Nat Commun:胃微生物共丰度网络在炎症性肠病和肥胖中的特异性

2021-11-29 01:36:43 来源:
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2020年8月11日,来自荷兰阿尔克马尔的学校的郭靖远教授团队在Nature Communications上登载题为Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity的文章。

肠道化学物质群是一个无关来得简单相互效用的生态。目前,研究成果管理人员对肠道化学物质群在肥胖和性疾疾当中的效用的了解到主要意味着各不相同的化学物质需求量级,而对化学物质相互效用在本能性疾疾背景下的效用相符合。在这里,研究成果管理人员用到来自四个本能路由表的2379个元基因分组重构并来得了化学物质共计需求量级网路:一个发炎性肠疾(IBD)路由表,一个肥胖症路由表和两个基于人群的路由表。研究成果管理人员发掘出有,38.6%的生境共计需求量级和64.3%的移动式共计需求量级的高强度在路由表相互间普遍存在显着差异性,113个生境和1,050个移动式共计需求量级推测出有IBD免疫效应,281个移动式共计需求量级推测肥胖症免疫效应。研究成果管理人员也可以在紧密结合本能化学物质分组(iHMP-IBD)项目的IBD路由表的纵向数据当中解码这些IBD化学物质共计需求量级。研究成果管理人员的研究成果明确了IBD和肥胖症的几个关键生境和移动式,并提供了证据声称性疾疾当中化学物质需求量级的改变可以影响它们的共计需求量级亲密关系,这丰富了研究成果管理人员目前对性疾疾当中化学物质失调的认识。

肠道化学物质共计需求量级网路的重构

系统性推测,化学物质分组成和功能图解在较大程度上是重叠的,尽管研究成果管理人员掩蔽到IBD路由表当中的生境分组成时有发生了显着转变。至少一个路由表当中>20%的样本当中普遍存在的134个生物体一般而言和343个化学物质移动式被确立化学物质网路推断。研究成果管理人员结合SparCC和SpiecEasi方法建立了化学物质共计需求量级亲密关系。

对于生境网路,研究成果管理人员在LLD路由表当中明确了2604个共计同需求量级,在500FG路由表当中明确了1591个共计同需求量级,在300OB路由表当中明确了1107个共计同需求量级,在IBD路由表当中明确了2554个共计同需求量级,总共计产生了3454个独特的生境共计同需求量级。值得注意的是,82.1%的生境共计同需求量级也展现出出有共计现。

对于移动式,共计需求量级的需求量从500FG的37,279个到LLD的40,699个不等,总共计产生了43,355个独特的移动式共计需求量级。

各不相同的化学物质共计同需求量级揭示在需求量级技术水平上

当放大无关MA共计需求量级的100个生境和304条移动式时,76%的生境和84%的移动式在路由表相互间的需求量级技术水平也推测出有显着差异性。这理论上MA的共计需求量级亲密关系在较大程度上揭示在各不相同的化学物质需求量级上。研究成果管理人员总结了来自同一属或来自各不相同属的生境相互间差异性共计需求量级的需求量。共计需求量级表征第二大的属是大肠杆菇,不仅在各不相同的大肠杆菇相互间掩蔽到大量各不相同的共计需求量级,而且在大肠杆菇与其他属的生境相互间也掩蔽到大量各不相同的共计需求量级,如真生物体和韦洛氏菇。在IBD路由表当中,大肠杆菇的一般而言极低,这与之前的研究成果结果一致。对移动式共计需求量级也发掘出有了类似的掩蔽,特别是酪氨酸移动式,它不仅在自身内部,而且在与核苷和核苷酸酪氨酸无关的各种移动式方面也推测出有多样性。

特定的化学物质共计需求量级在性疾疾路由表当中氟化物

研究成果管理人员系统性了MA的共计同需求量级亲密关系有否由特定的路由表马达,即一个路由表当中的路由表需求量级高强度有否与其他三个路由表当中的路由表需求量级高强度有较大各不相同。有趣的是,与基于群体的路由表相比,性疾疾路由表当中的群分组免疫共计需求量级显着氟化物:113(94%)个生境共计需求量级和1050个(72%)移动式共计需求量级与IBD路由表特异无关,281个(19.4%)移动式共计需求量级与300OB路由表特异无关,相比之下,只有3个生境和117条移动式的共计同需求量级亲密关系工属于基于种群的路由表LLD和500FG。研究成果管理人员的结果阐释了化学物质的共计同需求量级衡量体内的肥胖和性疾疾状况。

IBD当中的化学物质共计需求量级网路

在紧密结合本能化学物质分组项目(iHMP-IBD)路由表当中解码IBD网路:在研究成果管理人员的IBD路由表当中建立的2554个生境和37,699个移动式共计需求量级当中,研究成果管理人员能够评核iHMP-IBD39当中77个IBD个体当中的2090个生境共计需求量级和37,106个移动式共计需求量级。生境共计同需求量级的相对较低解码率在较大程度上是一个功率问题,因为研究成果管理人员还掩蔽到,1705(81.6%)个生境共计同需求量级和24,165个(65.1%)移动式共计同需求量级在研究成果管理人员的IBD路由表和iHMP-IBD路由表相互间的共计同需求量级高强度没显着差异性。然后,研究成果管理人员来得了iHMP-IBD路由表第一个和最后一个时间点(相隔~1年)相互间的IBD网路,解码了90.6%的生境共计需求量级和99.6%的移动式共计需求量级。这声称,研究成果管理人员对IBD共计需求量级高强度的推估在各不相同的路由表当中较大程度上是可重复的,并且随着时间的推移是稳定的。

IBD的化学物质网路与性疾疾特质的亲密关系:之前的研究成果声称,掩蔽到的化学物质需求量级差异性可以用IBD14的某些性疾疾特质来解释。因此,研究成果管理人员假设同源需求量级亲密关系也似乎是这种情况。研究成果管理人员评核IBD共计需求量级有否与性疾疾免疫球蛋白[溃疡性结肠炎(UC,n=189)与克罗恩疾(CD,n=276)]、性疾疾部位[回肠(n=212)与结肠(n=286)]以及性疾疾娱乐活动[发炎(n=121)与非发炎(n=377)]无关。大多数共计需求量级亲密关系在性疾疾特质相互间是阿达马的,只有少数在FDR

与药剂无关的IBD化学物质网路:研究成果管理人员进一步测试了药剂用到有否但会影响化学物质共计需求量级,因为IBD疾变用到抗生素(20.0%)和质子泵抑制剂(PPI;26.5%)低于普通人群路由表(1.1%和8.4%)。研究成果管理人员发掘出有抗生素用到者和非抗生素用到者相互间的生境共计需求量级没显着差异性,而在37,959(3.7%)条移动式共计需求量级亲密关系当中,有1049条(3.7%)的移动式共计需求量级亲密关系在PPI用到者和非用到者相互间推测出有统计资料上的显着差异性,特别是与CHO酪氨酸和甲基赤藓糖醇磷酸移动式有关。

IBD当中的关键生境和移动式:当将IBD当中的化学物质共计需求量级与其他3个路由表进行来得时,研究成果管理人员明确了113个生境共计需求量级和1050个路径共计需求量级,与其他3个路由表相比推测出有显着各不相同的影响。然后,研究成果管理人员评核这些IBD免疫共计需求量级有否与似乎与性疾疾无关的特定移动式或生境高度无关24,研究成果管理人员的系统性明确了IBD的三个关键生境和四个关键移动式。

重点菇种为酿酒酵母、产状草杆菇和格雷文尼茨酵母菇。酿酒酵母和产甲氧菇先前曾与IBD14,41-45无关。有趣的是,酿酒酵母与具有促炎特性的生境(如变形大肠杆菇)推测出有仍要的共计需求量级亲密关系,而与具有抗炎特性的生境(如普氏锤子菇)推测出有负的共计需求量级亲密关系。

IBD的关键移动式之外C1化合物利用和排斥移动式、两条维生素酪氨酸移动式和酪氨酸移动式。IBD当中最关键的功能移动式是氟化物TCA循环移动式(P23-pwy),它有76个IBD免疫共计需求量级,其当中94.7%在iHMP-IBD路由表当中解码。氟化物TCA循环是一条二氧化碳单独移动式,已被认为是生产用于糖、脂、、过氧化和菜醌酪氨酸的有机分子的原始移动式。

尽管IBD当中这一移动式的需求量级较高,但IBD当中这一移动式的共计需求量级亲密关系(r=0.1)弱于其他路由表(r=0.3)。研究成果管理人员发掘出有IBD疾变当中18.8%的菜醌酪氨酸移动式是由酿酒酵母贡献的,是两个人群路由表的2倍。这一发掘出有声称,酿酒酵母是IBD当中菜醌酪氨酸的重要发起者,这似乎促进其他化学物质的生长。事实上,研究成果管理人员的研究成果还揭示了酿酒酵母是IBD的关键生境,与15个生境展现出出有IBD特有的共计需求量级亲密关系。其当中,与发炎无关的大肠杆菇一般而言有很强的仍要无关性,之外变形大肠杆菇、前庭大肠杆菇和婴儿大肠杆菇。因此,与其他路由表相比,IBD疾变的菜醌酪氨酸与大肠杆菇一般而言相互间的无关性极低。

300OB当中的化学物质共计需求量级网路

300OB网路在LLD肥胖症个体当中的解码:在300OB路由表当中检测到1107个生境和37,886个移动式共计需求量级。这些推估的共计需求量级高强度在LLD路由表当中成年人和身型指数(BMI)匹配的134名肥胖症者当中以外可解码,991(89.5%)种共计需求量级和32,963(87.0%)移动式共计需求量级推测没差异性。

与肥胖症无关性疾疾无关的化学物质网路:300OB路由表是为了研究成果肥胖症个人的心血管性疾疾而设立的,其当中之外139名脊柱粥样硬化斑块疾变和159名肥胖症对照。此外,35名300OB参与者罹患肝炎。在这里,研究成果管理人员只掩蔽到三种与心血管性疾疾无关的生境共计需求量级,所有这三种生境在有斑块的疾变当中都推测出有比没斑块的疾变更强的共计需求量级。

肥胖症的关键移动式:当研究成果管理人员来得300OB和其他3个路由表当中的化学物质共计需求量级时,研究成果管理人员明确了281个移动式共计需求量级,它们推测出有显着各不相同的影响,即肥胖症免疫共计需求量级。肥胖症的一个关键移动式是尿囊素的交联,它推测了85条移动式的肥胖症免疫共计需求量级亲密关系。尿囊素是多种豆科植物(如)当中的活性成分之一,被发掘出有具有促进胰岛素分泌和降低血糖的效用。其交联产物草酸在丙酮酸衍生物/NAD当中起抑制效用。与此相一致,研究成果管理人员发掘出有尿囊素交联移动式与丙酮酸/NAD(之外赖氨酸、高丝氨酸、糖类、苏氨酸和异亮氨酸)的酪氨酸移动式和NAD的酪氨酸移动式呈较强的负无关,两者均与空腹血糖技术水平呈仍要无关,与空腹胰岛素技术水平呈负无关。

原始出有处:

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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