在健康人群中,使用独特的采样技术从末端回肠到直肠收集管腔样本,无需事先清洁/准备肠道。在结肠镜检查前由经验丰富的医生立即收集直肠拭子,参与者自己在家中收集粪便样本。微生物群组成被评估为相对丰度、α多样性和 Bray-Curtis 差异性。数据表明,粪便样本和直肠拭子是无创、易于获取、低成本的采样方法,是表征管腔大肠微生物群组成的准确方法。具体来说,研究根据解剖学定义的标志,从七个肠道位置(直肠、乙状结肠、降结肠、横结肠、升结肠、盲肠和尽可能的末端回肠)内窥镜收集管腔样本,而无需事先进行肠道清洁。在清醒镇静下在整个结肠镜检查中采用了避免污染的抽吸技术。结肠镜检查前立即收集直肠拭子并在结肠镜检查后1周内收集粪便样本。将所有样品置于DNA/RNA Shield中TM并冷冻保存。通过基于16S rRNA基因的下一代测序(v3-v4 区域)评估微生物群组成,并使用 SILVA v.138 作为参考数据库,通过DADA2进一步分析读数。在 10 名健康成人(5 名男性/5 名女性,年龄 30 ± 5.6 岁(22 至 43 岁)的研究人群中,BMI 23.8 ± 4.5 kg/m2),发现从末端回肠到直肠的腔内样本的组成比预期的要相似得多。个体间差异在末端回肠和结肠位置以及样本类型 (即抽吸物、直肠拭子、粪便样本) 间相对较小的个体内差异上占主导地位,位置和样本类型特异性差异很小。粪便样本、直肠拭子和管腔样本的微生物群组成在相对丰度方面非常相似,厚壁菌门和拟杆菌门是两个主要门。同样,α多样性的测量在这些样本类型之间没有显著差异。Bray-Curtis 的差异主要由个体间差异主导(无论是门或属分类水平)。鉴于个体间差异优于个体内差异,个体粪便样本的组成、直肠拭子和肠道管腔样本进行了进一步调查。微生物群落的相对丰度按位置为每位参与者排序,清楚地表明了终末回肠和结肠内各采样位置之间的个体内稳定性。为了比较,同样的数据按位置展示,强调了个体间的差异。在两个主要门类(厚壁菌门和拟杆菌门)中,五个最丰度的属的平均方差主要由参与者解释(分别为 79.8 ± 7.5% 和 80.0 ± 13.7%),而只由采样位置微小解释(分别为 1.0 ± 0.9% 和 2.8 ± 5.5%)。在这两个门类的五个最丰度属中,只有两个在不同采样位置的丰度上有统计学差异;Christensenellaceae R-7组(门:厚壁菌门)在直肠(p = 0.043)和乙状结肠(p = 0.036)的丰度高于盲肠,而 Prevotella_9(门:拟杆菌门)在乙状结肠(p = 0.009)和降结肠(p = 0.037)的丰度低于盲肠。此外,从直肠到终末回肠采集的腔内样本的属级相对丰度与大多数受试者的粪便样本和直肠拭子之间显示出强烈且显著的相关性。粪便样本的 α 多样性(以 Shannon 多样性指数表示)与从盲肠、升结肠和横结肠采集的腔内样本的 α 多样性显著不同(差异分别为 8.0%、8.3% 和 8.0%,p = 0.006、0.003 和 0.004)。直肠拭子的 α 多样性与从升结肠和横结肠采集的腔内样本的 α 多样性存在显著差异(差异分别为 7.1% 和 6.8%,p = 0.025 和 0.037)。就 α 多样性而言,粪便样本和直肠拭子与其他腔内采样位置(直肠、乙状结肠、降结肠、终末回肠)间没有显著差异(图 2d)。这表明,粪便样本和直肠拭子与腔内微生物群的相似性在结肠越远端时越明显。
综合证据表明,粪便微生物群似乎并不适合作为从胃到肛门的整个肠道微生物群的替代标志。然而,研究结果支持粪便样本和直肠拭子能够充分反映人类结肠的腔内微生物群组成。因此,选择人类微生物样本类型应根据具体的研究问题而定。