Nat Commun:肠道微生物共丰度网络在炎症性肠病和体重增加中的特异性

2021-11-29 01:43:48 来源:
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2020年8年初11日,来自挪威格罗宁根大学的傅靖远教授团队在Nature Communications上发表并作Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity的文章。

肠道细菌株群是一个牵涉到复杂相互作用的生态系统。目前为止,研究工作技术人员对肠道细菌株群在健康和哮喘之中的作用的认识到主要依赖于有所不同的细菌株同位素,而对细菌株相互作用在人类哮喘剧中下的作用说明了。在这里,研究工作技术人员使用来自四同样类字段的2379个元基因组协作并相当了细菌株一协力位素互联:一个坏死性肠病(IBD)字段,一个高血压字段和两个基于一些人的字段。研究工作技术人员找到,38.6%的亚种一协力位素和64.3%的自营一协力位素的准确度在字段二者之间依赖于引人注意有所不同,113个亚种和1,050个自营一协力位素揭示造出IBD酪氨酸效应,281个自营一协力位素揭示高血压酪氨酸效应。研究工作技术人员也可以在整合人类细菌株组(iHMP-IBD)项目的IBD字段的纵向数据之中拷贝这些IBD细菌株一协力位素。研究工作技术人员的研究工作未确定了IBD和高血压的几个极为重要亚种和自营,并给予了证据说明哮喘之中细菌株同位素的改变可以影响它们的一协力位素间的关系,这丰富了研究工作技术人员目前为止对哮喘之中细菌株失调的认识。

肠道细菌株一协力位素互联的协作

深入研究揭示,细菌株合组和机能图说在很小以往上是交叠的,尽管研究工作技术人员观察到IBD字段之中的亚种合组暴发了引人注意变化。至少一个字段之中>20%的采样之中依赖于的134个细菌株类类和343个细菌株自营被纳入细菌株互联推断。研究工作技术人员混合SparCC和SpiecEasi深入研究方法建立了细菌株一协力位素间的关系。

对于亚种互联,研究工作技术人员在LLD字段之中未确定了2604个一协力同位素,在500FG字段之中未确定了1591个一协力同位素,在300OB字段之中未确定了1107个一协力同位素,在IBD字段之中未确定了2554个一协力同位素,总一共导致了3454个独特的亚种一协力同位素。值得注意的是,82.1%的亚种一协力同位素也表现造出一共现。

对于自营,一协力位素的数量从500FG的37,279个到LLD的40,699个不等,总一共导致了43,355个独特的自营一协力位素。

有所不同的细菌株一协力同位素体现在同位素低水平上

当放大牵涉到可变一协力位素的100个亚种和304条自营时,76%的亚种和84%的自营在字段二者之间的同位素低水平也揭示造出引人注意有所不同。这意味着可变的一协力位素间的关系在很小以往上体现在有所不同的细菌株同位素上。研究工作技术人员总结了来自同一属或来自有所不同属的亚种二者之间有所不同一协力位素的数量。一协力位素异质性最大的属是细菌株,不仅在有所不同的细菌株二者之间观察到大量有所不同的一协力位素,而且在细菌株与其他属的亚种二者之间也观察到大量有所不同的一协力位素,如真细菌株和韦洛氏细菌。在IBD字段之中,细菌株的大类更好,这与以前的研究工作结果一致。对自营一协力位素也找到了类似的观察,相当多是过氧化物自营,它不仅在自身内部,而且在与核苷和多肽过氧化物涉及的各种自营多方面也揭示造出多样性。

特定的细菌株一协力位素在哮喘字段之中富集

研究工作技术人员深入研究了可变的一协力同位素间的关系到底由特定的字段马达,即一个字段之中的字段同位素准确度到底与其他三个字段之中的字段同位素准确度有很小有所不同。有趣的是,与基于族裔的字段相对,哮喘字段之中的facebook酪氨酸一协力位素引人注意富集:113(94%)个亚种一协力位素和1050个(72%)自营一协力位素与IBD字段特异涉及,281个(19.4%)自营一协力位素与300OB字段特异涉及,相对之下,只有3个亚种和117条自营的一协力同位素间的关系有为属于基于种群的字段LLD和500FG。研究工作技术人员的结果强调了细菌株的一协力同位素衡量宿主的健康和哮喘状况。

IBD之中的细菌株一协力位素互联

在整合人类细菌株组项目(iHMP-IBD)字段之中拷贝IBD互联:在研究工作技术人员的IBD字段之中建立的2554个亚种和37,699个自营一协力位素之中,研究工作技术人员能够风险评估iHMP-IBD39之中77个IBD个体之中的2090个亚种一协力位素和37,106个自营一协力位素。亚种一协力同位素的相对高于拷贝率在很小以往上是一个转速问题,因为研究工作技术人员还观察到,1705(81.6%)个亚种一协力同位素和24,165个(65.1%)自营一协力同位素在研究工作技术人员的IBD字段和iHMP-IBD字段二者之间的一协力同位素准确度没有引人注意有所不同。然后,研究工作技术人员相当了iHMP-IBD字段第一个和最后一个时间段点(相隔~1年)二者之间的IBD互联,拷贝了90.6%的亚种一协力位素和99.6%的自营一协力位素。这说明,研究工作技术人员对IBD一协力位素准确度的估计在有所不同的字段之中很小以往上是可重复的,并且随着时间段的发生变化是稳定的。

IBD的细菌株互联与哮喘特征的间的关系:以前的研究工作说明,观察到的细菌株同位素有所不同可以用IBD14的某些哮喘特征来解释。因此,研究工作技术人员假设同源同位素间的关系也显然是这种状况。研究工作技术人员风险评估IBD一协力位素到底与哮喘亚型[溃疡性胆管癌(UC,n=189)与克罗恩病(CD,n=276)]、哮喘部位[胃(n=212)与结肠(n=286)]以及哮喘大型活动[坏死(n=121)与非坏死(n=377)]涉及。大多数一协力位素间的关系在哮喘特征二者之间是欧拉的,只有少数在FDR

与药物涉及的IBD细菌株互联:研究工作技术人员进一步的测试了药物使用到底会影响细菌株一协力位素,因为IBD患儿使用口服(20.0%)和质子泵抑制剂(PPI;26.5%)高于除此以外一些人字段(1.1%和8.4%)。研究工作技术人员找到口服浏览和非口服浏览二者之间的亚种一协力位素没有引人注意有所不同,而在37,959(3.7%)条自营一协力位素间的关系之中,有1049条(3.7%)的自营一协力位素间的关系在PPI浏览和非浏览二者之间揭示造出统计上的引人注意有所不同,相当多是与多肽过氧化物和甲基赤藓糖醇磷酸自营有关。

IBD之中的极为重要亚种和自营:当将IBD之中的细菌株一协力位素与其他3个字段透过相当时,研究工作技术人员未确定了113个亚种一协力位素和1050个路径一协力位素,与其他3个字段相对揭示造出引人注意有所不同的影响。然后,研究工作技术人员风险评估这些IBD酪氨酸一协力位素到底与显然与哮喘涉及的特定自营或亚种高度涉及24,研究工作技术人员的深入研究未确定了IBD的三个极为重要亚种和四个极为重要自营。

重点细菌类为细菌株、产状草杆细菌和格雷文尼茨芽孢。细菌株和产甲氧细菌先前曾与IBD14,41-45涉及。有趣的是,细菌株与不具促炎特性的亚种(如变形细菌株)揭示造出仍要的一协力位素间的关系,而与不具抗炎特性的亚种(如普氏镰刀细菌)揭示造出负的一协力位素间的关系。

IBD的极为重要自营包含C1化合物借助于和排斥自营、两条抗氧化剂过氧化物自营和过氧化物自营。IBD之中最极为重要的机能自营是还原性TCA气化自营(P23-pwy),它有76个IBD酪氨酸一协力位素,其之中94.7%在iHMP-IBD字段之中拷贝。还原性TCA气化是一条二氧化碳固定自营,已被认为是生产用于糖、裸、、嘧啶和菜醌过氧化物的有机分子的原始自营。

尽管IBD之中这一自营的同位素很低,但IBD之中这一自营的一协力位素间的关系(r=0.1)弱于其他字段(r=0.3)。研究工作技术人员找到IBD患儿之中18.8%的菜醌过氧化物自营是由细菌株贡献的,是两个一些人字段的2倍。这一找到说明,细菌株是IBD之中菜醌过氧化物的重要贡**,这显然会加强其他细菌株的生长。事实上,研究工作技术人员的研究工作还揭示了细菌株是IBD的极为重要亚种,与15个亚种表现造出IBD特有的一协力位素间的关系。其之中,与坏死涉及的细菌株大类有较弱的仍要涉及性,包含变形细菌株、正中细菌株和胎儿细菌株。因此,与其他字段相对,IBD患儿的菜醌过氧化物与细菌株大类二者之间的涉及性更好。

300OB之中的细菌株一协力位素互联

300OB互联在LLD高血压个体之中的拷贝:在300OB字段之中监测到1107个亚种和37,886个自营一协力位素。这些估计的一协力位素准确度在LLD字段之中年龄和体重指数(BMI)匹配的134名高血压者之中大部分可拷贝,991(89.5%)种一协力位素和32,963(87.0%)自营一协力位素揭示没有有所不同。

与高血压涉及哮喘涉及的细菌株互联:300OB字段是为了研究工作高血压同样的慢性病而设立的,其之中包含139名动脉粥样硬化淡褐色患儿和159名高血压解读。此外,35名300OB参与者身患糖尿病。在这里,研究工作技术人员只观察到三种与慢性病涉及的亚种一协力位素,所有这三种亚种在有淡褐色的患儿之中都揭示造出比没有淡褐色的患儿更强的一协力位素。

高血压的极为重要自营:当研究工作技术人员相当300OB和其他3个字段之中的细菌株一协力位素时,研究工作技术人员未确定了281个自营一协力位素,它们揭示造出引人注意有所不同的影响,即高血压酪氨酸一协力位素。高血压的一个极为重要自营是尿囊素的裂解,它揭示了85条自营的高血压酪氨酸一协力位素间的关系。尿囊素是多种药用植物(如)之中的活性成分之一,被找到不具加强胰岛素分泌和降低血糖的作用。其裂解产物钾在吡哆醛酯/赖氨酸之中起抑制作用。与此值得注意,研究工作技术人员找到尿囊素裂解自营与吡哆醛/赖氨酸(包含赖氨酸、高丝氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和异亮氨酸)的过氧化物自营和赖氨酸的过氧化物自营椭圆形较强的负涉及,两者外与空腹血糖低水平椭圆形仍要涉及,与空腹胰岛素低水平椭圆形负涉及。

原始造出处:

Lianmin Chen, Valerie Collij, Martin Jaeger, et al.Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity.Nat Commun. 2020 Aug 11;11(1):4018. doi: 10.1038/s41467-020-17840-y.

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