格拉纳达大学/CBUA资助。作者声明无利益冲突。 关键词:16S rRNA基因测序,精液,尿液,微生物组,微生物群,输精管切除术 这对患者意味着什么? 输精管切除术是一种常见的、安全的永久性避孕方法。然而,目前尚不清楚这一手术如何影响精液的内部微环境。在我们的研究中,我们检查了输精管切除术前后精液和尿液中的微生物。我们发现精液中的微生物超过一半也出现在尿液中,这意味着这两个部位的大多数细菌是共享的。我们还观察到输精管切除术会导致精液微生物组成发生一些微小变化,这些变化可能影响不同的代谢通路,并可能有助于精液微环境的改变。这些变化是否对男性泌尿生殖健康有任何影响,需要进一步研究。

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
输精管切除术是否改变精液微生物组,以及精液中微生物的来源(泌尿道还是上生殖道)?
核心机制
文中未明确说明
主要证据
基于16S rRNA基因测序,发现精液与尿液共享超过60%的细菌群落,输精管切除术后β多样性显著改变但效应小,某些属差异未通过FDR校正,功能预测显示脂质代谢通路改变。
研究意义
为理解精液微生物组动态提供新信息,可能有助于未来开发新的诊断、治疗和生殖健康策略,但微生物变化的临床意义需进一步研究。

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

样本收集与处理

收集输精管切除术前后的配对精液和尿液样本,用于微生物组分析。

在术前和术后3个月收集精液和尿液样本,精液样本在液化前取200μl分装冻存,尿液样本加入核酸稳定剂后冻存。

2

DNA提取与16S rRNA基因测序

分析精液和尿液样本的微生物组成。

使用QIAamp试剂盒提取DNA,扩增16S rRNA基因V4区,在Illumina MiSeq平台双端测序。

3

微生物组数据处理与去污染

获得可靠的微生物组成数据,去除污染序列。

使用QIIME2和DADA2进行降噪,基于SILVA数据库进行物种注释,使用microDecon去除污染。

4

微生物多样性与差异丰度分析

比较精液与尿液微生物组差异,以及术前术后精液微生物组变化。

计算α多样性(Shannon指数和丰富度),β多样性(Bray-Curtis距离PCoA和PERMANOVA),差异丰度分析(metagenomeSeq)。

5

功能预测分析

预测精液微生物组的功能改变。

使用PICRUSt2预测KEGG代谢通路,DESeq2进行差异通路分析,PCA和热图可视化。

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
DELTALAB----
VWR----
eNAT 608CS01RCOPAN Italia--
QIAamp DNA微生物组试剂盒QIAGEN--
QIAamp UCP病原体小提试剂盒QIAGEN--
NanoDrop ND1000Thermo Fisher Scientific--
Qubit 4Thermo Fisher Scientific--
Platinum热启动PCR预混液Invitrogen--
MilliQ实验室用水Merck--
Applied Biosystems Veriti 96孔热循环仪Thermo Fisher Scientific--
MicroElute循环纯化试剂盒Omega Bio-tek--
AMPure XP磁珠Beckman Coulter--
HS生物分析仪Agilent Technologies--
MiSeq v3试剂盒Illumina--
Illumina MiSeqIllumina--
ZymoBIOMICS模拟群落标准品Zymo Research--

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
样本收集
纳入对象为计划行输精管切除术的男性;收集术前和术后3个月(确认无精子症)的配对精液和尿液样本;要求禁欲3-5天;精液样本无菌容器收集;尿液样本加入eNAT稳定剂。
阅读提示:Materials and methods - Study population
DNA提取与测序
使用QIAamp DNA Microbiome Kit(精液)和QIAamp UCP Pathogen Mini Kit(尿液)提取DNA;扩增16S rRNA基因V4区(引物515F/806R);PCR条件(94°C 3min,35循环94°C 45s、50°C 1min、72°C 90s,72°C 10min);Illumina MiSeq平台PE300测序。
阅读提示:Materials and methods - DNA extraction, Analysis of 16S rRNA gene sequencing
微生物组分析
使用QIIME2和DADA2进行降噪;SILVA v138.1数据库注释;microDecon去污染;α多样性用Shannon指数和丰富度(Wilcoxon符号秩检验);β多样性用Bray-Curtis距离PCoA和PERMANOVA;差异丰度用metagenomeSeq(CSS归一化,FDR校正)。
阅读提示:Materials and methods - Microbiome analysis, Statistical analysis
功能预测
使用PICRUSt2预测KEGG通路;DESeq2差异丰度分析(FDR校正)。
阅读提示:Materials and methods - Statistical analysis