本文以胃炎患者为例，收集了35例患者的舌苔和胃液样本，通过宏基因组测序和生物信息学分析，系统构建了舌苔与胃液的微生物图谱，并发现了两个部位之间微生物组的相关性。在物种构成方面，12个门，20个纲，28个目，48个科，72个属和164个种类微生物在舌苔与胃液中均被检测出。其中，在门级别上，放线菌（Actinobacteria）、拟杆菌（Bacteroidetes）、厚壁菌（Firmicutes）、梭杆菌（Fusobacteria）和变形菌（Proteobacteria）等5个门类在两个位置的丰度均超过1%，被定义为丰富微生物；在种级别上，个体的胃液微生物中66.7%-100%的物种可在其自身的舌苔中检测到。在基因功能上，4种基因、7个通路在舌苔与胃液中丰度均排在前10，提示了胃液与舌苔在物种构成及功能上的相似性。在多样性方面，alpha多样性上，舌苔与胃液微生物的丰富度（richness）、香浓指数（Shannon index）、辛普森指数（Simpson index）存在显著相关性，表明两个位置的物种构成和分布均存在关联性；beta多样性上，同一个体舌苔与胃液微生物的布雷柯蒂斯距离(Bray-Curtis distance)显著小于不同个体舌苔与胃液微生物的距离，表明相比于他人的胃液微生物，舌苔微生物与自身的胃液微生物在构成及分布上更相似。同时，4个纲，2个门，4个科，18个属，46个种的丰度在两个位置之间存在显著相关性。

图1. 舌苔与胃液微生物组的关联图谱。（a）舌苔与胃液物种构成的韦恩图。（b）所有病人舌苔与胃液的物种构成。（c）丰富微生物与稀有微生物在舌苔与胃液中的平均丰度（左：丰富微生物；右：稀有微生物）。（d）舌苔与胃液微生物组的alpha多样性。（e）舌苔与胃液微生物组的beta多样性。另外，本研究发现舌苔与胃液微生物也存在一些不同。在舌苔微生物中，55个物种只在一个舌苔样本中检出，38个物种在所有舌苔样本中检出，121个样本可以在一半以上的样本中检出。在胃液微生物中，57个物种只在一个胃液样本中检出，只有1个物种可以在所有胃液样本中检出。说明相比舌苔微生物，胃液微生物的个体差异较大。

舌苔微生物分布频率图

图2. 胃液微生物分布频率图

通过对幽门螺杆菌的分析发现，幽门螺杆菌只在胃液中存在，舌苔中尚未检测到。比较幽门螺杆菌阳性和阴性患者的胃液微生物，发现幽门螺杆菌及其所属的ε-变形菌纲（Epsilonproteobacteria）、弯曲杆菌目（Campylobacterales）、螺旋菌科（Helicobacteraceae）、螺杆菌属（Helicobacter）的丰度在两组之间存在显著差异，在HP阳性患者中显著多于阴性患者。而幽门螺杆菌所属的变形菌门（Proteobacteria）在两组之间没有显著差异。比较变形菌门（Proteobacteria）下的所有纲类在两组之间的差异，发现ε-变形菌纲（Epsilonproteobacteria）在阳性患者中的丰度显著高于阴性患者，而β-变形菌纲（Betaproteobacteria）和γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）在阳性患者中的丰度低于阴性患者，虽然没有显著差异。这或许可以解释有些胃炎患者并没有感染幽门螺杆菌，而有些阳性患者消除幽门螺杆菌后并没有完全治愈等现象，可能是与幽门螺杆菌同属于一个门的其他微生物发挥了相似的功能。

图3.幽门螺杆菌阳性和阴性患者的胃液微生物组比较

中医认为，舌苔由胃气所生，中医舌诊即通过观察舌苔、舌体的形态判断人体，尤其是胃部的健康状态。然而，舌诊的科学机制目前尚不清晰。课题组之前的研究发现，胃炎病人与健康群体的舌苔微生物存在差异，本论文进一步系统地阐释了舌苔微生物与胃液微生物的关联性，为中医舌诊提供了新的科学依据，对发展胃病非侵入诊疗的新手段也具有重要价值。

作者简介：

清华大学自动化系博士毕业生崔佳星为本文的第一作者。清华大学自动化系教授李梢、中日友好医院主任医师杜时雨为本文的共同通讯作者。李梢课题组致力于从生物网络的角度探索中西医药的生物学基础，在中医药网络药理学、重大疾病中西医精准与智能防治等研究方面取得系列重要进展。

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原文链接：https://bmcmedgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12920-022-01209-9