研究背景吸烟能引起癌症、心血管疾病和慢性阻塞性肺炎等多种疾病。全世界每年约有600万人死于与吸烟相关的疾病,经济损失高达1.436万亿美元。目前,欧美国家已在吸烟行为及其成瘾方面开展了大量的研究工作并取得了突破性进展,但针对中国人群吸烟的研究却非常少。本项目旨在中国人群中研究吸烟与肠道微生物的相关性。研究方法本课题组在山西省收集了 401份粪便样本和表型数据。通过粪便DNA提取、16S rRNA测序和细菌注释,获得这些样本中的细菌丰度信息。经过菌群相关性分析和样本筛选,最终我们把这些数据中的92例健康者(53例吸烟者,39例非吸烟者)的数据作为发现数据集。首先,用LefSe、MaAsLin和随机森林的方法寻找与吸烟相关的细菌。接着,用PICRUSt预测细菌通路信息,并用LefSe寻找与吸烟有关的细菌通路。最后,用MaAsLin寻找与尼古丁代谢有关的细菌。研究结果利用发现数据集进行吸烟与肠道菌群的相关性分析,结果显示吸烟与肠道菌群之间显著相关(r2=0.07,p<0.01)。26类细菌在属水平上和吸烟有关,5类菌属在LefSe、MaAsLin和随机森林三种方法的结果中都有出现。这5类菌属中的Clostridium富集于吸烟样本中,而 Prevotella、Butyricimonas、Odoribacter和Victivallis在吸烟样本中的丰度要显著低于非吸烟样本的。PICRUSt一共预测到了 240种细菌通路,92种通路与吸烟有关(LDA score log10>2,p<0.05),其中Environmental Information Processing通路显著富集在吸烟样本中,而Nicotinate and nicotinamide metabolis和一些Genetic Information Processing通路在吸烟样本中的丰度要显著低于非吸烟样本的。Prevotella与 Nicotinate and nicotinamide metabolis 成显著正相关,Clostridium与该通路成显著正相关。结论本研究一共找到26类菌属和92类细菌通路与吸烟有关。其中Clostridium和Prevotella在三种分析方法的结果中均显示与吸烟有关,而且还与Nicotinate and nicotinamide metabolis有显著的相关性。Environmental Information Processing和Genetic Information Processing与吸烟有关,可以推测吸烟烟雾中的化学物质可能通路消化道或血液循环进入肠道并影响肠道细菌的变化。