导读

IBD（炎症性肠病）是一种慢性胃肠道炎症，该疾病可能是宿主对肠道微生物的免疫应答导致的。IBD和活性氧和活性氮的产生增加有关系。而活性氧和活性氮能引起宿主细胞和肠道微生物群的氧化应激反应。有研究发现，IBD病人肠道微生物中微生物氧化应激有关的功能通路的丰度会增加。但是该通路有关微生物未知。
本文试图探索两个重要的问题：
1 IBD高氧化应激肠道环境是如何影响肠道微生物的？
2 IBD相关菌株是如何适应IBD高氧化应激肠道环境的（机制）？

文章

期刊：Genome Medicine
影响因子：8.8
通讯作者：Curtis Huttenhower
时间：2017年
单位：Broad Institute of MIT and Harvard
名称：A novel Ruminococcus gnavus clade enriched in inflammatory bowel disease patients

研究方法

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结果1：

LSS，HMP，lewis三个数据集宏基因组测序分析得到的菌主要分为两类：一类是兼性厌氧菌（40个菌属），一类厌氧菌（57个菌属）。

结果2

差异丰度分析发现：在LSS和lewis数据集中，IBD组中的最大兼性厌氧菌丰度都明显高于健康组。

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结果3

在LSS和lewis数据集中，与IBD最为相关的菌却是厌氧菌R.gnavus。

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IBD中富集的菌大多数是兼性厌氧菌，猜测兼性厌氧菌更能适应IBD高氧化应激肠道环境。而为何厌氧菌R.gnavus却能在IBD患者肠道内大量存在呢？

结果4

厌氧菌R.gnavus在有氧条件下的生存能力实验：R.gnavus在有氧的条件下生存能力弱于兼性厌氧菌但是比一般的厌氧菌更强，这可能是R.gnavus能在IBD病人中大量存在的原因。

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结果5

Strainphlan得到的R.gnavus菌种的marker基因构建R.gnavus菌株的系统发生树。得到两个明显差异的进化支Clade1和Clade2。由于数据库中有关Clade2的信息太少，不利于后续的基因水平分析，于是作者从IBD患者粪便中分离新的R.gnavus菌株进行从头测序分析，增加R.gnavus菌株的参考数据。重新构建进化树依然得到两个分支，其中Clade2明显变大。

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结果6

一共199种IBD特异基因被发现，这些基因涉及氧化应激应答，黏连，铁元素获取和粘液利用。这些基因很可能就是帮助R.gnavus在IBD病人肠道内定植和生存的关键基因。

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结束语

作者首先提出两个问题：1.IBD高氧化应激肠道环境如何影响肠道微生物？2.IBD相关菌株又是如何适应IBD高氧化应激肠道环境的？针对第一次问题，作者对600多份的宏基因组测序数据进行分析。作者发现兼性厌氧菌容易适应IBD肠道环境，却也意外的发现厌氧菌R.gnavus在IBD肠道中大量存在。通过体外细菌生存实验，作者发现厌氧菌R.gnavus具有比一般的厌氧菌在有氧条件下的生存能力更强的特点。接着，作者从构建的R.gnavus进化树中发现两个明显区别的进化支，其中clade2中的菌只能在IBD病人中发现。紧接着作者把分析焦点转到Clade2。基因功能分析的结果显示R.gnavus中有199种IBD特异基因，这些基因涉及氧化应激应答，黏连，铁元素获取和粘液利用。作者推测这些基因很可能就是帮助R.gnavus在IBD病人肠道内定植和适应的关键基因。

首次发布于微信公众号：生信草堂