Nat Commun:肠道微生物共丰度网络在细菌性肠病和肥胖中的特异性

2021-10-12 18:55:34 来源:
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2020年8月11日,来自德国哥德堡国立大学的邵靖远教授工作团队在Nature Communications上发表题为Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity的文章。

消化道化学物质群是一个关乎复杂相互作用的生态系统。目前,数据归纳执法人员对消化道化学物质群在肥胖症和结核伤寒中所的作用的了解主要依赖于多种不同的化学物质核素,而对化学物质相互作用在人类结核伤寒背景下的作用大不相同。在这里,数据归纳执法人员可用来自四其所类路由表的2379个元基因组构建并比较了化学物质一共核素因特网:一个受累肠伤寒(IBD)路由表,一个肥胖症路由表和两个基于老年人的路由表。数据归纳执法人员辨认出新,38.6%的生境一共核素和64.3%的路中所一共核素的强度在路由表彼此间长期存在非同着相似之处,113个生境和1,050个路中所一共核素辨识出新IBD免疫现像,281个路中所一共核素辨识肥胖症免疫现像。数据归纳执法人员也可以在建构人类化学物质组(iHMP-IBD)工程建设的IBD路由表的横向数据中所遗传物质这些IBD化学物质一共核素。数据归纳执法人员的数据归纳断定了IBD和肥胖症的几个不可或缺生境和路中所,并提供了结论确实结核伤寒中所化学物质核素的改变可以影响它们的一共核素彼此间,这多样了数据归纳执法人员目前对结核伤寒中所化学物质失调的认识。

消化道化学物质一共核素因特网的构建

归纳辨识,化学物质组成和动态图谱在极大以往上是重叠的,尽管数据归纳执法人员推论到IBD路由表中所的生境组成发生了非同着变化。至少一个路由表中所>20%的样品中所长期存在的134个酵母菌繁多和343个化学物质路中所被纳入化学物质因特网推定。数据归纳执法人员结合SparCC和SpiecEasi归纳方法成立了化学物质一共核素彼此间。

对于生境因特网,数据归纳执法人员在LLD路由表中所断定了2604个一共同完成核素,在500FG路由表中所断定了1591个一共同完成核素,在300OB路由表中所断定了1107个一共同完成核素,在IBD路由表中所断定了2554个一共同完成核素,总一共产生了3454个独特的生境一共同完成核素。众所周知的是,82.1%的生境一共同完成核素也体现出新一共现。

对于路中所,一共核素的数目从500FG的37,279个到LLD的40,699个不等,总一共产生了43,355个独特的路中所一共核素。

多种不同的化学物质一共同完成核素解读在核素技术水平上

当放大关乎高性能一共核素的100个生境和304条路中所时,76%的生境和84%的路中所在路由表彼此间的核素技术水平也辨识出新非同着相似之处。这意味着高性能的一共核素彼此间在极大以往上解读在多种不同的化学物质核素上。数据归纳执法人员概述了来自同一属或来自多种不同属的生境彼此间相似之处一共核素的数目。一共核素异质性最大的属是酵母菌,不仅在多种不同的酵母菌彼此间推论到大量多种不同的一共核素,而且在酵母菌与其他属的生境彼此间也推论到大量多种不同的一共核素,如真酵母菌和韦洛氏菌。在IBD路由表中所,酵母菌的繁多较低,这与之前的数据归纳结果一致。对路中所一共核素也辨认出新了类似的推论,值得注意是多肽多肽路中所,它不仅在自身内部,而且在与赖氨酸和赖氨酸酸多肽之外的各种路中所总体也辨识出新丰富性。

特定的化学物质一共核素在结核伤寒路由表中所可溶性

数据归纳执法人员归纳了高性能的一共同完成核素彼此间否由特定的路由表驱动,即一个路由表中所的路由表核素强度否与其他三个路由表中所的路由表核素强度有极大多种不同。引人入胜的是,与基于群体的路由表相比,结核伤寒路由表中所的群组免疫一共核素非同着可溶性:113(94%)个生境一共核素和1050个(72%)路中所一共核素与IBD路由表特异之外,281个(19.4%)路中所一共核素与300OB路由表特异之外,相对来说,只有3个生境和117条路中所的一共同完成核素彼此间专仅限于基于生境的路由表LLD和500FG。数据归纳执法人员的结果强调了化学物质的一共同完成核素有所多种不同消化道的肥胖症和结核伤寒状况。

IBD中所的化学物质一共核素因特网

在建构人类化学物质组工程建设(iHMP-IBD)路由表中所遗传物质IBD因特网:在数据归纳执法人员的IBD路由表中所成立的2554个生境和37,699个路中所一共核素中所,数据归纳执法人员能够评估iHMP-IBD39中所77个IBD个体中所的2090个生境一共核素和37,106个路中所一共核素。生境一共同完成核素的相对较低遗传物质不下在极大以往上是一个功不下问题,因为数据归纳执法人员还推论到,1705(81.6%)个生境一共同完成核素和24,165个(65.1%)路中所一共同完成核素在数据归纳执法人员的IBD路由表和iHMP-IBD路由表彼此间的一共同完成核素强度没有人非同着相似之处。然后,数据归纳执法人员比较了iHMP-IBD路由表第一个和最后一个等待时间点(相隔~1年)彼此间的IBD因特网,遗传物质了90.6%的生境一共核素和99.6%的路中所一共核素。这确实,数据归纳执法人员对IBD一共核素强度的据估计在多种不同的路由表中所极大以往上是可重复的,并且随着等待时间的推移是稳定的。

IBD的化学物质因特网与结核伤寒特征的彼此间:以前的数据归纳确实,推论到的化学物质核素相似之处可以用IBD14的某些结核伤寒特征来解释。因此,数据归纳执法人员假设同源核素彼此间也意味著是这种情况。数据归纳执法人员评估IBD一共核素否与结核伤寒流感伤寒毒[溃疡性结肠炎(UC,n=189)与克罗恩伤寒(CD,n=276)]、结核伤寒各部位[回肠(n=212)与结肠(n=286)]以及结核伤寒活动[炎症(n=121)与非炎症(n=377)]之外。大多数一共核素彼此间在结核伤寒特征彼此间是可比的,只有少数在FDR

与用药之外的IBD化学物质因特网:数据归纳执法人员进一步测试了用药可用否会影响化学物质一共核素,因为IBD伤寒人可用类固醇(20.0%)和质子泵抑制剂(PPI;26.5%)少于都是老年人路由表(1.1%和8.4%)。数据归纳执法人员辨认出新类固醇应用程式和非类固醇应用程式彼此间的生境一共核素没有人非同着相似之处,而在37,959(3.7%)条路中所一共核素彼此间中所,有1049条(3.7%)的路中所一共核素彼此间在PPI应用程式和非应用程式彼此间辨识出新统计上的非同着相似之处,值得注意是与异戊二烯多肽和酮赤藓糖醇磷酸路中所有关。

IBD中所的不可或缺生境和路中所:当将IBD中所的化学物质一共核素与其他3个路由表透过比较时,数据归纳执法人员断定了113个生境一共核素和1050个路径一共核素,与其他3个路由表相比辨识出新非同着多种不同的影响。然后,数据归纳执法人员评估这些IBD免疫一共核素否与意味著与结核伤寒之外的特定路中所或生境高度之外24,数据归纳执法人员的归纳断定了IBD的三个不可或缺生境和四个不可或缺路中所。

重点菌种为酵母菌、产状草杆菌和格雷文尼茨放线菌。酵母菌和产甲氧菌先前曾与IBD14,41-45之外。引人入胜的是,酵母菌与不具备促炎特性的生境(如挤压酵母菌)辨识出新于是以的一共核素彼此间,而与不具备抗炎特性的生境(如普氏镰刀菌)辨识出新负的一共核素彼此间。

IBD的不可或缺路中所有数C1化合物借助和同化路中所、两条CYP多肽路中所和多肽多肽路中所。IBD中所最不可或缺的动态路中所是酸性TCA周而复始路中所(P23-pwy),它有76个IBD免疫一共核素,其中所94.7%在iHMP-IBD路由表中所遗传物质。酸性TCA周而复始是一条二氧化碳相同路中所,已被认为是装配常用糖、脂、多肽、核糖和菜醌多肽的有机分子的完整路中所。

尽管IBD中所这一路中所的核素很低,但IBD中所这一路中所的一共核素彼此间(r=0.1)弱于其他路由表(r=0.3)。数据归纳执法人员辨认出新IBD伤寒人中所18.8%的菜醌多肽路中所是由酵母菌作出新贡献的,是两个老年人路由表的2倍。这一辨认出新确实,酵母菌是IBD中所菜醌多肽的重要作出新资源库,这意味著会有助于其他化学物质的栖息于。事实上,数据归纳执法人员的数据归纳还揭示了酵母菌是IBD的不可或缺生境,与15个生境体现出新IBD特有的一共核素彼此间。其中所,与炎症之外的酵母菌繁多有很强的于是以之外性,有数挤压酵母菌、前庭酵母菌和婴儿酵母菌。因此,与其他路由表相比,IBD伤寒人的菜醌多肽与酵母菌繁多彼此间的之外性较低。

300OB中所的化学物质一共核素因特网

300OB因特网在LLD肥胖症个体中所的遗传物质:在300OB路由表中所检测到1107个生境和37,886个路中所一共核素。这些据估计的一共核素强度在LLD路由表中所年龄和体重指数(BMI)转换的134名肥胖症者中所大部分可遗传物质,991(89.5%)种一共核素和32,963(87.0%)路中所一共核素辨识没有人相似之处。

与肥胖症之外结核伤寒之外的化学物质因特网:300OB路由表是为了数据归纳肥胖症其所的心血管结核伤寒而设立的,其中所有数139名脊柱粥样硬化斑块伤寒人和159名肥胖症对照。此外,35名300OB参与者患上糖尿伤寒。在这里,数据归纳执法人员只推论到三种与心血管结核伤寒之外的生境一共核素,所有这三种生境在有斑块的伤寒人中所都辨识出新比没有人斑块的伤寒人更强的一共核素。

肥胖症的不可或缺路中所:当数据归纳执法人员比较300OB和其他3个路由表中所的化学物质一共核素时,数据归纳执法人员断定了281个路中所一共核素,它们辨识出新非同着多种不同的影响,即肥胖症免疫一共核素。肥胖症的一个不可或缺路中所是尿囊素的降解,它辨识了85条路中所的肥胖症免疫一共核素彼此间。尿囊素是多种植物(如山药)中所的活性所含之一,被辨认出新不具备有助于本品腺体和降低血糖的作用。其降解有机体草酸在草酰乙酸酯/赖氨酸多肽中所起抑制作用。与此相一致,数据归纳执法人员辨认出新尿囊素降解路中所与草酰乙酸/赖氨酸(有数N-、高丝氨酸、蛋氨酸、N-和异亮氨酸)的多肽路中所和赖氨酸的多肽路中所呈较强的负之外,两者均与耐受血糖技术水平呈于是以之外,与耐受本品技术水平呈负之外。

完整出新处:

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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