慢性功能性便秘患儿的微生物群特征
Meij et al. PLoS One (2016)
DOI: 10.1371/journal.pone.0164731
IF: 2.776
Abstract
OBJECTIVES: Disruption of the intestinal microbiota is considered an etiological factor in pediatric functional constipation. Scientifically based selection of potential beneficial probiotic strains in functional constipation therapy is not feasible due to insufficient knowledge of microbiota composition in affected subjects. The aim of this study was to describe microbial composition and diversity in children with functional constipation, compared to healthy controls.
STUDY DESIGN: Fecal samples from 76 children diagnosed with functional constipation according to the Rome III criteria (median age 8.0 years; range 4.2-17.8) were analyzed by IS-pro, a PCR-based microbiota profiling method. Outcome was compared with intestinal microbiota profiles of 61 healthy children (median 8.6 years; range 4.1-17.9). Microbiota dissimilarity was depicted by principal coordinate analysis (PCoA), diversity was calculated by Shannon diversity index. To determine the most discriminative species, cross validated logistic ridge regression was performed.
RESULTS: Applying total microbiota profiles (all phyla together) or per phylum analysis, no disease-specific separation was observed by PCoA and by calculation of diversity indices. By ridge regression, however, functional constipation and controls could be discriminated with 82% accuracy. Most discriminative species were Bacteroides fragilis, Bacteroides ovatus, Bifidobacterium longum, Parabacteroides species (increased in functional constipation) and Alistipes finegoldii (decreased in functional constipation).
CONCLUSIONS: None of the commonly used unsupervised statistical methods allowed for microbiota-based discrimination of children with functional constipation and controls. By ridge regression, however, both groups could be discriminated with 82% accuracy. Optimization of microbiota-based interventions in constipated children warrants further characterization of microbial signatures linked to clinical subgroups of functional constipation.
关键词：肠道微生物；功能性便秘
功能性便秘是一种由多因素引发的疾病，西方儿童中约有3%的患病率。有研究显示，肠道微生物可以影响胃肠动力，紊乱的微生物组成可能与功能性便秘相关，因而益生菌或益生元被越来越多地运用到临床治疗上。但是由于缺乏对患者微生物群组成的了解，无法科学地选择对患者有益的益生菌菌株。因此，本研究的目的是对全肠道菌群进行微生物图谱分析，并与健康对照组相比，描述儿童功能性便秘肠道菌群的组成和多样性。
研究对象：来自荷兰的76名4至18岁的功能性便秘患儿。
入组标准：根据罗马III标准确诊为功能性便秘的患儿；排除使用抗生素、诊断为胃肠道疾病或神经系统疾病的患儿。
实验方法：受试者入组后，暂停使用处方泻药4周，并提供药物的使用以及便秘症状持续时间等信息，排便后采集粪便样本。61名健康儿童作为对照组。
检测方法： IS-pro
研究结果：
患病组在微生物门水平或种水平上的未显示出疾病特异性（聚类热图、主坐标分析（PCoA）和Shanno指数）；
采用交叉验证的adaptive group-regularized ridge回归模型，便秘患儿的微生物谱可与对照组进行区分，准确率为82%；
已有的动物实验显示，肠道微生物可以通过四种方式来影响肠道动力：调节运动器官反应相关基因的表达、发酵产物引起的pH值改变、代谢产物的渗透作用以及由产气增加引起的反射性平滑肌收缩；
在动物实验中，两歧双歧杆菌（Bifidobacterium bifidum）、罗伊氏乳酸杆菌（Lactobacillus reuterii）和嗜酸乳酸杆菌（Lactobacillus acidophilus）促进胃肠道运动，而大肠杆菌（Escherichia）则起到抑制作用；
在大多数使用益生菌的干预研究中，在使用益生菌之前和之后都没有评估肠道微生物群的组成。因此，益生菌对胃肠道动力的临床影响不能被认为是由特定微生物组成的改变而造成的。
结论：
通过ridge回归，功能性便秘和对照儿童的便秘诊断准确率均为82%。对便秘儿童进行基于微生物群的干预的优化需要进一步鉴定与功能性便秘临床亚组相关的微生物特征。
补充知识点：
IS-pro：一种基于DNA的微生物分析鉴定法，原理是利用16S rDNA的序列多态性和间区（interspacer，IS）的长度多态性对微生物进行门级别或种级别的鉴定。
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