【摘 要】
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目的:皮肤微生物群对人体健康起着一定的作用,但同时他们也受到各种来自宿主本身以及外部环境的影响。包括自身的皮肤老化、性别以及生活环境等多种因素。之前有很多是针对于不同环境下地理分隔的不同国家人皮肤微生物组的研究。然而,对于在同一个生存环境中不同国家健康人体皮肤微生物组的研究甚少。本研究旨在探索在同一环境下不同国籍的人其不同皮肤部位的皮肤微生物的组成、多样性及功能。方法:随着高通量测序技术的发展,对
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目的:皮肤微生物群对人体健康起着一定的作用,但同时他们也受到各种来自宿主本身以及外部环境的影响。包括自身的皮肤老化、性别以及生活环境等多种因素。之前有很多是针对于不同环境下地理分隔的不同国家人皮肤微生物组的研究。然而,对于在同一个生存环境中不同国家健康人体皮肤微生物组的研究甚少。本研究旨在探索在同一环境下不同国籍的人其不同皮肤部位的皮肤微生物的组成、多样性及功能。方法:随着高通量测序技术的发展,对于DNA序列的读取技术愈来愈成熟。我们利用16S r RNA测序技术对健康人群的皮肤微生物群落进行研究,在一所大学里我们选择了中国人和巴基斯坦人。使用被无菌水浸湿的医用棉签采集他们的额头、脸颊、下巴、手背、手心五个部位的皮肤微生物,之后进行DNA提取等实验室处理,高通量测序后基于生物信息学和统计分析解决科学问题。结果:(1)通过在R中利用PERMANOVA分析群落成员和群落结构的差异,得出身体部位和国家是影响皮肤细菌群落结构的最显著因素,而季节和性别只影响群落成员而并不影响细菌群落结构。(2)通过比较中国和巴基斯坦人的皮肤微生物组成,我们发现由于宿主的生活方式和遗传特征不同,巴基斯坦人皮肤表面的变形菌门Proteobacteria比中国人的更为丰富。而中国人的皮肤表面厚壁菌门Firmicutes更为丰富。其次我们通过单因素方差分析表明中国人的不同身体部位皮肤微生物的香农(shannon)多样性存在显著差异,手心和手背的皮肤细菌香农多样性均显著高于额头和下巴部位。而巴基斯坦人的部位之间香农多样性差异没有统计学意义。而且对于身体部位的两两比较后发现,无论是中国人还是巴基斯坦人,他们的额头与手背、额头与手心、下巴与手背、下巴与手心的细菌群落结构和群落成员存在显著差异。(3)由于在本研究中规定核心微生物在所有样品(128份)中都存在,而且在整个群落中有举足轻重的作用,通过计算并筛选出18个核心微生物属,将它们按照平均相对丰度进行从高到低排序,我们发现葡萄球菌属(Staphylococcus,22.78%)是本研究中平均相对丰度最高的核心属,它也是一种常见的机会致病菌。并且在对比中国和巴基斯坦人皮肤核心细菌属之后得到中国人的皮肤表面葡萄球菌属Staphylococcus和奇异球菌属Deinococcus相比于巴基斯坦人要更加丰富。(4)为了从KEGG功能途径来比较两个国家的人皮肤细菌基因的功能差异,使用PICRUSt功能预测结果表明,巴基斯坦人参与糖代谢、脂代谢、外源生物降解和代谢的皮肤细菌基因功能均高于中国人,但中国人皮肤微生物的氨基酸代谢高于巴基斯坦人。同时,我们也对两个国家的人皮肤微生物中的不同部位潜在致病菌进行了比较,致病菌的相关研究对于更深入研究皮肤病的治疗有很重要的意义。我们看到棒状杆菌属相对丰度在中国人的额头部位最高,在巴基斯坦人的下巴部位最高。(5)为了综合了解不同海拔地区的人皮肤微生物的状况,对我国西部8个海拔地区233份人体皮肤样品进行了meta分析,与之前的研究结果一致,在这些人皮肤样品中占主导地位的细菌门是变形菌门、厚壁菌门、放线菌门与拟杆菌门。并且对于皮肤微生物的香农多样性和海拔高度进行Spearman秩相关分析后发现随着海拔的升高,皮肤微生物多样性先降低后升高。在兰州市1520m的海拔地区皮肤微生物的多样性最低。这可能是由于该地区气候干燥的原因,相对于其他地区来说,其皮肤生境较为脆弱。之后利用网络分析表明,海拔高度与乳酸菌、黄杆菌、不动杆菌呈显著正相关。结论:(1)国家和皮肤部位对于人体皮肤微生物群落结构的影响最大。在巴基斯坦人的皮肤表面变形菌门更加丰富。中国人手背和手掌的细菌香农多样性显著高于面部的。(2)葡萄球菌属和奇异球菌属在中国人的皮肤样本中是最为丰富的核心微生物属。而巴基斯坦人的皮肤核心微生物属较丰富的是慢生根瘤菌、鞘氨醇单胞菌、水杆菌、弯曲杆菌等。(3)巴基斯坦学生皮肤表面的细菌其碳水化合物代谢,脂质代谢、外源生物降解和代谢功能相关的基因丰度更多。(4)可能是条件致病菌的葡萄球菌属其相对丰度在中国人的额头部位最高,在巴基斯坦人的下巴部位最高。(5)人皮肤微生物的香农多样性较其他海拔地区更低,因此皮肤生态系统可能更加脆弱。总之,我们的研究从来自不同国家的大学生他们的各个皮肤部位的角度阐述了人皮肤细菌群落组成和多样性存在差异,并且得出人皮肤微生物组的海拔高度变异性结果。
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