Nat Commun:肠道微生物共总质量网络在炎症性肠病和肥胖中的特异性

2022-02-07 04:23:54 来源:
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2020年8月11日,来自荷兰乌得勒大学的郝安远客座教授设计团队在Nature Communications上发表新书Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity的篇名。

消化系统芽孢群是一个涉及简单相互关键作用的生态系统。目前,科学研究医务人员对消化系统芽孢群在健康和病因症之中的关键作用的知晓主要依赖于不尽相同的芽孢重元素,而对芽孢相互关键作用在生命病因症历史背景下的关键作用知之甚少。在这里,科学研究医务人员使用来自四个生命路由表的2379个元基因组构建并尤其了芽孢合计重元素局域网:一个呼吸道性肠病症(IBD)路由表,一个心血管疾病路由表和两个基于许多人的路由表。科学研究医务人员见到,38.6%的鸟类合计重元素和64.3%的路中合计重元素的低压在路由表密切关系长期存在清高着差异性,113个鸟类和1,050个路中合计重元素结果清高示出有IBD专一性效应,281个路中合计重元素结果清高示心血管疾病专一性效应。科学研究医务人员也可以在紧密结合生命芽孢组(iHMP-IBD)这两项的IBD路由表的纵向数据之中遗传物质这些IBD芽孢合计重元素。科学研究医务人员的科学研究确认了IBD和心血管疾病的几个关键因素鸟类和路中,并提供了证据指出病因症之中芽孢重元素的改变可以严重影响它们的合计重元素关联,这丰富了科学研究医务人员目前对病因症之中芽孢失调的知晓到。

消化系统芽孢合计重元素局域网的构建

归纳结果清高示,芽孢都是由和基本功能著者在更大相比较上是重叠的,尽管科学研究医务人员判读到IBD路由表之中的鸟类都是由频发了清高着波动。至少一个路由表之中>20%的样本之中长期存在的134个芽孢种类和343个芽孢路中被纳入芽孢局域网推断。科学研究医务人员相结合SparCC和SpiecEasi方法组织起来了芽孢合计重元素关联。

对于鸟类局域网,科学研究医务人员在LLD路由表之中确认了2604个合计同重元素,在500FG路由表之中确认了1591个合计同重元素,在300OB路由表之中确认了1107个合计同重元素,在IBD路由表之中确认了2554个合计同重元素,总合计产生了3454个独特的鸟类合计同重元素。值得注意的是,82.1%的鸟类合计同重元素也发挥出有合计现。

对于路中,合计重元素的为数从500FG的37,279个到LLD的40,699个不等,总合计产生了43,355个独特的路中合计重元素。

不尽相同的芽孢合计同重元素揭示在重元素准确度上

当缩放涉及径向合计重元素的100个鸟类和304条路中时,76%的鸟类和84%的路中在路由表密切关系的重元素准确度也结果清高示出有清高着差异性。这并不一定径向的合计重元素关联在更大相比较上揭示在不尽相同的芽孢重元素上。科学研究医务人员说明了了来自同一旧属或来自不尽相同旧属的鸟类密切关系差异性合计重元素的为数。合计重元素异质性最小的旧属是免疫球蛋白,不仅在不尽相同的免疫球蛋白密切关系判读到大量不尽相同的合计重元素,而且在免疫球蛋白与其他旧属的鸟类密切关系也判读到大量不尽相同的合计重元素,如真芽孢和韦洛氏菌。在IBD路由表之中,免疫球蛋白的种类很高,这与早先的科学研究结果一致。对路中合计重元素也见到了类似的判读,尤其是乙酰路中,它不仅在自身实际上,而且在与核苷和残基乙酰尤其的各种路中总体也结果清高示出有自然。

特定的芽孢合计重元素在病因症路由表之中富集

科学研究医务人员归纳了径向的合计同重元素关联究竟由特定的路由表涡轮,即一个路由表之中的路由表重元素低压究竟与其他三个路由表之中的路由表重元素低压有更大不尽相同。有趣的是,与基于群体的路由表相尤其,病因症路由表之中的群组专一性合计重元素清高着富集:113(94%)个鸟类合计重元素和1050个(72%)路中合计重元素与IBD路由表特异尤其,281个(19.4%)路中合计重元素与300OB路由表特异尤其,相尤其之下,只有3个鸟类和117条路中的合计同重元素关联专设旧属于基于种群的路由表LLD和500FG。科学研究医务人员的结果务实了芽孢的合计同重元素取决于病原体的健康和病因症现状。

IBD之中的芽孢合计重元素局域网

在紧密结合生命芽孢组这两项(iHMP-IBD)路由表之中遗传物质IBD局域网:在科学研究医务人员的IBD路由表之中组织起来的2554个鸟类和37,699个路中合计重元素之中,科学研究医务人员能够审核iHMP-IBD39之中77个IBD群体之中的2090个鸟类合计重元素和37,106个路中合计重元素。鸟类合计同重元素的相比较较少遗传物质率在更大相比较上是一个输出功率问题,因为科学研究医务人员还判读到,1705(81.6%)个鸟类合计同重元素和24,165个(65.1%)路中合计同重元素在科学研究医务人员的IBD路由表和iHMP-IBD路由表密切关系的合计同重元素低压没有清高着差异性。然后,科学研究医务人员尤其了iHMP-IBD路由表第一个和最终一个小时点(相隔~1年)密切关系的IBD局域网,遗传物质了90.6%的鸟类合计重元素和99.6%的路中合计重元素。这指出,科学研究医务人员对IBD合计重元素低压的据估计在不尽相同的路由表之中更大相比较上是可重复的,并且随着小时的推移是稳定的。

IBD的芽孢局域网与病因症外观上的关联:现在的科学研究指出,判读到的芽孢重元素差异性可以用IBD14的某些病因症外观上来解释。因此,科学研究医务人员举例共同点重元素关联也有可能是这种现状。科学研究医务人员审核IBD合计重元素究竟与病因症HIV-[溃疡性小肠炎(UC,n=189)与克罗恩病症(CD,n=276)]、病因症口部[回肠(n=212)与小肠(n=286)]以及病因症娱乐活动[呼吸道(n=121)与非呼吸道(n=377)]尤其。大多数合计重元素关联在病因症外观上密切关系是可比的,只有少数在FDR

与药物尤其的IBD芽孢局域网:科学研究医务人员进一步测试了药物使用究竟会严重影响芽孢合计重元素,因为IBD高血压使用本品(20.0%)和质子泵抑制剂(PPI;26.5%)高于普通许多人路由表(1.1%和8.4%)。科学研究医务人员见到本品介面和非本品介面密切关系的鸟类合计重元素没有清高着差异性,而在37,959(3.7%)条路中合计重元素关联之中,有1049条(3.7%)的路中合计重元素关联在PPI介面和非介面密切关系结果清高示出有统计上的清高着差异性,尤其是与淀粉类乙酰和甲基赤藓淀粉醇甲基路中有关。

IBD之中的关键因素鸟类和路中:当将IBD之中的芽孢合计重元素与其他3个路由表完成尤其时,科学研究医务人员确认了113个鸟类合计重元素和1050个偏移合计重元素,与其他3个路由表相尤其结果清高示出有清高着不尽相同的严重影响。然后,科学研究医务人员审核这些IBD专一性合计重元素究竟与有可能与病因症尤其的特定路中或鸟类高度尤其24,科学研究医务人员的归纳确认了IBD的三个关键因素鸟类和四个关键因素路中。

重点菌种为微生物、产状苋杆菌和格雷文尼茨放线菌。微生物和产甲氧菌先前曾与IBD14,41-45尤其。有趣的是,微生物与具有促炎功能性的鸟类(如变形免疫球蛋白)结果清高示出有仍要的合计重元素关联,而与具有抗炎功能性的鸟类(如普氏盾牌菌)结果清高示出有负的合计重元素关联。

IBD的关键因素路中包含C1化合物利用和分化路中、两条维生素乙酰路中和乙酰路中。IBD之中最关键因素的基本功能路中是硫化氢TCA循环路中(P23-pwy),它有76个IBD专一性合计重元素,其之中94.7%在iHMP-IBD路由表之中遗传物质。硫化氢TCA循环是一条二氧化碳固定路中,已被普遍认为是生产用于淀粉、脂、、嘧啶和菜醌乙酰的有机化学键的许多现代路中。

尽管IBD之中这一路中的重元素很高,但IBD之中这一路中的合计重元素关联(r=0.1)弱于其他路由表(r=0.3)。科学研究医务人员见到IBD高血压之中18.8%的菜醌乙酰路中是由微生物贡献的,是两个许多人路由表的2倍。这一见到指出,微生物是IBD之中菜醌乙酰的重要贡**,这有可能会有利于其他芽孢的生长。事实上,科学研究医务人员的科学研究还揭示了微生物是IBD的关键因素鸟类,与15个鸟类发挥出有IBD特有的合计重元素关联。其之中,与呼吸道尤其的免疫球蛋白种类有极好的仍要尤其性,包含变形免疫球蛋白、内耳免疫球蛋白和女婴免疫球蛋白。因此,与其他路由表相尤其,IBD高血压的菜醌乙酰与免疫球蛋白种类密切关系的尤其性很高。

300OB之中的芽孢合计重元素局域网

300OB局域网在LLD心血管疾病群体之中的遗传物质:在300OB路由表之中检测到1107个鸟类和37,886个路中合计重元素。这些据估计的合计重元素低压在LLD路由表之中年龄和心血管疾病净资产(BMI)匹配的134名心血管疾病者之中大部分可遗传物质,991(89.5%)种合计重元素和32,963(87.0%)路中合计重元素结果清高示没有差异性。

与心血管疾病尤其病因症尤其的芽孢局域网:300OB路由表是为了科学研究心血管疾病个人的心血管病因症而设立的,其之中包含139名颈动脉粥样硬化黄褐色高血压和159名心血管疾病对照。此外,35名300OB发起者患有淀粉尿病症。在这里,科学研究医务人员只判读到三种与心血管病因症尤其的鸟类合计重元素,所有这三种鸟类在有黄褐色的高血压之中都结果清高示出有比没有黄褐色的高血压更强的合计重元素。

心血管疾病的关键因素路中:当科学研究医务人员尤其300OB和其他3个路由表之中的芽孢合计重元素时,科学研究医务人员确认了281个路中合计重元素,它们结果清高示出有清高着不尽相同的严重影响,即心血管疾病专一性合计重元素。心血管疾病的一个关键因素路中是尿囊素的裂解,它结果清高示了85条路中的心血管疾病专一性合计重元素关联。尿囊素是多种寄生植物(如)之中的活性成分之一,被见到具有有利于雌激素表皮和降低低血淀粉的关键作用。其裂解产物苋酸在苋酰乙酸酰胺/苹果酸之中起抑制关键作用。与此值得注意,科学研究医务人员见到尿囊素裂解路中与苋酰乙酸/苹果酸(包含赖氨酸、高丝氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和异亮氨酸)的乙酰路中和苹果酸的乙酰路中呈较强的决定因素,两者之外与短小时低血淀粉准确度棱尤其,与短小时雌激素准确度呈决定因素。

许多现代出有处:

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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