[发明专利]一种人体肠道健康状态的特征表达方法及其评估方法

说明书

本发明提供了一种人体肠道健康状态的特征表达方法及其评估方法，其中人体肠道健康状态的特征表达方法包括：准备A组样本和B组样本；计算各个菌种在A组样本和B组样本的频率和相对丰度，得到A组样本的优势菌集合GA和B组样本的优势菌集合GB；根据输入样本的各个菌种的相对丰度，得到输入样本的alpha多样性参数；通过A组样本的聚类中心点和聚类半径等计算输入样本与A组样本的相似度；通过输入样本中输入样本中优势菌集合GA的集体丰度以及输入样本中优势菌集合GB的集体丰度得到输入样本的健康系数。采用本发明的技术方案，可以对一些具体研究领域的健康状况进行定量分析和评估，从而让客户更好地了解自己的身体健康状态。

技术领域

本发明属于生命科学和数据挖掘技术领域，尤其涉及一种人体肠道健康状态的特征表达方法及其评估方法。

背景技术

人体内的肠道微生态环境和大量复杂的慢性疾病有关，如肠道微生物和癌症、自身免疫疾病和代谢综合症之间存在联系。国内外的大量研究发现肠道微生物可用于阐明大量疾病的病理机制，也可被用于开发一些顽固疾病的干预策略。由于人类摄入的食品饮料在进入血液代谢之前要经过肠道微生物环境的预处理，人体内的肠道环境可能在宿主健康和疾病中发挥重要作用，这一领域的深入研究和知识转化有利于开发新型的分析测试或定量方法，例如可以根据肠道微生物的丰度指标描述宿主的健康状况。事实上目前用肠道菌群作为标志物进行健康检测，是菌群转化研究的热点之一。

目前的肠道微生物学在开发基于无创型粪便的测试、动态监测和预测健康方面有望发挥重要作用。人们可以通过持续监测自己的肠道微生物丰度的显著变化或异常，或者通过把自己的肠道微生物检测结果和健康组基线数据比较，来进一步了解自己的身体健康状态，从而选择适合自己的健康干预方式；但是对于个体的健康状况，并不能给出定量的分析评价。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种人体肠道健康状态的特征表达方法及其评估方法，提供了一种多角度优势菌群的筛选方案，并在此基础上构建用于描述人体肠道健康状态的数学模型，该方法有利于肠道微生物标志物的筛选，并对一些具体研究领域的健康状况做定量分析描述。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种人体肠道健康状态的特征表达方法，其特征在于，其包括：

步骤S1，准备A组样本和B组样本，其中A组样本中每种菌种的平均相对丰度小于θ_Ar，并含有长寿高龄样本，B组样本存在平均相对丰度大于θ_Br的菌种；

步骤S2，计算各个菌种在A组样本和B组样本的频率和相对丰度，得到A组样本的优势菌集合GA和B组样本的优势菌集合GB；

步骤S3，根据输入样本的各个菌种的相对丰度，得到输入样本的alpha多样性参数；

步骤S4，根据A组中各个样本不同菌种的相对丰度，得到A组样本的聚类中心点和聚类半径radius_A；并根据输入样本的不同菌种的相对丰度，计算输入样本和A组各样本的欧氏距离，得到输入样本与A组样本的欧氏距离最小值min_A_distance；计算输入样本和B组各样本的欧氏距离，得到输入样本与B组样本的欧氏距离最小值min_B_distance；

若min_A_distancemin_B_distance，则采用如下公式计算得到相似度similarity；

similarity＝(radius_A-distance)/radius_A；

其中，distance为输入样本与A组样本的聚类中心点的欧式距离；similarity最大值为1，也可以为负值，负值表示不相似。

若min_A_distance≥min_B_distance，则similarity＝0；