Nat Commun:肠道微生物共约丰度网络在炎症性肠病和肥胖中的特异性

2021-12-27 02:00:30 来源:
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2020年8月11日,来自荷兰格罗宁根大学的顾靖远研究员团队在Nature Communications上发表新书Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity的文章。

胃动物细胞群是一个牵涉到复杂基本粒子的生存环境。以外,数据分析工作人员对胃动物细胞群在健康和疟疾症中的的作用的了解主要特别联有所不同的动物细胞核素,而对动物细胞基本粒子在生命体疟疾症着重下的作用密切相关。在这里,数据分析工作人员运常用来自四个人身份类字段的2379个元基因小组构建并相比较了动物细胞共约核素网路:一个增生性肠病症(IBD)字段,一个肥胖症字段和两个基于年轻人的字段。数据分析工作人员推测,38.6%的品种共约核素和64.3%的渠道共约核素的高强度在字段彼此之间不存在敬着区别,113个品种和1,050个渠道共约核素看借助于借助于IBD酪氨酸波动,281个渠道共约核素看借助于肥胖症酪氨酸波动。数据分析工作人员也可以在统合生命体动物细胞小组(iHMP-IBD)工程建设的IBD字段的斜向资料中的拷贝这些IBD动物细胞共约核素。数据分析工作人员的数据分析确切了IBD和肥胖症的几个极其重要品种和渠道,并提供了证明指借助于疟疾症中的动物细胞核素的再次发生变化可以影响它们的共约核素的关系,这多样化了数据分析工作人员以外对疟疾症中的动物细胞失调的认识。

胃动物细胞共约核素网路的构建

分析看借助于,动物细胞都由和功用图谱在不小程度上是重叠的,尽管数据分析工作人员通过观察到IBD字段中的的品种都由再次发生了敬着变化。至少一个字段中的>20%的样本中的不存在的134个细菌繁多和343个动物细胞渠道被确立动物细胞网路推断。数据分析工作人员紧密结合SparCC和SpiecEasi方法建立了动物细胞共约核素的关系。

对于品种网路,数据分析工作人员在LLD字段中的确切了2604个共约同核素,在500FG字段中的确切了1591个共约同核素,在300OB字段中的确切了1107个共约同核素,在IBD字段中的确切了2554个共约同核素,多达约产生了3454个独特的品种共约同核素。值得注意的是,82.1%的品种共约同核素也表现借助于共约现。

对于渠道,共约核素的数目从500FG的37,279个到LLD的40,699个不等,多达约产生了43,355个独特的渠道共约核素。

有所不同的动物细胞共约同核素反映在核素水平上

当放大牵涉到可变共约核素的100个品种和304条渠道时,76%的品种和84%的渠道在字段彼此之间的核素水平也看借助于借助于敬着区别。这意味著可变的共约核素的关系在不小程度上反映在有所不同的动物细胞核素上。数据分析工作人员概括了来自同一属下或来自有所不同属下的品种彼此之间区别共约核素的数目。共约核素举例来说最大的属下是结核杆菌,不仅在有所不同的结核杆菌彼此之间通过观察到大量有所不同的共约核素,而且在结核杆菌与其他属下的品种彼此之间也通过观察到大量有所不同的共约核素,如真细菌和韦洛氏菌。在IBD字段中的,结核杆菌的繁多很低,这与早先的数据分析结果恰当。对渠道共约核素也推测了近似于的通过观察,特别是合成酶渠道,它不仅在自身内部,而且在与核苷和核苷酸合成酶特别的各种渠道方面也看借助于借助于多样性。

特定的动物细胞共约核素在疟疾症字段中的掺入

数据分析工作人员分析了可变的共约同核素的关系有否由特定的字段驱动,即一个字段中的的字段核素高强度有否与其他三个字段中的的字段核素高强度有不小有所不同。有趣的是,与基于群体的字段相较,疟疾症字段中的的群小组酪氨酸共约核素敬着掺入:113(94%)个品种共约核素和1050个(72%)渠道共约核素与IBD字段特异特别,281个(19.4%)渠道共约核素与300OB字段特异特别,相较之下,只有3个品种和117条渠道的共约同核素的关系专属下于基于种群的字段LLD和500FG。数据分析工作人员的结果强调了动物细胞的共约同核素一般来说宿主的健康和疟疾症持续性。

IBD中的的动物细胞共约核素网路

在统合生命体动物细胞小组工程建设(iHMP-IBD)字段中的拷贝IBD网路:在数据分析工作人员的IBD字段中的建立的2554个品种和37,699个渠道共约核素中的,数据分析工作人员能够评量iHMP-IBD39中的77个IBD性状中的的2090个品种共约核素和37,106个渠道共约核素。品种共约同核素的相对高拷贝率在不小程度上是一个输借助于问题,因为数据分析工作人员还通过观察到,1705(81.6%)个品种共约同核素和24,165个(65.1%)渠道共约同核素在数据分析工作人员的IBD字段和iHMP-IBD字段彼此之间的共约同核素高强度没有敬着区别。然后,数据分析工作人员相比较了iHMP-IBD字段第一个和之后一个一段时间点(相隔~1年)彼此之间的IBD网路,拷贝了90.6%的品种共约核素和99.6%的渠道共约核素。这指借助于,数据分析工作人员对IBD共约核素高强度的预估在有所不同的字段中的不小程度上是可重复的,并且随着一段时间的推移是稳定的。

IBD的动物细胞网路与疟疾症特征的的关系:从前的数据分析指借助于,通过观察到的动物细胞核素区别可以用IBD14的某些疟疾症特征来说明。因此,数据分析工作人员也就是说相合核素的关系也可能是这种情况。数据分析工作人员评量IBD共约核素有否与疟疾症亚型[溃疡性高血压(UC,n=189)与克罗恩病症(CD,n=276)]、疟疾症部位[回肠(n=212)与消化道(n=286)]以及疟疾症活动[增生(n=121)与非增生(n=377)]特别。大多数共约核素的关系在疟疾症特征彼此之间是可比的,只有少数在FDR

与药物特别的IBD动物细胞网路:数据分析工作人员全面性飞行测试了药物运常用有否会影响动物细胞共约核素,因为IBD患者运常用抗生素(20.0%)和质子泵抑制剂(PPI;26.5%)高于一般而言年轻人字段(1.1%和8.4%)。数据分析工作人员推测抗生素运常用者和非抗生素运常用者彼此之间的品种共约核素没有敬着区别,而在37,959(3.7%)条渠道共约核素的关系中的,有1049条(3.7%)的渠道共约核素的关系在PPI运常用者和非运常用者彼此之间看借助于借助于统计上的敬着区别,特别是与异戊二烯合成酶和甲基赤藓卷心菜磷酸渠道有关。

IBD中的的极其重要品种和渠道:当将IBD中的的动物细胞共约核素与其他3个字段进行相比较时,数据分析工作人员确切了113个品种共约核素和1050个梯度共约核素,与其他3个字段相较看借助于借助于敬着有所不同的影响。然后,数据分析工作人员评量这些IBD酪氨酸共约核素有否与可能与疟疾症特别的特定渠道或品种高度特别24,数据分析工作人员的分析确切了IBD的三个极其重要品种和四个极其重要渠道。

重点菌种为病症原、产状草酵母和格雷文尼茨放线菌。病症原和产甲氧菌先前曾与IBD14,41-45特别。有趣的是,病症原与很强促炎特性的品种(如变形结核杆菌)看借助于借助于于是以的共约核素的关系,而与很强抗炎特性的品种(如普氏镰刀菌)看借助于借助于负的共约核素的关系。

IBD的极其重要渠道都有C1化合物利用和同化渠道、两条维生素合成酶渠道和合成酶渠道。IBD中的最极其重要的功用渠道是硫化物TCA循环渠道(P23-pwy),它有76个IBD酪氨酸共约核素,其中的94.7%在iHMP-IBD字段中的拷贝。硫化物TCA循环是一条水蒸气固定渠道,已被认为是生产线常用酱油、脂、、嘧啶和菜醌合成酶的有机分子的零碎渠道。

尽管IBD中的这一渠道的核素较高,但IBD中的这一渠道的共约核素的关系(r=0.1)弱于其他字段(r=0.3)。数据分析工作人员推测IBD患者中的18.8%的菜醌合成酶渠道是由病症原作借助于贡献的,是两个人身份群字段的2倍。这一推测指借助于,病症原是IBD中的菜醌合成酶的重要作借助于贡**,这可能会有助于其他动物细胞的生长。事实上,数据分析工作人员的数据分析还揭示了病症原是IBD的极其重要品种,与15个品种表现借助于IBD特有的共约核素的关系。其中的,与增生特别的结核杆菌繁多有要强的于是以依赖性,都有变形结核杆菌、外侧结核杆菌和男婴结核杆菌。因此,与其他字段相较,IBD患者的菜醌合成酶与结核杆菌繁多彼此之间的依赖性很低。

300OB中的的动物细胞共约核素网路

300OB网路在LLD肥胖症性状中的的拷贝:在300OB字段中的检测到1107个品种和37,886个渠道共约核素。这些预估的共约核素高强度在LLD字段中的年岁和体重指标(BMI)匹配的134名肥胖症者中的大多可拷贝,991(89.5%)种共约核素和32,963(87.0%)渠道共约核素看借助于没有区别。

与肥胖症特别疟疾症特别的动物细胞网路:300OB字段是为了数据分析肥胖症个人身份的心血管疟疾症而建立的,其中的都有139名气管粥样硬化深褐色患者和159名肥胖症印证。此外,35名300OB旁观者罹患酱油尿病症。在这里,数据分析工作人员只通过观察到三种与心血管疟疾症特别的品种共约核素,所有这三种品种在有深褐色的患者中的都看借助于借助于比没有深褐色的患者更强的共约核素。

肥胖症的极其重要渠道:当数据分析工作人员相比较300OB和其他3个字段中的的动物细胞共约核素时,数据分析工作人员确切了281个渠道共约核素,它们看借助于借助于敬着有所不同的影响,即肥胖症酪氨酸共约核素。肥胖症的一个极其重要渠道是尿囊素的分解,它看借助于了85条渠道的肥胖症酪氨酸共约核素的关系。尿囊素是多种豆科植物(如)中的的活性成分之一,被推测很强有助于皮质醇分泌和增大血酱油的作用。其分解产物草酸在草酰乙酸衍生物/丝氨酸中的起抗菌。与此相恰当,数据分析工作人员推测尿囊素分解渠道与草酰乙酸/丝氨酸(都有赖氨酸、高丝氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和异亮氨酸)的合成酶渠道和丝氨酸的合成酶渠道呈圆形较强的负特别,两者皆与;也血酱油水平呈圆形于是以特别,与;也皮质醇水平呈圆形负特别。

零碎借助于处:

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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