研究背景:越来越多的实验证明口腔微生物与人体疾病密切相关,除了常见的牙周病和龋病外,口腔微生物与癌症及远隔部位的疾病也密切相关。已有大量的研究证实微生物组与糖尿病、心血管疾病和早产及低体重儿有关。同时有大量研究发现口腔微生物在肿瘤发生的相关性、癌症患者的微生物组转移、从微生物组中识别癌症患者的早期诊断标志物的可行性以及肿瘤治疗对微生物组的影响等几个方面有关。目前关于口腔微生物与肿瘤的研究有口腔鳞状细胞癌,胃癌和胰腺癌等。涎腺腺样囊性癌(salivary adenoid cystic carcinoma,SACC)是发生于口腔唾液腺的恶性肿瘤,也是唾液腺常见的恶性肿瘤之一,SACC的生物学特性包括生长缓慢,噬神经性侵袭及远处肺部转移特性。SACC肿瘤组织与周围健康组织边界不清,手术治疗治疗时难以明确其切除范围。SACC的治疗方式包括手术、放疗及化疗,但效果均不理想,术后复发率高。因此早日发现SACC的相关危险因素,早发现、早诊断和早治疗是SACC的诊治重点。目的:本次实验利用二代测序技术宏基因组分析方法,首次全面系统的比较分析SACC患者口腔微生物群落结构及功能代谢变化。观察SACC患者与健康对照组,比较是否存在菌群失调,寻找出与SACC患者相关的菌群,并从菌群的基因功能层面研究与SACC的相关性,揭示口腔微生物在SACC发生发展中所起的作用;从口腔微生物的组成和功能基因方面,为了解SACC的发病机理提供前期的研究基础,并有助于预测和评估宿主患有SACC的风险和研究新的SACC诊断方法、治疗方式。方法:选择经组织病理学确诊的SACC患者13名,10名性别年龄与SACC相匹配的健康对照受试者。提取SACC患者和健康对照受试者的口腔唾液样本微生物全DNA,进行Illumina高通量测序和生物信息分析,使用DIAMOND软件将非冗余基因集与NR数据库进行比对、注释,对注释的物种进行差异分析。并使用KOBAS 2.0软件进行KEGG代谢通路的注释并进行差异分析。结果:1 23个唾液样本进行数据质量控制后,共得到104.64 Gb数据,平均每个样本4.55 Gb;总共获得698M高质量Reads,平均每个个体的带的高质量Reads为30.35M。在门、纲、目、科、属、种水平分别有123、237、516、938、2539、11300个分类。2通过PCA分析,可以明显看出两组存在明显的分离趋向,表明SACC患者和健康对照组口腔唾液样本的细菌群落组成存在明显差异。3通过Venn图分析,发现健康对照组共有物种10435种,SACC组中有10664种物种。两组共有的相同的物种有9799种,健康对照组独有的有636种,SACC组中独有的物种有865种。两组共有基因集包含2047137个,SACC组共有2777647个,特有基因有730510个,健康对照组共有2651166个,特有基因有604029个。SACC组物种含量和基因的数目高于健康对照组。4在23个唾液样本的共有优势菌门(相对丰度>1%)为厚壁菌门、变形菌门、拟杆菌门、放线菌门、梭杆菌门和螺旋体门,其中含量最高的菌门为厚壁菌门。在属水平上,链球菌属、普雷沃菌属、奈瑟球菌属、放线菌属、韦荣球菌属、嗜血菌属、罗氏菌属、卟啉菌属、二氧化碳噬纤维菌属、拟普雷沃菌属、梭杆菌属、密螺旋体属在各样本中均有较高的丰度(相对丰度>1%)。5对SACC组和健康对照组做组间差异分析,两组间有统计学差异的菌门为(p<0.05):拟杆菌门和螺旋体门。在属水平有统计学差异的31种(p<0.05),15种菌属在SACC组中丰度高于健康对照组,包括:链球菌属、罗氏菌属、劳特罗普氏菌属、分枝杆菌属、肉食杆菌属、颗粒链菌属、金氏菌属、心杆菌属、桑葚状球菌、γ-变形菌、营养缺陷菌属、放线棒菌属、包特菌属、脱硫叶菌属、短小杆菌属。其余16种菌属:普雷沃氏菌属、拟普雷沃菌属、密螺旋体属、假丁酸弧菌、拟杆菌属、梭菌属、丙酸杆菌属、白蚁菌属、丁酸弧菌属、乳酸杆菌目、瘤胃球菌属、狄氏副拟杆菌、粪球菌属、疣微菌属、隐秘杆菌属、地杆菌属,在健康对照组中丰度高于SACC组。6在23个唾液样本中,优势代谢通路为碳水化合物代谢,全局和概述地图,氨基酸代谢,核苷酸代谢,复制和损伤修复,能量代谢,辅助因子和维生素代谢,膜转运,翻译。7在SACC组和健康对照组口腔菌群代谢功能比较分析中,与健康对照组比较,SACC组口腔微生物功能代谢发生明显变化。有统计学差异的代谢通路有21种(p<0.05),其中有13种代谢功能在SACC组高于健康对照组,分别为:氨基酸的生物合成、组氨酸代谢、络氨酸代谢、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成、谷胱甘肽代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、ABC转运蛋白、双组分系统、2-羟基羧酸代谢、甘油磷脂代谢、甘油酯代谢、C5分支的二元酸新陈代谢、磷酸糖转移酶系统(PTS)。8种功能代谢在健康组中高于SACC组,包括:氨酰-t RNA合成、原核生物中的碳固定途径、RNA降解、生物光合中的固碳、萜类生物合成、万古霉素抗药性、药物代谢类酶、链霉素生物合成。在SACC组,与氨基酸代谢脂类代谢相关的功能基因明显增加,抗生素的生物合成功能基因降低、SACC患者口腔微生物基因表达可能出现减弱。8通过LEf Se分析,我们发现链球菌属、劳特罗普氏菌属、罗氏菌属在SACC组中显著富集。同时在SACC组中显著富集的代谢通路有ABC转运蛋白、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成、谷胱甘肽代谢、磷酸糖转移酶系统(PTS)、2-羟基羧酸代谢、双组分系统。结论:SACC患者口腔菌群结构及功能结构均发生显著变化,本次实验对SACC患者口腔微生物进行了从结构到功能的全面分析,初步探讨了SACC患者口腔微生物在结构和功能所发生的变化,为SACC的发病机制、治疗及诊断提供新的理论基础。