口腔微生态：重新开始口服食物后肠内营养对口腔和肠道菌群的影响 | 微生物专题

发表期刊：Frontiers in Cellular and Infection Microbiology

发表时间：2019

影响因子：4.123

研究内容：重新开始口服食物后肠内营养对口腔和肠道菌群的影响

研究对象：唾液+粪便

研究数量：32个

研究方法：16SrDNA V3V4测序

1研究背景

中风通常与多种形式的残疾有关，包括吞咽困难，大约一半的急性期患者，10-20％的患者2周后和11-13％的患者6个月后经历过吞咽困难。中风后吞咽困难还会增加吸入性肺炎、营养不良和死亡率的风险。为了减轻这些风险，可以通过管饲代替口服食物。尽管通过管道输送的食物可确保可靠的营养摄入，但从长期来看，它可以消除与进食相关的愉悦感并引起胃肠道症状，例如腹泻或便秘和微量营养物质缺乏。对于中风后吞咽困难持续恢复期的治疗，这种慢性病可与饮食/饮食方式的改变相结合。根据视频透视或视频内窥镜检查确定适当的康复方法和安全摄入的食物， 这种联合治疗持续进行可能最终导致口服食物摄入量的恢复。许多研究表明，系统健康取决于平衡的微生物群落的协同作用。肠道菌群的代谢异常可导致多种疾病，包括糖尿病，类风湿性关节炎和炎症性肠病。

本研究试图阐明吞咽困难患者重新开始摄入口服食物可以改变口腔/肠道微生物群落的组成。胃肠道始于口腔并进入肠道；食入的细菌遵循此路径，从而影响肠道菌群的组成。据此推测，吞咽困难患者停止和重新开始摄入食物可以改变口腔/肠道微生物群落的组成。为了验证这一假设，作者比较了从肠内营养中恢复的患者在恢复口服食物摄入前后的口腔和肠道微生物组概况。

2实验设计3研究结果

1.研究人群的特点

一名受试者用胃造瘘管喂食，七名受试者用鼻胃管喂食。从表1中可以看出FOIS显著增加（P = 0.009），该研究中的所有受试者均可通过口腔进食，并在研究结束时从肠内营养中恢复。C反应蛋白水平在不使用饲管的情况下再次口服食物摄取4周后下降(P=0.018)，而在体重指数(P=0.544)、血清白蛋白(ALB) (P=0.951)和JCS (P=1.000)之间没有观察到变化。

表1 研究对象的特点

注：BMI, 体重指数; ALB, 血清白蛋白水平; CRP,C反应蛋白; JCS, 日本昏迷量表; FOIS, 功能性口腔摄入量表

2.基于16S rRNA基因序列的口腔和肠道微生物组组成的评估

图1 PCoA分析

注：ST, 管饲的唾液; SO, 口饲的唾液; FT, 管饲的粪便; FO, 口饲的粪便

为了评价管饲和口饲患者(n=8)的肠道微生物组成，进行的16s rRNA基因测序总共产生了3,394,127条序列。稀释曲线表明获得了足够的16S rRNA基因分析的reads。通过PCoA分析和相似性分析(ANOSIM)(相关性R=0.859,P=0.001)的结果可以看出，口腔和肠道中的微生物群落存在显著差异（图1A）。同时，恢复口服喂食后，通过ANOSIM（唾液，R = 0.2327，P = 0.035;粪便，R = 0.2517，P = 0.003）可以确定口腔（图1B）和肠道（图1C）中的菌群也发生了变化。

此外，重新开始口服食物摄入后，口腔中观察到的OTU数量和口腔及肠道中的Chao1指数显著增加。然而，香农指数在管饲和口服喂养之间是具有可比性的。虽然停止喂食后肠道种类增加，但未达到显着性阈值（P = 0.05）（图1D–F）。

图2 门水平物种柱状堆叠图

 管饲和口饲之间在门水平的口腔/肠道微生物组成没有显着差异，但口腔中放线菌门（P = 0.03，q = 0.26）和变形菌门（P = 0.047，q = 0.21）的丰度分别趋于增加和减少。口服喂食后肠道中的疣微菌门（P = 0.049，q = 0.39）呈下降趋势（图2）。

图3 科水平物种聚类热图

有趣的是，从肠内营养转换为口腔营养后，口腔中食肉杆菌科的丰富度（P = 0.0009，q = 0.02）和肠道（P = 0.002，q = 0.07）中都增加了; 口喂后口腔中韦荣氏球菌科的含量也明显增加（P = 0.0007，q = 0.03）。口服食物后肠道内链球菌科的丰富度趋于增加（P = 0.008，q = 0.15）（见图3A和B）。

图4  属水平物种聚类热图

与管饲相比，口腔中的的微生物韦荣氏球菌属（Veillonella)和颗粒链菌属(Granulicatella)的显著增加（分别为P = 0.0002，q = 0.01和P = 0.0009，q = 0.03）。尽管肠道中的颗粒状芽孢杆菌（Granulicatella）的数量也增加了，但这并没有达到统计学意义（P = 0.002，q = 0.12）。口服饲喂后，肠道内的猪链球菌也增加了(P=0.008,q=0.26)。在属水平上，重新开始口服摄食后，罗氏菌属(P=0.01,q=0.28)的比例增加，而奈瑟菌属(P=0.02,q=0.29)和微单胞菌属(P=0.03,q=0.34)的比例下降(见图4A和B)。

图5 口腔和肠道物种相对丰度柱状图

恢复口腔喂养后，在口腔/肠道中，口腔微生物相对丰度的物种最多（> 1.0％）（分别为Veillonella dispar和Granulicatella adiacens）（分别为P = 0.001，q = 0.07和P = 0.0001，q = 0.02）。口服喂养后，G. adiacens的丰度呈增加趋势（(P=0.002,q=0.42)，但其相对丰度小于1%。链球菌的丰度也增加了(P=0.006,q=0.56)，但没有达到显著水平。在口腔微生物中，罗氏菌的比例也增加（P = 0.02，q = 0.78）了，而铅黄肠球菌和微单胞菌在重新开始口服食物摄入后降低（分别为P = 0.02，q = 0.64和P = 0.03，q = 0.78）（见图5A和图5B)。

3.口腔和肠道微生物组的基因组预测

图6 picrust功能预测柱状堆叠图

PICRUSt分析可预测口腔和肠道微生物的基因功能。口腔中有关于人类疾病的功能成分；二级免疫系统疾病显着减少（P = 0.002，q = 0.06）。在肠道中，基于物种丰度预测的新陈代谢核苷酸代谢增加（P = 0.005，q = 0.19）。

图7口腔和肠道菌群的功能聚类热图

功能水平上的元基因组预测结果显示口腔和肠道微生物的差异显著（ANOSIM分析R = 0.8345，P = 0.01）。在相同样品类型中，恢复喂饲后与恢复喂饲前的功能预测结果略有差异( 口服R = 0.1256，P ＝ 0.0082；粪便，R ＝ 0.06083，P ＝ 0.149）（图7A）。有趣的是，尽管肠道中菌种组成水平比口腔中的变化小，但肠道中的基因组预测显示了更多的富集途径（P <0.01，|变化倍数| >5）。脂肪酸的生物合成和降解在口腔和肠道中都显示增加（图7B）。

4.口腔和肠道菌群的网络分析

图8 口腔微生物共生网络图

特定微生物共生模式的分析是揭示各种生物学背景的有用工具。我们通过构建网络结构（称为共现网络）来分析物种的16S rRNA图谱中的共现关系，在该网络结构中，两个共生物种由节点指示并以一定程度连接。在管饲和口服喂食之间的口腔微生物组中，所有网络的聚集系数值从0.447降低到0.375，表明口服喂食后向简单的微生物网络转移。在对比管饲和口饲时，口腔微生物组中显示10个或更多节点的主网络数量从4个减少到2个。着眼于主要网络，管内和口腔喂养的口腔微生物组平均每个节点的连接度分别为1.91和1.28，节点总数分别为70和29（见图8A和8B）。

图9 肠道微生物共生网络图

在肠道微生物组中，在管饲和口服喂养之间，所有网络中的聚类系数值也从0.542降低到0.467。口服喂食后，肠道微生物组中显示出10个或更多节点的主网络数量也从6个减少到3个。管饲和口饲的肠道微生物组中，平均每个节点连接度为2.07和1.75，总节点数分别为96和118个（见图9A和9B）。相互作用的核心物种数量由口腔的11个减少到1个，肠道的12个减少到9个。

编者说：

本研究从微生物的角度首次证明了口腔进食的重要性，发现口服食物的摄入会影响肠内营养康复患者的口腔和肠道微生物群以及吞咽障碍康复治疗可以改善口腔和肠道菌群，进而改善吞咽功能。为临床上治疗中风后吞咽相关疾病以及增加患者生活质量都提供可有力的依据。

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