抑郁小鼠多组学分析报告

代谢组学 · 宏基因组 · 菌群-代谢物关联

作者

复现 pipeline

发布于

2026-05-27

抑郁小鼠多组学整合分析

代谢组学 · 粪便宏基因组 · 菌群-代谢物关联

20 只小鼠 10 Con vs 10 Dep 3 个代谢矩阵 + 宏基因组 多组学整合

项目概览

最终目标：定位”产生特定代谢物的特定肠道细菌”，揭示抑郁相关的菌群-代谢物轴。

本报告包含三大分析模块：

模块 内容 核心发现
代谢组学 粪便/血清/皮肤非靶代谢组 2,344 个差异代谢物；C06695 三矩阵共享上调
宏基因组 粪便 shotgun metagenomics 29 个差异菌（FDR<0.1）；Turicibacter 显著下降
菌-代谢物关联 KEGG 通路映射 + Spearman 相关 Turicibacter → 磷脂酰丝氨酸（pssA 酶，rho=0.54）

核心发现

Turicibacter sp. TS3 在抑郁组显著减少（logFC=-4.34），它携带磷脂酰丝氨酸合成酶 pssA（K00998），与粪便中磷脂酰丝氨酸丰度正相关（rho=0.54, p=0.013）。磷脂酰丝氨酸参与神经信号传导，提示”Turicibacter 减少 → 磷脂酰丝氨酸合成下降”可能是抑郁相关的菌群-代谢物轴之一。

另外，C06695（2-Oxazolidinone） 在粪便、血清、皮肤三个矩阵中均显著上调，是微生物源外源化合物。详见 跨矩阵对比。

一、代谢组学（粪便 / 血清 / 皮肤）

非靶代谢组学，vendor: biodeep。PCA → PLS-DA → OPLS-DA → 差异代谢物 → KEGG 富集。

粪便

fecal swab · biodeep FD20251000019 · 20 样本（10v10）

21,693 POS 特征

10,069 NEG 特征

Q² 0.65 OPLS-DA

进入分析 ›

血清

serum · biodeep FD20251000020 · 17 样本（7v10）

8,456 POS 特征

8,156 NEG 特征

7v10 不对称

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皮肤

skin swab · biodeep FD20251000021 · 17 样本（7v10）

6,968 POS 特征

6,777 NEG 特征

7v10 不对称

进入分析 ›

二、粪便宏基因组

Shotgun metagenomics，vendor: Novogene。物种组成 → 多样性 → 差异菌 → KO 功能注释。

宏基因组

fecal shotgun · Novogene X101SC250910466 · 20 样本（10v10）

9,109 物种数

29 差异菌

318 差异 KO

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三、多组学整合

菌群-代谢物关联：KEGG 通路映射 + Spearman 相关，找出”哪些菌产生哪些代谢物”。

菌-代谢物关联

粪便宏基因组 × 粪便代谢组 · KEGG 通路 ∩ Spearman 相关

959 显著相关对

1 高置信候选

Turicibacter 核心菌

查看关联 ›

跨矩阵对比

3 个代谢矩阵交集 · 共享差异代谢物筛选

3 3-way 共享

C06695 首要候选

查看候选 ›

Vendor 对比

我们 vs vendor 报告 · 复现度验证

r>0.999 高度一致

查看对比 ›

实验队列

矩阵覆盖：

矩阵 对照 (Con) 抑郁 (Dep) 总样本
粪便 C1–C10 D1–D10 20
血清 C1–C7 D1–D10 17
皮肤 C1–C7 D1–D10 17
宏基因组 C1–C10 D1–D10 20

血清和皮肤缺 C8/C9/C10。

分析流程

原始 .raw (vendor 已处理)
        │
        ▼
peak table (metabolome_pos/neg.xlsx)  ← 我们的起点
        │
   ┌────┴───────────────────────┐
   ▼                            ▼
01_load_qc.R              MS2 鉴定主表 (vendor)
   │                            │
   ▼                            │
matrix_clean.tsv                │
   │                            │
   ├─→ 02_multivariate.R        │
   │   • PCA (prcomp)           │
   │   • PLS-DA (mixOmics)      │
   │   • OPLS-DA (ropls,        │
   │     子进程隔离)             │
   │                            │
   ├─→ 03_univariate.R          │
   │   • t 检验 + FC + FDR      │
   │   • Cohen's d              │
   │   • bootstrap CI on log2FC │
   │                            │
   ▼                            │
04_dem.R ─────────── ←──────────┘
   • 筛选 P<0.05 ∧ VIP>1.0 ∧ |log2FC|>1
   • 合并 MS2 注释 (KEGG/HMDB/分类)
        │
        ▼
05_kegg.R
   • KEGGREST 拉取 mmu pathway
   • Fisher 精确检验富集
        │
        ▼
06_plots.R (火山图/热图/PCA/OPLS-DA/置换/VIP/KEGG bubble)
        │
        ▼
Quarto site (本报告)

输出层

每个矩阵都产出两类东西：

  • intermediate/ — 中间表 (TSV)。可直接用于高级分析（联合宏基因组、自定义筛选、画自定义图）
  • plots/ — 静态图 (PNG + PDF)，用于本报告

中间表清单：

文件 内容
*_matrix_clean.tsv 清洗+缺失填充后的特征 × 样本矩阵
*_qc_metrics.tsv 每特征的 missing_rate / RSD / detection_freq
*_pca_*.tsv PCA 得分/载荷/方差/离群
*_plsda_*.tsv PLS-DA 得分/载荷/VIP/CV/置换
*_oplsda_*.tsv OPLS-DA 得分/载荷/VIP/置换 (含 R²Y/Q² p值)
*_ttest_results.tsv 全部特征的 t 检验 (含 Cohen’s d, log2FC bootstrap CI)
*_dem_full.tsv t 检验 + VIP 合并后的全表
*_dem_filtered.tsv 筛选后的 DEM 列表 (Up/Down 标注)
*_dem_annotated.tsv DEM + MS2 鉴定信息 (name/KEGG/HMDB/分类等)
dem_annotated_combined.tsv pos+neg DEM 合并表 (跨模式分析用)
kegg_enrichment.tsv KEGG 富集结果
注记

vendor pipeline 复现度：peak table (vendor) → 我们的 OPLS-DA pos Q²=0.652 与 vendor 报告 Q²=0.652 完全一致，PCA R²X 也对得上。宏基因组 alpha/beta 多样性、MetaGenomeSeq 差异菌与 Novogene 报告 r>0.999。详见 Vendor 对比。

推荐阅读顺序

按以下顺序阅读可获得最完整的分析脉络：

代谢组学（粪便 → 血清 → 皮肤，每个矩阵内部顺序一致）：

  1. 粪便总览 → 多变量 → 差异代谢物 → 通路富集
  2. 血清总览 → 多变量 → 差异代谢物 → 通路富集
  3. 皮肤总览 → 多变量 → 差异代谢物 → 通路富集

宏基因组：

  1. 宏基因组总览 → 物种组成 → 多样性 → 差异菌 → 功能分析

整合分析：

  1. 跨矩阵对比 → 菌-代谢物关联