Nat Commun:肠道微生物共数量级网络在炎症性肠病和肥胖中的特异性

2021-11-29 01:00:05 来源:
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2020年8月底11日,来自西班牙乌得勒大学的傅靖远研究员工作团队在Nature Communications上发表文中Gut microbial co-abundance networks show specificity in inflammatory bowel disease and obesity的发表文章。

肾脏生物体群是一个涉及复杂相互起到的生态系统。目前,学术研究医护人员对肾脏生物体群在健康和病因之前的起到的探究主要举例来说有所不同的生物体同位素,而对生物体相互起到在人类所病因背景下的起到知之甚少。在这里,学术研究医护人员使用来自四一个人类所函数调用的2379个元基因第三组构建并非常了生物体共约同位素网络平台:一个泌尿系统肠病(IBD)函数调用,一个成年人函数调用和两个基于这群人的函数调用。学术研究医护人员挖掘出,38.6%的类群共约同位素和64.3%的移动式共约同位素的高强度在函数调用密切关联普遍存在远非常差异性,113个类群和1,050个移动式共约同位素揭示出有IBD依赖性畸变,281个移动式共约同位素揭示成年人依赖性畸变。学术研究医护人员也可以在整合人类所生物体第三组(iHMP-IBD)项目的IBD函数调用的纵向数据之前脱氧核糖核酸这些IBD生物体共约同位素。学术研究医护人员的学术研究已确定了IBD和成年人的几个决定性类群和移动式,并提供了证据说明了病因之前生物体同位素的改变可以严重影响它们的共约同位素关联,这丰富多彩了学术研究医护人员目前对病因之前生物体失调的认识到。

肾脏生物体共约同位素网络平台的构建

分析揭示,生物体第三合组和功能图谱在非常大高度上是交叉的,尽管学术研究医护人员检视到IBD函数调用之前的类群第三合组时有发生了远非常变化。数一个函数调用之前>20%的样本之前普遍存在的134个细霉几类和343个生物体移动式被扩及生物体网络平台推断出。学术研究医护人员结合SparCC和SpiecEasi方法构建了生物体共约同位素关联。

对于类群网络平台,学术研究医护人员在LLD函数调用之前已确定了2604个共约同同位素,在500FG函数调用之前已确定了1591个共约同同位素,在300OB函数调用之前已确定了1107个共约同同位素,在IBD函数调用之前已确定了2554个共约同同位素,总计约激发了3454个新颖的类群共约同同位素。值得一提的是的是,82.1%的类群共约同同位素也乏善可陈出有共约现。

对于移动式,共约同位素的量从500FG的37,279个到LLD的40,699个不等,总计约激发了43,355个新颖的移动式共约同位素。

有所不同的生物体共约同同位素反映在同位素高度上

当放大涉及非对称共约同位素的100个类群和304条移动式时,76%的类群和84%的移动式在函数调用密切关联的同位素高度也揭示出有远非常差异性。这意味著非对称的共约同位素关联在非常大高度上反映在有所不同的生物体同位素上。学术研究医护人员总结了来自同一属或来自有所不同属的类群密切关联差异性共约同位素的量。共约同位素系统性最大的属是链球霉,不仅在有所不同的链球霉密切关联检视到大量有所不同的共约同位素,而且在链球霉与其他属的类群密切关联也检视到大量有所不同的共约同位素,如真细霉和韦洛氏霉。在IBD函数调用之前,链球霉的几类更佳,这与之前的学术研究结果保持一致。对移动式共约同位素也挖掘出了相似的检视,比如说是糖类移动式,它不仅在自身内部,而且在与腺嘌呤和腺嘌呤酸糖类涉及的各种移动式多方面也揭示出有多样性。

特定的生物体共约同位素在病因函数调用之前富集

学术研究医护人员分析了非对称的共约同同位素关联应该由特定的函数调用驱动,即一个函数调用之前的函数调用同位素高强度应该与其他三个函数调用之前的函数调用同位素高强度有非常大有所不同。寻常的是,与基于群体的函数调用远比,病因函数调用之前的群第三组依赖性共约同位素远非常富集:113(94%)个类群共约同位素和1050个(72%)移动式共约同位素与IBD函数调用特异涉及,281个(19.4%)移动式共约同位素与300OB函数调用特异涉及,远比之下,只有3个类群和117条移动式的共约同同位素关联研属于基于种群的函数调用LLD和500FG。学术研究医护人员的结果强调了生物体的共约同同位素一般来说宿主的健康和病因状况。

IBD之前的生物体共约同位素网络平台

在整合人类所生物体第三组项目(iHMP-IBD)函数调用之前脱氧核糖核酸IBD网络平台:在学术研究医护人员的IBD函数调用之前构建的2554个类群和37,699个移动式共约同位素之前,学术研究医护人员必须评估iHMP-IBD39之前77个IBD幼体之前的2090个类群共约同位素和37,106个移动式共约同位素。类群共约同同位素的相对较低脱氧核糖核酸率在非常大高度上是一个功率原因,因为学术研究医护人员还检视到,1705(81.6%)个类群共约同同位素和24,165个(65.1%)移动式共约同同位素在学术研究医护人员的IBD函数调用和iHMP-IBD函数调用密切关联的共约同同位素高强度没有远非常差异性。然后,学术研究医护人员非常了iHMP-IBD函数调用第一个和最后一个时间点(隔~1年)密切关联的IBD网络平台,脱氧核糖核酸了90.6%的类群共约同位素和99.6%的移动式共约同位素。这说明了,学术研究医护人员对IBD共约同位素高强度的估算在有所不同的函数调用之前非常大高度上是可以此类推的,并且随着时间的推移是稳定的。

IBD的生物体网络平台与病因不同之处的关联:以前的学术研究说明了,检视到的生物体同位素差异性可以用IBD14的某些病因不同之处来解释。因此,学术研究医护人员假设相似性同位素关联也可能是这种情况。学术研究医护人员评估IBD共约同位素应该与病因亚型[溃疡性结肠炎(UC,n=189)与克罗恩病(CD,n=276)]、病因口腔[回肠(n=212)与结肠(n=286)]以及病因活动[水肿(n=121)与非水肿(n=377)]涉及。大多数共约同位素关联在病因不同之处密切关联是内克的,只有少数在FDR

与药剂涉及的IBD生物体网络平台:学术研究医护人员进一步测试了药剂使用应该会严重影响生物体共约同位素,因为IBD病症使用抗生素(20.0%)和质子泵抑制剂(PPI;26.5%)高于平常这群人函数调用(1.1%和8.4%)。学术研究医护人员挖掘出抗生素使用者和非抗生素使用者密切关联的类群共约同位素没有远非常差异性,而在37,959(3.7%)条移动式共约同位素关联之前,有1049条(3.7%)的移动式共约同位素关联在PPI使用者和非使用者密切关联揭示出有统计上的远非常差异性,比如说是与单糖糖类和甲基赤藓糖醇羧酸移动式有关。

IBD之前的决定性类群和移动式:当将IBD之前的生物体共约同位素与其他3个函数调用进行非常时,学术研究医护人员已确定了113个类群共约同位素和1050个路径共约同位素,与其他3个函数调用远比揭示出有远非常有所不同的严重影响。然后,学术研究医护人员评估这些IBD依赖性共约同位素应该与可能与病因涉及的特定移动式或类群高度涉及24,学术研究医护人员的分析已确定了IBD的三个决定性类群和四个决定性移动式。

重点霉种为酵母、产状草杆霉和格雷文尼茨放线霉。酵母和产甲氧霉早先曾与IBD14,41-45涉及。寻常的是,酵母与很强促炎特性的类群(如变形链球霉)揭示出有于是以的共约同位素关联,而与很强抗炎特性的类群(如普氏镰刀霉)揭示出有负的共约同位素关联。

IBD的决定性移动式除此以外C1化合物来进行和同化移动式、两条摄取糖类移动式和糖类移动式。IBD之前最决定性的功能移动式是还原性TCA周而复始移动式(P23-pwy),它有76个IBD依赖性共约同位素,其之前94.7%在iHMP-IBD函数调用之前脱氧核糖核酸。还原性TCA周而复始是一条水蒸气相同移动式,已被指出是生产使用糖、脂、、嘧啶和菜醌糖类的有机分子的零碎移动式。

尽管IBD之前这一移动式的同位素较高,但IBD之前这一移动式的共约同位素关联(r=0.1)弱于其他函数调用(r=0.3)。学术研究医护人员挖掘出IBD病症之前18.8%的菜醌糖类移动式是由酵母贡献的,是两一个这群人函数调用的2倍。这一挖掘出说明了,酵母是IBD之前菜醌糖类的重要自由软件,这可能会加强其他生物体的生长。事实上,学术研究医护人员的学术研究还揭示了酵母是IBD的决定性类群,与15个类群乏善可陈出有IBD特有的共约同位素关联。其之前,与水肿涉及的链球霉几类有很强的于是以涉及性,除此以外变形链球霉、前庭链球霉和婴儿链球霉。因此,与其他函数调用远比,IBD病症的菜醌糖类与链球霉几类密切关联的涉及性更佳。

300OB之前的生物体共约同位素网络平台

300OB网络平台在LLD成年人幼体之前的脱氧核糖核酸:在300OB函数调用之前检测到1107个类群和37,886个移动式共约同位素。这些估算的共约同位素高强度在LLD函数调用之前年龄和体重股票价格(BMI)匹配的134名成年人者之前大部分可脱氧核糖核酸,991(89.5%)种共约同位素和32,963(87.0%)移动式共约同位素揭示没有差异性。

与成年人涉及病因涉及的生物体网络平台:300OB函数调用是为了学术研究成年人一个人的心血管病因而设置的,其之前除此以外139名动脉粥样硬化斑块病症和159名成年人对照。此外,35名300OB参与者患有高血压。在这里,学术研究医护人员只检视到三种与心血管病因涉及的类群共约同位素,所有这三几类群在有斑块的病症之前都揭示出有比没有斑块的病症更强的共约同位素。

成年人的决定性移动式:当学术研究医护人员非常300OB和其他3个函数调用之前的生物体共约同位素时,学术研究医护人员已确定了281个移动式共约同位素,它们揭示出有远非常有所不同的严重影响,即成年人依赖性共约同位素。成年人的一个决定性移动式是尿囊素的裂解,它揭示了85条移动式的成年人依赖性共约同位素关联。尿囊素是多种植物(如)之前的活性化学物质之一,被挖掘出很强加强胰岛素分泌和降低体温的起到。其裂解硝酸盐氰化在丙酮酸胺/苹果酸之前起抑制起到。与此相保持一致,学术研究医护人员挖掘出尿囊素裂解移动式与丙酮酸/苹果酸(除此以外胺基酸、高丝氨酸、腺苷、选择性和异亮氨酸)的糖类移动式和苹果酸的糖类移动式椭圆形较强的负涉及,两者均与空腹体温高度椭圆形于是以涉及,与空腹胰岛素高度椭圆形负涉及。

零碎出有处:

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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